DE1500407A1

DE1500407A1 - UEbertragungsmechanismus

Info

Publication number: DE1500407A1
Application number: DE19651500407
Authority: DE
Inventors: Isely William H
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1964-04-10
Filing date: 1965-04-05
Publication date: 1969-07-10
Also published as: SE311389B; GB1104173A; US3267755A

Description

nübertragungsmechanismuan Die Erfindung betrifft einen Übertragungsmechanismus für Bewegungen, mit einem Antriebsteil und einem angetriebenen Teil, von denen eines für Bewegungen in mehreren Richtungen vorgesehen ist und zwar mit Freiheiten, um jede von zumindest zwei Achsen zu rotieren. Bei bekannten Systemen mit einem Gerät, das die augenblickliche Lage eines Gegenstandes anzeigt, wurde eine verhältnismässig große Kugel verwendet, die auf ihrer Oberfläche Markierungen für dao Anzeigen der-Lage trug. Die Kugel war in einem oder zwei kardanischen Bügeln aufgehängt, je nachdem welcher Freiheitsgrad gewünscht wurde. Diese Bügel engen die Bewegungsmöglichkeit der Kugel ein und decken bestimmten Flecken oder Bereiche der Kugeloberfläche ab, die nicht beobachtet werden kÖnnen und die daher verhältnismässig wertlos sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung besteht darin, daß ein zwischengeschaltetes Mitläuferteil in Punktberührung sowohl mit dem angetriebenen als auch mit dem Antriebsteil steht. Der Bereich des angetriebenen Teils bzw. des Antriebsteils, das von der Antriebseinrichtung verdeckt ist, hat dadurch nur noch Punktgröße. Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung des Antriebs zwischen dem Antriebsteil und dem angetriebenen Teil durch das Mitläuferteil so, daß die Bewegung des in mehreren Richtungen bewegbaren Teils um eine bestimmte Achse geschieht, während bei seiner Bewegung um einer der anderen Achsen dieses Mitläuferteil insofern als Stützlager dient, als die damit stattfindende Relativbewegung zwischen dem Mitläuferteil und dem antreibenden und angetriebenen Teil um eine Achse stattfindet, die durch den BerWärungspunkt zwischen dem Mitläuferteil und dem einen oder anderen der Teile geht. Bei einer vorzugsweisen AusfÜhrungsform ist das in meÜreren Richtungen drehbare Teil eine in einem durch drei aufeinander senkrechte Achsen bestimmten System in allen Richtungen drehbare Kugel. Drei kugelförmige Mitläufer be...-dhren das drehbare Teil auf drei Punkten, die jeweils auf den drei Achsen liegen. Jedem Mitläufer ist. eine um eine--Kchse drehbare Scheibe zugeordnet, die ihn an einem Punkt berührt, der auf der Achse des Mitläufers liegt, die senkrecht auf der Achse steht, die durch seinen Berührungspunkt mit dem angetriebenen Teil verläuft, wobei die Achse des Mitläufers und die Achse des angetriebenen Teils, die durch .die Berührungspunkte mit der Scheibe gehen, auf der Scheibenachse senkrecht stehen. Ferner liegt jede der Achsen der drei Scheiben zu einer anderen der dreisenkrecht aufeinanderstehenden Achsen des angetriebenen Teils parallel. Wenn bei dieser Ausbildung eine Drehbewegung zwischen dem in allen Richtungen drehbaren Element und irgendeiner der Mitläuferkugeln Übertragen wird., haben die beiden anderen Mitläuferkugeln nur die Funktion von Stützlagern und übertragen keinerlei Bewegung zwischen ihren zugeordheten Scheiben und dem in vielen Richtungen drehbaren Teil. Wenn notwendig, kann man auch sechs Mitläuferkugeln anstelle von dreien mit dem in vielen Richtungen drehbaren Element zusammenbauen. Wenn sechs Mitläuferkugeln verwendet werden, kÖnnen alle sechs angetrieben werden oder nur drei von ihnen kÖnnen angetrieben sein, während drei andere immer als Abstützungen dienen. Die Mitläuferkugeln setzen der Bewegung um irgendeine der Achsen wenig Widerstand entgegen, mit Ausnahme der Achse, für die sie als Element zur Übertragung der Bewegund zwischen einer zugeordneten Scheibe und dem in vielen Richtungen drehbaren Teil wirksam sind. Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung und in den Ansprüchen enthalten. Der Beschreibung liegt als Beispiel ein Lagemanzeigegerät bzw. ein Gerät zur Einstellung der Lage zugrunde.
In der Zeichnung ist eine Kugel 10'dargestelle-# die eine Anzeigekugel sein kann mit Eintragungen in ihrer Oberfläche, die die Lage anzeigen sollen, oder die als Hand-Kommandogeber zum Erteilen von Kommandosignalen verwendet wird, die auf eine gewünschte Lage gerichtet sind und die an Motoren abgegeben werden, die die Lage des Fahrzeuges od .dgl. beeinflussen. Drei der gegenseitig aifeinander senkrecht stehendenAchsen der Kugel 10 sind' mit X,Y und Z bezeichnet. In dem Ausführungsbeispiel liegen die Achsen X und Z in der waagerechten Ebene und die Achse Y steht seakrecht. Ein Liagerkissen 11 ist mittig Über einen Punkt am 'Umfang eines Kugelelement es 10 ausgerichtet, das aüf der X-Achse auf der linken Seite der Kugel 10 angeordnet ist. Das Lagerkissen 11 ist als quaderförmiges Gehäuse dargestellt, dessen der Kugel 10 gegenüberliegende Seite mit derselben Krämmung wie die Kugel ausgebildet ist, so daß zwischen dem Lagerkissen 11 und der Kugel 10 ein engerg gleichförmiger Spalt besteht. Das Lagerkissen 11 kann WälzkÖrper, Luftkissen oder irgendeinen anderen geeigneten Lagertyp enthalten. Eine kleinere Kugel 129 die in einer Kette von Antriebselementen als Mitläufer verwendet wird, ist auf der rechten Seite des Eugelteils 10 so montiert, daß sie die Kugel 10 an einem Punkt auf der Achse X am Außenumfang der Kugel 10 berührt. Die Mitläuferkugel 12 ist so angeordnet, daß sie um eine ihrer Achsen rotieren kann. Eine Vielzahl von Lagerkissen 13 bis 16, die dem Lagerkissen 11 ähneln, bei denen jedoch die gebogene Oberfläche, die der Kugel 12 gegenüberliegt, einen schmaleren Kurvenradius hat, sind so angeordnet, daß sie über Punkten der Oberfliche der Mitläuferkugel 12 zentriert sind, die längs von Achsen Xi Y, .und Z' der Mitlguferku.Söl 12 liegeng die parallel..zu-den Achsen X,Y,Z der Kugel 10 verlaufen. So ise z.B. das Kissen 13 über einem Punkt der X-Achse zentriert, der dem Berührungspunkt zwischen der Mitläuferkugel 12 und der Kugel 10 diametral gegenüberliegt. Die anderen Lagerkissen 14 und 15 liegen auf jeder Seite der Lagerkugel 12 und längs der Z'-Achse, jedoch jeweils auf ihrer Seite um 90° von dem Berührungspunkt mit der Kugel 10 versetzt.Das vierte Lagerkissen 16 ist über einem Punkt der Y'-Achse an der Unterseite der Mitläuferkugel 12 zentriert. Es besteht auch die Möglichkeit, die Lagerkissen an anderen Stellen, als an den gezeigten, unterzubringen und es kÖnnten auch eine andere Anzahl Lagerkissen verwendet werden, da die gezeigte Anordnung nur ein Beispiel sein soll. Ein Antriebsteil 17, das als einfache Scheibe @usiigebildet ist') ist für' die Rotation um eine Achse pparal@li zu der Z-Achse angeordnet und berührt die Mitläuferkugel 12 an einem Punkt längs der Y'Achse an der Peripherie der Mitläuferkugel 12 diametral gegenüber dem mittleren Punkt des Lagerkissens 16. Der Berührungspunkt zwischen der Scheibe 17 und der Mitläuferkugel 12 befindet sich um 90° an der Peripherie der Kugel versetzt von dem Punktt an dem die Kugel 10 und die Mitläuferkugel 12 sich berühren. Wenn -die Scheibe 17 sich dreht, dreht sich die Kugel 12 um die Z'-Achse, wodurch wiederum die Kugel 10 um ihre Z-Achse gedreht wird. Wenn sich aber die Kugel 10 um eine der beiden anderen Achsen dreht, arbeitet die Mitläuferkugel 12 nur als Stützlager. Wenn z.B. die Kugel 10 sich um die X-Achse' dreht, befindet sich der Berührungspunkt zwischen der Kugel 10.und der Mitläuferkügel.12 auf der X-Achse und die Kugel 10 schwenkt deshalb lediglich um den BerMunmgspunkt,und .auf die MitläufeVkugel 12 wird keine Bewegung übertragen. Auch wenn sich die Kugel 10 um die Y-Achse dreht, wird die Mitläuferkugel 12 um die Y'-Achse gedreht, aber da der Berührungspunkt zwischen der Scheibe 17 und der Mitläuferkugel 12 auf der Y'-Achse liegt, schwenkt die Mit' läuferkugel 12 lediglich um die Berührungsstelle mit der Scheibe 17. Die Scheibe 17 wird über einen mechanischen ,Trieb 19 von einem Motor 18 angetrieben, Wenn also der Motor 18 unter Spannung kommt , treibt er die Scheibe 17 an, die ihrerseits über die Mtläuferkugel 12 die Kugel 10 um ihre Z-Achse antreibt. Hier muß bemerkt werden, daß, wenn das beschriebene Gerät als Handstellgerät benutzt wird, an die Stelle das Motors 18 ein Generator treten muß. Dann treibt die Kugel 10 den Generator Über die Mitläuferkugel 12 und die Scheibe 17 an, wenn man sie von Hand um ihre Z-Achse dreht. Am Unterteil der Kugel 10 ist ein Lagerkissen 21 angeordnet und gegenüber einem Punkt am Umfang der Kugel 10 zentriert, der auf der Y-Achse liegt. Eine Mitläuferkuäel 22, die der Mitläuferkugel 12 ähnlich ist, ist mit Hilfe einer Mehrzahl vön Lagerkissen 23 bis 26t die ähnlich liegen, wie die Lagerkissen 13 bis 169 so montiert, daß sie die Kugel 10 an einem Punkt ihrer X-Achse an der Peripherie berührt und zwar diamätral gegenüber dem Mittelpunkt des Lagerkissens 21. Parallel zu der X-Achse ist eine Scheibe 27 drehbar und berührt eine Mitläuferkugel 22 an einem Punkt ihrer Oberfläche,der auf einer Umfangslinie um eine Achse lieA die der X-Achse parallel liegt. Der Berührungspunkt zwischen der Scheibe 27 und der Kugel 22 liegt um 90 0 entlang der Peripherie der Kugel.22-entfernt' von dem Berührungspunkt zwischen der Kugel 10 und der Kugel 22. Die Scheibe 27@ wird von dem Motor 28 über ein mechanisches Gestänge 29 angetrieben. Wenn also der Motor 28 unter Spannung gesetzt wird, treibt die Scheibe 27 die Kugel 10 über die Mitläuferkugel 22 um ihre X-Achse an. -Gegenüber einem Punkt der Peripherie, der auf der Z-Achse der Kugel 10 liegt, ist ein Lagerkissen 31 zentriert. Eine Mitläuferkugel 32 lagert auf den Kissen 33 bis 36 und kann sich um irgendeine ihrer Achsen drehen, wobei sie die Kugel 10 an einem Punkt an ihrem Umfang auf der X-Achse diametral gegenüber dem Lagerkissen 31 berührt. Die Lagerkissen 33 bis 36 ähneln den Lagerkissen 13 bis 16 und sind in ähnlicher Weise um die Mitläuferkugel 32 angeordnet. Eine Scheibe 37 ist um eine Achse parallel zur Y-Achse drehbar und berührt die Mitläuferkugel 32 an einem Punkt in ihrer Umfangslinie, deren Achse der Y-Achse p arallel ist. Der Berüihrungspunkt zwischen der Scheibe 37 und der Kugel 32 ist auf deren Peripherie um 90° von dem Berührungspunkt zwischen der Kugel 32 und der Kugel 10 versetzt. Ein Motor 38 treibt die Scheibe 37 durch einen mechanischen Trieb 39 an. Wenn also der Motor 38 unter Strom gesetzt wird, dreht sich die Scheibe 37 um eine Achse parallel zu der Y-Achse und teeibt die Kugel 10 durch die Mitläuferkugel 32 um die Y-Achse an. Die Mitläuferkugeln 12,22 und 32 und die Antriebascheiben 17,27 und 37 müssen .aus einem Material hergestellt werden, das einen verhältnismässig hohen Reibungskoeffizienten hat, damit Schlupf in den Trieben vermieden wird. Wenn die Kugel 10 um eine.der Achsen Xj oder Z angetivieben wird, wirken dte Mitläuferkugeln, die um eine der anderen beiden Achsen umlaufen, lediglich als Stützlager. Wenn also die Kugel 10 um eine Achse angetrieben wird, werden die Antriebe für die anderen Achsen nicht dufth den wirksamen Antrieb beeinflußt. Angenommen, där Motor 38 steht unter Strom und treiht dieScheibe 37 an. Die Scheibe 37 läßt die Kugel 32 rotieren, die ihrerseits die Kugel 10 um die Y-Achse dreht. Da die Mitläuferkugel 22 so angeordnet ist, daß sie die Kugel 10 an einem Punkt der Y-Achse b erührt, schwenkt die Kugel 10 einfach um einen Punkt des Umfangs der Mitläuferkugel 22, und es wird keine Bewegung von der Kugel 10 auf die Mitläuferkugel 22 übertragen. Ebenso verursacht die Drehung der Kugel um die Y-Achse eine Dreiung der Mitläuferkugel 12 um die Y'-Achse parallel zur Y-Achse. Da die Mitläuferkugel 12 um die Y-Achse umläuft und da die Antriebsseheibe 17 die Mitläuferkugel 12 an einem Punkt ihrer Periph erie auf der Y'-Achse berührt, wird keine Bewegung von der Mitläufer, kugel 12 auf die Scheibe 17 Übertragen, Ähnlich wird, wenn der Motor 28 unter Spannung gesetzt wird, die Kugel 10 um ihre X-Achse gedreht. Mit der Drehung wird keine Bewegung von der Kugel 10 auf die Mitläuferkugel 12 übertragen und keine Bewegung von der Mitläuferkugel 32 auf die Antriebsscheibe 37. Wenn der Motor 18 unter Strom gesetzt wird, wird die Kugel 10 um die Z-Achse gedreht. Mit dieser Art der Drehung wird von der Kugel 10 keine Bewegung auf die Mitläuferkugel 32 übertragen und auch keine Bewegung von der M.itläuferkugel 22:auf die Antriebascheibe 27 Übertragen. In den System können deshalb, keine Fehler dutah Kreuzkupplung entstehen.*

Claims

Patentansprüchet 1. Übertragungsmechanismus für Bewegungen mit einem Antriebsteil und einem angetriebenen Teil, von denen eines für Bewegungen in mehreren Richtungen vorgesehen istt mit Freiheiten um jede von zumindest zwei Achsen zu rotieren, dadurch g e k e n n z e i c h n e tg daß ein zwischengeschaltetes Mitläuferteil in PunktberW2rung sowohl mit dem angetriebenen als auch mit dem Antriebsteil ist.
2. Übertragungemechanismus nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Übertragung des Antriebs zwischen dem Antriebsteil und dem angetrie@enen Teil durch das Mitläuferteil so erfolgt, daß @A9 Bewegung des in mehreren Richtungen bewegba@encri @eils um eine bestimmte Achse geschieht, während bei seiner Bewegung um eine der anderen Achsen dieses Mitläufer-' teils dadurch aila Stützlager dient, weil die stattfindende Relativbewegung zwischen dem Mitläuferteil und dem antreibenden und angetriebenen Teil um eine Achse stattfindet, die durch den Berührungspunkt zwischen dem Mitläufezteil und dem einen Teil und dem einen oder dem anderen der Teile geht. Übertragungsmechanismus nach den Ans#rüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das anderet nicht in m.ehreren Richtungen dr,ehbare.Teil ein Teil istg das nur in-einer Richtung um eine einzige Drehachse drehbar ist. Übertragungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 39 ek enn z o i«c I#n e.t durch ein.inallenRich- tungen drehbares Teiiliä-t -mehreren in nur einer Richtung

drehbaren Teilen (17,27,37) und den zugehörigen mitlaufenden Teilen (12,22,32). Übertragungpmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 49 dadurch S e k e n n z e i c h n e t, daß der oder die mit laufenden Teile (12,22,32) Kugeln sind, die mit der Kugelflache eines in vielen Richtungen drehbaren Teiles (10) in Berührung sind. 6. Übertragungsmechanismus nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das in mehreren Richtungen drehbare Teil (10) um senkrecht zueinanderstehende Achsen (X,Y,Z) drehbar ist, von denen eine durch den Ber übrungspunkt zwischen diesem Teil (10) und dem mitlaufenden Teil oder den mitlaufenden Teilen (12t22932) steht. 7. Übertragungsmechanismus nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das in mehreren Richtungen drehbare Teil (10) um zueinander senkree hte Achsen (X,Y,Z) drehbar ist und das andere Teil um eine Drehachse drehbar ist, die zu einer dieser zueinander senkrechten Achsen (X,Y.Z) parallel verläuft, wobei sein Berührungspunkt mit dem Mitläuferteil auf einer Mittelachse des Mitläuferteils liegt, die einer anderen der rechtwinklig aufeinanderstehenden Drehachsen (Z,Y,X) des in mehreren Richtungen drehbaren Teils (10) parallelist und die aut der Rotationsachse des anderen Teils senkrecht steht. 8. Übertragungsmechanismui nach den Ansprüchen 4,6 und 7, -'dadurch g e k e n n z e i o h n e t,'daß das in vielen -Richtungen drehbare Teil (10) eine Kugel ist'und innerhalb -einen Systema.'das durch die-drei aeükrecht aufeinander-e stehenden Achsen (X,Y,Z) in allen Richtungen drehbar ist, daß drei kugelförmige Mitläufer (12,22,32) die Kugel(10), an drei Punkten berühren, die auf der jeweiligen Achse (X,Y,Z) liegen, daß jedem Mitläufer eine um eine Achse drehbare Scheibe zugeordnet ist, die ihn@an einem Punkt' berührt, der auf einer Achse (Y',Z',X') des jeweiligen Mitläufers liegt, die senkrecht zu der Achse (X,Y,z) steht, die durcth dessen Berührungspunkt mit der Kugel (10) geht, wobei die Drehachsen der Scheibe (17,27,37) rechtwinklig zu den Achsen (X,Y,Z; X',Y',Z') stehen, die durch die zwei Berührungspunkte der jeweiligen Mitläufer (129 22,32) mit der Kugel (10) und den Scheiben (17,27,37) gehen und daß jede der drei Schäiben (17,27,37) Drehachsen haben, die jeweils zu einer der senkrecht aufeinanderstehenden Achsen (Z,X,Y) der Kugel (10) parallel sind. 9. Übertragungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in mehreren Richtungen drehbare Teil (10) angetrieben ist und daß das bzw. die antreibenden Teile (17,27,37) mit einem Motor bzw. mit Motoren (18,28,38) gekuppelt sind. 10. Übertragungsmechanismus nach den An sprüchen 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das in mehreren Richtungen drehbare Teil (10) das antreibende Teil ist und daß das bzw. die angetriebenen Teile mit einem Generator bzw.-mit Generatoren gekuppelt#sind.