BRPI0821060B1 - Unidade de direção que contém pelo menos um estágio de transmissão - Google Patents

Unidade de direção que contém pelo menos um estágio de transmissão Download PDF

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Abstract

unidade de direção que contém pelo menos um estágio de transmissão na unidade de direção que contém pelo menos um estágio de transmissão (ü) e um elemento de direção (4) para dirigir com densidade alta de força, contendo um elemento de direção (4), um elemento (8), e um elemento de saída (14), onde a tradução e transmissão do torque de direção ocorre entre o elemento de direção (4) e o elemento de saída (14) através de uma pluralidade de segmentos dentados radialmente movíveis (10), o elemento de direção (4) é projetado como uma direção elétrica para o estágio de transmissão (ü).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção: “UNIDADE DE DIREÇÃO QUE CONTÉM PELO MENOS UM ESTÁGIO DE TRANSMISSÃO” [001] A presente invenção relaciona-se a uma unidade de direção que contém pelo menos um estágio de conversão e um elemento de direção para dirigir com densidade alta de força, possuindo um elemento de direção, um elemento, e um elemento conduzido, uma conversão e uma transferência do torque de direção situado entre o elemento de direção e o elemento conduzido através de uma pluralidade de segmentos dentados radialmente movíveis.
[002] Unidades de direção convencionais são conhecidas e disponíveis no mercado em várias formas e modalidades.
[003] No estado da técnica, diferentes transmissões com diferentes estágios de conversão são geralmente conectados à motores elétricos convencionais para atender consumidores específicos e exigências de força.
[004] As desvantagens são: o espaço de instalação é muito limitado, os custos de produção são muito altos devido a duas formas de compartimento, o número de conjunto de rolamentos é muito alto, ocorrem perdas de transmissão friccional, etc.
[005] Além disso, existem unidades de direção conhecidas nas quais partes de transmissões e partes de direções elétricas são pelo menos parcialmente combinadas de forma que parte de uma linha de saída de uma direção elétrica são já personificadas como uma linha de direção ou elemento de uma transmissão arranjada diretamente para baixo ou de um estágio de conversão. Aqui também, as saídas de energia de tais transmissões são limitadas enquanto seu tamanho completo é muito grande.
[006] E ainda, unidades de direção conhecidas incluem geradores, no quais o torque é transferido diretamente ou através de uma transmissão para cima de maneira a gerar a corrente elétrica no gerador.
[007] O preâmbulo definindo o tipo sob consideração é também pretendido incluir unidades de direção desse tipo.
[008] É objeto fundamental da presente invenção fornecer uma unidade de direção do tipo estabelecido no início o qual elimina as desvantagens da unidade de direção convencional, a intenção sendo para garantir altíssimos torques enquanto faz
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2/9 ótimo uso do espaço de instalação e reduzindo sobretudo comprimento e diâmetro. Além disso, a intenção é para permitir altíssimas densidades de energia e uma ótima compacidade enquanto usa uma quantidade mínima de espaço de instalação e minimiza o peso.
[009] O objetivo da presente invenção é alcançado com o elemento de acionamento como um elemento de acionamento elétrico e um estágio de conversão, dispostos coaxialmente entre si e radialmente em um plano comum, sendo o elemento acionador concebido como um elemento de rotor de acionamento elétrico e disposto coaxialmente em um invólucro concebido como um estator.
[010] Outro entendimento de unidades de direção no estado da técnica é unidades nas quais o torque de direção de uma direção elétrica é transferida para um estágio de conversão de forma a converter o torque de direção de uma direção elétrica em estágios de conversão selecionados.
[011] Entretanto, o termo genérico “elemento de direção” é também pretendido incluir uma situação onde o caminho reverso é também possível e um torque de direção introduzido através de um estágio de conversão ou transmissão é convertido em estágios de conversão selecionados de maneira a conduzir um gerador para o propósito de gerar corrente elétrica. Ambas as modalidades devem ser compreendidas pelo termo “unidade de direção” na presente invenção.
[012] Foi provado como sendo particularmente vantajoso no contexto da presente invenção fornecer uma unidade de direção na qual um estator é fornecido em um compartimento externo ou um compartimento externo é projetado como um estator.
[013] O presente elemento de direção é colocado coaxialmente dentro do compartimento ou do estator, sendo suportado de uma maneira que permita a rotação coaxial, e tenha um número correspondente de excitadores de campo magnético, arranjados radialmente na parte externa, em particular os magnetos permanentes ou os magnetos que podem ser ativamente excitados, assim como bobinas ou afins, que pode ser conduzido através do estator para o movimento giratório do elemento de direção.
[014] Neste arranjo, um motor elétrico com um diâmetro extremamente grande é
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3/9 formado, que serve para transferir torques muito grandes ao elemento de direção. [015] Por meio de seu contorno interno, o elemento de direção serve simultaneamente como uma direção para a transmissão coaxial com a finalidade de atuação direta ou indiretamente em uma pluralidade de segmentos dentados que são suportados em um elemento de uma maneira que permita o movimento radial e são acoplados com um elemento conduzido interno que possui os dentes externos.
[016] Desta forma, dado o diâmetro muito grande, o calor pode ser dissipado para fora muito facilmente através do compartimento ou do estator, e, além disso, em virtude do grande diâmetro, ocorre como resultado uma transferência elevada do torque da direção elétrica integrada, que é formada entre o elemento de direção e o compartimento, ao elemento rígido que tem segmentos dentados inseridos para a produção de uma conversão ao elemento conduzido.
[017] Por meio desta construção de acordo com a invenção da unidade de direção, a integração completa do estágio de transmissão ou conversão na direção elétrica ou da direção elétrica na transmissão é possível, permitindo uma redução considerável do comprimento total comparado com as combinações padrão convencionais da transmissão do motor.
[018] Além disso, a densidade de energia é aprimorada pelo grande diâmetro da direção elétrica. Um eixo oco, como um elemento conduzido, pode ser produzido com um diâmetro significativamente maior, e é deste modo muito significativo.
[019] Outras vantagens características e detalhes da invenção aparecerão à partir da seguinte descrição de modalidades ilustrativas preferidas as quais mostram:
Figuras 1a e 1b ilustram esquematicamente vistas planas de unidades de direção convencionais para transferir e converter torques com direções elétricas;
Figura 2 mostra uma secção transversal esquematicamente ilustrada através de uma unidade de direção de acordo com a invenção;
Figura 3 mostra uma seção longitudinal esquematicamente ilustrada através de uma unidade de direção de acordo com a invenção segundo as indicações da figura 2.
Petição 870190023241, de 11/03/2019, pág. 9/18 [020] De acordo com a figura 1 a, uma unidade de direção convencional tem uma direção elétrica, em particular um motor elétrico Mo, e, geralmente, uma transmissão adjacente G.
[021] Neste contexto, é possível que uma variedade muito ampla de transmissões G sejam combinadas em série com uma escala ampla de motores Mo e com estágios diferentes de conversão a fim de obter velocidade rotacional, torques e estágios de força desejados. É desvantajoso que o peso total, custos de fabricação e o comprimento total não sejam aperfeiçoados com relação à força.
[022] Além disso, o estado da técnica inclui as unidades de direção do tipo indicado na figura 1 b, o qual também é formado por uma direção elétrica, em particular um motor Mo e uma transmissão G, componentes individuais no lado conduzido do motor sendo combinado com os componentes do lado conduzido da transmissão.
[023] Entretanto, esta não é a melhor solução para reduzir significativamente um peso total em relação à força total.
[024] De acordo com a figura 2, uma unidade de direção R de acordo com a invenção para a engenharia industrial da direção com densidade alta de força tem um compartimento 1, que é projetada como um estator 2. O compartimento 1, em particular o estator 2, é de projeto anular e tem uma bobina de excitação 3, indicada aqui, que são viradas para dentro e distribuídas de forma radial.
[025] Um elemento de direção 4 é arranjado para a rotação dentro do compartimento 1, p. ex. junto com o estator 2, e tem no exterior uma pluralidade de excitadores de campo magnéticos arranjados radialmente 5, em determinados magnetos permanentes 6, ou magnetos alternativos que podem ser ativamente excitados. Neste arranjo, os excitadores de campo magnéticos 5, especialmente os magnetos permanentes 6, podem ser colocados no elemento de direção 4, ou ser integrados neste último. Não há nenhuma intenção de limitar a invenção a esta opção. [026] O elemento de direção 4 é suportado de forma que os dentes desta maneira possam ser movidos em rotação sobre uma linha central M relativo ao compartimento 1, este sendo aqui indicado e não mostrado em detalhe. Neste arranjo, o elemento de direção 4 tem um contorno interno 7 que, como uma superfície interna, é de um projeto contornado.
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5/9 [027] O contorno interno 7 do elemento de direção 4 pode ser produzido como um contorno 7 de projeto poligonal, por exemplo.
[028] Um elemento 8 é arranjado dentro do elemento de direção 4, em particular sendo conectado de uma maneira rotacionalmente fixada ao compartimento 1 ou ao estator 2 a fim de guiar e suportar radialmente os segmentos dentados individuais 10 nas guias radiais 9.
[029] Os segmentos dentados 10 têm uma base dentada projetada para o exterior 11 e um flanco dentado projetado para dentro 12.
[030] De forma a mover radialmente os segmentos dentados individuais 10 para dentro ou para fora, as bases dentadas 11 vem para o contato direto ou indireto com o contorno 7 do elemento de direção 4 e são movidos radialmente para dentro ou para fora de acordo com o contorno 7 do elemento de direção móvel 4.
[031] Entretanto, um elemento intermediário 13 que segue o contorno 7 deve preferencialmente ser fornecido entre a base dentada 11 e o contorno interno 7 do elemento de direção 4 para transmitir o movimento correspondente do contorno 7 aos segmentos dentados respectivos 10.
[032] O elemento intermediário 13 pode ser um anel flexível, um anel de rolamento segmentado e/ou um conjunto de rolamentos de contato ou afins, por exemplo, a fim mover os segmentos dentados individuais 7 para dentro ou para fora por meio do contorno 11 de uma maneira suportada.
[033] Por meio do contorno correspondente 7 do elemento de direção 4, é possível que os segmentos dentados 10 possam ser movidos para dentro e para fora de acordo com a função do contorno 7, resultando em segmentos dentados engajados com um elemento conduzido 14 arranjado coaxialmente dentro do elemento 8 durante este movimento. O elemento conduzido 14 tem o dente externo 15, no qual os segmentos dentados individuais 10 acoplam por meio dos seus flancos dentados 12 para produzir uma razão de conversão. O elemento conduzido 14 com seus dentes externos 15 são projetados preferencialmente como um eixo oco. Entretanto, pode também ser projetado como um eixo convencional a fim de transferir um torque de saída.
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6/9 [034] Foi provado como sendo particularmente vantajoso na presente invenção o fato de que a direção elétrica é fornecida com um diâmetro coaxialmente muito grande no compartimento 1. É assim possível produzir uma unidade de direção R que tenha um comprimento total muito pequeno e uma direção elétrica integrada com um torque alto de direção e que possa não obstantemente transferir uma razão de conversão elevada a um elemento conduzido 4 coaxialmente dentro do elemento de direção através de uma pluralidade de segmentos dentados.
[035] A dissipação de calor ótima para a parte externa pode ser alcançada através do compartimento 1 situada na parte externa, em particular através do estator 2 situada na parte externa e no elemento de direção 4 com o excitador do campo magnético 5 situado coaxialmente na parte interna, e, em consequência, a força da unidade de direção R é também significativamente aumentada.
[036] Além disso, o uso ótimo é realizado de um espaço da instalação através do arranjo, de acordo com a invenção, da unidade de direção R e de seus componentes, aperfeiçoando dessa forma a densidade de força. E ainda, é alcançado um diâmetro vazio muito grande do elemento conduzido 14, criando desse modo uma unidade de direção anular, sob a forma de uma transmissão coaxial com a direção de alta força integrada.
[037] A modalidade ilustrativa na figura 3 mostra na seção longitudinal a transmissão coaxial retratada na figura 2.
[038] Está evidente, no alojamento 1, que o último é usado como um estator 2, por exemplo, de forma a arranjar as bobinas de excitação 3 no compartimento 1 em um padrão anular.
[039] O elemento de direção elétrico 4 com seu contorno interno 7 é então inserido coaxialmente para dentro, preferivelmente num plano comum E, a pluralidade de excitadores de campo magnético 5, em particular magnetos permanentes 6, sendo organizado em sua superfície circunferencial externa na modalidade preferida ilustrativa.
[040] Neste arranjo, o contorno interno 7 atua, preferencialmente através de pelo menos um elemento intermediário 13, nos segmentos dentados 10 suportados na guia
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7/9 no elemento 8, que os segmentos engajam-se com os dentes externos 15 do elemento conduzido 14.
[041] Os elementos individuais são arranjados coaxialmente.
[042] Na modalidade preferida ilustrada, o elemento 8 para o suporte radial dos segmentos dentados individuais 10 é conectado firmemente ao compartimento 1 ou fixado ao último. Os elementos do rolamento 16.1, 16.2 são suportados internamente neste último na extremidade adjacente aos dentes externos 15 e na extremidade adjacente aos segmentos dentados 10 e suportam desta maneira o elemento conduzido 14, que é situado coaxialmente no interior. O dito elemento conduzido pode preferencialmente ser personificado como um eixo oco de grande diâmetro, mas é também possível ser personificado como qualquer outro tipo de eixo.
[043] Elementos de vedação apropriados (não mostrados aqui especificamente) vedam a região entre o elemento de direção 14 e o compartimento 1 nas extremidades.
[044] É também uma vantagem da presente invenção que o suporte presente do elemento de direção elétrico 4, conduzido em rotação pelas bobinas de excitação 3 do estator 2, é fornecido no sentido radial pelo campo magnético gerado por meio das bobinas de excitação 3 e ao mesmo tempo o suporte axial é também garantido.
[045] Além disso, o elemento de direção elétrico 4 pode ser unido a cada extremidade pelos rolamentos 17.1, 17.2, projetado preferencialmente como os rolamentos axiais, que são suportados no elemento 8 em uma extremidade da flange 18.
[046] Por outro lado, uma flange adicional 19 fornece sustentação da extremidade para o elemento de direção 4.
[047] Os rolamentos (17.1, 17.2) são projetados preferencialmente como os rolamentos deslizantes e servem para fornecer um ligeiro alinhamento, centralizar-se e limitar o jogo no sentido axial. É pretendido desta maneira, estar dentro do escopo da presente invenção.
[048] Desta forma é possível prescindir de um conjunto de rolamentos axial e/ou radial, sob a forma de um conjunto de rolamento de contato separado para o elemento de direção elétrico 4 por exemplo, e este, por sua vez, reduz a fricção, cria espaço de
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8/9 instalação e garante um comprimento total menor e um diâmetro menor para a unidade de direção.
[049] A presente invenção fornece uma unidade de direção R que é muito compacta e, em um espaço de instalação pequeno, fornece uma direção e também um estágio de conversão Ü como uma unidade direção (R) a fim de transferir torques muito elevados ao estágio de conversão (Ü) por meio do elemento de direção 4, que é de forma anular. Ao mesmo tempo, na presente invenção os componentes do elemento de direção elétrica 4 como a saída da unidade de direção elétrica são combinados com o elemento de direção do estágio de conversão Ü da unidade de direção R.
Lista de referências
1 Compartimento 34 67
2 Estator 35 68
3 Bobinas de excitação 36 69
4 Elemento de direção 37 70
5 Excitator de campo magnético 38 71
6 Magnetos Permanentes 39 72
7 Contorno 40 73
8 Elemento 41 74
9 Guia 42 75
10 Segmento dentado 43 76
11 Base dentada 44 77
12 Flange dentada 45 78
13 Elemento Intermediário 46 79
14 Elemento conduzido 47
15 Dente externo 48 R Unidade de direção
16 Elemento de rolamento 49
17 Rolamento 50 M Linha central
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9/9
18 Flange 51
19 Flange 52 Ü Estágio de conversão
20 53
21 54
22 55 E Plano
23 56
24 57 M Linha central
25 58
26 59 G Transmissão
27 60
28 61 Mo Motor
29 62
30 63
31 64
32 65
33 66
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Claims (13)

REIVINDICAÇÕES
1. Uma unidade de acionamento com um estágio de conversão (Ü) e um elemento de acionamento (4) para acionamento com alta densidade de potência,
- um elemento (8), e
- um elemento acionado (14),
- uma conversão e uma transferência de um torque de acionamento ocorrendo entre o elemento de acionamento (4) e o elemento acionado (14) por meio de diversos segmentos dentados radialmente móveis (10), o elemento de acionamento (4) sendo acionado eletricamente para o estágio de conversão (Ü), caracterizada por o elemento de acionamento (4) como um elemento de acionamento elétrico e um estágio de conversão (Ü) estarem dispostos coaxialmente entre si e radialmente em um plano comum (E), sendo o elemento acionador (4) concebido como um elemento de rotor de acionamento elétrico e disposto coaxialmente em um invólucro (1) concebido como um estator (2).
2/3
2. Unidade de acionamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o elemento de acionamento (4) servir como um acionamento elétrico para um estágio de conversão de (Ü) e, ao mesmo tempo, constituir a saída do acionamento elétrico.
3/3
3. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada por o elemento de acionamento (4) possuir um contorno (7) no interior.
4. Unidade de acionamento de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o contorno interno (7) do elemento de acionamento (4) ser formada de modo a ser poligonal.
5. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por um elemento (8) possuir diversos segmentos dentados (10) inseridos em guias e capazes de movimento radial serem inseridos coaxialmente dentro do elemento de acionamento (4).
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6. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por os segmentos dentados (10) serem influenciados pelo contorno interno (7) do elemento de acionamento (4) diretamente ou por meio de um elemento intermediário (13) para conduzir um elemento acionado (14) disposto coaxialmente dentro do elemento (8), em particular dentro dos segmentos dentados (10), com uma taxa de conversão.
7. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o elemento acionado (14) possuir dentes externos (15).
8. Unidade de acionamento de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por os segmentos dentados (10) se engatarem radialmente, individualmente ou em grupos, nos respectivos dentes externos (15) do elemento conduzido (14) para produzir uma taxa de conversão.
9. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por o elemento de acionamento (14) ser concretizado como um eixo ou como um eixo oco com dentes externos (15).
10. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizada por o elemento intermediário (13) ser concebido como um anel de rolamento intermediário ou como um contato de rolamento segmentado ou uma montagem de rolamento de deslizamento.
11. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por o elemento de acionamento (4) do estágio de conversão possuir diversos excitadores de campo magnético (5) dispostos radialmente no exterior.
12. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada por a caixa (1) ser concebida como um estator (2), em que diversas bobinas de excitação (3) estão dispostas de modo a conduzir o elemento de acionamento (4) equipado com excitadores de campo magnético (5) em rotação sobre uma linha central (M).
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13. Unidade de acionamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada por o elemento de acionamento (4) estar apoiado entre o elemento de acionamento (14) e o elemento (8) por meio de elementos de rolamento (16.1, 16.2).
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