EP0471919A2 - Homokinetisches Stellsystem - Google Patents
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- F41G7/22—Homing guidance systems
- F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
- F41G7/2293—Homing guidance systems characterised by the type of waves using electromagnetic waves other than radio waves
Definitions
- the invention relates to a homokinetic control system.
- the invention has for its object to provide a homokinetic control system that has the same properties in a small space as two cardan joints arranged one behind the other.
- the homokinetic actuator system ideally permits the functional and spatial fusion between a homokinetic constant velocity ball joint and a biaxial electromechanical actuator.
- the inner and outer spherical shells are connected to one another by at least six transmission balls and corresponding inner and outer ball tracks coupled homokinetically.
- the balls are held in a ball cage which, when deflected, guides them in a plane that lies in the bisector of the angle of deflection.
- the deflection is possible in any spatial direction.
- the two actuators consist of four permanent magnetic excitation circuits and four dome-shaped electrical control coils. Two opposing coils are activated together by applying a control current and trigger a torque and thus a relative movement about the associated actuating axis.
- the pairs of control coils are advantageously arranged in the inner spherical shell, the permanent magnets being in the outer spherical shell.
- a homokinetic spatial control system 1 which consists essentially of an outer spherical shell 2, an inner spherical shell 3 and eight transmission balls 4 arranged between the spherical shells and two rows of four supporting balls 5 each.
- the outer spherical shell 2 there are two rows of four permanent magnets 6 each, which interact with four control coils 7a to 7d arranged in the inner spherical shell 3.
- a permanent flowing magnetic excitation flux 8 is maintained by the permanent magnets 6.
- In the inner spherical shell 3 there are 4 inner spherical tracks 9 for the movement of the transmission balls and in the outer spherical shell 2 there are corresponding outer spherical tracks 11.
- the transfer balls 4 are held by a ball cage 12.
- the homokinetic control system has two control axes 13 and 14.
- the control coil pairs 7b and 7d arranged around the control axis 13 receive their control current according to FIG. 2 via lines 15, the control coil pairs 7a and 7c according to FIG. 3 via lines 16.
- the inner spherical shell 3 can depending on how the control coils are energized, deflect about any axis, the ball cage 12 with the transfer balls 4 is in a plane that is rotated by half the deflection angle of the inner spherical shell 3 perpendicular to the deflection angle.
- the actuating movement is triggered by the force of the energized control coils in the permanent magnetic excitation flow.
- FIG. 4 schematically shows the installation of the homokinetic control system 1 in the tip of a missile 20.
- the outer spherical shell 2 with the permanent magnets 6 is inserted in a jacket 21 of the missile tip with the interposition of a damping ring 22.
- a sensor 23 (not shown in more detail) is installed in the inner spherical shell 3 and is, for example, an optical sensor for autonomous target search.
- the missile 20 can rotate about an axis 24 according to an arrow 25. If the sensor 23 is deflected in the fulfillment of its function, for example by an angle ⁇ , the ball cage 12 with the transmission balls 4 stands in a plane which is rotated by the angle ⁇ / 2 relative to the original position.
- the actuating movement by the angle ⁇ does not trigger any undesired roll relative movements between the sensor 23 and the axis 24 of the missile 20.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein homokinetisches Stellsystem.
- Bei Auslenkung eines Sensors, der in der Spitze eines rotierenden Flugkörpers eingebaut ist, besteht die Schwierigkeit, den Auslenkwinkel unbeeinflußt von der Drehgeschwindigkeit des Flugkörpers aufrechtzuerhalten. Bei Anwendung eines herkömmlichen Kardangelenks treten bei ausgelenktem Sensor Übertragungsfehler, sogenannte Kardanfehler, auf. Dieses bewirkt nichttolerierbare Rollrelativbewegungen zwischen dem Flugkörper und dem Sensor mit entsprechenden auslenkwinkelabhängigen Beschleunigungsmomenten. Diese Rollrelativbewegung führt bei einem optischen Sensor zu unerwünschten Bildverzerrungen. Die Probleme könnten in bekannter Weise durch die Anordnung von einem homokinetischen Stellsystem mit zwei hintereinander wirkenden Kardangelenken beseitigt werden, was aber aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten (Platz, Gewicht) bei einem Flugkörper nicht anwendbar ist. Insbesondere müßten beide Kardangelenke in den zwei Hauptachsen durch rotative Stellglieder ansteuerbar sein, was aufgrund des hohen Aufwandes und Platzbedarfs nicht in Frage kommt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein homokinetisches Stellsystem zu schaffen, das auf kleinem Raum dieselben Eigenschaften wie zwei hintereinander angeordnete Kardangelenke aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch den Anspruch 2 gekennzeichnet.
- Das homokinetische Stellsystem entsprechend derErfindung gestattet in idealer Weise die funktionelle und räumliche Verschmelzung zwischen einem homokinetischen Kugelgleichlaufgelenk und einem zweiachsigen elektromechanischen Stellglied. Dabei sind die innere und die äußere Kugelschale durch mindestens sechs Übertragungskugeln und korrespondierende innere und äußere Kugelbahnen miteinander homokinetisch gekoppelt. Die Kugeln sind in einem Kugelkäfig gehalten, der sie bei Auslenkung in einer Ebene führt, die in der Winkelhalbierenden des Auslenkwinkels liegt.
- Dabei ist die Auslenkung in beliebiger räumlicher Richtung möglich. Die zwei Stellglieder bestehen aus vier permanentmagnetischen Erregerkreisen und vier kalottenförmigen elektrischen Steuerspulen. Jeweils zwei gegenüberliegende Spulen werden gemeinsam durch Anlegen eines Steuerstroms aktiviert und lösen ein Drehmoment und damit eine Relativbewegung um die zugehörige Stellachse aus. In vorteilhafter Weise sind die Steuerspulenpaare in der inneren Kugelschale angeordnet, wobei die Permanentmagnete in der äußeren Kugelschale sind.
- Bei einem Einbau des homokinetischen Stellsystems in die Spitze eines rotierenden Flugkörpers entsprechend den Unteransprüchen 3 und 4 ist innerhalb der inneren Kugelschale ein, z.B. optischer Sensor eingebaut, der bei einem Ausschlag von der Rollbewegung des Flugkörpers dynamisch nicht beeinflußt wird. Dieser Einbau des erfindungsgemäßen homokinetischen Stellsystems in einem rotierenden Flugkörper ermöglicht durch seine gedrungene Bauweise und seine einfachen Bauteile die Schaffung eines von der Rollbewegung des Flugkörpers unbeeinflußten Zielsuchsystems auch bei kleinen Abmessungen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch die Kugelschalen eines homokinetischen Stellsystems entsprechend der Linie II-II der Fig.2,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch die Fig. 1 entsprechend den Linien I-I,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch die Fig. 2 entsprechend den Linien III-III unter Fortlassung der äußeren Kugelschale und
- Fig. 4
- einen Schnitt durch die Spitze eines Flugkörpers.
- Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein homokinetisches räumliches Stellsystem 1, das im wesentlichen aus einer äußeren Kugelschale 2, einer inneren Kugelschale 3 und zwischen den Kugelschalen angeordneten acht Übertragungskugeln 4 und zwei Reihen von je vier Stützkugeln 5 besteht. In der äußeren Kugelschale 2 sind zwei Reihen von je vier Permanentmagnete 6 vorhanden, die mit vier in der inneren Kugelschale 3 angeordneten Steuerspulen 7a bis 7d zusammenwirken. Durch die Permanentmagnete 6 wird ein ständig fließender magnetischer Erregerfluß 8 aufrechterhalten. In der inneren Kugelschale 3 sind für die Bewegung der Übertragungskugeln 4 innere Kugelbahnen 9 und in der äußeren Kugelschale 2 entsprechende äußere Kugelbahnen 11 vorhanden. Die Übertragungskugeln 4 sind durch einen Kugelkäfig 12 gehalten. Das homokinetische Stellsystem hat zwei Stellachsen 13 und 14. Die um die Stellachse 13 angeordneten Steuerspulenpaare 7b und 7d erhalten ihren Steuerstrom entsprechend Fig. 2 durch Leitungen 15, die Steuerspulenpaare 7a und 7c entsprechend Fig. 3 durch Leitungen 16. Die innere Kugelschale 3 kann, je nachdem wie die Steuerspulen mit Strom beaufschlagt werden, um eine beliebige Achse ausschlagen, dabei stellt sich der Kugelkäfig 12 mit den Übertragungskugeln 4 in eine Ebene, die um den halben Ausschlagwinkel der inneren Kugelschale 3 senkrecht zum Ausschlagwinkel verdreht ist. Die Stellbewegung wird durch die Kraftwirkung der bestromten Steuerspulen im permanentmagnetischen Erregerfluß ausgelöst.
- Die Fig. 4 stellt schematisch den Einbau des homokinetischen Stellsystems 1 in die Spitze eines Flugkörpers 20 dar. In einem Mantel 21 der Flugkörperspitze ist unter Zwischenschaltung eines Dämpfungsringes 22 die äußere Kugelschale 2 mit den Permanentmagenten 6 eingesetzt. In die innere Kugelschale 3 ist ein nicht näher dargestellter Sensor 23 eingebaut, der z.B. ein optischer Sensor zur autonomen Zielsuche ist. Der Flugkörper 20 kann um eine Achse 24 entsprechend eines Pfeiles 25 rotieren. Wenn der Sensor 23 in Erfüllung seiner Funktion z.B. um einen Winkel α ausgelenkt wird, stellt sich der Kugelkäfig 12 mit den Übertragungskugeln 4 in eine Ebene, die um den Winkel α/2 gegenüber der ursprünglichen Stellung verdreht ist. Dabei löst die Stellbewegung um den Winkel α keine unerwünschten Roll-Relativbewegungen zwischen dem Sensor 23 und der Achse 24 des Flugkörpers 20 aus.
Claims (4)
- Homokinetisches Stellsystem, gekennzeichnet durch- eine innere Kugelschale (3) und eine äußere Kugelschale (2), die durch mindestens sechs Übertragungskugeln (4) und korrespondierende innere und äußere Kugelbahnen (9,11) miteinander verbunden sind;- mindestens zwei elektrische Steuerspulen (7), die in der inneren oder äußeren Kugelschale (3 oder 2) angeordnet sind;- mindestens vier Permanentmagnete (6) in der nicht mit den Steuerspulen (7) versehenen Kugelschale (2,3), die mit den Steuerspulen zusammenwirken;- mindestens zweimal drei Stützkugeln (5), welche die beiden Kugelschalen (2,3) um den Kugelmittelpunkt in allen Richtungen drehbar lagern.
- Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren Kugelschale (3) die Steuerspulen (7) und in der äußeren Kugelschale (2) die Permanentmagnete (6) angeordnet sind.
- Stellsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, eingebaut in die Spitze eines um seine Achse (24) rotierenden Flugkörpers (20), dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der inneren Kugelschale (3) ein Sensor (23) eingebaut ist, und daß bei Stellbewegung des Sensors um einen Winkel (α) gegenüber der Längsachse (24) des Flugkörpers (20) die Übertragungskugeln (4) sich unabhängig von der Rollbewegung des Flugkörpers der Ebene des Winkels (α/2) bewegen.
- Stellsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kugelschale (2) mit der Spitze des Flugkörpers (20) über einen Dämpfungsring (22) verbunden ist.
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Non-Patent Citations (2)
Title |
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Band 11, Nr. 36 (E-477)(2483), 3. Februar 1987; & JP - A - 61203860 (AGENCY OF IND SCIENCE & TECHNOL) 09.09.1986 * |
Prof. Dr.Ing. Siegfried Hildebrand,"Feinmechanische Bauelemente" VEB Verlag Technik Berlin, 2.Auflage, 1971, Seiten 724-725 * |
Also Published As
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