DE1234400B - Kardanisch gelagertes Kreiselgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND IhtCL: GOlc

DEUTSCHES IMWGSSP PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 42 c - 35/10

Nummer: 1234 400

Aktenzeichen: A 32274 EK b/42 c

J 234 400 Anmeldetag: 18. Juni 1959

Auslegetag: 16. Februar 1967

tv t7_c j ι. * -.a* · ir · ι ··* · Kardanisch gelagertes Kreiselgerät

Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit zwei ⁰⁰ °

Kreiseln, die auf einem kardanisch gelagerten und

um eine weitere, mit der Ebene der Kardanachsen . ₁,

einen vorzugsweise rechten Winkel bildende Achse Anmelder:

drehbaren Tragrahmen angeordnet sind, wobei die 5 Continental Elektroindustrie Aktiengesellschaft, Drehimpulsachsen der beiden Kreisel senkrecht auf- Askania-Werke

einander stehen und der eine Kreisel fest im Trag- Berlm-Mariendorf, Großbeerenstr. 2-10

rahmen, der andere Kreisel jedoch m einem um eine senkrecht zu den Drehimpulsachsen beider Kreisel

verlaufende Achse drehbaren Rotorträger im Trag- io Als Erfinder benannt:

rahmen neigbar gelagert ist; ferner mit elektromoto- Dr.-Ing. Herwart Behrmann, Myhl über Erkelenz

rischen Drehmomentgebern zur Übertragung von —

Lenkmomenten auf die Kreisel, wobei mindestens 2 für den auf den neigbar gelagerten Kreisel wirkenden

Drehmomentgeber eine Abstützung am Grundgestell 15 als einem Kreisel nicht oder nur mit großen Einvorgesehen ist, die aus einem im Grundgestell um schränkungen und konstruktiven Schwierigkeiten eine mit der Drehachse des Tragrahmens Vorzugs- und entsprechend großem Aufwand anwendbar, der weise fluchtende Achse schwenkbar gelagerten für die Entwicklung besonders von Versuchsgeräten Schwenkrahmen und einer im Schwenkrahmen auf oft nicht tragbar ist. Zur Ersparnis an Entwicklungseiner senkrecht zu dessen Lagerachse und durch den 20 zeit und -kosten muß die Verwendung fertiger Bau-Aufhängungsmittelpunkt verlaufenden Achse ge- teile wie Kreisel, Drehmomentgeber, Stellungsgeber lagerten Halterung besteht, welch letztere den Stator ermöglicht werden.

des Drehmomentgebers trägt. Bei einem auf solche Weise entwickelten und nicht Geräte dieser Ausbildung werden als Koordinaten- zum Stand der Technik gehörigen Gerät ist zur Abbeziehungsweise Kursrichtungsgeber in bestimmten 25 Stützung beider Lenkmomentgeber am Grundgestell Einrichtungen zur Boden-Luft-Lenkung unbemann- ein an diesem drehbar angelenkter Schwenkrahmen ter Flugkörper benötigt und erlauben bei passender angeordnet, an dem die Statoren beider Lenkmomeht-Ausbildung und zweckentsprechender Orientierung geber befestigt sind. Der Schwenkrahmen ist dabei des Geräts im Flugkörper eine Korrektur des Flug- über eine Mitnahmeeinrichtung zwangsläufig mitkörperkurses und der Lage seiner Achsen, wobei aus 30 genommen oder über eine Nachsteuervorrichtung beder Lage der Drehachse des kippbeweglich gelager- stimmten Bewegungen des die Kreisel aufnehmenden ten Kreisels und aus der Lage der Kardanrahmen Tragrahmens selbsttätig nachgeführt, und die Drehrelativ zueinander bzw. relativ zum Flugkörper Kurs- momentgeber sind an dem Tragrahmen um eine korrektursignale ermittelbar sind, die auf die An- Achse drehbar gelagert, die durch den Aufhängungstriebsaggregate bzw. auf die Steuervorrichtungen 35 mittelpunkt gelegt ist. Die Lenkmomentgeber selbst des Flugkörpers derart einwirken, daß der Flugkör- sind dabei symmetrisch im Abstand von diesem per in eine durch einen Peilstrahl vorgebbare Rieh- Punkt angeordnet und wirken einmal direkt auf die tung fliegt. Die die Lenkmomentgeber betätigenden Kippachse des einen Kreisels und zum andern auf Steuersignale werden dem Kreiselgerät dabei von den drehbaren Tragrahmen zur Beeinflussung des einer Bodenstation her zugeführt. 40 anderen Kreisels ein, wobei die erzeugten Dreh-An Geräten dieser Art treten gewisse Schwierig- momente senkrecht zu den Drehimpulsvektoren beikeiten bei der Anordnung der Lenkmomentgeber der Kreisel wirksam sind.

auf, die in elektromotorischer Bauform gebräuchlich In solchen Geräten muß die Nachführung des Ge- und für Systeme mit mehr als einem Kreisel zweck- stells zu Bewegungen des Tragrahmens durch die mäßig sind. Für Systeme mit nur einem Kreisel kön- 45 Nachsteuervorrichtung sehr exakt erfolgen, damit nen auch andere Drehmomentgeber vorteilhaft sein. gegenseitige Schwenkbewegungen der Drehmoment-So kann nach USA.-Patentschrift 2 817 239 der geberteile (Stator und Rotor) nicht zu gegenseitigen Drehmomentgeber aus einer an dem inneren Kardan- Verschiebungen oder gar zu Berührungen führen und rahmen befestigten, zu den Kreiselrahmen konzen- so die Übertragung der Lenkmomente unwirksam irischen Kupfer-Kugelschale und 3 Phasen-Magnet- 50 machen oder gar zum Versagen der gesamten Einwicklungen bestehen, die an einem körperfesten Ge- richtung führen. Da diese Genauigkeit der Nachfühstell sitzen. Diese sind aber bei Systemen mit mehr rung nicht mit Sicherheit erreichbar ist, mußte ein

Weg gesucht werden, das Gerät auch bei verminderter Genauigkeit funktionssicher zu machen.

Der Erfindung entsprechend wird deshalb ein Kreiselgerät der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, das sich dadurch kennzeichnet, daß der auf den neigbar gelagerten Kreisel wirkende Drehmomentgeber im Aufhängungsmittelpunkt angeordnet ist und daß der auf den fest gelagerten Kreisel wirkende Drehmomentgeber entweder ebenfalls auf der für den anderen Drehmomentgeber vorhandenen Abstützung gelagert und im oder möglichst nahe am Aufhängungsmittelpunkt angeordnet oder aber auf einer Kardanachse der Kardanlagerung des Tragrahmens angeordnet ist.

Der für den fest im Tragrahmen angeordneten Kreisel vorgesehene Drehmomentgeber kann, statt sich an dem mit- oder nachgedrehten Schwenkrahmen abzustützen, auch anderweitig angebracht sein, wenn gewisse kleine Winkel zwischen den Kardanrahmen und dem Tragrahmen auf Kosten der Genauigkeit der Lenkmomenteinwirkung vernachlässigt werden, nämlich je nach der gewünschten Kippebene des Tragrahmens zwischen dem inneren und dem äußeren Kardanrahmen oder zwischen dem Grundgestell und dem äußeren Kardanrahmen.

Die anliegende Figur erläutert ein Ausführungsbeispiel. In der Figur bezeichnet 1 das fest mit dem Flugkörper verbundene Grundgestell, das zur Lagerung der Drehachse 2, 3 dient. An den Lagern dieser Drehachse ist der äußere Kardanrahmen 4 befestigt, der seinerseits die Lagerstellen für die Drehachse 5, 6 trägt. Um diese Achse, die senkrecht zur Achse 2, 3 verläuft, ist ein zweiter Rahmen 7, der innere Kardanrahmen, drehbar angeordnet. Der Rahmen? weist die Lagerstellen für die Achse 8, 9 auf, die senkrecht zu den beiden Drehachsen 2, 3 und 5, 6 verläuft. In den Lagerstellen 8 und 9 ist der Tragrahmen 10 frei drehbar gelagert, der die Kreisel 11 und 12 trägt.

Der Kreisel 11 läuft in Lagern, die mit dem Tragrahmen 10 fest verbunden sind, um eine Drehachse um, die in Richtung der Achse 8, 9 des Tragrahmens 10 verläuft. Der Kreisel 12 ist mit seiner Drehachse in einem Rahmen 13.4 um die Achse 13, 14 gegen die Ebene des Rahmens 10 neigbar gelagert. Die Achse 13, 14 nimmt gleichzeitig den Rotor 15 des elektromotorischen Drehmomentgebers auf, dessen Stator 16 über eine um ihre Längsrichtung drehbare Halterung 17 an dem Schwenkrahmen 18 befestigt ist, der um die Achse 19, 20^4 drehbar im Grundgestell 1 gelagert ist. Der Rotor 15 des Drehmomentgebers kann bei Erregung des Gebers ein um die Achse 13, 14 wirksames Drehmoment auf den Kreiselrahmen 13 A des Kreisels 12 übertragen, welches eine Schwenkung des Tragrahmens um die Achse 8, 9 zur Folge hat.

Mit 20 ist der Stator eines zweiten Drehmomentgebers 20, 21 zur Übertragung von Lenkmomenten bezeichnet. Er kann beispielsweise an der gezeichneten Stelle angeordnet sein und wirkt bei Erregung auf den fest im Tragrahmen 10 gelagerten Kreisel 11 ein; in der gezeichneten Stelle zwischen den beiden Kardanrahmen 4 und 7 übt er ein Drehmoment um die Achse 5, 6 auf den Rahmen 7 aus, welches eine Schwenkung des Tragrahmens 10 mitsamt den Rahmen 7 und 4 um die Achse 2, 3 zur Folge hat. Bei Anbringung des Drehmomentgebers zwischen dem Grundgestell 1 und dem äußeren Kardanrahmen 4

würde er ein Moment um die Achse 2, 3 auf den äußeren Kardanrahmen 4 ausüben und eine Schwenkung des Tragrahmens 10 mitsamt dem inneren Kardanrahmen 7 um die Achse 5, 6 bewirken.

Die beiden bisher besprochenen Möglichkeiten, den zweiten Drehmomentgeber zwischen den beiden Kardanrahmen oder zwischen dem Grundgestell und dem äußeren Kardanrahmen anzuordnen, sind deshalb nicht voll befriedigend hinsichtlich der Einwirkung auf den im Tragrahmen 10 fest gelagerten Kreisel 11, weil der Tragrahmen 10 (unter dem Einfluß des ersten Drehmomentgebers auf den neigbar im Tragrahmen gelagerten Kreisel) gegen den inneren Kardanrahmen 7 ausgeschwenkt sein kann. Besser wäre eine Einwirkung des zweiten Drehmomentgebers von dem mit dem Tragrahmen verschwenkten Schwenkrahmen 18 aus. Der Drehmomentgeber muß dann ebenfalls im oder unmittelbar neben dem Aufhängungsmittelpunkt des Kardansystems angeordnet werden, was ohne Schwierigkeit möglich ist, wenn Stator und Rotor des ersten Drehmomentgebers als Ringe oder als schmale Scheiben ausgebildet werden, innerhalb deren bzw. neben denen die ebenfalls ring- und/oder scheibenförmigen Teile des zweiten Drehmomentgebers unterzubringen sind, und zwar je nach der gewünschten Schwenkebene des Tragrahmens 10 in der Ebene des ersten Drehmomentgebers oder — wenigstens bei ringförmigen Drehmomentgeberteilen — senkrecht dazu.

Die vorgeschlagene Anordnung mit Drehmomentgeber bzw. Drehmomentgebern im Aufhängungsmittelpunkt weist den Vorzug auf, daß Verschiebungen der Rotorteile gegeneinander gar nicht und — insbesondere bei zwangläufiger Mitnahme oder bei selbsttätiger Nachführung des Schwenkrahmens 18 und der Halterung 17 — Verkippungen der Rotorgegen die Statorachse nur noch in kleinstem Umfang auftreten, so daß Berührungen und die daraus entstehenden Störungen ausgeschlossen sind. Entsprechende Verkippungen treten am Drehmomentgeber 20, 21 überhaupt nicht auf, wenn er zwischen den Kardanrahmen oder zwischen dem Grundgestell und dem äußeren Kardanrahmen angeordnet wird. Bei entsprechend reibungsarmer Lagerung des Schwenkrahmens 18 und der Halterung 17 kann die gesonderte Nachführung dieser Teile zu Drehungen des Tragrahmens 10 entfallen. Die Nachführung und die Mitnahme beider Teile kann bei einfacherer Ausführung, d. h. insbesondere bei entsprechend größeren Luftspalten zwischen Stator und Rotor (und bei geringeren Genauigkeitsansprüchen an die Wirksamkeit der Drehmomentgeber) überhaupt entfallen, ohne daß Berührungen zwischen Stator und Rotor bzw. zwischen Statoren und Rotoren zu befürchten sind, selbst wenn Verkippungen auftreten.

Die beschriebene Ausführungsform des Kreiselgeräts nach der Erfindung ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Der Schwenkrahmen 18 und die Halterung 17 können auch in anderer Weise, etwa nach Art kardanischer Lagerungen, ausgebildet sein. Wie erwähnt, kann der Tragrahmen 10 gegen den inneren Kardanrahmen 7 verschwenkt sein; dann kommt das Lenkmoment des Drehmomentgebers 20, 21 nicht voll zur Wirkung, wenn er zwischen den Kardanrahmen 4 und 7 bzw. zwischen äußerem Kardanrahmen 4 und Grundgestell 1 angeordnet ist. Man kann eine bessere Wirkung erzielen, wenn man den Dreh-

Claims (2)

momentgeber 20, 21 bei entsprechender Ausbildung der Geber ebenfalls im Schnittpunkt der Kardanachsen anordnet. Der Stator 20 ist dann an der Halterung 17 im Schwenkrahmen 18 bzw. bei einfacherer Ausführung am Grundgestell 1 zu befestigen, der Rotor 21 am Rahmen 10. In der Figur sind an Kreiselgeräten dieser Art übliche, mit den Drehachsen des Geräts zusammenwirkende Stell- bzw. Nachführmotoren und elektrische und andere, die Winkelstellung beweglicher Teile der Vorrichtung ermittelnde Abgriffe sowie etwaige weitere Meßkreisel, die z. B. den Winkel der ganzen Einrichtung zur Schwerkraft messen, nicht dargestellt. Sie können dem jeweiligen Verwendungszweck des Geräts entsprechend angeordnet sein. Patentansprüche:

1. Kreiselgerät mit zwei Kreiseln, die auf einem kardanisch gelagerten und um eine weitere, mit der Ebene der Kardanachsen einen vorzugsweise rechten Winkel bildende Achse drehbaren Tragrahmen angeordnet sind, wobei die Drehimpulsachsen der beiden Kreisel senkrecht aufeinander stehen und der eine Kreisel fest im Tragrahmen, der andere Kreisel jedoch in einem um eine, senkrecht zu den Drehimpulsachsen beider Kreisel verlaufende Achse drehbaren Rotorträger im Tragrahmen neigbar gelagert ist; ferner mit elektromotorischen Drehmomentgebern

zur Übertragung von Lenkmomenten auf die Kreisel, wobei mindestens für den auf den neigbar gelagerten Kreisel wirkenden Drehmomentgeber eine Abstützung am Grundgestell vorgesehen ist, die aus einem im Grundgestell um eine mit der Drehachse des Tragrahmens vorzugsweise fluchtende Achse schwenkbar gelagerten Schwenkrahmen und einer im Schwenkrahmen auf einer senkrecht zu dessen Lagerachse und durch den Aufhängungsmittelpunkt verlaufenden Achse gelagerten Halterung besteht, welch letztere den Stator des Drehmomentgebers trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den neigbar gelagerten Kreisel (12) wirkende Drehmomentgeber (15, 16) im Aufhängungsmittelpunkt angeordnet ist und daß der auf den fest gelagerten Kreisel (11) wirkende Drehmomentgeber (20, 21) entweder ebenfalls auf der für den anderen Drehmomentgeber vorhandenen Abstützung gelagert und im oder möglichst nahe am Aufhängungsmittelpunkt angeordnet oder aber auf einer Kardanachse (5, 6) der Kardanlagerung des Tragrahmens (10) angeordnet ist.

2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkrahmen (18) und die Halterung (17) den Bewegungen des Tragrahmens (10) selbsttätig nachgedreht werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2817239.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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