DE69926366T2 - Vorrichtungen zur uebertragung von bewegungen - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Bewegungsübertragungsvorrichtungen und im Besonderen Vorrichtungen für die Bewegungsübertragung von einem ersten Element zu einem zweiten Element mittels einem magnetischen Kupplungseffekt zwischen diesen.
  • Der Erfindung zugrunde liegender allgemeiner Stand der Technik
  • Obwohl sie nicht darauf beschränkt ist, wird die vorliegende Erfindung als besonders nützlich für die direkte Kupplung einer rotierenden Kraftabgabewelle an eine Vorrichtung betrachtet, welche die Drehbewegung in lineare oder in hin- und hergehende Bewegung umwandelt. Die üblichste bekannte Art und Weise, um dies zu erreichen, besteht darin, die drehbare Welle als Leitspindel oder mit einer Leitspindel bereitzustellen, mit einer Folgeeinheit, die sich längs der Welle entlang den Gewinden der Leitspindel bewegt.
  • Bei WO 95/08860 wird die elektrisch erzeugte Drehung eines äußeren Zylinders mit Innengewinde auf eine innere linear angetriebene Welle mittels Walzen übertragen, die mit Ringen versehen sind, welche Nockenoberflächen begrenzen, die im Eingriff mit der Innengewindebohrung des Zylinders stehen und die Ringmuttern mit einem Ende der Innenwelle in Eingriff nehmen. Die von den Walzen bewirkte Antriebsübertragung ist dem Wesen nach vollständig mechanisch, und die Veröffentlichung legt nahe, dass, um ein Rutschen zu vermeiden, die Scheiben mit Getriebezähnen versehen werden sollten – eine kostspielige Position. Eine ähnliche Anordnung, welche eine Kugelmutter einsetzt, die einen Kugelschraubenabschnitt einer Spindel in Eingriff nimmt, wird in GB-2248976 offengelegt.
  • Bei WO 96/19035 haben zwei gegenseitig beabstandete Drehscheiben oder -zylinder einen Drehantrieb, der magnetisch über die Beabstandung zwischen diesen hinweg übertragen wird. Bei einer vorgeschlagenen Ausführungsform sind die Drehscheiben mit einer Vielzahl von beabstandeten Magneten mit Scheiben-Erhöhungen und -vertiefungen der gegenüberliegenden Gewinde versehen. Ähnliche Beabstandungen zwischen magnetisierten spiralförmigen Schraubengewinden, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, jedoch beabstandet gehalten werden, sind im Einzelnen beschrieben im Linear-zu-Dreh-Umwandler (sogenannter „harmonischer Antrieb"), offengelegt in GB-2088017. Ein weiterer solcher „harmonischer Antrieb" wird offengelegt GB-2205452.
  • Bei EP-0583035 weisen gegenseitig beabstandete innere und äußere Kupplungselemente jeweils ein Doppelspiralgewinde und ein magnetisierendes Element für die Erzeugung eines Magnetflusses (in Form eines Spiralmagnetfeldes) auf, welcher beide Kupplungselemente durchdringt und einem spiralförmigen Pfad zwischen dem Doppelgewinde so folgt, dass die einzelnen Gewinde einen Polschuh für das magnetisierende Element ausbilden. Das magnetisierende Element ist versehen mit einer Reihe von axial polarisierten Dauermagneten, die vollständig in die Peripherie eines der Kupplungselemente eingebettet sind. Diese Anordnung ist für eine kommerzielle Herstellung sehr kostspielig.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt die Überwindung des Problems der Komplexität und der Herstellungskosten von Vorrichtungen für die Bewegungsübertragung des Standes der Technik.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung für die Bewegungsübertragung zwischen ersten und zweiten Elementen bereitgestellt, wobei die Vorrichtung diese Elemente und Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Kupplungseffekts zwischen diesen einschließt, gekennzeichnet durch die Kombination,
    • (a) dass das erste Element eine magnetische Bewegungsübertragungsvorrichtung aufweist, die einen magnetischen Körper einschließt, der eine äußere zylindrische Oberfläche und radiale Endwände hat, axial zur zylindrischen Oberfläche polarisiert ist und an den gegenüberliegenden radialen Enden der zylindrischen Oberfläche ein Paar scheibenähnlicher Polplatten hat, die den gleichen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche,
    • (b) dass der magnetische Körper und die Polplatten mit einer axialen Bohrung versehen sind, die sich durch diese erstreckt, und lose auf einem Achsbolzen aus einem nicht-magnetischen Material (z. B. Messing) montiert sind, der sich so durch die axiale Bohrung erstreckt, dass er das Schwenken des Körpers und der Polplatten in einem begrenzten Ausmaß gestattet,
    • (c) dass das zweite Element eine aufrechte, ebene Oberfläche aufweist, die im Eingriff und in Kontakt mit den scheibenähnlichen Polplatten steht, wobei das zweite Element an der oder zumindest in der Nähe der in Eingriff genommenen Oberfläche aus magnetisch durchlässigem Material besteht, und
    • (d) dass die aufrechte, ebene Oberfläche im Inneren eines hohlen Pollers vorgesehen ist, angrenzend an eine Kante einer Durchgangsstrecke, und sich ein Barriere-Element von dem hohlen Poller zu einem weiteren ähnlichen Poller erstreckt – mit einem weiteren zweiten Element und einer weiteren zweiten Vorrichtung in diesem – angrenzend an eine gegenüberliegende Kante der Durchgangsstrecke.
  • Durch das Bewirken der Kontaktineingriffnahme zwischen den Polstücken des ersten Elements und der Oberfläche wird der Effekt eines Pfades mit niedrigem magnetischen Widerstand für den Magnetfluss (in der Art eines Magnetankers oder eines Polschuhs) zwischen den scheibenähnlichen Polplatten erzeugt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform und für das Bewirken einer relativen Dreh-zu-Linear-Bewegungsübertragung.
  • 2 eine schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Einbeziehung einer relativen Dreh-zu-Linear-Bewegungsübertragung, wie derjenigen von 1, und
  • 3 eine horizontale Querschnittsansicht der Vorrichtung, die in 2 gezeigt wird.
  • Detaillierte Beschreibung eines Beispiels/von Beispielen der Erfindung
  • Die in 1 schematisch veranschaulichte Ausführungsform dient der Umwandlung und Übertragung der Drehbewegung eines ersten Elements 11 in die relative lineare Bewegung eines zweiten Elements 12 über einen magnetischen Kupplungseffekt (für die Aufrechterhaltung der Kontakt-Ineingriffnahme zwischen ihnen) und der Reibung zwischen den Oberflächen im Ineingriffnahme-Kontakt miteinander. Das erste Element 11 umfasst einen ringförmigen Körper 15 aus magnetischem Material, der axial mit einem nord-(suchenden) Pol N an einem radialen Ende und einem süd-(suchenden) Pol S am entgegengesetzten radialen Ende polarisiert ist. Der Körper 15 weist eine axiale Bohrung durch diesen auf, und ein Paar scheibenähnliche Stahl-Polplatten 14, 16 sind auf diesem montiert und werden durch die Enden eines Achsbolzens 18 gehalten, der sich durch die Bohrung erstreckt. Der Achsbolzen 18 ist aus Messing oder einem anderen geeigneten nicht-magnetischen Material. Der Bohrungsdurchmesser ist marginal größer als der Durchmesser des Achsbolzens 18, um das Schwenken des Körpers in einem begrenzten Ausmaß zu gestatten.
  • Die zwei Polplatten 14, 16 haben identische Abmaße und haben jeweils einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des ringförmigen Körpers 15 und bilden somit ringförmige Polplatten für den magnetischen Körper 15. Der Unterschied im Durchmesser kann verhältnismäßig kleiner als der veranschaulichte Durchmesser sein, zum Beispiel in der Größenordnung von 1 bis 5 mm, und die Polplatten 14, 16 können jede gewünschte Dicke aufweisen, die ausreicht, um den Fluss von jedem Ende des magnetischen Körpers 15 hin zur Peripherie der angrenzenden Polplatte umzuleiten.
  • Bei einer besonders bevorzugten Konstruktion weist der ringförmige Körper 15 einen magnetisierten Ring aus Ferrit mit einem Durchmesser von zirka 67 mm und einer Dicke von 15 mm auf, zwischengeschichtet befindlich zwischen zwei Flussstahlscheiben oder -platten 14, 16 mit einem Außendurchmesser von zirka 70 mm und einer Dicke von 6 mm, welche die Polstücke ausbilden, und so an geordnet sind, dass sie für eine Scherkraft zwischen der Peripherie der Platten 14, 16 und der Oberfläche des Elements 12 sorgen, die zirka 1,5 Nm entspricht. Die lose Verbindung der Teile 14, 15 und 16 ermöglicht deren dynamische Ausrichtung und dass ihr enger Kontakt mechanisch „angeregt" wird, wodurch ihre Kontakt-Ineingriffnahme mit der Oberfläche des Elements 12 – über die magnetische Kupplung zwischen den Polstücken 14, 16 und der Oberfläche des Elements 12 (zum Beispiel ein Stahl-Leiterzug) den Zug aufrechterhält, jedoch ein gesteuertes Rutschen im Falle eines vorgegebenen Überlastzustandes gestattet.
  • Eine Anwendung dieser Ausführungsform, bei der das Element 12 eine ebene Oberfläche bereitstellt, ist das Barrieresystem 50, das in 2 und in 3 gezeigt wird. Dieses Barrieresystem 50 weist ein Paar hohle Stahlpoller 51, 52 mit einem im allgemeinen rechteckigen horizontalen Querschnitt auf, jeweils angeordnet einer auf jeder Seite einer Straße (oder einer anderen Durchgangsstrecke) 58, wobei die einander gegenseitig zugewandten aufrechten Wände 53, 54 der Poller eine vertikale ebene Form haben und jeweils einen vertikalen Schlitz 56, 57 in ihnen aufweisen. Die Schlitze 56 teilen jede Wand 53, 54 in ein Paar vertikale Ineingriffnahme-Oberflächen 12 im Inneren der hohlen Poller auf. Ein Barriereelement 55, zum Beispiel eine Stahlgliederkette, ein Stahlkabel oder dergleichen erstreckt sich durch die Schlitze 56, 57 und über die Straße hinweg. Jedes der zwei Enden des Elements 55 ist an dem Gehäuse einer zugeordneten bewegbaren Antriebsvorrichtung 60 befestigt, die sich in dem jeweiligen hohlen Poller 51, 52 befindet.
  • Jede bewegbare Antriebsvorrichtung 60 weist ein Paar Bewegungsübertragungsvorrichtungen 11 auf und wird zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung innerhalb eines zugeordneten Pollers 51, 52 durch ein Kabel gestützt, das über eine feste obere Riemenscheibe zu einem Gegengewicht verläuft, das dem Gewicht der Vorrichtung 60 plus zirka der Hälfte des Gewichts des Barriereelements 55 entspricht.
  • Jede Vorrichtung 60 weist einen Motor 61 auf, der über ein konisches Getriebe oder einen Schneckenradantrieb 62 mit einem Paar Dreh- Bewegungsübertragungsvorrichtungen 11 gekoppelt ist, die auf einer gemeinsamen Kraftabgabeantriebswelle des Getriebes 62 montiert sind und sich senkrecht zur Kraftabgabewelle des Motors 61 erstrecken. Jede der zwei Dreh-Bewegungsübertragungsvorrichtungen 11 stimmt überein mit der, die oben in Bezug auf 1 beschrieben wurde.
  • Jede der zwei Dreh-Bewegungsübertragungsvorrichtungen 65 ist somit magnetisch – rollend – mit der magnetisch durchlässigen Stahl-Innenfläche 12 der Wand 53 oder 54 ihres zugeordneten Pollers 51, 52 gekoppelt, und diese magnetische Kupplung wird unterstützt durch die sich ergebende lateralgerichtete Kraft auf Grund des Gewichts des Barriereelements. Wenn die walzenähnlichen Körper 15 in einer gemeinsamen Richtung um ihre jeweiligen Achsen durch die Kraftabgabewelle des Getriebes 62 (auf deren entgegenliegenden Enden sie montiert sind) gedreht werden, bewirken sie eine lineare Übertragung des kombinierten Motors 61, des Getriebes 62 und der Vorrichtung 65 in Bezug auf die entsprechende Wand 53 oder 54, indem sie einen Pfad F mit niedrigem magnetischen Widerstand für den Magnetfluss zwischen den Polplatten 14, 16 schaffen. Die positionell fixierte Wand 53 oder 54 fungiert somit sehr in der Art eines Magnetankers oder eines Polschuhs für die Pole jeder magnetischen Kupplungsvorrichtung 60.
  • Es versteht sich somit, dass, wenn die zwei Motoren 61 in einer Richtung betrieben werden, die vier Vorrichtungen 11 sich in einer ersten Richtung drehen (im Uhrzeigersinn in Poller 51 und entgegen dem Uhrzeigersinn in Poller 52, wie in 2 zu sehen ist), um sich von einer gesenkten Position nach oben zu bewegen und um mit ihnen die mit Gegengewicht beschwerten Motoren 61 und die gegenüberliegenden Enden des an diesen befestigten Kabels 55 anzuheben. Gleichermaßen drehen sich, wenn die zwei Motoren 61 in entgegengesetzter Richtung betrieben werden, die vier Vorrichtungen 11 in der entgegengesetzten (zweiten) Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn in Poller 51 und im Uhrzeigersinn in Poller 52, wie in 2 zu sehen ist), um die Motoren 61 und die entgegengesetzten Enden des Kabels 55 zu senken – was seine Spannung nicht verringert oder dieses nicht verlängert.
  • Es versteht sich weiterhin, dass, da jede Antriebsvorrichtung 11 in Bezug auf ihre zugeordnete Innenfläche 12 der Wand 53 oder 54 rutschen kann, wenig oder kein Schaden entstehen wird, falls ein Wagen über das halb herabgelassenen Kabel 55 fahren sollte. Optional kann jede Motoranordnung in ihrer angehobenen oberen Position durch einen Elektromagneten gehalten werden. Zusätzlich kann, da jede Antriebsanordnung 60 durch magnetische Anziehungskraft an Ort und Stelle gehalten wird (und die Spannung im Kabel 55 auf Grund seines eigenen Gewichts), jede Einheit 60 problemlos für Wartung oder Reparatur entnommen werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der oben beschriebenen Konstruktion kann eine einzige Walzenvorrichtung 11 in jedem Gehäuse 51, 52 bereitgestellt werden (anstatt eines Paares). Bei noch einer anderen Ausführungsform, die besonders geeignet mit einer einzigen Walzenvorrichtung 11 ist, sind die Enden des Kabels 55 zu einer Schleife ausgebildet oder mit einer Manschette verbunden, und diese Schleife oder diese Manschette umschließt den Walzenkörper 15 der Vorrichtung 11.
  • Bei jeder dieser Ausführungsformen können die sich drehenden Platten oder Scheiben 14, 16 stumpfkeglig oder teilsphärisch sein, um Umkreise mit Formen bereitzustellen, die gewinkelt oder gebogen (anstatt zylindrisch) sind, wobei diese geformten Umkreise aufrechte Wände 53, 54 der entsprechenden nicht-ebenen Form in Eingriff nehmen. Bei einer weiteren Ausführungsform können die Wände 53, 54 leicht zueinander hin oder voneinander weg geneigt sein, so dass sie, obwohl sie aufrecht sind, nicht wirklich vertikal sind. In einem solchen Fall kann die exponierte Länge des Barriereelements 55, obwohl sie im wesentlichen konstant bleibt, leicht zwischen seinem aufrechten, erhöhten Status und seinem herabgelassenen Status variieren.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Barriereelement 55 als eine obere Drahttrosse bereitgestellt werden, die als Auflage für hängendes Material dient, zum Beispiel Netzgewebe, deutlich sichtbares Kunststoffgewebe, flexible Kettenlitzen (zum Beispiel ausgebildet als eine Röhre, durch die der Draht verläuft), reflektierende Kugeln oder anderes hängendes Material.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die Durchgangsstrecke (Fahrzeugstraße oder Fußgängerweg) mit einem Kanal bereitgestellt werden, um das Barriereelement 55 in seiner herabgelassenen Position aufzunehmen.
  • Der oder jeder Achsbolzen 18 kann aus einem anderen nicht-magnetischen Material als Messing bestehen. Zusätzlich oder alternativ können anstatt des Einsatzes von scheibenförmigen Platten aus Stahl für die Polplatten 14 und 16 andere geeignete magnetisch durchlässige Materialien eingesetzt werden. Abänderungen und andere Ausführungsformen sind im Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche möglich.

Claims (2)

  1. Vorrichtung für die Bewegungsübertragung zwischen ersten und zweiten Elementen (11, 12), wobei die Vorrichtung diese Elemente und Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Kupplungseffekts zwischen ihnen einschließt, gekennzeichnet durch die Kombination (a) dass das erste Element (11) eine magnetische Bewegungsübertragungsvorrichtung (10) aufweist, die einen magnetischen Körper (15) einschließt, der eine äußere zylindrische Oberfläche und radiale Endwände hat, axial zur zylindrischen Oberfläche polarisiert ist und an den gegenüberliegenden radialen Enden der zylindrischen Oberfläche ein Paar scheibenähnlicher Polplatten (14, 16) hat, die den gleichen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche, (b) dass der magnetische Körper (15) und die Polplatten (14, 16) mit einer axialen Bohrung versehen sind, die sich durch diese erstreckt, und lose auf einem Achsbolzen (18) aus einem nicht-magnetischen Material montiert sind, der sich so durch die axiale Bohrung erstreckt, dass er das Schwenken des Körpers (15) und der Polplatten (14, 16) in einem begrenzten Ausmaß gestattet, (c) dass das zweite Element (12) eine aufrechte, ebene Oberfläche aufweist, die im Eingriff und in Kontakt mit den scheibenähnlichen Polplatten (14, 16) steht, wobei das zweite Element an der oder zumindest in der Nähe der in Eingriff genommenen Oberfläche aus magnetisch durchlässigem Material besteht, und (d) dass die aufrechte, ebene Oberfläche im Inneren eines hohlen Pollers (51, 52) vorgesehen ist, angrenzend an eine Kante einer Durchgangsstrecke (58), und sich ein Barriere-Element (55) von dem hohlen Poller (51, 52) zu einem weiteren ähnlichen Poller (52, 51) erstreckt – mit einem weiteren zweiten Element (12) und einer weiteren zweiten Vorrichtung (10) in diesem – angrenzend an eine gegenüberliegende Kante der Durchgangsstrecke (58).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsbolzen (18) aus Messing besteht.
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