Servodirecție electromecanică cu șurub cu bilă - THYSSENKRUPP PRESTA AG
1. Servodirecție electromecanică cu acționare cu șurub cu bilă (1), care cuprinde:
- Un motor cu arbore gol cu un stator (3) fixat pe carcasă și un rotor montat rotativ (4) care este dispus coaxial pe o axă longitudinală (2) și este conectat în mod conducător la un arbore gol (7),
- O piuliță cu șurub cu bilă (13) care este dispusă coaxial pe axa longitudinală (2) și care acționează un ax cu șurub cu bilă (20) prin bile (21), caracterizat, acea
- rotorul (4) acționează piulița cu șurub cu bilă printr-un reductor.
2. Servodirecție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că
- Arborele gol (7) are dinte internă (6) care formează angrenajul inelar al unei roți dințate planetare (11),
- Piulița cu șurub cu bilă (13) este conectată la un suport de planete care transportă angrenaje planetare (10) și
- Că angrenajul planetei (10) al angrenajului planetar (11) se plasează cu un angrenaj solar (15) fixat pe carcasă.
3. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că arborele cu șurub cu bilă (20) pătrunde în roata solară (15) coaxial pe axa longitudinală (2).
4. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că angrenajele planetare (10) sunt montate pe șuruburile (12) ale piuliței cu șurub cu bilă (13).
5. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că piulița cu șurub cu bilă (13) cu șuruburi (12) este realizată dintr-o singură bucată.
6. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că rotorul (4) este realizat dintr-o singură bucată cu roata dințată.
7. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că angrenajul solar (15) este fixat între o carcasă (17) și o carcasă de direcție (18).
8. Servodirecție conform uneia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că motorul cu arbore gol este un motor electric excitat permanent.
Prezenta invenție se referă la o servodirecție electromecanică cu acționare cu șurub cu bile conform preambulului revendicării 1.
Șuruburile cu bile sunt utilizate în vehicule în principal în trepte de direcție. Sarcina acționării cu șurub cu bilă este de a converti o mișcare rotativă a unui motor electric într-o mișcare de translație. O conversie a mișcării rotative într-o mișcare de translație este necesară în treapta de direcție pentru a produce o mișcare de translație a tirantei.
În stadiul tehnicii, acest lucru este descris, de exemplu, în DE 10 2006 061 949 A1 și EP 1553006 A1.
În DE 10 2006 061 949 A1, o mișcare de rotație este generată de un servomotor electric. Mișcarea de rotație este alimentată către un ambreiaj printr-un arbore rotor și apoi direct către o cutie de viteze. Arborele rotorului este proiectat ca un arbore gol. Angrenajul încorporat este conceput ca un angrenaj cu bilă recirculant. Mișcarea de rotație a servomotorului este transformată într-o mișcare de translație a unui fus cu șurub cu bilă de către roata dințată cu recirculare. Servomotorul are un spațiu relativ mare, deoarece trebuie să funcționeze încet și cu cuplu ridicat datorită acționării directe a piuliței cu bilă. În plus, greutatea servomotorului este relativ mare, ceea ce are un efect negativ asupra consumului de combustibil al vehiculului.
În EP 1553006 A1, puterea pentru mișcarea de translație a fusului cu șurub cu bilă este transmisă cu fusul cu șurub cu bilă printr-o scripete acționată de o curea de transmisie printr-o piuliță cu șurub cu bilă și bile. Puterea de antrenare este transferată curelei de transmisie de un motor electric. Această variantă de acționare a fusului cu șurub cu bilă are dezavantajul că cureaua dințată este o componentă costisitoare datorită cerințelor ridicate privind durata de viață.
Obiectivul invenției este, prin urmare, de a crea o acționare pentru mișcarea de translație a axului cu șurub cu bilă, care ocupă mai puțin spațiu, al cărui motor are o greutate mai mică și care trebuie să asigure un cuplu de acționare mai mic.
Obiectivul este realizat cu un sistem de servodirecție conform revendicării 1, în continuare, revendicările ulterioare specifică dezvoltări utile.
Soluția conform invenției furnizează o servodirecție electromecanică cu o acționare cu șurub cu bilă, care are un motor cu arbore gol cu un stator fixat pe carcasă și un rotor montat rotativ, care este dispus coaxial pe o axă longitudinală și este conectat în mod conducător la un arbore gol, o piuliță cu șurub cu bilă dispusă coaxial pe axa longitudinală, care prin bile. un ax cu șurub cu bilă se deplasează înainte, rotorul acționând piulița cu șurub cu bilă printr-un reductor.
Utilizarea angrenajului de reducere asigură necesitatea unui cuplu de antrenare mai mic pentru acționarea arborelui cu șurub cu bilă decât cu soluțiile documentate în stadiul tehnicii. Prin urmare, un motor de acționare cu un consum redus de energie poate conduce servodirecția. Deoarece cuplul pe care îl oferă un motor electric este aproximativ proporțional cu diametrul armăturii sale, greutatea servodirecției este redusă dacă este selectat un motor electric cu putere mai mică și cuplu mai mic. Acest lucru duce la o economie de combustibil. În plus, este necesar un spațiu de instalare mai mic pentru motorul electric mai mic.
În servodirecție, arborele gol are dinți interni care formează o roată dințată a unei roți dințate planetare, piulița cu șurub cu bilă fiind conectată la un purtător de planete care transportă angrenaje planetare, iar angrenajele planetare ale reductorului planetar care se angrenează cu o roată solară fixată pe carcasă.
Utilizarea unui angrenaj planetar ca angrenaj de reducere este o posibilitate de a genera o reducere. Angrenajul planetar din servodirecția conform invenției are cel puțin două angrenaje planetare. Designul compact a fost realizat în principal prin utilizarea angrenajului planetar.
Axul cu șurub cu bilă pătrunde coaxial în roata solară spre axa longitudinală.
Această construcție face posibilă amplasarea compactă a angrenajului solar împreună cu angrenajele planetare, angrenajul inelar, rotorul și armătura într-o singură carcasă. Acest lucru duce la o economie de spațiu.
Angrenajele planetare sunt montate pe șuruburile unui suport planetar care este conectat în mod rotativ la piulița cu șurub cu bilă sau este dintr-o singură bucată.
Construcția are avantajul că o mișcare de rotație a angrenajelor planetare este transmisă direct la piulița cu șurub cu bilă prin șuruburi. Nu există alte componente care ar reduce eficiența servodirecției.
Fusul cu șurub cu bilă poate fi deplasat în dreapta R sau în stânga L în planul figurii de-a lungul axei longitudinale, în funcție de direcția de rotație a motorului cu arbore gol.
Direcția de rotație a motorului cu arbore gol depinde de polaritate. Prin urmare, este ușor să schimbați direcția de rotație prin schimbarea polarității.
Piulița cu șurub cu bilă este realizată dintr-o singură bucată cu șuruburi.
Această construcție are avantaje în ceea ce privește tehnologia de fabricație și rezistența. Designul dintr-o singură piesă permite producția ca piesă turnată. Rezistența piuliței cu șurub cu bilă este influențată pozitiv de faptul că, datorită tehnologiei de fabricație utilizate, vârfurile de solicitare - cum ar fi cele care apar în piesele sudate, de exemplu - nu apar sau apar într-o măsură considerabil mai mică. Postprocesarea mecanică - de exemplu prin frezare - are sarcina de a aduce piesa de prelucrat la dimensiunea sa nominală.
Rotorul este realizat dintr-o singură bucată.
Are forma unui cilindru gol drept, la un capăt al căruia se formează un arbore gol. Arborele gol are o zonă de angrenare care are dinți pinteni pe interior. Alternativ, arborele gol poate avea dinți elicoidali în zona sa de angajare. Designul dintr-o singură bucată permite fabricarea ieftină, de exemplu prin turnare și prelucrarea ulterioară prin frezare. Aceasta are o influență pozitivă asupra evoluției solicitărilor mecanice din rotor, deoarece aceasta reduce apariția vârfurilor de solicitare.
Angrenajul solar este fixat între o carcasă și o carcasă de direcție. Dispozitivul solar este fixat cu șuruburi pe pânzele carcasei și carcasei direcției. Partea dințată a soarelui care are dinți iese în carcasă și rulează coaxial către axa longitudinală.
Servodirecția are un lagăr care are sarcina de a absorbi forțele radiale pe lângă piulița cu șurub cu bilă. Acest lucru reduce sarcina piuliței cu șurub cu bilă.
Un exemplu de realizare a invenției este descris mai jos cu referire la desen. Arat-o:
1: o secțiune longitudinală printr-o servodirecție electromecanică cu acționare cu șurub cu bilă;
2: o secțiune transversală perpendiculară pe o axă longitudinală a servodirecției electromecanice cu acționare cu șurub cu bilă; precum
3: zona marcată de linii întrerupte în figura 1, mărită.
1 prezintă o secțiune longitudinală printr-un sistem de direcție asistată electromecanică cu o acționare cu șurub cu bilă 1 de-a lungul axei sale longitudinale 2.
Acționarea servodirecției electromecanice cu acționare cu șurub cu bilă 1 constă dintr-un motor cu arbore gol excitat permanent. Motorul cu arbore gol are o formă cilindrică goală. Se compune dintr-un stator 3 și o armătură 4. Ancora 4 este introdusă în starterul 3. Statorul 3 și armătura 4 sunt coaxiale cu axa longitudinală 2. Armătura 4 este rotativă în jurul axei longitudinale 2 și are o formă asemănătoare unui cilindru de lemn. Armătura 4 are o regiune de cuplare 5 care este prevăzută cu dinți interni 6. Dantura internă 6 este, de preferință, concepută ca dantură pentru față. Alternativ, poate fi proiectat ca un angrenaj elicoidal. Armătura 4 se rotește în jurul axei longitudinale 2. Privind servodirecția din poziția 8, armătura poate efectua 4 rotații spre dreapta r sau stânga l în jurul axei longitudinale 2. Dantura internă 6 a armăturii 4 se angajează într-o dantură 9 a uneltelor planetare 10, care fac parte dintr-un angrenaj planetar 11. Numai unul dintre cele cel puțin două angrenaje planetare 10 este prezentat în această figură. Toothing 9 este, de asemenea, conceput ca o față. Alternativ, dantura 9 poate fi concepută ca o dantură elicoidală.
Angrenajele planetare 10 sunt montate rotativ pe șuruburile 12 ale unei piulițe cu șurub cu bile 13. Piulița cu șurub cu bilă 13 este realizată dintr-o singură bucată cu șurubul 12.
Angrenajele planetei 10 se angajează într-o dinte 14 a unui angrenaj solar 15, care face parte din angrenajul planetar 11. Dantura 14 este de preferință concepută ca dantură pentru față. Alternativ, poate fi implementată o dantură elicoidală.
Angrenajul solar 15 este fixat între o carcasă 17 și o carcasă de direcție 18 prin intermediul unei conexiuni eliberabile, care este proiectată ca o conexiune cu șurub 16. Angrenajul solar 15 este instalat în carcasa 17 coaxial cu axa longitudinală 2. Zona dințată a roții solare 15 se proiectează complet în carcasă 17 .
Angrenajul solar 15 are o gaură de trecere 19 în centru. Un ax cu șurub cu bile 20 cu bile 21 conduce prin orificiul 19. Fusul cu șurub cu bile 20 este dispus coaxial față de axa longitudinală 2. Fusul cu șurub cu bilă 20 pătrunde în piulița șurubului cu bilă 13 coaxial pe axa longitudinală 2 .
Un cuplu este transmis de la piulița cu șurub cu bilă 13 prin bilele 21 la axul cu șurub cu bilă 20.
În această ilustrație, șurubul cu bilă iese în planul figurii pe ambele părți, dreapta și stânga, peste zonele de margine ale carcasei 17 și carcasei direcției 18.
În plus față de statorul 3, armătura 4, piulița cu șurub cu bilă 13, roata dințată planetară 11, fusul cu șurub cu bilă 20 și bilele 21, carcasa 17 are, de asemenea, un rulment 22, care este de preferință conceput ca un rulment cu bile cu caneluri adânci. Alternativ, sunt posibili rulmenți cu role și cu ace. În ilustrație, rulmentul 22 este împins pe un umăr 23 al piuliței cu șurub cu bilă 13 la capătul stâng al piuliței cu șurub cu bilă 13. În plus față de axul cu șurub cu bile 20, rulmentul 22 servește la absorbția forțelor care acționează perpendicular pe axa longitudinală 2. Rulmentul cu bile 22 este fixat împotriva mișcărilor longitudinale spre L stânga în planul figurii printr-o piuliță cu șanț 24 care este înșurubată pe piulița cu șurub cu bilă 13. Rulmentul cu bile 22 este fixat împotriva unei deplasări longitudinale spre dreapta R în planul figurii printr-o oprire pe un perete 25 al carcasei 17.
În acest sistem de servodirecție electromecanică cu antrenare cu șurub cu bilă 1, mișcarea rotativă a motorului cu arbore gol este transformată într-o mișcare de translare a axului cu șurub cu bilă 20. În funcție de direcția de rotație a motorului cu arbore gol, axul cu șurub cu bile 20 are o mișcare de translație îndreptată spre dreapta R sau spre stânga L.
Când motorul arborelui gol se rotește, armătura 4 se rotește inițial în jurul axei longitudinale 2. În funcție de polaritatea motorului cu arbore gol, armătura 4 se rotește spre dreapta r sau spre stânga l în jurul axei longitudinale 2 din punctul de vedere 8 al unui observator care privește arborele cu șurub cu bile 20. Mișcarea rotativă este transmisă planetei de angrenaje 10 prin dintele intern 6 aparținând armăturii 4. Angrenajele planetare 10 transmit mișcarea rotativă la piulița cu șurub cu bilă 13 prin șuruburile 12. Piulița cu șurub cu bilă 13 transmite un cuplu la axul cu șurub cu bilă 20 prin intermediul bilelor 21. În funcție de direcția de rotație a piuliței cu șurub cu bilă 13, axul cu șurub cu bilă 20 execută o mișcare de translație spre stânga L sau dreapta R în planul figurii. Direcția de rotație a piuliței cu șurub cu bilă 13 este determinată de direcția de rotație a armăturii 4.
Când fusul cu șurub cu bile 20 este acționat de motorul arborelui gol așa cum este descris mai sus, există o transmisie a mișcării cu o reducere constantă. Reducerea este generată de dantura internă 6 a armăturii 4 cu angrenajele planetare 10. Angrenajul planetar 11 asigură un design compact al acestui dispozitiv. Acest design reduce greutatea și astfel economisește combustibil. Ca alternativă la utilizarea angrenajului planetar 11, poate fi de asemenea utilizat un alt angrenaj de reducere.
Cutiile de viteze de tipul celor descrise mai sus au un design mai compact decât roțile de direcție EPS convenționale sau acționările cu curele de transmisie. Economia de greutate rezultată răspunde cererii de economii de combustibil. Utilizarea angrenajului planetar 11 permite utilizarea unui motor - în acest caz utilizarea unui motor cu arbore gol - care necesită un cuplu mai mic decât un motor într-un angrenaj de direcție EPS convențional. Cuplul unui motor electric este aproximativ proporțional cu diametrul acestuia. Datorită construcției masive a unor astfel de motoare, acest lucru duce la o reducere a greutății la motoarele electrice cu un diametru mai mic.
2 prezintă o secțiune transversală 26 prin servodirecția electromecanică cu acționare cu șurub cu bilă 1. Această figură este prezentată concentric într-un sistem de coordonate 27 cartesian. Un punct central 28 al acestui sistem de coordonate carteziene 27 este indicat printr-o proiecție a axei longitudinale 2.
Secțiunea transversală 26 este perpendiculară pe axa longitudinală 2. Ilustrația prezintă o secțiune prin carcasa 17 din zona exterioară. Imediat sub carcasa 17, armătura 4 este prezentată cu zona de cuplare 5 înconjurătoare, care are dentarea internă 6.
Dantura internă 6 a armăturii 4 se plasează cu dantura 9 a angrenajelor planetare 10 dispuse în regiunea interioară a armăturii 4. În această ilustrație, sunt prezentate trei roți dințate planete 10. În soluția conform invenției, două roți dințate planetare 10 trebuie să fie plasate cu cel puțin dintele interior 6. Cele trei angrenaje planetare 10 fac parte din transmisia planetară 11 .
În secțiunea longitudinală 1 este afișat un singur angrenaj planetar 10, deoarece celelalte două angrenaje planetare 10 nu sunt în planul secțiunii.
Șuruburile 12 pe care sunt așezate angrenajele planetare 10 sunt prezentate în FIG.2 ca cercuri concentrice. Dinții 9 ai roților dințate planetare 10 se plasează cu dinții 14 ai roții solare 15. Dantura 9 a angrenajelor planetare 10 și dantura 14 a angrenajului solar 15 sunt trasate ca linii solide în această ilustrație.
O zonă circulară ne-eclozionată 29 reprezintă planul de rotație al angrenajelor planetei 10 în jurul angrenajului solar 15.
O zonă circulară în formă de arc 30 reprezintă fire de bilă în care sunt transportate bilele 21. Niciuna dintre bilele 21 nu este prezentată în această figură.
În figura 3, elementele închise în linii întrerupte în figura 1 și marcate cu un X sunt prezentate mărite ca detaliu.
Zona de cuplare 5, arborele gol 7 al armăturii 4 cu dantură internă și dantura angrenajelor planetare 9 sunt prezentate în mod clar prin această reprezentare.
1 Servodirecție electromecanică cu antrenare cu șurub cu bilă - secțiune longitudinală 2 Axa longitudinală 3 Stator 4 Rotor 5 Armătura zonei de angrenare - internă 6 Dantură internă a zonei de angrenare 5 7 Arborele gol 8 Poziție: Vedere a servodirecției dintr-o parte 9 Dantura angrenajelor planetare 10 Angrenaje planetare 11 Angrenaje planetare 12 Șurub 13 Piuliță cu șurub cu bilă 14 Dantura unei roți solare 15 15 Roată solară 16 Racord cu șurub 17 Carcasă 18 Carcasă direcție 19 Gaură traversantă 20 Șurub cu bilă 21 Mingi 22 Rulment 23 Umărul piuliței cu șurub cu bilă 13 24 Piuliță de blocare 25 Perete 26 Servodirecție electromecanică cu antrenare cu șurub cu bilă - secțiune transversală 27 Sistem de coordonate cartezian 28 Punct central 29 Planul de rotație al angrenajelor planetare 10 30 Filete cu șurub
CITĂRI INCLUSE ÎN DESCRIERE
Această listă a documentelor enumerate de solicitant a fost generată automat și este inclusă numai pentru o mai bună informare a cititorului. Lista nu face parte din cererea germană de brevet sau model de utilitate. DPMA nu își asumă nicio răspundere pentru erori sau omisiuni.
- - DE 102006061949 A1 [0003, 0004]
- - EP 1553006 A1 [0003, 0005]