SE533945C2

SE533945C2 - Överlagringsstyrning

Info

Publication number: SE533945C2
Application number: SE0801851A
Authority: SE
Inventors: Achim Domhan; Juergen Hoersch; Wolfgang Runge; Arthur Rupp
Original assignee: Zf Lenksysteme Gmbh
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2011-03-08
Also published as: DE102007000937A1; KR20090024628A; FR2920391A1; DE102007000937B4; SE0801851L

Description

533 945 Uppﬁnningen ligger till grund för uppgiften att skapa en överlagringsstyrning, som är driﬁsäker och som kan monteras snabbt och installeras ﬂexibelt och snabbt i ett fordon.

Uppgiften blir löst med en överlagringsstyrrring med kârmetecknen för krav 1.

Genom att en kåpa till harmonic-drive-växeln och/eller en kåpa till överlagringsstyr- ningens servomotor är konstruerade så att de kan anordnas karosserifasti ett fordon, och att man åtminstone vid valet av dirnensioneringen av den andra drevingångsaxeln och den första drevingångsaxeln, eller styraxeln i axialonirådet pâ servomotom och harmonic-drive-vâxeln, beaktar att dessa så att säga inbördes kan överta en centreringsﬁmktion för sig och fór på des- sa axlar påbyggda komponenter, genom att förhållandet mellan den minsta innerdianietern på den andra drevingångsaxeln och ytterdiametern på styraxeln är valt så att detta är 1 till 2, ßre- trädesvis nära 1, är en överlagringsstyrning skapad, som kan installeras enkelt och snabbt i ett fordonskarosseri och vars samtliga komponenter till dess harmonio-drive-växel exempelvis kan monteras snabbt och självcentrerande på den svävande förmonterade föreliggande ßrsta och andra drevingångsaxelri.

Föredragna utñranden framgår av underkraven.

Den uppﬁnningsenliga överlagringsstymingen har företrädesvis ett förhållande mel- lan ytterdiametern på en elektrisk stator till servomotom i axialorrirådet på servomotom och ytterdiametern på drevutgångsaxeln i axialområdet på harmonic-drive-växeln, som åtminstone i axialområdet på servomotom ligger mellan 0,5 och 2. Genom valet av detta storleksförhål- lande är fördelaktiga package-förhållanden skapade.

Massanöghetsmomt för servomotom som är anpassade till massatröghetsmomen- ten fór de roterande delarna i harmonic-drive-växeln fås från valet av förhållandena mellan innerdiametern på en rotor till en elektrisk servomotor och ytterdiametern på rotom, som är 0,3 till 0,9. Är rotorn monterad direkt på den som röraxel utformade, andra drevingångsaxeln, så får man sådana anpassade massatröghetsmoment vid ett ßrhållande mellan ytterdiametern på rotom och ytterdiametern på den andra drevíngångsaxeln från 1,1 till 3. En utsida på ser- vomotom och harmonic-drive-växeln som är utformad med en kontur utan större utskjutrring- ar ßs, och därmed goda package-förhållanden, om ßrhållandet mellan den aktiva längden på rotorn och längden på ett membran till en radiellt ﬂexibel avrullningshylsa till harmonic- drive-växeln uppﬁnningsenligt väljs från 0,5 till 1,5.

Den uppﬁnningserlli ga överlagringsstyrriingen kan föredraget ha en låsanordning.

För detta ändamål har den andra drevingångsaxeln en ansats eller så är den vridfast förbunden med en innerring till låsanordningen, varvid innerringen bär en eller ﬂera företrädesvis radiellt gående utsprång, som genom mellanläggning av ett bullerdämpande element med elastome- 10 15 20 25 30 533 945 riska egenskaper griper in i ett eller ﬂera uttag på en ytterring som omsluter irmeningen radi- ellt. Vid sin radiella omkrets har ytterringen företrädesvis fickaktiga fördjupningar med ett eller flera utsprång, som tjänar som anslag för ett spärrelement till låsanordningen. Med hjälp av spärrelementet kan den andra drevingångsaxeln och därmed servomotorns rotor fästas formlåsande lösbart på den karosserifasta kåpan till harmonic-drive-växeln eller till servomo- IOm.

För att anpassa massatröghetsmomenten för de roterande delarna i låsanordningen till massatröghetsmomenten för harmonic-drive-växeln och de för servomotorn, kan det vara lämpligt att välja förhållandet mellan ytterdiametern på rotorn och föredraget den största yt- terdiametem pâ ytterringen på låsanordningen från 0,5 till 1,5.

Det har överraskande visat sig att vid valet av förhållandena mellan den största yt- terdiametem på ytterringen till låsanordningen och den minsta diametem på innerringen från 1,1 till 3, blir dessa förhållanden för massatröghetsmomenten understödda, i synnerhet även om ytterringen och innerringen dimensioneras så att förhållandet mellan den största ytterdia- rnetem på innerringen och den största ytterdiarnetem på ytterringen är 0,3 till 1,0.

Särskilt fördelaktiga förhållanden för massatröghetsmomenten och särskilt fördelak- tiga monteringsförhållanden av låsanordning till servomotor fås, om förhållandet mellan den största ytterdiametern på ytterringen och ytterdiametem på rotorn är ungefär 0,5 till 1,5. Detta understödjer även valet av förhållandet mellan den största ytterdiametern på ytterringen och ytterdiarnetem på servomotoms stator från 0,2 till 1,2.

Fördelaktiga installations- och package-förhållanden av överlagringsstymingen fås genom lika stora eller ungefär lika stora ytterdirnensioner eller ytterdiarnetrar på kåpan till hannonic-drive-växeln och servomotom. Diarnetem på drevutgångsaxeln kan väljas lika stor eller ungefär lika stor som ytterdiametem på servomotoms stator. Det kan vara lämpligt att välja förhållandet mellan 0,5 till 1,5. I ett utifrân package-skäl särskilt föredraget utföringsex- empel av överlagringsstyrningen är servomotorn ungefär lika lång eller precis lika lång som harmonic-drive-växeln. Det kan även vara lämpligt att välja förhållandet mellan längden på servomotom och längden på harmonic-drive-växeln mellan 0,5 och 1,5.

Uppﬁnningen blir nu närmare beskriven med hjälp av ett utföringsexempel och åter- ges med hjälp av den bifogade ritningen. I ritningen visar: Figur l ett längdsnitt genom en uppﬁnningsenlig elektrisk överlagringsstyrning, Figur 2 ett tvärsnitt längs linjen Il-ll i figur l. 10 15 20 25 30 533 945 I figur 1 är en som aktiv styrning utfonnad överlagringsstyrning 1 för en personbil visad i ett längdsnitt. Den består av en som elektrisk röraxelrnotor utformad servomotor 9, som stödjer sig på en karosserifast komponent genom ett svänglager 26 på sin kåpa 25. En styraxel 7, som är vridfast förbunden med en ratt 8, bildar en första drevingångsaxel 2 för ett till överlagringsstyrningen I hörande överlagringsdrev 5. Överlagringsdrevet 5 är utformat som harmonic-drive-växel 4 och dess kåpa 24 är hopskruvad med servomotoms 9 kåpa 25.

Harmonic-drive-växeln 4 tjänar fór överlagring av en på den första drevingångsaxeln 2 införd styrvinkel, med en från servomotom 9 på en andra drevingângsaxel 3, som är anordnad koax- ialt kring den första drevingångsaxeln 2, införd vridvinkel. På den andra drevingångsaxeln 3 är magneter till en rotor 11 fastsatta.

Förhållandet mellan innerdiametem drw; på den andra drevingångsaxeln 3 och ytter- diametern dAwl på den första drevingångsaxeln 2 eller styraxeln 7 är valt nära l i axíalonirå- det A på servomotom 9 och harmonic-drive-växeln 4, så att de båda drevingångsaxlama 2, 3 centreras, och att alla roterande och icke roterande delar, i syrmerhet harmonic-drive-växeln 4, kan monteras vid och på dem i svävande anordning, och kan däreﬁer centreras statiskt och dynamiskt innan harmonic-drive-växelkåpan och servomotorkåpan skruvas ihop slutgiltigt.

För att bryta en ljudväg från den första till den andra drevingångsaxeln 3 är den första drevin- gångsaxeln 2 och den andra drevingångsaxeln 3 lagrade i rullager 27 i kåpan 25 till servomo- tom 9.

Den andra drevingångsaxeln 3 är utformad i ett stycke med en excentrisk drivkärna 28. Kring den ellipsforrniga omkretsen på den excentriska drivkärnan 28 är ett ﬂexibelt kulla- ger 29 anordnat. Den excentriska drivkäman 28 griper med sin axiala utsträckning i en av elastisk stålplåt bildad, gytforrnig, i ett stycke med ett membran 12 bildad och radíellt ﬂexi- bel avrullningshylsa 13. Den radíellt ﬂexibla avrulhtingshylsan 13 griper under verkan av den ellipsformiga utvidgningen av dess membran 12 genom den excentriska drivkärnan 28 med en ytterkuggning på dess membran 12 in på ett i sig känt vis i en innerkuggning på en vridfast med en drevutgångsaxel 6 till överlagringsdrevet 5 förbunden stödring 30. Stödringen 30, drevingângsaxlarna 2, 3 och drevutgångsaxeln 6 är anordnade koncentriskt gentemot var- andra. Den innerkuggade stödringen 30 har ett större kuggantal (till exempel två kuggar mer) är den radíellt flexibla avrullningshylsan 13, varigenom en vridning följer av stödringen 30 och därmed drevutgångsaxeln 6 i förhållande till den första drevingångsaxeln 2 med differen- sen av antalet kuggar per rotation av den excentriska drivkäman 28. Den första drevingångs- axeln 2 och den radíellt ﬂexibla avrullningshylsan 13 är vridfast förbundna. 10 15 20 25 30 533 945 För att vid ett fel eller vid ett bortfall av servomotorn 9 förhindra att den andra drev- ingângsaxeln 3 med rotorn 11 vrids och på så vis helt omöjliggör en överßring av en vridvin- kel för den första drevingångsaxeln 2 och ratten 8 genom den radiellt ﬂexibla avrullningshyl- san 13 till stödringen 30 och drevutgångsaxeln 6, och att fordonet inte kan styras, är en elek- tromekanisk låsanordning 14, som den är visad i ﬁgur 1 och ﬁgur 2, försedd för formlâsande fastsätming av den andra drevingångsaxeln 3 på den karosserifasta kåpan 24 till harmonic- drive-växeln 4.

Låsanordningen 14 är bildad av en innerring 15, som är fastsatt på den andra drevin- gángsaxeln 3 med hjälp av en ﬁntandad axelförbindelse, en yttening 19, som omger inner- ringen 15 radiellt, och ett däremellan anordnat dämpningselement 17 med elastomeriska egenskaper. Irmerríngen 15 har, som ﬁgur 2 visar, tre stiftfonniga utsprång 16' respektive tre puckelformi ga utsprång 16 anordnade omväxlande med 120° förskjutning gentemot varandra, som griper in i totalt sex uttag 18. Dämpningselementet 17 med elastomeriska egenskaper tjänar ßr svängningsurkoppling och för att skapa en deﬁnierad vridmöjlighet för innerringen 15 i ßrhållande till ytterringen 19. Det omger alla tangentiella kontaktytor på utsprângen 16, 16' mot ytterringen 19. I det i ﬁgur 2 visade utßringsexeinplet har ytterringen 19 ﬁckaktiga ßrdjupningar 20 i sin radiellt yttre omkretsyta, i vilkas mitt ett utsprång 21 vardera är anord- nat, som tjänar som anslag 22 för ett axialt rörligt lagrat spärrelement 23.

Spärrelementet 23 är hållet i en elastisk styrning 31 för svängníngsurkoppling ﬁrán kåpan 24. Det har visat sig att särskilt fördelaktiga rumsliga ßrhållanden uppstår för monte- ringen av överlagringsstyrningen 1, om förhållandet mellan ytterdiametern dAS på statorn 10 till servomotorn 9 och ytterdiarnetern dnws på drevutgångsaxeln 6 i axialområdet As på ser- vomotom 9 är 0,5 till 2.

För att anpassa massatröghetsmomenten för roterande delar i servomotorn 9, harmo- nic-drive-växeln 4 och låsanordningen 14, är det lämpligt att välja förhållandet mellan inner- diametern dm på rotorn 11 till servomotom 9 och dess ytterdiaineter dAR mellan 0,3 och 0,9. I det i ﬁgur 1 visade utñringsexemplet är detta 0,6. Även av samma skäl är det lämpligt att välja ñrhållandet mellan ytterdiametem dm på rotom 11 och ytterdiarnetem dAwg på den andra drevingångsaxeln 3 från 1,1 till 3. I det i ﬁgur 1 visade utföringsexemplet är detta förhållande 1,7.

Gynnsamma installationsßrhållanden ñr överlagringsstyrningen 1 uppstår om för- hållandet mellan den aktiva längden LR på rotom 11 och längden LM på membranet 12 på den radiellt ﬂexibla avrullningshylsan 13 till harmonic-drive-växeln 4 är 0,5 till 1,5. I det i ﬁgur 1 visade uttöringsexemplet är detta förhållande 0,77. 20 533 945 Monteringsiörhállandena för överlagringsstyrningen 1 och ett bra dämpningsmo- ment vid effektﬂödesomvändning uppnår man föredraget även genom valet av förhållandet mellan ytterdiarnetern dm på rotorn 11 och den största ytterdiarnetern dM på ytterringen 19 till låsanordningen 14 mellan 0,5 och 1,5. I det i ﬁgur 1 visade uttöringsexernplet är detta 0,97. Ett valt storleksñrliållande mellan den största ytterdiarnetem dM på ytterringen 19 till lâsanordningen 14 och den minsta diametern du på innerringen 15 ﬁån 1,1 till 3, understödjer dessutom dessa önskade egenskaper för överlagringsstyrningen 1, liksom även lörhållandet mellan den största ytterdiametem dAA på innerringen 15 och den största ytterdiarnetem dM på ytterringen 19 i området mellan 0,3 och 1,5.

De båda sistnämnda storlekstörhâllandena är 1,8 respektive 1,34 i uttöringsexemplet i ﬁgur 1.

För att enkelt kunna skjuta de roterande delarna i servomotom 9 och låsanordningen 14 på drevingångsaxlania 2, 3, är det lämpligt att välja den största ytterdiametem dM på ytter- ringen 19 till låsanordning 14 ungefär lika stor som ytterdiametem du; på rotorn 11. Det är lämpligt att välja förhållandet mellan den största ytterdiametem dM på ytterringen 19 och ytterdiametern dAs på statorn 10 från 0,2 till 1,2. I det visade utföringsexemplet är det 0,62.

Det är dessutom lämpligt att välja förhållandet mellan den största ytterdiametern dAwg på drevutgångsaxeln 6 och ytterdiainetern dAg på statom 10 till servomotom 9 ﬁ-ån 0,5 till 1,5.

Kåpoma 24 och 25 till harmonic-drive-växeln 4 respektive servomotom 9 skai syn- nerhet väljas med en likadan eller ungefär likadan ytterdiameter dAw och dm ßr att erhålla en ytterkontiir på överlagringsstyrnirlgen 1 som är så ﬁi ﬁ-ån avsatser som möjligt. Även läng- derna LS, Lw på kåporna 25 och 24 är valda likadana eller ungefär likadana.

Claims

533 945 PATENTKRAV

1. Överlagringsstyming för ett fordon, i synnerhet för en servo- eller hjälpkraﬁstyming till ett motorfordon, med ett första överlagringsdrev (5), som har en första drevingårigsaxel (2) och en andra, koaxial drevingångsaxel (3), och som är utformat som hannonic-drive-växel (4), för överlagring av de på de båda drevingångsaxlama (2, 3) uppträdande vridvinklarna på en drevutgångsaxel (6) till överlagringsdrevet (5), varvid den första drevingångsaxeln (2) är en styraxel (7), som är aktivt förbunden med en ratt (8), och den andra drevingångsaxeln (3) år aktivt förbunden med en servomotor (9), kännetecknad av att en kåpa (24) till harmonic- drive-växeln (4) och/eller en kåpa (25) till servomotom (9) är anordnad karosserifast i fordonet och att förhållandet mellan den minsta innerdiametem (d1w;) på den andra drevirigångsaxeln (3) och den största ytterdiametem (dAwl) på den första drevingångsaxeln (2) över längden (LS) på servomotom (9) och/eller över längden (Lw) På harmonic-drive-växelri (4) är 1 till 2.

2. Överlagringsstyming enligt krav l, kännetecknar! av att förhållandet mellan ytterdiametem (ds) på en stator (10) i axialornrådet (AS) pâ servomotom (9) och ytterdiametem (dAwg) på drevutgångsaxeln (6) över längden (Lw) på harmonic-drive-växeln (4) är 0,5 till 2.

3. Överlagringsstyrriing enligt ett av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att förhållandet mellan innerdiametem (dm) på en rotor (ll) till servomotom (9) och ytterdiametem (dAR) på rotorn (11) är 0,3 till 0,9.

4. Överlagringsstyming enligt ett av kraven 1 till 3, kännetecknad av att förhållandet mellan ytterdiametem (dm) på rotorn (ll) och ytterdiametem (dAW2) på den andra drevingångsaxeln (3) är 1,1 till 3.

5. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 1 till 4, kännetecknar! av att förhållandet mellan den aktiva längden (LR) på rotorn (1 l) och längden på ett membran (12) på en radiellt flexibel avrullningshylsa (13) till harmonic-drive-växeln (4) är 0,5 till 1,5. 533 945 8

6. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 1 till 5, kännetecknad av att överlagringsstyrningen (1) har en låsanordning (14), varvid den andra drevingångsaxeln (3) har en ansats eller en innerring (15), med vilken den är vridfast förbunden, och innerringen (15) bär ett eller ﬂera radiella och/eller axiala utsprång (16, 16'), som genom mellanläggning av ett bullerdämpningselernent (17) med elastomeriska egenskaper griper in i ett eller ﬂera uttag (18), och ytterringen (19) har vid sin radiella och/eller axiala omkrets ﬁckaktiga fördjupningar (20) med ett eller ﬂera utsprång, som tjänar som anslag (22) tör ett spärrelement (23), med vilket ytterringen (19) är formlåsande lösbart fastsatt på den karosserifasta kåpan (24, 25) till harmonic-drive-växeln (4) eller servomotorn (9).

7. Överlagringsstyrning enligt krav 6, kännetecknad av att förhållandet mellan ytterdiametern (dm) på rotorn (11) och den största ytterdiametern (dM) på ytterringen (19) till låsanordningen (14) är 0,5 till 1,5.

8. Överlagringsstyrning enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att förhållandet mellan den största ytterdiarnetem (dAA) på ytterringen (19) till låsanordningen (14) och den minsta diametern (du) på innerringen (15) är 1,1 till 3.

9. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 6 eller 8, kännetecknad av att förhållandet mellan den största ytterdiametem (dAI) på innerringen (15) och den största ytterdiametern (dAA) på ytterringen (19) är 0,3 till 1.

10. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 6 till 9, kännetecknad av att förhållandet mellan den största ytterdiametern (dAA) på ytterringen (19) till låsanordningen (14) och ytterdiametem (dAR) på rotorn (11) är 1.

11. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 6 till 10, kännetecknad av att förhållandet mellan den största ytterdiametern (dan) på ytterringen (19) och ytterdiametern (dAs) på statorn (10) till servomotom (9) ligger mellan 0,2 och 1,2.

12. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 1 till ll, kännetecknad av att förhållandet mellan ytterdiametern (dAG) på kåpan (25) till servomotorn (9) och ytterdiametern (dAw) på kåpan (26) till harmonic-drive-växeln (4) är 0,5 till 1,5 . 533 945

13. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven 1 till 12, kännetecknas! av att förhållandet mellan den största ytterdiametem (d^w_~,) på drevutgångsaxeln (6) och ytterdiainetem (dAs) på statom (10) till servomotom (9) är 0,5 till 1,5.

14. Överlagringsstyrning enligt ett av kraven l till 13, kännetecknad av att förhållandet mellan längden (LS) på servomotom (9) och längden (LW) på harmonic-drive-växeln (4) är 0,5 till 1,5.