SE469401B - Navigationsavkaennaranordning - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 469 401 2 Vissa tidigare försök söker att rätta till dessa problem, vilket resulterade i användningen av komplicerade enheter innefattande en stor mängd delar till stor kostnad med begränsad ökning i prestanda.

Redogörelse för uppfinningen Den föreliggande uppfinningen löser problemet hos den tidigare tekniken genom att medföra två signifikanta för- delar: Den minimerar effekten av släpringbrus på instru- mentelektroniken. Detta genomföres genom att öka hastighets- skalfaktorn (elektrisk signal för en given vinkelhastighet eller ingångshastighet - MW/°/sek). Denna ökning i skal- faktorn ökar nivån för instrumentprestanda relativt tidigare konstruktioner.

Den minimerar verkan av spinnlagerbrus. Genom mon- teringen av det piezoelektriska kristallelementet, så att dess monteringsändar är inriktade med spinnaxeln blir kris- tallelements okänslighetsaxel orienterad utmed spinnlagrets axel. Detta minimerar effekten av spinnlagrets ändspelsbrus och ökar nivån för instrumentprestandan relativt tidigare konstruktioner.

Föreliggande uppfinning fungerar genom att avkänna en vinkelhastighet kring en axel som är vinkelrätt mot spinn- axeln med användning av ett gyroskopelement. Detta gyroskop- element är mekaniskt hämmat genom att minst ett piezoelekt- riskt kristallelement är monterat så, att dess uppburna ändar är inriktade med spinnaxeln. Den gyroskopiska reaktionen på en vinkelhastighet utövar mekaniska pâkänningar på det piezo- elektriska kristallelementet, vilket i sin tur alstrar en elektrisk utsignal som är proportionell mot den ingående vin- kelhastigheten.

Denna elektriska signal tillföres samarbetande elektronik, så att vinkelhastighetsamplituden och dess vin- kellokalisering relativt instrumentlådan kan bestämmas.

Under kombination av denna vinkelhastighetskännare med ett eller flera accelerationskännande piezoelektriska 10 15 20 25 30 35 469 40l 3 kristallelement får man en enhet, som är L stånd att avkänna både vinkelhastighet och linjär acceleration utmed godtycklig axel ortogonal mot spinnaxeln. Hastighetskännaren är integre- rad med accelerationskännaren för att bilda en förbättrad och billig konstruktion.

Föredragna utföringsformer Ovanstående ändamål och fördelar med den förelig- gande uppfinningen framgår tydligare av den efterföljande beskrivningen, som ges i samband med bifogade ritningar, där fig. 1A är en sprängvy av en multiavkännande upptagningsanordning konstruerad i överensstämmelse med den föreliggande uppfinningen, fig. 1B är en partiell sektionsvy som visar de hop- monterade komponenterna i fig. 1A, fig. 1C är en topplanvy av enheten enligt fig. 1A och 1B och fig. 2 och 3 visar modifierade utföringsformer av det piezoelektriska kristallelementet.

Med hänvisning till fig. 1A-1C visas i detalj kon- struktionen av en navigationsavkännare enligt den förelig- gande uppfinningen. Beteckningen 10 avser generellt ett gyroskopelement, som roterar kring spinnaxeln 11 och har armar 12, vilka går diametralt utåt från en centralt bildad borrning 13. Var och en av armarna 12 har ortogonalt bildade borrningar 14 och 16 för viktreduktion.

Diametralt gående kluvna armar 18 går ortogonalt från armarna 12 och var och en innefattar en slits 20 ut- formad för att mottaga överänden av en böjlänk 66.

De generellt halvcylindriska hämmande delarna 22 är förlagda inom borrningen 13 och tjänar att hålla det piezo- elektriska kristallelementet 34 mellan sig. Var och en av delarna 22 innefattar en generellt halvcylindriksk yta 24 och en plan yta 26 motsatt denna med uppstegning till en del 27, som har en generellt rektangulär yta, som vilar mot en motsvarande yta 36, 38 hos det piezoelektriska kristallele- mentet 34. En vertikal borrning 30 går från överytan 28 av 10 15 25 469 401 4 delen 22, genom underytan 32 och användes för att montera en justerbar viktskruvenhet såsom diskuteras i det följande.

Underdelen av det piezoelektriska kristallelementet 34 mot- tages i en hållare, generellt angiven med beteckningen 40, varvid den sistnämnda är förlagd inom en underdel 42 hos an- ordningen enligt uppfinningen. Hållaren innefattar en slitsad sektion 44 för kontakt med underpartiet av det piezoelekt- riska kristallelementet 34, medan utåtriktade vingsektioner 46 är fästa vinkelrätt från slitssektionen 44 och tjänar såsom ansatser för anordningen, då den insättes i underdelen 42. En bågfläns 48 går ned från vingsektionerna 46 för att mottagas inom det cirkulära spåret 60, som är bildat i under- sidan av underdelens ringfläns 58, såsom tydligare framgår av fig. 1B.

Gyroskopelementet 10 vilar på överytan 52 av en ring 50 såsom tydligare visas i fig. 1B. Den ringformiga underytan 54 av ringen 50 mottages inom ett ringspår 56 ut- format i underdelens ringfläns 58, vilket återigen tydligast framgår av fig. 1B.

Med hänvisning till fig. 1A har basens 42 cylind- riska sidovägg 62 diametralt motstående slitsar 64 utformade för mottagning av undersektionerna av en böjlänk 66. Såsom tydligt framgår av fig. 1A innefattar varje böjlänk 66 övre och undre flänssektioner 68 och 72 åtskilda av en mellandel 70. Väggen 62 hos underdelen 42 innefattar fyra slitsar 76 utformade i kvadratur, varvid böjlänkarna 64 är i vinkelled förlagda 45° relativt angränsande belägna slitsar 76.

Gyroskopelementarmarna 12 är förlagda inom avlånga vinkelslitar 78 utformade i underdelens 42 vägg 62 såsom visas i fig. 1A och 1C. _ Då komponenterna i anordningen enligt uppfinningen hopmonteras, går bultar 80 genom borrningar 82 utformade i överytan av underdelen 42 för att fastsätta drivaxelflänsen 84 (fig. 1B) vid återstående enheten. I sistnämnda figur angives drivaxeln vid 86. I det övre vänstra hörnet av fig. 1A synes en gängad bussning 88 införd inom en borrning 30 hos kvarhållningsdelen 22 och inom bussningen 88 är en 10 15 20 25 30 35 469 401 5 gängad del 90 anordnad. Genom justering av läget av den gängade delen 90 inom bussningen 88 kan anordningen enligt uppfinningen balansjusteras.

Då det är hopmonterat, är gyroskopelementet 10 monterat vid basen 42 genom två böjlänkar 66. Dessa kompo- nenter kvarhålles kring böjlänkaxeln medelst till vridmoment- avkännarenheten hörande delar, vilka omfattas av båda kvar- hållningsdelarna 22, det piezoelektriska kristallelementet 34 och hållaren 40. De piezoelektriska kristallelementen 74 är monterade i underdelsslitsar 76 för att avkänna linjär acce- leration under anordningens drift.

Uppfinningen arbetar dessutom genom att avkänna en vinkelhastighet kring någon axel vinkelrätt mot spinnaxeln med användningen av ett gyroskopelement 10. Detta gyroskop- element är mekaniskt hämmat genom ett piezoelektriskt kristallelement 34 som är så monterat att dess uppburna ändar är inriktade med spinnaxeln. Den gyroskopiska reaktionen för en vinkelhastighet åstadkommer mekaniska påkänningar på det piezoelektriska kristallelementet 34, vilket i sin tur alstrar en elektrisk utsignal proportionell mot ingångsvin- kelhastigheten.

Denna elektriska signal tillföres ett samverkande elektroniskt instrument, så att vinkelhastighetsamplituden och dess vinkelläge relativt instrumentlådan (icke visad) kan bestämmas.

Kombinering av denna vinkelhastighetskännare med ett eller flera accelerationskännande piezoelektriska kris- tallelement bildar en enhet, som kan avkänna både vinkel- hastighet och linjär acceleration utmed godtycklig axel ortogonalt relativt spinnaxeln. Hastighetskännaren är inte- grerad med accelerationskännaren för att bilda en förbättrad konstruktion med låg kostnad.

Fig. 2 visar en modifikation av det vinkelhastig- hetskännande piezoelektriska kristallelementet, som förut an- givits med beteckningen 34 i fig. 1A, men som modifierat angives genom hänvisningsbeteckningen 34a i fig. 2. Identiska komponenter identifieras med identiska hänvisningsbeteck- 10 15 20 RO 469 401 6 ningar, medan modifierade komponenter i fig. 2 betecknas med bokstaven "a" åtföljande motsvarande hänvisningsbeteckningar som användes i fig. 1A.

Såsom visas i fig. 2 är det piezoelektriska kris- tallelementet 34a en generellt trapetsformad del, som har en basansatsdel 92 âtskild från ett centralt parti 94 genom en sidoskåra 93. På liknande sätt är det centrala partiet 94 skilt från ett stympat koniskt spetsparti 96 genom en sido- skära 95. Var och en av de fasthållande delarna 22a inne- fattar ett upphöjt ansatsparti 27, so vilar mot en motstående yta av kristallansatspartiet 92. Spetspartiet 96 passar inom en behållare 9a, så att elementet 34a uppbäres på de övre och undre kanterna därav. Mottagarbehållaren 98 mottages inom en överensstämmande skära (icke visad) utformad i basen 100 hos ringen 50a. Liksom vid huvudutföringsformen, vilken förut be- skrivits i samband med fig. 1A-lC, mottager ringen 50a de kvarhållande delarna 22a och de piezoelektriska kristall- elementen 34a vilande däremellan. Genom att införa sido- skârorna 93 och 95 i elementet 34a är det centrala partiet 94 bättre i stånd att uppvisa böjningsförskjutning i beroende av vinkelhastighetsändringar.

Fig. 3 visar en modifikation av de piezoelektriska kristallelementet 34a (som förut beskrivits i samband med fig. 2) och vid den ytterligare modifierade formen betecknas det 34b och visas i fig. 3. Skillnaden mellan elementen, som visas i fig. 2 och 3, är ersättandet av behållarmottagaren 98 i fig. 2 med en tapp 99 som går genom en halvcylindrisk slits 97 utformad i toppartiet 96 av elementet 34b. Tappen 99 har sina yttre ändar hämmade (icke visade) inom underdelen hos anordningen. Liksom vid huvudutföringsformen enligt fig. 1A-1C mottager en ring 50 de kvarhållande delarna 22a likaväl som elementet 34b, som hämmas mellan dessa.

Det inses att uppfinningen icke är begränsad till de exakta konstruktionsdetaljerna, som visas och beskrivits här utan uppenbara modifikationer kan utföras av fackmannen. :í-í

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 469 401 7 PATENTKRAV

1. Navigationsavkännaranordning, k ä n n e t e c k- n a d av ett gyroskopelement (10) för rotation kring en spinnaxel (11), en vridmomentavkännarenhet innefattande a) ett första piezoelektriskt element (34) monterat i ko- axiell relation till spinnaxeln (11), b) första elementhämmande organ (22) för att montera ett första kantparti (36) av det första piezoelektriska elementet (34) i tvärled relativt spinnaxeln (11) och inom gyroskop- elementet (10), c) ett andra elementhämmande organ (22) för att montera ett motsatt kantparti (38) av det första piezoelektriska ele- mentet (34) i tvärled relativt spinnaxeln (ll) och inom gyroskopelementet (10) samt d) hållarorgan (40) för att montera det första piezoelekt- riska elementet (34) på en underdel (42), varvid det resulterande, hämmat hållna första piezoelekt- riska elementet (34) i vridmomentavkännarenheten är anordnad att alstra en elektrisk signal som är proportionell mot vinkelhastigheten för navigationsavkännaranordningen runt en mot spinnaxeln (ll) vinkelrät axel och åtminstone en böjlänk (66) är anordnad för elastisk montering av gyroskop-elementet (10) vid navigationsavkänningsanordningens underdel (42).

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a d av åtminstone ett andra piezoelektriskt element (74) monterat i likformig mellanrumsrelation relativt spinnaxeln (11) för att alstra en elektrisk signal som är proportionell mot navigationsavkännaranordningens linjära acceleration i en riktning ortogonal mot spinnaxeln (ll) för att medgiva fler- avkännarfunktion.

3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k- n a d av att fyra av nämnda andra piezoelektriska element (74) är monterade i kvadratur på underdelen (42).

4. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a d av att gyroskopelementet (10) innefattar ett första par diametralt motsatta armar (12) som 10 15 20 469 401 8 sträcker sig från en central öppning (13) och ett andra par diametralt motsatta armar (18) ortogonala till det första paret (12) och som likaledes sträcker sig från den centrala öppningen (13) varvid den centrala öppningen (13) mottager de första och andra elementhämmande organen-(22) och det första piezoelektriska elementet (34) som hålles mellan dessa.

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k- n a d av att det andra paret armar (18) har slitsar (20) utformade för att mottaga ett första parti av böjlänken (66), medan ett motsatt parti av denna mottages i underdelen (42).

6. Anordning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k- n a d av en ingångsaxel (86) ansluten till underdelen (42) för att bibringa vinkelrörelse åt denna.

7. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k- n a d av ytterligare organ (88, 90) insatta i de första och andra hämmande organen (22) för att justera rotationsbalansen för vridmomentavkännarenheten.

8. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k- n a d av att det första piezoelektriska elementet (34) har formen av en parallellogram.

9. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k- n a d av att det första piezoelektriska elementet (34a, 34b) är trapetsformat med åtminstone en skåra (93, 95) för att underlätta böjning av elementet.

10. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k- n a d av att justeringsorgan är gängförsedda fästorgan (90) justerbart in- eller utskruvbara i respektive ur vridmoment- avkännarenheten. UI