Електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт - THYSSENKRUPP PRESTA AG
1. Електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт (1), включващо:
- Двигател с кух вал със статор (3), закрепен към корпуса, и ротационно монтиран ротор (4), който е разположен коаксиално към надлъжната ос (2) и е свързан задвижващо с кух вал (7),
- Гайка със сферичен винт (13), която е разположена коаксиално на надлъжната ос (2) и която задвижва шпиндел със сферичен винт (20) чрез топчета (21), характеризира, че
- роторът (4) задвижва гайката на сферичния винт чрез редуктор.
2. Хидравличен волан съгласно претенция 1, характеризиращ се с това
- Кухият вал (7) има вътрешни зъбци (6), които образуват пръстеновидната предавка на планетарната предавка (11),
- че гайката със сферичен винт (13) е свързана към планетарен носител, носещ планетни зъбни колела (10) и
- Че планетните зъбни колела (10) на планетарното зъбно колело (11) се съчетават със слънчева предавка (15), фиксирана към корпуса.
3. Хидравличен волан съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че сферичният винтов шпиндел (20) прониква в слънчевата предавка (15) коаксиално на надлъжната ос (2).
4. Хидравличен волан съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че планетарните зъбни колела (10) са монтирани върху болтове (12) на сферичната винтова гайка (13).
5. Хидравличен волан съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че сферичната винтова гайка (13) е направена в едно цяло с болт (12).
6. Хидравличен волан съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че роторът (4) е направен в едно цяло с пръстеновидната предавка.
7. Хидравличен волан съгласно една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че слънчевата предавка (15) е фиксирана между корпус (17) и кормилен корпус (18).
8. Сервоуправление съгласно една от предходните претенции, характеризиращо се с това, че двигателят на кухия вал е трайно възбуден електрически мотор.
Настоящото изобретение се отнася до електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт съгласно преамбюла на претенция 1.
Сферичните винтове се използват в превозните средства предимно в кормилните механизми. Задачата на задвижването със сферични винтове е да преобразува въртеливото движение на задвижването на електродвигателя в транслационно движение. Преобразуването на въртеливото движение в транслационно движение се изисква в кормилната уредба, за да се постигне транслационно движение на свързващата щанга.
В нивото на техниката това е описано, например, в DE 10 2006 061 949 А1 и ЕР 1553006 А1.
В DE 10 2006 061 949 А1, въртеливо движение се генерира от електрически сервомотор. Ротационното движение се подава към съединител чрез вал на ротора и след това директно към скоростната кутия. Валът на ротора е проектиран като кух вал. Вградената предавка е проектирана като рециркулираща сферична предавка. Ротационното движение на сервомотора се преобразува от рециркулиращата сферична предавка в транслационно движение на сферичен винтов шпиндел. Сервомоторът има относително голямо пространство, тъй като трябва да работи бавно и с голям въртящ момент поради директното задвижване на сферичната гайка. Освен това теглото на сервомотора е относително високо, което има неблагоприятен ефект върху разхода на гориво на автомобила.
В ЕР 1553006 А1, мощността за транслационно движение на сферично-винтовия шпиндел се предава на сферично-винтовия шпиндел от ролка, задвижвана от задвижващ ремък чрез сферична винтова гайка и топки. Задвижващата мощност се предава на задвижващия ремък от електрически мотор. Този вариант на задвижване на сферично-винтовия шпиндел има недостатъка, че зъбният ремък е скъп компонент поради високите изисквания към неговия експлоатационен живот.
Следователно целта на изобретението е да създаде задвижване за транслационно движение на сферично-винтовия шпиндел, който заема по-малко място, чийто двигател има по-малко тегло и който трябва да осигури по-малък въртящ момент.
Целта е постигната със система на сервоуправление от претенция 1, като следващите под-претенции посочват полезни разработки.
Решението съгласно изобретението осигурява електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт, което има двигател с кух вал със статор, фиксиран към корпуса, и въртящ се монтиран ротор, който е разположен коаксиално към надлъжната ос и е задвижен към кухия вал, сферична винтова гайка, разположена коаксиално към надлъжната ос, която чрез топки шпиндел със сферичен винт се движи напред, а роторът задвижва гайката на сферичния винт чрез редуктор.
Използването на редукторна предавка гарантира, че за задвижване на шпиндела на сферичния винт е необходим по-малък въртящ момент, отколкото при решенията, документирани в предшестващото състояние на техниката. Следователно задвижващ мотор с по-ниска консумация на енергия може да задвижва сервоуправлението. Тъй като въртящият момент, който електрическият двигател доставя, е приблизително пропорционален на диаметъра на котвата му, теглото на сервоуправлението се намалява, когато е избран електрически мотор с по-ниска мощност и по-нисък въртящ момент. Това води до икономия на гориво. Освен това за по-малкия електродвигател е необходимо по-малко място за инсталиране.
В сервоуправлението кухият вал има вътрешни зъби, които образуват пръстеновидна предавка на планетарно зъбно колело, като сферичната винтова гайка е свързана към планетарен носач, носещ планетарни зъбни колела, и планетарните зъбни колела на планетарната зъбна мрежа със слънчева предавка, фиксирана към корпуса.
Използването на планетарна предавка като редуктор е една от възможностите за генериране на редукция. Планетарната предавка в сервоуправлението съгласно изобретението има поне две планетни предавки. Компактният дизайн е постигнат главно чрез използването на планетарната предавка.
Сачменият винтов шпиндел прониква в слънчевата предавка коаксиално на надлъжната ос.
Този дизайн дава възможност за компактно настаняване на слънчевата предавка заедно с планетарните зъбни колела, пръстеновидната предавка, ротора и арматурата в един корпус. Това води до спестяване на пространство.
Планетарните зъбни колела са монтирани на болтове на планетарен носач, който не е въртящо се свързан към сферичната винтова гайка или е едно парче.
Конструкцията има предимството, че въртящото се движение на планетарните зъбни колела се предава директно към сферичната гайка през болтовете. Няма други компоненти, които биха намалили ефективността на сервоуправлението.
Шпинделът със сферичен винт може да бъде преместен надясно R или наляво L в равнината на фигурата по надлъжната ос, в зависимост от посоката на въртене на двигателя на кухия вал.
Посоката на въртене на двигателя на кухия вал зависи от полярността. Следователно е лесно да се промени посоката на въртене чрез промяна на полярността.
Гайката със сферичен винт е направена на едно парче с болтове.
Тази конструкция има предимства по отношение на технологията на производство и здравина. Дизайнът от едно парче позволява производство като отливка. Силата на сферичната винтова гайка се влияе положително от факта, че пиковете на напрежение - като тези, които се появяват например в заварени детайли - не се появяват или в значително по-малка степен поради използваната технология на производство. Механичната последваща обработка - например чрез фрезоване - има за задача да доведе детайла до номиналния му размер.
Роторът е направен от едно парче.
Той има формата на прав кух цилиндър, в единия край на който е оформен кух вал. Кухият вал има зона на захващане, която има вътрешни зъби със зъби. Алтернативно, кухият вал може да има спирални зъби в зоната на захващане. Дизайнът от едно парче позволява рентабилно производство, например чрез леене и последваща обработка чрез фрезоване. Това има положително влияние върху хода на механичните напрежения в ротора, тъй като това намалява появата на пикове на напрежение.
Слънчевата предавка е фиксирана между корпус и кормилен корпус. Слънчевата предавка е закрепена към платна на корпуса и кормилния корпус с винтове. Частта от слънчевата предавка, която има зъби, изпъква в корпуса и върви коаксиално към надлъжната ос.
Хидравличният кормилен механизъм има лагер, който има за задача да поема радиални сили в допълнение към гайката със сферичен винт. Това намалява натоварването на сферичната гайка.
Примерно изпълнение на изобретението е описано по-долу с позоваване на чертежа. Покажи го:
1: надлъжен разрез през електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт;
2: напречно сечение, перпендикулярно на надлъжна ос на електромеханичното сервоуправление със задвижване със сферичен винт; като
3: площта, маркирана с пунктирани линии на фиг. 1, увеличена.
1 показва надлъжен разрез през електромеханична система на сервоуправление с кормилно задвижване със сферичен винт 1 по надлъжната му ос 2.
Задвижването на електромеханичното сервоуправление с задвижване със сферични винтове 1 се състои от трайно възбуден двигател с кух вал. Двигателят на кухия вал има куха цилиндрична форма. Състои се от статор 3 и котва 4. Котвата 4 се пуска в стартера 3. Статорът 3 и котвата 4 са коаксиални с надлъжната ос 2. Котвата 4 е въртяща се около надлъжната ос 2 и има дървовидна цилиндрична форма. Котвата 4 има зацепваща област 5, която е снабдена с вътрешни зъби 6. Вътрешното зъбче 6 за предпочитане е проектирано като лицево зъбче. Като алтернатива, той може да бъде проектиран като спирална предавка. Котвата 4 се върти около надлъжната ос 2. Гледайки сервоуправлението от позиция 8, котвата може да извърши 4 завъртания надясно r или наляво l около надлъжната ос 2. Вътрешното зъбче 6 на котвата 4 се включва в зъбче 9 на планетарни зъбни колела 10, които са част от планетарно зъбно колело 11. На тази фигура е показана само една от поне двете планетни зъбни колела 10. Зъбното зъбче 9 е проектирано и като лицево зъбче. Алтернативно, зъбчето 9 може да бъде проектирано като спираловидно зъбче.
Планетните зъбни колела 10 са монтирани с възможност за въртене върху болтове 12 на сферична винтова гайка 13. Гайката на сферичния винт 13 е направена на едно място с болта 12.
Планетните зъбни колела 10 се захващат със зъбци 14 на слънчева предавка 15, която е част от планетарната предавка 11. Зазъбите 14 за предпочитане са проектирани като зъби за лице. Като алтернатива може да се приложи спираловидно зъбче.
Слънчевата предавка 15 е фиксирана между корпус 17 и кормилен корпус 18 посредством разглобяема връзка, която е проектирана като винтова връзка 16. Слънчевата предавка 15 е монтирана в корпуса 17 коаксиално на надлъжната ос 2. Зъбната зона на слънчевата предавка 15 се подава изцяло в корпуса 17 .
Слънчевата предавка 15 има проходен отвор 19 в центъра. Топливо винтово вретено 20 с топки 21 води през проходния отвор 19. Шпинделът на сферичния винт 20 е разположен коаксиално спрямо надлъжната ос 2. Шпинделът на сферичния винт 20 прониква в гайката на сферичния винт 13 коаксиално към надлъжната ос 2 .
Въртящ момент се предава от гайката на сферичния винт 13 през топките 21 към шпиндела на сферичния винт 20.
В това представяне сферичният винт изпъква в равнината на фигурата от двете страни отдясно и отляво над зоните на ръба на корпуса 17 и кормилния корпус 18.
В допълнение към статора 3, котвата 4, гайката на сферичния винт 13, планетарната предавка 11, шпиндела на сферичния винт 20 и топките 21, корпусът 17 има и лагер 22, който за предпочитане е проектиран като сачмен лагер с дълбока бразда. Като алтернатива са възможни ролкови и иглени ролкови лагери. На илюстрацията лагерът 22 се натиска върху рамото 23 на гайката на сферичния винт 13 в левия край на гайката на сферичния винт 13. В допълнение към сферичния винтов шпиндел 20, лагерът 22 служи за абсорбиране на сили, които действат перпендикулярно на надлъжната ос 2. Сферичният лагер 22 е защитен срещу надлъжни движения вляво L в равнината на фигурата чрез жлебна гайка 24, която се завинтва върху гайката на сферичния винт 13. Сачменият лагер 22 е осигурен срещу надлъжно преместване вдясно R в равнината на фигурата чрез ограничител на стена 25 на корпуса 17.
При това електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт 1, въртеливото движение на двигателя с кух вал се преобразува в преместващо движение на шпиндела на сферичния винт 20. В зависимост от посоката на въртене на двигателя на кухия вал, шпинделът на сферичния винт 20 има транслационно движение, насочено надясно R или наляво L.
Когато двигателят на кухия вал се върти, котвата 4 първоначално се върти около надлъжната ос 2. В зависимост от полярността на двигателя с кух вал, котвата 4 се завърта надясно r или наляво l около надлъжната ос 2 от позицията на наблюдател, който гледа към сферичния винтов шпиндел 20. Ротационното движение се предава на планетарните зъбни колела 10 чрез вътрешното зъбче 6, принадлежащо на котвата 4. Планетарните зъбни колела 10 предават въртеливото движение на сферичната винтова гайка 13 чрез болтовете 12. Гайката на сферичния винт 13 предава въртящ момент на шпиндела на сферичния винт 20 посредством топките 21. В зависимост от посоката на въртене на гайката на сферичния винт 13, шпинделът на сферичния винт 20 извършва транслационно движение наляво L или надясно R в равнината на фигурата. Посоката на въртене на сферичната винтова гайка 13 се определя от посоката на въртене на котвата 4.
Когато шпинделът на сферичния винт 20 се задвижва от двигателя на кухия вал, както е описано по-горе, има предаване на движение с - постоянно - намаляване. Намаляването се генерира от вътрешното зъбче 6 на котвата 4 с планетарните зъбни колела 10. Планетарната предавка 11 осигурява компактен дизайн на това устройство. Този дизайн намалява теглото и по този начин спестява гориво. Като алтернатива на използването на планетарната предавка 11, може да се използва и друга редукторна предавка.
Скоростните кутии от описания по-горе тип имат по-компактен дизайн от конвенционалните кормилни механизми EPS или задвижвания с ремъчни ремъци. Получените икономии на тегло отговарят на търсенето на икономия на гориво. Използването на планетарната предавка 11 позволява използването на двигател - в този случай използването на двигател с кух вал - което изисква по-малък въртящ момент от двигателя в конвенционална кормилна предавка EPS. Въртящият момент на електродвигателя е приблизително пропорционален на неговия диаметър. Поради масивната конструкция на такива двигатели, това води до намаляване на теглото на електрическите двигатели с по-малък диаметър.
2 показва напречно сечение 26 през електромеханичното сервоуправление с задвижване със сферични винтове 1. Тази фигура е показана концентрично в декартова координатна система 27. Централна точка 28 на тази декартова координатна система 27 е обозначена с проекция на надлъжната ос 2.
Напречното сечение 26 преминава перпендикулярно на надлъжната ос 2. Илюстрацията показва разрез през корпуса 17 в най-външната зона. Котвата 4 със заобикалящата я зона за захващане 5, която има вътрешни зъби 6, е показана точно под корпуса 17.
Вътрешното зъбче 6 на котвата 4 се съчетава с зъбите 9 на планетарните зъбни колела 10, разположени във вътрешната област на котвата 4. На тази илюстрация са показани три планетни зъбни колела 10. В разтвора съгласно изобретението две планетни зъбни колела 10 трябва да се съчетават поне с вътрешното зъбче 6. Трите планетни зъбни колела 10 са част от планетарния зъбен механизъм 11 .
В надлъжния разрез 1 е показана само една планетна предавка 10, тъй като другите две планетни зъбни колела 10 не са в равнината на участъка.
Болтовете 12, върху които са поставени планетарните зъбни колела 10, са показани на фигура 2 като концентрични кръгове. Зъбите 9 на планетарните зъбни колела 10 окото със зъбите 14 на слънчевата предавка 15. Зъбките 9 на планетарните зъбни колела 10 и зъбите 14 на слънчевата предавка 15 са очертани като плътни линии на тази илюстрация.
Неизлюпена кръгла област 29 представлява равнината на въртене на планетарните зъбни колела 10 около слънчевата предавка 15.
Кръгла дъговидна зона 30 представлява сферични нишки, в които се транспортират топките 21. Нито една от топките 21 не е показана на тази фигура.
На фигура 3 елементите, затворени с пунктирани линии на фигура 1 и маркирани с X, са показани увеличени като детайл.
Зоната на захващане 5, кухият вал 7 на котвата 4 с вътрешни зъби и зъбите на планетарните зъбни колела 9 са показани особено ясно от това представяне.
1 Електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт - надлъжен разрез 2 Надлъжна ос 3 Статор 4 Ротор 5 Арматура на зоната на захващане - вътрешна 6 Вътрешно зъбче на зоната на захващане 5 7 Кух вал 8 Позиция: Изглед на сервоуправлението от едната страна 9 Зъби на планетарни зъбни колела 10 Планетарно зъбно колело 11 Планетарно зъбно колело 12 Болт 13 Болтова гайка с болт 14 Зъбване на слънчева предавка 15 15 Слънчева предавка 16 Винтова връзка 17 Корпус 18 Корпус на кормилото 19 Проходен отвор 20 Сачмен винтов шпиндел 21 Топки 22 Лагер 23 Рамо на гайката на сферичния винт 13 24 Контргайка 25 Стена 26 Електромеханично сервоуправление с задвижване със сферичен винт - напречно сечение 27 Декартова координатна система 28 Централна точка 29 Въртящи се равнини на планетарните зъбни колела
ЦИТАТИ, ВКЛЮЧЕНИ В ОПИСАНИЕТО
Този списък на документите, изброени от кандидата, е генериран автоматично и е включен единствено за по-добра информация на читателя. Списъкът не е част от германската заявка за патент или полезен модел. DPMA не поема отговорност за грешки или пропуски.
- - DE 102006061949 А1 [0003, 0004]
- - ЕР 1553006 А1 [0003, 0005]