Elektromechanikus szervokormány gömbcsavarral - THYSSENKRUPP PRESTA AG
1. Elektromechanikus szervokormány gömbcsavarral (1), amely a következőket tartalmazza:
- Üreges tengelyű motor a házhoz rögzített állórésszel (3) és egy forgathatóan szerelt rotorral (4), amely koaxiálisan van elrendezve a hossztengelyhez (2) és hajtva van csatlakoztatva egy üreges tengelyhez (7),
- Gömbcsavaranya (13), amely koaxiálisan van elrendezve a hossztengellyel (2) és amely gömbcsavaros orsót (20) hajt a gömbökön (21) keresztül, jellemzett, hogy
- a rotor (4) egy reduktoron keresztül hajtja a gömbcsavart.
2. Az 1. igénypont szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy
- Az üreges tengely (7) belső fogazással (6) rendelkezik, amely egy bolygómű (11) gyűrűs fogaskerékét képezi,
- A gömbcsavar anya (13) össze van kötve egy bolygóhordozóval, amely bolygókerekeket (10) és
- A bolygómű (11) bolygójának fogaskerekei (10) a házhoz rögzített napelemes fogaskerékkel (15) vannak összekötve.
3. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy a golyósorsó orsó (20) koaxiálisan behatol a napkerékbe (15) a hossztengelyhez (2).
4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy a bolygó fogaskerekei (10) a gömbcsavaranya (13) csavarjaira (12) vannak felszerelve.
5. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy a csavarokkal ellátott gömbcsavaranya (13) egy darabból áll.
6. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy a rotor (4) egy darabból áll a gyűrűs fogaskerékkel.
7. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy a napkerék (15) a ház (17) és a kormányház (18) közé van rögzítve.
8. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szervokormány, azzal jellemezve, hogy az üreges tengelyes motor állandóan gerjesztett elektromos motor.
A jelen találmány egy gömbcsavaros hajtású elektromechanikus szervokormányra vonatkozik az 1. igénypont bevezetője szerint.
A gömbcsavarokat elsősorban a kormányművekben használják a járművekben. A gömbcsavaros hajtás feladata az elektromos motor meghajtásának forgó mozgásának átalakítása transzlációs mozgássá. A kormányműben meg kell változtatni a forgó mozgást transzlációs mozgássá a hajtórúd transzlációs mozgásának előidézése érdekében.
A technika állása szerint ezt leírják például a DE 10 2006 061 949 A1 és az EP 1553006 A1 számú szabadalmi leírások.
A DE 10 2006 061 949 A1 számú szabadalmi leírásban egy elektromos szervomotor hoz létre forgási mozgást. A forgási mozgást egy tengelykapcsolóhoz vezetik egy rotortengelyen keresztül, majd közvetlenül a sebességváltóhoz. A rotortengely üreges tengelyként van kialakítva. A beépített fogaskerék recirkuláló golyós hajtóműként van kialakítva. A szervomotor forgási mozgását egy gömbcsavar orsó transzlációs mozgássá alakítja át a recirkuláló golyómű. A szervomotor viszonylag nagy helyigénnyel rendelkezik, mert lassan és nagy nyomatékkal kell működnie a gömbanya közvetlen meghajtása miatt. Ezenkívül a szervomotor súlya viszonylag magas, ami hátrányosan befolyásolja a jármű üzemanyag-fogyasztását.
Az EP 1553006 A1 számú szabadalmi leírásban a gömbcsavar orsó transzlációs mozgásának erejét egy hajtószíj által működtetett tárcsa továbbítja a gömbcsavar orsóra egy gömbcsavar anyán és golyókon keresztül. A hajtóteljesítményt elektromos motor továbbítja a hajtószíjra. A gömbcsavarorsó ezen hajtási változatának hátránya, hogy a fogazott szíj drága alkatrész az élettartamára vonatkozó magas követelmények miatt.
A találmány célja tehát egy olyan meghajtó létrehozása a gömbcsavar orsó transzlációs mozgásához, amely kevesebb helyet foglal el, amelynek motorja kisebb súlyú, és amelynek kisebb hajtónyomatékot kell biztosítania.
A célt az 1. igénypont szerinti szervokormányrendszerrel érjük el, a további igénypontok hasznos fejlesztéseket határoznak meg.
A találmány szerinti megoldás egy gömbcsavaros meghajtású elektromechanikus szervokormányt biztosít, amelynek üreges tengelymotorja van, a házhoz rögzített állórésszel, és forgathatóan szerelt rotorral, amely koaxiálisan van elrendezve a hossztengelyhez és hajtásszerűen kapcsolódik egy üreges tengelyhez, gömbcsavar anyával, amely koaxiálisan van elrendezve a hossztengelyhez, amely gömbökön keresztül egy gömbcsavaros orsó halad előre, a rotor a gömbcsavaranyát egy reduktoron keresztül hajtja.
A reduktor használata biztosítja, hogy a gömbcsavar orsó meghajtásához kisebb hajtónyomatékra van szükség, mint a technika állásában dokumentált megoldásoknál. Ezért alacsonyabb energiafogyasztású hajtómotor vezetheti a szervokormányt. Mivel az elektromos motor által kifejtett nyomaték nagyjából arányos armatúrájának átmérőjével, a szervokormány súlya csökken, ha kisebb teljesítményű és alacsonyabb nyomatékú villanymotort választanak. Ez üzemanyag-megtakarításhoz vezet. Ezenkívül kevesebb telepítési hely szükséges a kisebb villanymotorhoz.
A szervokormányban az üreges tengely belső fogazattal rendelkezik, amely egy bolygómű fogaskerék-gyűrűjét alkotja, a gömbcsavar anya egy bolygóhajtóművet hordozó bolygóhordozóhoz van csatlakoztatva, és a bolygómű bolygóműves fogaskerekei a házhoz rögzített napkerékkel vannak összekötve.
A bolygókerekes hajtómű használata reduktorként egy lehetőség a redukció előállítására. A találmány szerinti szervokormány bolygókereke legalább két bolygókerékkel rendelkezik. A kompakt kialakítást elsősorban a bolygóművek használatával érték el.
A gömbcsavar orsó koaxiálisan hatol a naptengelyen a hossztengelyig.
Ez a kialakítás lehetővé teszi a napfelszerelés és a bolygó fogaskerekei, a gyűrűs fogaskerék, a rotor és az armatúra kompakt elhelyezését egy házban. Ez helytakarékossághoz vezet.
A bolygó fogaskerekei olyan bolygóhordozó csavarjaira vannak felszerelve, amely forgásirányban rögzítve van a gömbcsavar anyához vagy egy darabból áll.
A konstrukciónak az az előnye, hogy a bolygó fogaskerekeinek forgási mozgása a csavarokon keresztül közvetlenül a gömbcsavar anyára kerül. Nincs más olyan alkatrész, amely csökkentené a szervokormány hatékonyságát.
A gömbcsavarorsó - az üreges tengelyes motor forgásirányától függően - az ábra síkjában mozgatható a hossztengely mentén jobbra vagy balra L.
Az üreges tengelyes motor forgásiránya a polaritástól függ. Ezért könnyű megváltoztatni a forgásirányt a polaritás megváltoztatásával.
A gömbcsavar anya egy darabból áll, csavarokkal.
Ennek a konstrukciónak előnyei vannak a gyártástechnológia és az erő szempontjából. Az egy darabból álló kivitel lehetővé teszi a gyártást öntött alkatrészként. A gömbcsavar anyájának szilárdságát pozitívan befolyásolja az a tény, hogy a feszültségcsúcsok - például a hegesztett munkadarabokban előfordulóak - nem fordulnak elő, vagy lényegesen kisebb mértékben az alkalmazott gyártási technológia miatt. A mechanikus utófeldolgozásnak - például marással - az a feladata, hogy a munkadarabot a névleges méretre hozza.
A rotor egy darabból készül.
Egyenes üreges henger alakú, amelynek egyik végén üreges tengely van kialakítva. Az üreges tengely kapcsolódási területtel rendelkezik, amelynek belsejében sarkantyús fogak vannak. Alternatív megoldásként az üreges tengelynek spirálfogai lehetnek a kapcsolódási területén. Az egy darabból álló kialakítás olcsó gyártást tesz lehetővé, például öntéssel és ezt követő marással történő megmunkálással. Ez pozitív hatással van a rotor mechanikai feszültségeinek lefutására, mivel ez csökkenti a feszültségcsúcsok előfordulását.
A napkerék a ház és a kormányház között van rögzítve. A napkerék csavarokkal van rögzítve a ház és a kormány ház szövevényeihez. A napos fogaskerék fogakkal ellátott része kinyúlik a házba, és koaxiálisan fut a hossztengely felé.
A szervokormánynak van egy olyan csapágya, amelynek feladata a gömbcsavar anya mellett a sugárirányú erők elnyelése. Ez csökkenti a gömbcsavar anyájának terhelését.
A találmány egy példakénti kiviteli alakját az alábbiakban ismertetjük a rajzra hivatkozva. Mutasd meg:
1. ábra: gömbcsavarral hajtott elektromechanikus szervokormány hosszmetszete;
2. ábra: gömbcsavarral hajtott elektromechanikus szervokormány hossztengelyére merőleges keresztmetszet; mint például
3. ábra: az 1. ábrán szaggatott vonalakkal jelölt terület nagyítva.
Az 1. ábra az 1 gömbcsavaros hajtású elektromechanikus szervokormány-rendszer hosszmetszetét mutatja a 2 hossztengely mentén.
Az 1 gömbcsavaros hajtású elektromechanikus szervokormány hajtása állandóan gerjesztett üreges tengelymotorból áll. Az üreges tengelyes motor üreges hengeres alakú. 3 állórészből és 4 armatúrából áll. A 4 horgonyt beengedik a 3 indítóba. A 3 állórész és a 4 armatúra koaxiális a 2 hossztengellyel. A 4 armatúra forgatható a 2 hossztengely körül, és fahenger alakú. A 4 armatúra 5 kapcsolódási régióval rendelkezik, amely belső 6 fogakkal van ellátva. A belső 6 fogazás előnyösen arcfogként van kialakítva. Alternatív megoldásként spirális fogaskerékként is kialakítható. A 4 armatúra a 2 hossztengely körül forog. A szervokormányt 8 helyzetből nézve az armatúra 4 forgatást végezhet jobbra vagy balra l a 2 hossztengely körül. A 4 armatúra belső 6 fogazása bekapcsolódik a 10 bolygó fogaskerekek 9 fogazatába, amelyek a 11 bolygómű részei. A legalább két bolygó 10 fogaskerék közül csak az egyik látható ezen az ábrán. A 9 fogazást arcfogként is tervezték. Alternatív megoldásként a 9 fogazás spirális fogazatként is kialakítható.
A bolygó 10 fogaskerekei forgathatóan vannak felszerelve a 13 gömbcsavar anyájának 12 csavarjaira. A 13 gömbcsavar anya egy darabból áll a 12 csavarral.
A 10 bolygó fogaskerekei a 15 bolygómű fogazatának 14 fogazatába kapcsolódnak, amely része a 11 bolygóműnek. A 14 fogazás előnyösen arcfogazat. Alternatív megoldásként spirális fogazás is megvalósítható.
A 15 napkerék a 17 ház és a 18 kormányház között van rögzítve egy 16 csavaros csatlakozásként kialakított oldható csatlakozás segítségével. A 15 napkerék a 17 házban koaxiálisan van felszerelve a 2 hossztengellyel. A 15 napkerék fogazott területe teljesen a 17 házba nyúlik ki .
A 15 napkerék közepén egy 19 átmenő furat található. Egy 20 gömbcsavaros orsó, 21 golyóval vezet át a 19 átmenő furaton. A 20 gömbcsavarorsó koaxiálisan van elrendezve a 2 hossztengellyel. A 20 gömbcsavarorsó koaxiálisan behatol a 13 gömbcsavaranyába a 2 hossztengelyhez .
A 13 gömbcsavar anyáról a 21 golyókon keresztül a 20 gömbcsavarorsóra egy nyomaték kerül továbbításra.
Ezen az ábrán a gömbcsavar az ábra síkjában áll ki mindkét oldalon, jobbra és balra, a 17 ház és a 18 kormányház peremterületei felett.
A 3 állórész, a 4 armatúra, a 13 gömbcsavaranya, a 11 bolygómű, a 20 gömborsó és a 21 gömbök mellett a 17 háznak van egy 22 csapágya is, amely előnyösen mélyhornyú golyóscsapágyként van kialakítva. Alternatív megoldásként görgős és tűs csapágyak is kialakíthatók. Az ábrán a 22 csapágy a 13 gömbcsavar anya 23 vállára van tolva a 13 gömbcsavar anya bal végén. A 20 golyósorsó-orsó mellett a 22 csapágy arra szolgál, hogy elnyelje a 2 hossztengelyre merőlegesen ható erőket. A 22 golyóscsapágy az ábra síkjában lévő L bal oldali hosszirányú mozgások ellen 24 horonyanyával van rögzítve, amely a 13 gömbcsavar anyára van csavarozva. A 22 golyóscsapágy az R jobb oldali hosszirányú elmozdulás ellen az ábra síkjában a 17 ház 25 falának ütközőjével van rögzítve.
Ebben az 1 gömbcsavaros meghajtású elektromechanikus szervokormány-rendszerben az üreges tengelyes motor forgó mozgása a 20 gömbcsavar orsó transzlációs mozgásává alakul. Az üreges tengelyes motor forgásirányától függően a 20 gömbcsavarorsó transzlációs mozgása jobbra vagy balra L irányul.
Amikor az üreges tengely motor forog, a 4 armatúra eleinte a 2 hossztengely körül forog. Az üreges tengelymotor polaritásától függően a 4 armatúra jobbra vagy balra l forog a 2 hossztengely körül, a megfigyelő szemszögéből, amely a 20 gömbcsavart orsóra néz. A forgási mozgást a 4 armatúrához tartozó belső 6 fogazáson keresztül továbbítja a 10 bolygó fogaskerekei. A bolygó 10 fogaskerekei a 12 csavarokon keresztül továbbítják a forgó mozgást a 13 gömbcsavar anyához. A 13 gömbcsavaranya a 21 gömbök segítségével nyomatékot továbbít a 20 gömbcsavarorsóra. A gömbcsavar 13 anyájának forgásirányától függően a 20 gömbcsavarorsó egy transzlációs mozgást hajt végre az ábra síkjában balra vagy balra R jobbra. A 13 gömbcsavar anyájának forgásirányát a 4 armatúra forgásiránya határozza meg.
Amikor a 20 gömbcsavart orsót az üreges tengely motor hajtja a fent leírtak szerint, mozgásátvitel következik be - állandó - csökkentéssel. A redukciót a 4 armatúra belső 6 fogazása hozza létre a 10 bolygó fogaskerekekkel. A 11 bolygómű biztosítja a készülék kompakt kialakítását. Ez a kialakítás csökkenti a súlyt és ezáltal üzemanyagot takarít meg. A 11 bolygómű használatának alternatívájaként egy másik reduktor is használható.
A fent leírt típusú hajtóművek kompaktabb kivitelűek, mint a hagyományos EPS kormányművek vagy hajtószíjakkal ellátott hajtások. Az ebből adódó súlymegtakarítás megfelel az üzemanyag-megtakarítás iránti igénynek. A 11 bolygókerék használata lehetővé teszi egy motor - ebben az esetben üreges tengelyű motor - használatát, amely kisebb nyomatékot igényel, mint egy hagyományos EPS kormánymű motorja. Az elektromos motor nyomatéka nagyjából arányos az átmérőjével. Az ilyen motorok hatalmas felépítése miatt ez a kisebb átmérőjű elektromos motorok tömegének csökkenéséhez vezet.
A 2. ábra az elektromechanikus szervokormány keresztmetszetét mutatja az 1 gömbcsavaros hajtással. Ez az ábra koncentrikusan 27 derékszögű koordinátarendszerben látható. Ennek a 27 derékszögű koordináta-rendszernek egy 28 középpontját a 2 hossztengely vetülete jelzi.
A 26 keresztmetszet merőleges a 2 hossztengelyre. Az ábra a 17 házon átmetszetet mutat a legkülső területen. Közvetlenül a 17 ház alatt látható a 4 armatúra a környező 5 kapcsolódási területtel, amelynek belső 6 fogazása van.
A 4 armatúra belső fogazása 6 a 10 bolygó fogaskerekek 9 fogazatával van összekötve, amelyek a 4 armatúra belső tartományában vannak elrendezve. Ezen az ábrán három 10 bolygó fogaskerék látható. A találmány szerinti megoldásban két 10 bolygó fogaskeréknek legalább a belső 6 fogazattal kell hálóznia. A három bolygó 10 fogaskerék a 11 bolygókerekes hajtás része .
Az 1 hosszmetszetben csak az egyik bolygó 10 fogaskerék látható, mivel a másik két bolygó 10 fogaskerék nincs a szakasz síkjában.
A 12 csavarokat, amelyekre a 10 bolygókerekeket elhelyezzük, a 2. ábra mutatja koncentrikus körökként. A bolygó fogaskerekei 9 fogai 10 hálóval vannak ellátva a 15 napfogaskerék 14 fogával. A 10 bolygókerék 9 fogazata és a 15 napkerekes fogaskerék 14 fogazata szilárd vonalakkal van rajzolva ezen az ábrán.
Egy nem kikelt 29 kör alakú terület a 10 bolygó fogaskerekeinek forgási síkját jelenti a 15 napkerék körül.
Egy körív alakú 30 terület olyan gömbszálakat jelöl, amelyekben a 21 golyókat szállítják. A 21 golyó egyike sem látható ezen az ábrán.
A 3. ábrán az 1. ábrán szaggatott vonalakkal körülvett és X-szel jelölt elemek részletesen nagyítva láthatók.
Ez az ábrázolás különösen világosan mutatja az 5 kapcsolódási területet, a 4 armatúra 7 üreges tengelyét belső fogazással és a 9 bolygó fogaskerekek fogazását.
1 Elektromechanikus szervokormány gömbcsavarral - hosszmetszet 2 Hosszirányú tengely 3 Állórész 4 Rotor 5 Bekapcsolási terület armatúrája - belső 6 A kapcsolási terület belső fogazása 5 7 Üreges tengely 8 Helyzet: A szervokormány egyik oldalának megtekintése 9 Bolygóművek fogazása 10 Bolygómű 11 Bolygóműves 12 Csavar 13 Gömbcsavar anya 14 csavarral Napkerék fogazása 15 15 Napelem 16 Csavaros csatlakozás 17 Ház 18 Kormányház 19 Átmenő furat 20 Gömbcsavarorsó 21 Golyók 22 Csapágy 23 Gömbcsavaranya anya 13 24 Ellenanya 25 Fal 26 Elektromechanikus szervokormány gömbcsavaros meghajtással - keresztmetszet 27 Derékszögű koordinátarendszer 28 Középpont 29 A bolygókerekek forgási síkja
A LEÍRÁSBAN FELTÉTELT IDÉZETEK
A kérelmező által felsorolt dokumentumok ezen listája automatikusan készült, és kizárólag az olvasó jobb tájékoztatása érdekében szerepel benne. A lista nem része a német szabadalomnak vagy a használati modellnek. A DPMA semmilyen hibát vagy mulasztást nem vállal.
- - DE 102006061949 A1 [0003, 0004]
- - EP 1553006 A1 [0003, 0005]