NO811105L - Signalkommunikator. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt elektriske overføringsinnretninger og nærmere bestemt innretninger for overføring av et elektrisk signal fra en tilstandskontroller-ende føler montert på et første element som beveger seg med rotasjon i forhold til en signaldetektor montert på et annet element. Mens oppfinnelsen i sin videste forstand kan anven-des på andre områder, er den her spesielt beskrevet i forhold til anvendelser på fly, hvor det er ønsket å overføre trykk, temperatur og/eller hastighetsinformasjonssignaler fra et roterende hjul til en elektronisk detektor montert på land-ingsutstyrets avstivere. Signalene av betydning blir deretter overført til cockpiten gjennom flyledningsnettet for at pilo-ten skal kunne iaktta en indikert tilstand.

Uttrykket "signaloverføringsinnretning" slik det benyttes her, er definert i vid forstand og er en innretning som funksjonerer som en mekanisk kobling, kontaktor eller innbyrdes kobling for overføring, eller utsendelse av et elektrisk signal mellom to elementer, idet et av elementene beveger seg i forhold til det annet.

På området for kontroll av en følt tilstand som forekommer på et første element som beveger seg med rotasjon i forhold til et annet element, har grenseflaten mellom de to relativt bevegede elementer alltid utgjort et spesielt prob-lem. Løsningen på problemet ved noen anvendelser medførte tungvinte mekaniske former av karbonbørster i kontakt med roterende ankere og i andre anvendelser medførte dette elektrisk koblingsteknikk inklusive induktive, kapasitive, og/eller impedanskoblingsformer. Selv om disse teknikker har hatt en viss suksess i forskjellige begrensede anvendelser har de ikke vært særlig vellykket under forhold på fly, hvor eks-treme verdier av trykk, temperatur og/eller korrosjon opptrer. I en anvendelse på fly og andre lignende anvendelser, hvor den offentlige sikkerhet er en viktig sak, er det ikke bare av betydning at det primære apparat og utstyr funksjonerer pålitelig, men det er like viktig at innretningene som kon-trollerer slik funksjon også arbeider pålitelig. For dette formål skaffer foreliggende oppfinnelse tilveie en signal-overf øringsinnretning som er hovedsakelig ufølsom for miljøet, enkel i funksjon, kompakt, sikker mot feil og som oppviser lang levetid når det gjelder slitasje og pålitelighet.

Foreliggende oppfinnelse er i sin videste forstand en signaloverføringsinnretning i form av en aksellagring som består av en grafittring båret av indre og ytre elektrisk ledende baner. Når en bane er isolerende montert på det roterende element og elektrisk tilkoblet tilstandsføleren og den annen bane er isolerende montert på det relativt ubevegelige element og elektrisk tilkoblet signaldetektoren, er grafittringen en leder som elektrisk kobler sammen føleren og detektoren over de to baner. Alternativt kan to motsatte og kontaktende ringer av grafitt være båret i ikke-ledende holdere, idet en av ringene er fastkilt for dreining med det roterende element og elektrisk tilkoblet tilstandsføleren, mens den annen er fastkilt til det relativt ubevegelige element og elektrisk tilkoblet signaldetektoren. De kontaktende grafittringer funksjonerer derfor som elektrisk sammenkob-ling mellom den roterende føler og relativt ubevegelige detektor .

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra den følgende detaljerte beskrivelse og ved betraktning av tegningene, hvor forskjellige figurer har de samme henvisningstall for å be-tegne de samme elementer, og hvor fig. 1 er et oppriss som med brutte linjer viser en spesiell omgivelse for oppfinnelsen slik den er beskrevet her, fig. 2 er et oppriss delvis i snitt og viser en første form for signaloverføringsinnret-ningen som omfatter oppfinnelsen, fig. 3 er et oppriss delvis i snitt av utformningen på fig. 2 dreiet for å vise kob-lingsforbindelsene, fig. 4 er et utstyr som viser de vesent-lige elementer som utgjør signaloverføringsinnretningen,

fig. 5 er et delvis oppriss og delvis i snitt i likhet med fig. 3 og viser en annen utførelse av oppfinnelsen, fig. 6 er et delvis oppriss og delvis snitt som viser en tredje ut-førelse av oppfinnelsen og fig. 7 er et snitt som viser en fjerde utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 1 viser som eksempel omgivelsen av oppfinnelsen slik den kan være anvendt på et flyhjulutstyr generelt betegnet med henvisningstallet 10, hvor det er ønsket at signaler som genereres på det roterende hjul, blir overført til den relativt stasjonære akseldel på flyet og deretter til cockpiten for å vise den kontrollerte tilstand. Utstyret 10 skal ikke begrense utstrekningen av anvendelsen for oppfin-nelsens grunntanke slik den er beskrevet her og derfor er illustrasjonen i brutte linjer og omfatter generelt hjulhalv-delene 12 og 14, en aksel 16, hjullagere 18 og et navdeksel 20. Dekslet 20 omfatter en hjulhastighetstransduktor 22 som er tilkoblet et antisluresystem 24. En hjultilstandsmonitor 28 er også anordnet og genererer signaler som er betegnende for hjultrykk og temperatur, hvilke signaler er av betydning og må overføres effektivt over bevegelsesgrenseflaten mellom hjulet og akselen ved hjelp av foreliggende oppfinnelse. I denne henseende er derfor en signaloverføringsinnretning 30 anordnet og montert ved enden av akselen 16 og for formålet med dette eksempel er den vist montert ved siden av enden av antisluresystemet 24 slik at de signaler som genereres på det roterende hjul, kan mates og tilkobles overføringsinnretnin-gen 30 og deretter til fjernfremvisningen i flyets cockpit.

Medhenvisning til fig. 2 og 3 er signaloverførings-innretningen 30 vist i et forstørret snitt slik den kan være montert utenfor enden 24a av flyets antisluresystem 24 som igjen er montert.over en brakett 32 på hjulakselen 16. Over-føringsinnretningen 30 omfatter en elektrisk ikke-ledende kapsling 34 med en boring 34a som bærer en tetning 36 ved sin indre ende 34' og en endehette eller støvdeksel 38 ved sin ytre ende 34". Med samtidig henvisning til fig. 4 omfatter funksjonselementene for overføringsinnretningen 30 hovedsakelig et par identiske grafittringer 40 og 50, hvorav hver har form av en avkortet kjegle med en veggtykkelse "t" i området 0,76 - 2,29 mm og kjennetegnet ved en indre avsmalnende flate S1 og en ytre avsmalnende flate S2. Kjeglevinkelen kan variere mellom 20 og 70° og er ikke avgjørende for funksjons-egenskapene.

Grafittringen 40 bæres av en indre bane 42 og en ytre bane 44, mens grafittringen 50 bæres av en tilsvarende indre og ytre bane 52 hhv. 54. De indre baner 42, 52 har utovervendende flater 42a, 52a som er komplementære til kjegleformen av de indre flater S1 for de respektive grafittringer 40 og 50, mens de ytre baner 44, 54 har innovervendende flater 44'a, 54a som er komplementære til kjegleformen av de ytre flater S2 for de respektive ringer 40, 50. De indre baner 42, 52 er festet koaksialt på elektrisk ikke-ledende holdere 46, 56 med L-formet tverrsnitt og disse er mekanisk fastkilt for omdreining med en aksel 70 over en kiledrift-rørbøssing 72. Akselen 70 forbinder hjulhastighetstransduk-toren 22 med antisluresystemet antydet ved 24 på fig. 1 og 2.

Kapslingen 34 kan være av et elektrisk ikke-ledende materiale eller av et støpemetall såsom aluminium med et elektrisk ikke-ledende belegg på samme for å være effektivt isolert fra overføringsinnretningens elementer som befinner seg inne i samme.Kapslingen 34 har en boring 34a som er delt inn i en innovervendende del 34a' og en utovervendende del 34a" ved en skillevegg 34b. Inne i den innovervendende boring 34a' er montert utstyret som omfatter grafittringen 40, den indre bane 42, holderen 46 og den ytre bane 44, mens inne i den utovervendende boring 34a" er montert utstyret som omfatter grafittringen 50, den indre bane 52, holderen

56 og den ytre bane 54. Skilleveggen 34b isolerer således elektrisk det indre utstyr fra det ytre utstyr. Det indre utstyr fastholdes i boringen 34a' av en bølgefjær 43 innestengt mellom den L-formede holder 46 og en plan skive 45 som ligger an mot en låsering 47 montert i et ringformet spor i den innerste ende av drivrøret 72. I denne form opprettholdes en kraft på utstyret i pilens 49 retning for å bevirke en aksial forbelastning som er fordelt over den kjegleformede eller ringformede kontaktflate mellom banene 42 og 44 og grafittringen 40. På samme måte holdes det ytre utstyr til-bake i, boringen 34a" av en bølgefjær 53 som fastholdes mellom holderen 56 med L-formet tverrsnitt og en plan skive 55 som ligger an mot en låsering 57 montert i et ringformet spor i den ytre ende av drivrøret 72. I denne form opprettholdes en kraft på det ytre utstyr i retning innover av pilen 59 for å bevirke en aksial forbelastning som er fordelt over den ringformede kontaktflate mellom banene 52 og 54 og grafittringen 50 . Fig. 3 viser de elektriske forbindelser som må ut-føres gjennom overføringsinnretningen 30. To innganger 80 og 82 som skriver seg fra det stasjonære element (dvs. flyets cockpit) trer inn i overføringsinnretningen 30 gjennom ad- gangsåpninger i kapslingen 34. To andre innganger 90 og 92 som skriver seg fra det relativt bevegelige element (dvs. hjulet) trer inn i overføringsinnretningen gjennom adgangs-åpninger langs akselen 70 og/eller drivrøret 72. Innganger 80 og 82 er forbundet med de ytre baner 44 hhv. 54 mens inn-gangene 90 og 92 er forbundet med de indre baner 42 hhv. 52. Under disse omstendigheter vil det lett forstås at separate elektriske baner foreligger gjennom overføringsinnretningen 30 ved hjelp av innganger 80 og 82 som er innbyrdes forbundet med innganger 90 og 92 gjennom respektive grafittringer 40 og 50 som befinner seg i de indre og ytre deler av overfør-ingsinnretningen . Fig. 5 viser en alternativ utformning, hvor de indre og ytre utstyr er omvendt i sine monteringer i kapslingen 34. I denne utformning er holderne 46, 56 også omvendt og en bølgefjær 84 er anbragt mellom de to for å bevirke aksiale belastningskrefter som er fordelt over det ringformede kon-taktflateområde mellom grafittringene 40, 50 og de indre og ytre baner 42, 52 hhv. 44 og 54. Fig. 6 viser en utførelse hvor banene er orientert i en indre/ytre anordning. I denne utførelse er et par av-kortede kjegleformede grafittringer 100, 110 med forskjellig diameter anbragt koaksialt i en vertikal anordning. De indre kontaktflater S1' på grafittringene er i tilpasset kontakt med henholdsvis ledende baner 102, 112 mens de ytre kontaktflater S2' er i tilpassende kontakt med respektive ledende baner 104, 114. Det vil lett forstås at det ene eller annet par baner 102, 112 eller 104, 114 kan være konstruert som det roterende par, mens det motsatte par vil være det stasjonære par. I denne henseende, under antagelse at de indre baner 102, 112 er på en måte kilefestet for dreining med et roterende element, vil de motsatte baner 104, 114 være festet på det stasjonære element. I anvendelsen med utformning for et flyhjul, vil banene 104, 114 være festet i den indre posisjon og elektriske ledere 106, 108 vil skaffe forbindelse inn i overføringsinnretningen fra den fjærende fremvisningsinnret-ning i cockpiten. På lignende måte vil banene 102, 112 være festet i den ytre posisjon og fastkilt for rotasjon sammen med hjulet og navutstyret og elektriske ledere 116, 118 vil

skaffe forbindelse med overføringsinnretningen fra tilstands-kontrollen montert på det roterende hjul. Det vil således ytterligere forstås av det ovenstående at overføringsinnret-ningen i utførelse som på fig. 6 vil gi signaloverføring gjennom en mekanisk innretning som krever meget begrenset plass.

I forbindelse med et kontrollsystem for en hjultil-stand varierer det genererte signal som indikerer den over-våkede tilstand, i samsvar med en varierende motstand og derfor må signaloverføringsinnretningen 30 arbeide med en motstand som er konstant på et lavt nivå og med liten eller ingen elektrisk støy under rotasjonen og/eller ikke roterende betingelser. Under disse omstendigheter er banene 42, 52 og 44, 54 laget av kobber, rustfritt stål eller annet metall med utmerket elektrisk og termisk ledningsevne og ringene 40, 50 er av karbongrafitt som har liten spesifikk motstandsverdi på ikke mer enn .0y0010 ohm/kubikktomme og fortrinnsvis på ikke mer enn 0,0006 ohm/kubikktomme. Mens grafittringene er skjøre av natur, fører deres understøttelse av metallbaner ved de kjegleformede ringformede flater S1 og S2 til en inte-grert enhet som har radial styrke og utmerket elektrisk kontakt overflate mot overflate. Videre er spesielt lang slite-tid et trekk ved grafitten som utgjør dens iboende material-egenskap. Når f.eks. de kjegleformede kontaktflater 42a, 52a og 44a, 54a for metallbanene sliper mot de kjegleformede grafittflater S1, S2 på ringene 40, 50 dannes en meget glatt, høypolert sølvlignende hinne mellom dem som ytterligere for-bedrer kontakten mellom overflatene for fortsatt lav elektrisk motstandsevne. Dette senker også friksjonskreftene for metall-banegnidning mot grafitten ved lavere temperaturer og lengre slitasjetid som resultat. Det vil forstås av ovenstående omtale at da kontaktflatene er helt ringformede eller kjegleformede flater, vil metallbaneflaten aldri tillates å anløpe eller bygge opp en hinne. Under virkelig drift av kobberbaner viste det seg at kobberflater ble virkelig impregnert med grafittpartikler som førte til fortsatt liten elektrisk og mekanisk motstandsevne under den ventede levetid for over-føringsinnretningen.

Fig. 7 viser en alternativ utførelse, hvor det er anordnet karbongrafittringer 120, 130, 140, 150 som er til-strekkelig massive til å eliminere de ledende metallbaner i de ovenfor beskrevne utførelser. I dette tilfelle er ringene utformet med kilespor rundt sine ringformede ytre overflater 120a, 130a og 140a, 150a slik at de kan monteres omkring en rotasjonsakse til respektive deler av et utstyr av hjul/aksel. F.eks. kan elektrisk ikkeledende holdere 122, 132 og 142,

152 være anordnet på de respektive roterende og ikke-roterende elementer og disse kan være belastet ved hjelp av en fjær 128 for å bevirke en konstant kraft omkring den ringformede kontaktflate Scsom foreligger mellom de to ringer. I denne utførelse er de elektriske koblinger utført fra følerorganene på hjulet til grafittringene 130, 150 og elektriske forbindelser er foretatt fra detektoren på det ikke-roterende element til grafittringene 120, 140 og de kjegleformede kontaktflater Scdanner den elektriske innbyrdes forbindelse mellom de to elementer.

Det er tatt med i betraktning at i alle de oven-nevnte utførelser av oppfinnelsen kan hver av grafittringene 40, 50, 100, 110, 120, 130, 140 og 150 være montert som fler-dobbelte ringer. F.eks. kan grafittringen 40 bestå av to ringer som ligger tett sammen inne i hverandre og tillates å rotere fritt mellom de bærende baner 42, 44. I denne utfør-else kan en aksial skjevhet av elementene som omfatter sig-naloverf øringsinnretningen tas opp av "tilslipningen" av karbongrafitten. Det vil forstås ut fra dette og ovenstående omtale at den ringformede og kjegleformede anordning av signaloverføringsinnretningen sikrer et stort virkelig område av elektrisk kontakt og sørger for jevn kontakttrykk-fordeling som begge er nødvendige for å unngå elektrisk støy. Således skaffer oppfinnelsen en signaloverføringsinnretning som passer for et stort område av elektrisk strøm og oppviser elektrisk signaloverføring med lavt støynivå i forbindelse med liten motstandsevne i en kompakt, mekanisk enkel og pålitelig innretning.

Claims (11)

1. Signaloverføringsinnretning for overføring av et elektrisk signal fra et element som roterer i forhold til et annet element, karakterisert ved en første hovedsakelig sylindrisk elektrisk ledende metallbane med en boring som avsmalner radialt innover tilnærmet over bredden av banen, en annen hovedsakelig sylindrisk elektrisk ledende metallbane anbragt koaksialt i boringen for den første metallbane og med en ytre overflate som avsmalner radialt utover tilnærmet over bredden av banen, og minst en kjegleformet karbongrafittring anbragt koaksialt mellom den første og annen metallbane og med en utovervendende overflate i intim kontakt med den innover avsmalnende boring i den første bane og med en indre boringsflate i intim kontakt med den utover avsmalnende flate på den annen metallbane, idet overføringsinnretningen er anbragt koaksialt til det roterende element og mottar elektriske signaler fra det roterende element over elektrisk forbindelse med en av banene og fører nevnte signal gjennom samme til den annen av banene gjennom grafittringen og til det annet av elementene over elektrisk tilkobling til den annen av metallbanene.

2. Innretning for overføring av et elektrisk signal fra tilstandsfølende organer på et roterende element til signaldetekterende organer på et forholdsvis stasjonært element, karakterisert ved et første par hovedsakelig sylindriske elektrisk ledende metallbaner montert koaksialt i forhold til det roterende element og den ene inne i den annen og elektrisk isolert fra hverandre, idet hver av banene har en boring som avsmalner radialt innover over tilnærmet banens bredde, et annet par hovedsakelig sylindriske elektrisk ledende metallbaner montert den ene inne i den annen og koaksialt til det første par baner og elektrisk isolert fra hverandre, idet hver av nevnte annet par baner har en ytre overflate som avsmalner radialt utover over tilnærmet dennes bredde og.et par karbongrafittringer som h <y> er er anordnet koaksialt mellom en av et første par og en av et annet par metallbaner og har en utovervendende overflate i intim kontakt med den innover avsmalnende boring i en av det første par baner og med en indre boringsflate i intim kontakt med en utover avsmalnende flate på en av det annet par baner, idet overfø ringsinnretningen frembringer signal-overføring mellom følerorganene og de signaldetekterende organer på grunn av elektrisk forbindelse fra følerorganene til en av et par metallbaner og elektrisk forbindelse fra detekteringsorganene til den annen av paret metallbaner.

3. Innretning for overføring av et elektrisk signal fra et element som roterer i forhold til et relativt stasjonært element, karakterisert ved en første karbongrafittring med en boringsoverflate som avsmalner radialt innover og er montert koaksialt i forhold til det roterende element, en annen karbongrafittring med en boring som er koaksial med den første grafittring og har en ytre om-kretsflate som avsmalner radialt utover, hvilke avsmalnende flater på den første og annen grafittring er komplementære og i intim kontakt med hverandre over bredden av ringene, en første ikke-ledende holder festet til den ytre omkrets av den første grafittring og fastkilt til det relativt stasjonære element, og en annen elektrisk ikke-ledende holder festet inne i boringen på den annen grafittring og fastkilt for bevegelse med det roterende element, idet det nevnte elektriske signal overføres fra et element til det annet over de innbyrdes kontaktdannende grafittringer.

4. Innretning ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at metallbanene er av kobber med stor ledningsevne.

5. Innretning ifølge et av kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved karbongrafitt som har en motstandsevne på ikke mer enn 0,0010 ohm pr. kubikktomme.

6. Innretning ifølge et av kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved karbongrafitt som har en motstandsevne på ikke mer enn 0,0006 ohm pr. kubikktomme.

7. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at de avsmalnende flater er komplémentære.

8. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at de avsmalnende flater ikke er komplementære.

9. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de avsmalnende flater har vinkler innenfor området 20 - 70°.

10. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de avsmalnende flater har vinkler på 40°.

11. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved minst en grafitt-mot-grafitt kontaktflate inne i overfø ringsinnretningen.