SE456364B - Vinkelgivare av flervarvsmetande typ - Google Patents

Description

456 364,. 2 diameter. I vissa applikationer är det utrymme som givarhuset upptar på den maskindetalj där den roterande axeln är belägen, ofördelaktigt stort. Växeln, som enbart består av två utvändiga kugghjul i kuggingrepp, är inte glappfri. För att förhindra detta kuggspel, dvs. glapp i växeln, förses ett av kugghjulen med ett förspänt kugghjul, som tenderar att vrida växelns kugghjul till kuggingrepp med varandra under alla faser av den roterande axelns rörelse. växelns kuggar utsätts för stora belastningar på grund av det drivna kugghjulets stora tröghetsmoment och de momentant höga accelerationerna, vilka uppstår vid snabba positioneringar eller när den roterande axeln ändrar rotationsriktning. Sådana stora accelerationer sliter i det långa loppet på kuggarna. Endast en kugg på växelns ena kugghjul är samtidigt i ingrepp med en kugg på växelns andra kugghjul, vilket innebär, att endast dessa två kuggar skall upptaga accelerationspâkänningarna.

Detta sliter växelns kuggar. En konventionell kuggväxels ingreppstal (jfr. Karlebo Handbok, 10 upplagan sid. 210) är normalt ca. 1.6-2. Kugghjulen i en konventionell kuggväxel roterar båda med hög absolut hastighet och den inbördes, relativa kugghastigheten är mycket hög. Den höga relativa kugghastigheten sliter kuggarna. Detta begränsar livslängden av den kända vinkelgivaren. På grund av de höga kugghastigheterna och därmed den höga centrifugalkraften kommer växelns smörjmedel att slungas utåt och avgå. För att få en god långtidssmörjning krävs att kugghjulen är anordnade i oljebad.

Föreliggande uppfinning syftar till att åstadkomma en vinkelgivare av det inledningsvis beskrivna slaget, vilken under undvikande av de ovan nämnda nackdelarna skall uppvisa lång livslängd och för detta ändamål har en växel med litet tröghetsmoment, låg relativ kugghastighet och högt ingreppstal samt minsta möjliga kuggspel utan användande av fjäderförspända kuggbjul.

De för uppfinningen kännetecknande särdragen framgår ur de bifogade patentkraven. Ä 456 364 Eftersom det utvändiga kugghjulet endast har några få, företrädesvis endast en (1) kugg mindre än det invändiga kugghjulet ernås: a) i det fall det invändiga kugghjulet är monterat på den drivande givarens axel och det utvändiga kugghjulet på den drivna givarens axel att när den drivande axeln roterat ett varv så har den drivna axeln roterat ett varv plus den vinkel som skillnadskuggantalet upptar, varvid en liten uppväxling ernås, b) i det fall det utvändiga kugghjulet är monterat på den drivande axeln och det invändiga på den drivna axeln att när den drivande axeln roterat ett varv så har den drivna axeln roterat ett varv minus den vinkel som skillnadskuggantalet upptar. Är det drivande varvtalet högt roterar visserligen båda kugg- hjulen med höga rotationshastigheter men kuggarnas relativa kugghastighet är mycket låg, närmare bestämt den drivande axelns varvtal dividerat med antalet kuggar på det kugghjul som sitter på den drivande axlen. Tack vare denna låga relativa kugghastighet minskar slitaget på kuggarna avsevärt jämfört med den konventionellt använda växeln.

Under avrullningen på det invändiga kugghjulet är ett flertal kuggar på det utvändiga kugghjulet samtidigt i ingrepp med ett flertal kuggar på det invändiga kugghjulet, dvs. växeln har med andra ord ett högt ingreppstal, ca. 8. I växeln enligt uppfinningen kommer således ett stort antal kuggar att upptaga accelerationspâkänningarna i kuggingreppet. Genom att den av accelerationen framkallade belastningen fördelas på så många kuggar ökas kuggarnas, och därmed även växelns, livslängd.

Genom att vrida husen relativt varandra kan kuggspelet bringas till ett minsta möjliga värde vilket är fördelaktigt ur tillverkningsteknisk synpunkt eftersom kuggarna inte behöver 456 364 4 skäras med särskilt snäva tillverkningstekniska toleranser.

Tvärt om kan tämligen stora toleranser tillåtas ooh dessa kan sedan bortkompenseras genom vridning av husen relativt varandra så att det utvändiga kugghjulet kommer i önskad grad av ingrepp med det invändiga. Därigenom undviks användning av separata, förspända kugghjul.

Tack vare vinkelgivarnas montering ände-mot-ände reduceras det utrymme som vinkelgivaren upptar på den maskindetalj där den utgående axeln är belägen. Med andra ord "bygger" anordningen enligt uppfinningen inte på bredden utan på längden.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, i vilka fig. l är en exploderad vy visande anordningen enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 är en sektionsvy av den ena vinkelgivaren monterad i sitt hus, fig. 3 är en sektionsvy av den andra vinkelgivaren monterad i sitt hus, fig. 4 är en sektionsvy visande vinkelgivarna enligt fig. 2 och 3 hopmonterade till ett aggregat, och fig. 5 är en snittvy utmed linjen V-V i fig. 4, varvid excentriciteterna visas starkt överdrivna.

Ur fig. l framgår att anordningen enligt föreliggande uppfinning innefattar ett utvändigt kugghjul 1, ett invändigt kugghjul 2, en drivande axel 3, en driven axel 4, ett första hus 5, ett andra hus 6 samt två brickor 7 resp. 8.

Det utvändiga kugghjulet l uppvisar 63 kuggar och det invändiga kugghjulet 2 uppvisar en invändig krans 9 med 64 kuggar på vilken det utvändiga kugghjulet l skall avrulla. dl EX §4se 364 5 Kugghjulen är framställda på det sätt som beskrivs i min svenka patentansökníng 87 00291-1. Enheterna 1-6 bildar en växel så beskaffad att när växelns drivande axel 3 roterat 64 varv har dess drivna axel 4 roterat 63 varv. Växelns drivande axel 3 utgör en del av en vinkelgivare 10 av i sig känt slag, t.ex. en resolver vars hus är cylindriskt. Axeln 3 är företrädesvis genomgående och dess i fig.1 vänstra ur huset utskjutande ände är avsedd att vridstyvt kopplas till den ej visade roterande axeln vars absoluta vinkelläge skall bestämmas. På samma sätt utgör växelns drivna axel 4 en axel i en vinkelgivare ll, t.ex. resolver. Även denna vinkelgivare ll har cylindriskt hus och är avsedd att monteras i det andra huset 6. Båda husen 5 och 6 är i form av cylindríska hylsor. l det första cylindriska huset 5 finns en cylindrisk avsats 12, Ä som begränsar det djup med vilket den första vinkelgivaren kan inskjutas i det första huset 5.1 det andra huset 6 finns på motsvarande sätt en cylindrisk avsats 13 som begränsar insticksdjupet av den cylindriska vinkelgivaren ll. De två vinkelgivarna fixeras vridfast i resp. hus 5, 6, t.ex. medelst lim. Fig. 2 visar det steg i monteringen där vinkelgivaren 10 monterats i huset 5, brickan 7 placerats på växelns drivande axel varefter det utvändiga kugghjulet vridfast monterats, t.ex.límmats, på axeln 3.Fig.3 visar hur vinkelgivaren ll monterats i det andra huset 6 varefter brickan 8 placerats på växelns drivna axel 4 och till sist det invändiga kugghjulet 2 fíxerats, t.ex. limmats, på axeln 4. Brickorna 7 resp. 8 tjänar som spärr mot liminträngning utefter resp. axlar 3. 4.

Kuggarna smörjs.

Axlarna 4 och 5 är parallella samt ligger på avståndet e, jfr. fig. 5, från varandra. Detta avstånd e gör att det utvändiga kugghjulet 1 rullar av på det invändiga kugghjulet 2. Således kan e uppfattats som en excentrisk lagring av den drivna axeln 3, där e är skillnaden mellan kugghjulens delningsradier. Som framgår ur fig. 2 är en cylíndrisk passning l4a upptagen i husets 5 invändiga yta. Som framgår ur fig. 5 är denna cylindriska passning l4a excentrisk relativt husets längdsymmetriaxel l5a.Excentriciteten betecknas med f.Som 456 364 .~ 6 framgår ur fig. 3 är en cylindrisk passning l4a upptagen på den utvändiga ytan av huset 6. Denna passning l4b är likaledes anordnad excentrisk relativt detta hus 6 längdsymmetriaxel 15b såsom framgår ur fig. 5. Excentriciteten är den vektoriella summan (storlek och riktning) av e och f relativt längdsymmetriaxeln l5b.

Den hals som passningen l4b bildar på huset 6 är avsedd att med snäv glidpassning föras in i passningen 14a på det sätt som framgår ur fig. 4, vilken visar aggregatet i fig. 3 inskjutet i aggregatet enligt fig. 2 så_att kugghjulen är i kuggingrepp och så att ett slutet rum 16 bildas, vilket axiellt avgränsas dels av brickan.7 och dels av kugghjulet 2. Brickan 7 hindrar således smörjmedlets avgång ur rummet 16.

Brickan 7 har således den dubbla funktionen att hindra inträngning av lim och hindra avgång av smörjmedel från rummet 16 till följd av centrifugalkraftens inverkan. Detta förlänger avsevärt de tidsintervaller med vilka vinkelgivaren måste smörjas. Brickan 7 bör ha sådan radiell utsträckning, att den täcker gaveln 17 av det invändiga kugghjulet 2. Tack vare den låga relativa rotationshastigheten av de två kugghjulen l och 2 utsätts brickan 7 endast för minimal förslitning.

Genom att vrida husen 5 och 6 relativt varandra förskjuts kugghjulen inbördes tack vare de excentriska passningsytorna l4a, 14b och på detta sätt kan kuggspelet mellan kugghjulet 1 och 2 reduceras till ett minimum. Sedan den nämnda vridningen företagits fixeras det relativa vridläget mellan huset 5, 6, t.ex. med hjälp av limning.

Den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen kan på många sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinning- ens grundtanke. I stället för de excentriska passningsytorna l4a, l4b, vilka bl.a. har till funktion att medge radiell förskjutning av kugghjulen l och 2 relativt varandra kan en linjär förflyttning av kugghjulen utföras med hjälp av andra organ. ' ' 456 364 7 Ovan har limning föreslagits som organ för fixering av kugghjulen vid axlarna, för fixering av givarna i resp. hus samt för fixering av husen relativt varandra, men det inses att andra organ, t.ex. stoppskruvar, kan användas. Kuggantalet har angivits till 63 resp.64 men det inses att andra värden kan förekomma liksom även att skillnaden i kuggantal kan vara annat än 1, t.ex. 2, 3 eller flera.

Vidare kan flera anordningar enligt uppfinningen seriekopplas för ökning av mätomrâdet.

Claims (7)

f a: §4se 564 8 PATENTKRAV

1. l. Vinkelgivare av flervarvsmätande typ för absolutmätning av vinkelläget av en roterande axel, innefattande en första vinkelgivare (10) av absolutvinkelmätande typ med en drivande axel (3), som är vridfast monterad vid den roterande axeln, en andra vinkelgivare (ll) av absolutvinkelmätande typ, med en driven axel (4), samt på den drivande resp. drivna axeln monterade kugghjul (l, 2) vilka är i kuggingrepp med varandra och bildar en växel för upp- eller nedväxling av den drivande axelns varvtal, varvid de båda vinkelgivarna, t.ex. resolvrar, är avsedda att på i och för sig känt sätt anslutas till en anordning för mätning av axlarnas (3, 4) differentiella vinkelläge, k ä n'n e t e c k n a d av att de nämnda kugghjulen är ett invändigt kugghjul (2) och ett utvändigt kugghjul (1), vilket utvändiga kugghjul (1) a) avrullar på det invändiga kugghjulet (2L b) har ett kuggantal, som endast är några få kuggar, företrädesvis endast en (1) kugg, mindre än antalet kuggar på det invändiga kugghjulet, och c) är monterat på den ena (3 eller 4) av de nämnda axlarna, att det invändiga kugghjulet (2) är monterat på den andra axeln och av att excenterorgan (l4a, b) i form av cylindriska husdelar (5, 6) är anordnade för att montera axlarna excentriskt (e) relativt varandra.

2. Vinkelgivare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det invändiga kugghjulet (2) är monterat på den drivande axeln (3) och att det utvändiga kugghjulet är monterat på den drivna axeln (4), vilken då roterar med en hastighet, som är något högre än den för den drivande axeln.

3. Vinkelgivare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det utvändiga kugghjulet (l) är monterat på den drivande axeln (3) och att det invändiga kugghjulet (2) är monterat på den drivna axeln (4), vilken då roterar med en hastighet, som är något lägre än den för den drivande axeln. n 456 364 9

4. Vinkelgivare enligt något eller några av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att husdelarna innefattar tvâ cylindriska hylsor (5, 6), att i den ena änden av den ena hylsan (S) är en första cylindrisk passning (l4a) upptagen i hylsans invändiga yta, vilken första cylindriska passning är förlagd excentriskt relativt den nämnda ena hylsans (5) längdsymmetriaxel (l5a), att i den ena änden av den andra hylsan (6) är en andra cylindrisk passning (l4b) upptagen i den utvändiga ytan av hylsan (6), vilken andra cylindriska passning är förlagd excentriskt relativt den andra hylsans längdaxel (l5b) för bildande av en utskjutande hals avsedd att med snäv glidpassning instickas i den första passningen (14a), varvid centrumpunkterna för passningarna (l4a, b) är sammanfallande och är excentriska dels till den ena hylsans (5) längdsymmetriaxel (15a) med beloppet f och dels till den andra hylsans (6) längdsymmetriaxel (l5b) med den vektoriella summan av e och f där e är skillnaden mellan kugghjulens delningsradier och f är ett lämpligt värde i och för reducering av kuggspelet mellan kugghjulen genom inbördes vridning av hylsorna (5, 6L

5. Vinkelgivare enligt något eller några av de föregående kraven, k-ä n n e t e c k n a d av att på den drivna axeln (4) är fastsatt en tillkommande växel (1, 2), och tillkommande vinkelgivare (10, ll) samt tillkommande excenterorgan i och för ökning av vinkelmätningsområdet.

6. Vinkelgivare enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att en tätande bricka (7 ) är fast anordnad på den drivande axeln och sträcker sig ut över det invändiga kugghjulets ändyta för avtätning av denna.

7. Vinkelgivare enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att husdelarna (5, 6) är limmade vid varandra.