NO129243B - - Google Patents

Description

Anordning ved elektrisk drevet servo-styringsmekanisme.

Oppfinnelsen angår en anordning ved elektrisk drevne

servo-styringsniekanismer for kjøretøyer.

Kjente servomekanismer har den ulempe at kraftenheten

i disse, f.eks. en pumpe eller motor, arbeider kontinuerlig med derav følgende kraftforbruk og slitasje i komponentene. Det er således et formål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en anordning i en slik elektrisk drevet servo-styremekanisme som bevirker at kraftenheten bare settes i drift når det kreves av be-hovet for styring, slik at unødig slitasje av servomekanismen delvis unngås og slik at det oppnås kraftbesparelse ved batteri-drevne kjøretøy.

Dette formål oppnås ved den anordning ved elektrisk

drevne servostyremekanismer som er angitt i patentkraverie.

Fra sveitsisk patentskrift 262 696 er riktignok kjent

en kraftdrevet servostyremekanisme hvor styrespindelen er delt

1 to koaksiale deler forbundet via et tannhjulsett slik at rota-

sjon av den første del vil rotere den andre del. Denne kjente anordning er imidlertid ikke elektrisk drevet, men omfatter en hydraulisk eller pneumatisk sylinder hvis stempel påvirker en leddmekanisme for styring av hjulene, i motsetning til anordnin-

gen ifølge foreliggende oppfinnelse hvor en elektrisk drevet servomekanisme virker direkte på styrespindelens andre del. En ulempe ved konstruksjonen ifølge det sveitsiske patentskrift er dessuten at det ikke alltid er hensiktsmessig å montere stempel

og ventilsystemer i området ved styreleddmekanismen på grunn av begrenset plass. Foreliggende oppfinnelse tar således hensyn til

at det er ønskelig å kunne anvende en servomekanisme som, når det

er påkrevet, skaffer krafttilskuddet direkte til styrespindelen.

Videre er det fra US-patentskrift 2 453 949 kjent en servomekanisme av samme type som i foreliggende oppfinnelse, hvor krafttilskuddet tilveiebringes ved hjelp av en reverserbar elekt-

risk motor, hvis akseltapp i likhet med motoren i foreliggende oppfinnelse er forbundet til styrespindelens andre del. Konstruksjo-

nen ifølge det amerikanske patentskrift gjør imidlertid bruk av en tverrliggende snekkeinnretning med brytere som drives av dens endebevegelser hvilket nødvendiggjør anvendelsen av tverrløpende forlengelser på girhuset. Også her er således anordningen ifølge oppfinnelsen overlegen når det gjelder plasshensyn idet motor, gir og dreibar bryterarm er anordnet på linje og således opptar mind-

re plass. Videre er anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse vesentlig enklere enn konstruksjonen ifølge US-patentskrift 2 453 949, idet sistnevnte konstruksjon anvender et komplisert gir-system omfattende kammer, planetringer med innvendig fortanning,

samt snekke og snekkehjul, mens det ved anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse bare benyttes enkle sylindriske tannhjul . Konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse er således også enkle-

re og billigere å fænstille og montere.

Ved hjelp av et eksempel vil det nå bli beskrevet en spe-siell utførelsesform i henhold til oppfinnelsen under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 er et oppriss i snitt av en kraftdrevet servo-styringsmekanisme som anvender en.elektrisk.motormontasje, idet den elektriske motormontasje er vist i oppriss.

Fig. 2 er et oppriss av en del av mekanismen sett i retning

av pilen A i fig. 1 med dekslet på mekanismen fjernet,

idet figuren også viser et delsnitt langs linjen 2-2

i fig. 1.

Fig» 3 er et snitt langs linjen 3-3 i fig. 1.

Fig. 4 er et planriss av mekanismen vist i fig. 1, idet den

elektriske motormontasje er utelatt.

Fig. 5 er et snitt langs linjen 5-5 i fig. 1 med den elektris-

ke motormontasje utelatt.

Fig. 6 er et snitt langs linjen 6-6 i fig. 5.

Formålet med foreliggende eksempel er en kraftdrevet servo-styringsmekanisme for et kjøretøy, f.eks. en lastetruck,

idet mekanismen er innlemmet i styrespindelens konstruksjon mel-

lom et ratt og et overføringsorgan for styrekraften, som regel et snekkehus.

Under henvisning til tegningene er en styrespindel 10 forbundet med sitt snekkehus (ikke vist) ved hjelp av tannhjuls-utveksling omfattende et tannhjul 11 båret av styrespindelen nær dens nedre ende, og integrerende tannhjul 12,13 montert på en parallell aksel 19, idet tannhjulet 12 er i inngrep med tannhju-

let 11, og tannhjulet 13 er i inngrep med et ytterligere tannhjul 14 montert på toppenden av en tredje spindel 15 med samme langsgå-ende akse som styrespindelen. Spindelen 15 har et oppover åpent lager 51 for mottaking av styrespindelens frie ende. Den tredje spindel 15 bærer også nær dens nedre ende et tannhjul 16 som er i inngrep med et tannhjul 17 båret av spindelen 18 som i virkelig-heten fører inn i snekkehuset. I foreliggende eksempel er tannhjul sforholdet mellom tannhjulene 11 og 14 omtrent 2:1. Ovennevn-

te utveksling og den nedre del av styrespindelen er plassert i en oljefylt drevkasse 52 og et deksel 53.

Et par lagre er anordnet for montasje av hver av de

nevnte spindler. Lagrene 20,21 for den nedre ende av styrespin-

delen 10 tilveiebringes ved hjelp av en konstruksjonsdel 22 som har atskilte topp- og bunnvegger 2 3,24 forbundet med hverandre ved hjelp av steg 25,26. Denne konstruksjonsdel 22 er plassert over tannhjulet 11, idet spindelen 19 som bærer de integrerte tann-

hjul 12,13 også passerer oppover gjennom tettpassende hull i

konstruksjonsdelens topp- og bunnvegger. Akselen 19 er fastlåst mot bevegelse i forhold til konstruksjonsdelene 22 ved hjelp av en plate (54) (se fig. 5), som fører inn i en spalte 55 i akse-

len 19, idet platen er festet til konstruksjonsdelens 22 topp-

vegg 23.

Konstruksjonsdelen 22 er beregnet på å dreie om styrespindelens 10 akse når torsjonsmomentet mellom tannhjulene 11 til 14 øker. Torsjonsmomentet mellom tannhjulene 11 til 14 vil be-

virke at tannhjulene 12,13 roterer om tannhjulene 11-14 og vil

igjen bevirke dreiebevegelse av delen 22 med akselen 19 om styrespindelens akse. Denne bevegelse av konstruksjonsdelen 22 setter i gang en impulsstyrt elektrisk motor plassert i huset 27 slik at den driver et andre tannhjulsett (detaljert beskrevet nedenfor) som bringer spindelen 15 til å rotere og følgelig også spindelen 18, som fører inn i snekkehuset.

For å utelukke fri dreiebevegelse av konstruksjonsdelen

22 om styrespindelens akse, er den forsynt med en nedoverrettet del 45 som er i kontakt med motstående fjærbolter 46 som av fjæ-

rene 48 tvinges til kontakt med motstående sider av delen 45.

Trykket som utøves av hver av fjærene 48, er regulerbart. To regulerbare stoppere 47 er også anordnet for å begrense delens 45 bevegelsesområde.

Forbindelsen mellom konstruksjonsdelen 22 og den elektriske motor vil nå bli beskrevet. Konstruksjonsdelen 22 bærer en stang 28 som strekker seg på langs i en utsparing 29 (se fig. 3)

i steget 25 i konstruksjonsdelen og som holdes på plass i utsparingen ved hjelp av en tversgående tapp 30. Dreiebevegelse av stangen 28 om tappens 30 akse muliggjøres for det formål som er beskrevet nedenfor, men til å begynne med holdes stangen i dens forønskede innrettede stilling i forhold til utsparingen 29 ved hjelp av et par fjærbolter 31 som av fjærene tvinges til kontakt med stangens ene side.

Den øvre ende av stangen 28 bærer en magnet 32, plasert mellom og i avstand i forhold til to polsko 33,34. Dreiebevegel-

se av konstruksjonsdelen 22 og følgelig av stangen 28 om styrespindelens akse vil bevirke bevegelse av magneten mot en av polskoene. Stopperne 47 er regulert slik at bevegelse av konstruksjonsdelen 22 stoppes før magneten kontakter den ene eller den andre av polskoene. Hver polsko 33,34 er forsynt med en motstand som påvirkes av magnetisk fluks og er elektrisk koblet til den

impulsstyrte elektriske motor, slik at variasjoner i fluks mellom magneten og en av pol skoene vil bevirke ..at motorens impulsstyring setter den i gang og dermed roterer en drevet aksel 35.. Denne drevne aksel er ved sin frie ende forsynt med fortanning 36 og utgjør den drivende del av. ovennevnte andre tannhjulsett som bringer spindelen 15 til å rotere og følgelig hjelper til med styringen av kjøretøyet. Dette andre tannhjulsett (se fig..1 og 5).om-, fatter et første par integrerte tannhjul 37,38, idet tennene i tannhjulet 37 er i inngrep med tennene 36 på den drevede aksel 35, et andre par integrerte tannhjul 39,40, hvor tannhjulet 40 er i inngrep med tannhjulet 38, samt et tannhjul 41 båret av spindelen 15, hvilket tannhjul 41 er i inngrep med det ovenfor nevnte tannhjul 39. Rotasjon av den drevne aksel vil således bevirke rotasjon av spindelen 15. Den drevne aksels rotasjonsretning vil avhenge av rotasjonsretningen til rotoren i den elektriske motor og igjen av retningen av dreiebevegelsen til konstruksjonsdelen 22 og stangen 28, dvs. at den vil avhenge av hvilken polsko 33,34 som påvirkes av magneten 32.

Delen 42 i styrespindelen 10, hvilken strekker seg mellom topp- og bunnveggene 23,24 i konstruksjonsdelen 22, er forsynt med en skruegjenge for inngrep med en.tversgående arm 43„ Denne arm 43 har en utsparing 44 som er i tettpassende, sideveis inngrep med akselen 19, hvorved sidebevegelse av armen i forhold til konstruksjonsdelen 22 utelukkes. Rotasjon av styrespindelen vil imidlertid bevirke bevegelse av armen langsetter delen 42 i styrespindelen enten i den ene eller andre retning.

Under driften av servo-styringsmekanismen er det nødven-dig å være i stand til å koble ut den bistand som tilveiebringes av den elektriske motor gjennom det andre tannhjulsett like før styrespindelen og følgelig hjulene har nådd fullstendig låst stilling. For å bringe dette til utførelse er stangen 28 som bæres av konstruksjonsdelen 22, forsynt med begrensningsskruer 49 (se fig„

2) som er innstilt på å kontaktes av den frie ende av armen 43

like før den krevede stoppstilling. Det vil forstås at ved det-

te punkt av operasjonen vil magneten 32 generelt være nærmere den ene av polskoene 33,34 enn den andre i en utstrekning som avhenger av det styringstorsjonsmoment som utøves. Etter at armen 43 kontakter den tilhørende begrensningsskrue 49, avhengig av styrespindelens rotasjonsretning, vil ytterligere rotasjon av styrespindelen bevirke ytterligere bevegelse av armen 43 og følgelig dreiebe-

vegelse av stangen 28 om svingtappens 30 akse og relativt til konstruksjonsdelen 22 i en retning som vil bevege magneten bort fra den respektive polsko. Stangen 28 og magneten 32 beveges således til deres nøytralst illing, dvs. en sentral stilling mellom polskoene, og motoren settes ut av drift inntil styrespindelen roteres i den andre retning. Så snart dette inntreffer, vil magneten 32 bevege seg mot den andre polsko, slik at den elektriske motor og det andre tannhjulsett blir virksomme.

Under drift vil rotasjon av styrespindelen 10 i den ene eller annen retning rotere spindelen 18 som fører inn i snekkehuset. Når torsjonsmomentet mellom tannhjulene 11-14 øker, vil konstruksjonsdelen 22 svinges om styrespindelens akse, hvilket vil bringe magneten 32 til å bevege seg mot en av polskoene 33,34 og følgelig gjøre den impulsstyrte elektriske motor virksom. Den elektriske motor vil rotere sin drevne aksel 35 og vil ved hjelp av det andre tannhjulsett medvirke til rotasjon av, spindelen 15 og følgelig spindelen 18 som fører inn i snekkehuset. Den elektriske motor vil fortsette å gi denne assistanse inntil torsjonsreak-sjonen mellom tannhjulene 11-14 i det første tannhjulsettet redu-seres tilstrekkelig på grunn av en lettere anvendt styrekraft, eller inntil styrespindelen har blitt rotert til en stilling som nærmer seg dens fullstendig låste stilling. I sistnevnte tilfelle vil armen 43 ha beveget seg langs den gjengede del 42 av styrespindelen slik at den kommer i kontakt med en av. begrensnings-skruene 49 som bæres av stangen 28. Ytterligere rotasjon av styrespindelen og følgelig bevegelse av armen 43 i samme retning bevirker en returdreiebevegelse av stangen 28 relativt til konstruksjonsdelen 22 som detaljert beskrevet ovenfor, idet magneten re-turnerer til sin nøytralstilling. Rotasjon av styrespindelen i motsatt retning av hvilken den tidligere ble rotert, vil bevirke dreiebevegelse av konstruksjonsdelen 22 i motsatt retning og føl-gelig bevegelse av magneten mot den andre polsko.

Den ovenfor beskrevne anordning bevirker således at styremekanismen blir kraftunderstøttet når torsjonsmomentet øker mellom tannhjulene 11-14 og forblir i virksomhet når styringen krever det, inntil styrespindelen roteres til endestilling.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de spesielle detal-^ jer i ovenfor beskrevne servo-styringsmekanisme. Eksempelvis kan tannhjulsettet 16,17 utelates, i hvilket tilfelle spindelen 15 utgjør spindelen som fører inn i snekkehuset (ikke vist).

Istedenfor et snekkehus kan oyerføringsorganet. for' : ; styrekraften omfatte en enkelt tannring, idet tannringen er i-inngrep med drevh julet 1.6 ..eller et drevhjul båret. av. spindelens 18 nedre ende og som er montert for direkte rotasjon med kjøre-hjulet eller -hjulene som skal styres.

Claims (5)

1. Anordning ved elektrisk drevet servo-styringsmekanisme omfattende en styrespindel som. er delt i. to koaksiale deler forbundet via et tannhjulsett, slik at rotasjon av den første del vil rotere den andre del , idet tannhjulsettet omfatter to koaksiale tannhjul av forskjellig størrelse som er innbyrdes stivt forbundet og båret av en aksel som er parallell med styrespindelen, idet tannhjulene står i inngrep med respektive tannhjul på styrespindelens to deler og akselen er montert i en konstruksjonsdel som mot fjærbelastning er dreibar om styrespindelens akse hvorved akselen og konstruksjonsdelen sammen dreies om styrespindelens akse i samsvar med dreiemomentet mellom førnevnte tannhjul i tannhjulsettet, en reverserbar elektrisk motor som kan rotere en drevet aksel i begge retning, et andre tannhjulsett som forbinder den drevne aksel til styrespindelens andre del hvorved rotasjon av den drevne aksel ved hjelp av den elektriske motor vil medvirke til rotasjon av styrespindelens andre del, samt organer som drives av dreiebevegelsen til konstruksjonsdelen med akselen for å styre driften av den elektriske motor, karakterisert ved at konstruksjonsdelen (22) bærer en magnet (32) som innledningsvis er beliggende mellom og i lik avstand fra to polsko (33,34) hver av hvilke er innrettet til å styre den elektriske motor (27) ved hjelp av en motstand som påvirkes av magnetisk fluks, hvorved dreiebevegelsen til konstruksjonsdelen (22) med akselen (19) om styrespindelens (10) akse vil bevege magneten (32) mot en av polskoene (33,34) når dreiemomentet varierer, idet bevegelse av magneten (32) mot en av polskoene (33,34) bevirker at motoren (27) starter for å drive sin drevne aksel (35) i én retning, og bevegelse av magneten (32) mot den andre polsko bevirker at motoren (27) starter for å drive sin drevne aksel (35) i den andre retning»

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at organer er anordnet for å sette den elektriske motor (27) ut av drift når styrespindelen (10,15) roteres til en stilling nær dens endestilling, idet organene virker til å bevege magneten (32) bort fra den tilhørende polsko (33 eller 34) og til dens opprinnelige eller nøytrale stilling etter at den forut-bestemte rotasjonsbevegelse har funnet sted.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at et parti av den første del (10) av styrespindelen er forsynt med en skruegjenge (42), og at nevnte organer for å sette den elektriske motor (27) ut av drift, omfatter en arm som har en innvendig gjenget boring i inngrep med skruegjengen (42) på spindelen (10) og blir holdt fast mot vesentlig dreiebevegelse om styrespindelens (10) akse, hvorved rotasjon av spindelen vil bevege armen (43) aksialt pa spindelen slik at armen (43), når den beveges i den ene eller andre bevegelsesretning, kontakter en stopper (49) når styrespindelen er nær den respektive fullstendig låste stilling, idet trykket av armen (43) på stopperen (49) bevirker at motoren (27) settes ut av drift.

4. Anordning som angitt i krav 1 og 3, karakterisert ved at magneten (32) bæres av en stang (28) som også bærer de nevnte stoppere (49) og som er dreibart montert på konstruksjonsdelen (22) på en slik måte at når armen (43) kontakter den ene av stopperene (49), dreier stangen (28) slik at magneten (32) beveges bort fra den tilhørende polsko (33 eller 34) mot dens opprinnelige eller nøytrale stilling.

5. Anordning som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at den elektriske motor (27) er en impulsstyrt motor.