CZ9904626A3 - Elektromotorický servopohon pro technická zařízení, zejména vozidla - Google Patents

Description

Elektromotorický servopohon pro technických zařízení^, zejména ve· vozidlech

Oblast techniky

Vynález se týká elektromotorického servopohonu pro použití v technických zařízeních, zejména ve vozidlech, s malým elektrickým hnacím motorem s hřídelí motoru, se šnekem šnekového převodu nasazeným na hřídeli motoru, sestávajícím z plastu, s unášečem na hřídeli motoru sestávajícím z tvrzeného materiálu přenášejícího větší točivé momenty než plast šneku, se šnekovým kolem šnekového převodu, sestávajícím zejména z plastu, spojeným se šnekem, zabírajícími spolu přes ozubení, přičemž unášeč má element tvarově přizpůsobený šneku podstatně většího průměru proti průměru hřídele motoru a šnek má ze své strany element tvarově přizpůsobený unášeči zabírající s elementem tvarově přizpůsobeným šneku unašeče.

Dosavadní stav techniky

Elektromotorické servopohony tohoto typu se používají ve vozidlech ve vzrůstající míře díky velkému množství způsobů použití. Zvláštní oblastí použití jsou servopohony pro zavírání dveří vozidel v zařízeních pro centrální uzamykání (boční dveře, zadní dveře, sklopné otevíratelné zádi). Je známo mnoho dalších oblastí použití, od nastavování světlometů přes nastavování bočních zrcátek až po nastavování opěrek hlavy a výšky sedadel. Elektromotorické

2>

»····· · ’ • ♦ · · servopohony tohoto druhu se ale nalézají také v mnoha dalších technických zařízeních.

Výchozím bodem pro poznání vynálezu je elektromotorický servopohon pro použití v zařízení pro centrální uzamykání vozidla (spis DE-A-39 32 268), u kterého je montován malý elektrický hnací motor na základní desce a který má hřídel motoru, na němž je upevněn šnek. Šnek je spojen s ozubeným úsekem šnekového kola, oba tvoří dohromady šnekový převod. V tomto stavu techniky sestává šnek z kovové sloučeniny, totiž z fosforového bronzu, kdežto šnekové kolo sestává z plastu, zejména z termoplastu. Tím se dosáhne určitých koeficientů tření mezi spolu zabírajícími ozubenými řadami, případně ozubenými věnci.

Při známém stavu techniky se elektrický hnací motor vypíná, jakmile výkyvný element poháněný šnekovým převodem narazí na gumovou zarážku. Tento takzvaný blokovací provoz musí při vypnutí každopádně snést poměrně vysoký přenášený točivý moment, který právě vyžaduje provedení šneku z kovové sloučeniny, zde z fosforového bronzu.

Při očekávaném vysokém zatížení za provozu se používají, se zřetelem na přenášený točivý moment, pravidelně šneky sestávající z kovu a lisují se na hladké nebo vroubkované’ hřídele motorů. Při očekávaných nižších provozních zatíženích se z cenových důvodů používají také plastové šneky, které se stejným způsobem lisují na hladké nebo vrubované hřídele motorů nebo se upravují nasazením na zploštělé hřídele motorů s odpovídajícím zploštěním. Tato jednoduchá a cenově výhodná provedení elektromotorických servopohonů se však dosud nabízejí tam, kde se musí přenášet vysoké točivé momenty a především při častém výskytu dříve vysvětleného blokovacího provozu.

3.

• · · · ·· · · • · · · · · · · • » ··· ·· · • · · · · · · ·· ···· ·· ··

Nasadí-li se například na zploštěný hřídel malého hnacího motoru (průměr hřídele motoru například 2 mm) plastový šnek s odpovídajícím protilehlým zploštěním, není toto spojení zpravidla v takovém stavu, aby mohlo po delší dobu přenášet vyšší točivé momenty a točivé momenty vyskytující se v blokovacím provozu.

Úkol vynálezu spočívá ve vytvoření elektromotorického servopohonu, který má cenově výhodný šnek z plastu, může však současně přenášet přes šnekové převody vysoké točivé momenty a zejména dovoluje permanentní blokovací provoz servopohonu.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje Elektromotorický servopohon pro použití v technických zařízeních, zejména ve vozidlech, s malým elektrickým hnacím motorem s hřídelí motoru, se šnekem šnekového převodu, provedeným z plastu, nasazeným na hřídeli motoru, s unašečem na hřídeli motoru, provedeným z tvrzeného materiálu přenášejícího větší točivé momenty než plast šneku, se šnekovým kolem šnekového převodu, provedeným zejména z plastu a spojeným prostřednictvím navzájem do sebe zabírajících ozubení se šnekem, přičemž unášeč má na svém průměru, podstatně větším než průměr hřídele motoru, tvarový element šneku a šnek má tvarový element unášeče, který je v záběru s tvarovým elementem šneku, podle vynálezu, jehož podstatou je, že hřídel motoru je alespoň na jednom místě, zejména vycházeje od konce, opatřen tvarovým elementem převodu, že unášeč je nasazen na hřídeli motoru a zabírá korespondujícím tvarovým elementem hřídele s tvarovým elementem převodu hřídele motoru, že spolu zabírající tvarové elementy převodu a hřídele jsou provedeny jako zploštění, respektive ploché díly, že šnek má na konci obráceném k hnacímu motoru nástrčnou objímku pro kruhově provedený unášeč, že unášeč je ··· · · · · * · · · ··· · · · ···· • ······ · · · · ♦· · • · ··· ···· ··· · ·· ···· · · · · proveden z kovu nebo sloučeniny kovů, případně slitiny materiálů, zejména z mosazi nebo bronzu, a že unášeč je proveden jako lisovaný díl.

Podle vynálezu se šnek sestávající z plastu kombinuje s unášečem z tvrzeného materiálu, schopného přenášet větší točivé momenty, zejména z kovu nebo kovové sloučeniny. Vyšší měrné tlaky (Hertzovy tlaky) na spolu zabírající elementy tvarově přizpůsobené hřídeli motoru a unašeči, se na základě malého průměru hřídele motoru redukují pro šneky z plastu na zastupitelné rozměry, v tomto případě spolu zabírají tvarově přizpůsobené tvarové elementy mezi unášečem a šnekem sestávajícím z plastu o značně větším průměru, a tím vznikají podstatně větší plochy přenášející síly.

Podle vynálezu se umožňuje s cenově výhodným malým přídavným dílem, totiž unášečem z tvrzeného materiálu, zejména z kovu nebo kovové sloučeniny, nákladově úsporné použití šneku z plastické hmoty. Tato kombinace je podstatně cenově výhodnější než dosavadní používání celého šneku z bronzu, například fosforového bronzu.

Ve zcela jiném oboru, totiž u otočných knoflíků pro rádia a u ostatních regulačních zařízení je problematika vyšších Hertzových tlaků mezi zploštěnými kovovými a plastovými díly známa již desetiletí (spis US - A - 3,188,124 z roku 1963). Problematika se tam pravidelně řeší tak, že v oblasti zploštění se do plastového dílu, provedeného jako pouzdro, vkládá nebo vsouvá kovový vyztužovací kus (destička). Tím se lze vyhnout výskytu obzvlášť nebezpečných hranových tlaků na okrajích zploštění plastových materiálů a převést je do kovových destiček. Tato, u ovládacích knoflíků již desetiletí známá technika, • · · · · • · « · ·

5.

······ · · • · · · • · ·· ···· neměla na oblast elektromotorických servopohonů se šnekovými převody žádný vliv.

Přednostní úpravy a další provedení jsou předmětem vedlejších patentových nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na základě příkladů provedení podle přiložených obrázků, na nichž znamená obr. 1 přednostní příklad provedení elektromotorického servopohonů podle vynálezu pro použití ve vozidlech, například v zařízení pro centrální zamykání, ve schematickém pohledu, obr. 2 řez podle čáry A-A podle obr. 1, obr. 3 znázornění dalšího příkladu provedení elektromotorického servopohonů podle vynálezu, odpovídajícího obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje klasické uspořádání elektromotorického servopohonů pro použití ve vozidlech, například při uzavírání dveří vozidla pro funkci centrálního zamykání. Poznatky vynálezu nejsou omezeny na elektrické servopohony pro centrální uzamykání a souvisí s elektrickými servopohony pro všechny druhy funkcí ve vozidlech. Nadto je elektromotorické servopohony podle poznatků vynálezu možno nalézt nejen ve vozidlech, ale také ve všech možných • · • · · • · · • · · ·

6.:. :

• · ···· ·· ·· technických zařízeních, kde se musí některé konstrukční díly elektromotoricky pohybovat (přestavovat).

Elektromotorický servopohon znázorněný na obr. 1 má předně nosník 1_, který je zde pouze naznačen. Na nosníku 1_ je namontován malý elektrický hnací motor 2. Ten má na alespoň jednom místě, zejména vycházeje od konce, upravenou hřídel 4 motoru s elementem 3_ tvarově přizpůsobeným převodu. Na hřídeli 4 motoru je nasazen šnek £ šnekového převodu. Šnekový převod má dále šnekové kolo 6. spojené se šnekem 5. prostřednictvím ozubení, která jsou spolu v záběru. U malých konstrukcí elektromotorických servopohonů sestává šnekové kolo 6. většinou z plastu. Jsou ale možné také jiné materiály, například kov, nebo sdružené konstrukce.

Podle poznatků vynálezu sestává šnek 5. z plastu, zejména termoplastu. Jak bylo vysvětleno výše, jsou dosažitelné plošné tlaky (Hertzovy tlaky), mezi plastem a kovem poměrně malé. Aby se šnek 5. z plastu neopotřebovával příliš rychle také při přenášení vyšších točivých momentů, je podle vynálezu upraveno, že na hřídeli 4_ motoru je nasazen unášeč ]_ provedený z tvrzeného materiálu, který přenáší větší točivé momenty než plast šneku 5., a který je v záběru odpovídajícím takzvaným tvarovým elementem 8. hřídele s takzvaným tvarovým elementem 3. převodu hřídele 4 motoru, že unášeč ]_ má na průměru podstatně větším než je průměr hřídele 4 motoru takzvaný tvarový element 9 šneku, a že šnek 5. má takzvaný tvarový element 10 unášeči, který zabírá s tvarovým elementem 9 šneku unášeče 7. Termín „nasazený“ znamená v této souvislosti nejenom volné axiální nasazení, ale alternativně také nasazení při vynaložení značné síly, až po nalisování nebo spojení za tepla.

7.

• ·· · · ·· ·· • ···· ···· • · · · · ···· ······ * · · · · · ·

Pro porozumění řešení podle vynálezu je zvlášť vhodný obr. 2, Nejvyšší plošné tlaky se vyskytují u tvarového elementu 3. převodu a tvarového elementu £ hřídele. Tato oblast je vyznačena dvojitou šipkou F, která udává silové účinky. Naproti tomu se točivý moment, který má být přenesen mezi tvarovými elementy 9 a 10 šneku a unášeče rozděluje na podstatně větší plochy, což vede na základě jejich větších průměrů k podstatně nižším plošným tlakům.

Z obr. 2 ve spojení s obr. 1 je možné poznat, že ve zde znázorněném příkladu provedení jsou tvarové elementy 9, 10 šneku a unášeče provedeny jako ozubené věnce, respektive ozubené oblouky. Naproti tomu je v příkladu provedení podle obr. 3 upraveno, že tyto tvarově přizpůsobené tvarové elementy 9, 10 jsou provedeny jako vícehrany, zejména čtyřhrany (vnější čtyřhran, vnitřní čtyřhran).

Pro provedení tvarových elementů 3_, 8. převodu a hřídele, které spolu zabírají, znázorňuje obr. 2 provedení ve formě zploštění, respektive plochého dílu. Také zde je alternativně možné provedení s jemnou drážkou nebo vícehranem, nebo podobně.

Na příkladu provedení znázorněném na obr. 2 je zřetelné další opatření, které je dodatečně upraveno pro přenášení síly z hřídele 4 motoru na unášeč Je znatelné, že unášeč 7 má radiální drážku 11, ve které zabírá unášecí čep 12 spojený s hřídelí 4 nebo na ní tvarovaný. Spojení znamená v tomto smyslu také spojení s materiálovým přizpůsobením, tedy například svařením. Jednodílně tvarováno znamená odpovídající způsob tvarovací či tvářecí techniky. Každopádně může přes spolupůsobící unášecí čep 12 a radiální drážku 11 nastat přenos točivého momentu, který působí na velký průměr unášeče 7.

8.

Nezávisle na spojení unášeče 7 s hřídelí 4 motoru je možno doporučit, aby měl také ještě šnek 5. element tvarově přizpůsobený hřídeli, zabírající s tvarovým elementem 3_ převodu hřídele 4 motoru. Ten měl na obr. 2 stejnou polohu jako element tvarově přizpůsobený hřídeli na unašeči 7, takže oba tvarově přizpůsobené elementy dosedaly pouze axiálně k hřídeli 4 motoru relativně na různých místech.

Vhodné pro uložení v nosníku 1 je, že šnek 5. a unášeč 7 jsou vůči hřídeli 4 axiálně posuvné. Na základě směru působení sil a tolerancí uložení existuje vždy určitý relativní posuv mezi šnekovým kolem 6 a šnekem 5. podle směru zatížení. Tak může být hnací motor 2 v neměnné poloze, ale šnek 5. může přesto vykonávat nepatrný axiální relativní pohyb vůči hřídeli 4 motoru, doporučuje se taková možnost axiálního posuvu, která je také známá z dosavadního stavu techniky.

Obr. 3 znázorňuje alternativní příklad provedení, který se vyznačuje tím, že unášeč 7.je proveden, nehledě na tvarový element 10 unášeče, v podstatě v cylindricky, axiálně probíhající objímce 13 cylindrického tělesa nasazeného ve šneku 5_. Zatímco v příkladu provedení znázorněném na obr. 2 se šnek 5_ nachází radiálně uvnitř unášeče 7., znázorňuje na obr. 3 zobrazený příklad provedení obrácené uspořádání s uvnitř ležícím unášečem 7_ a plastovým šnekem 5_, který jej obepíná.

Příklad provedení znázorněný na obr. 2 ve spojení s obr. 1 zobrazuje unášeč 7, který má v axiálním směru malé prodloužení. Je upraveno, že šnek 5. má na konci obráceném k hnacímu motoru 2 nástrčnou objímku 14 pro kruhově provedený unášeč 7.

9.

Při montáži se unášeč 7 ve znázorněném příkladu provedení nasazuje na konci obráceném od hnacího motoru 2 na nástrčnou objímku 14 šneku 5. a tam se, přednostně, fixuje zarážkou. Fixace může být provedena také jednoduchým tlakovým usazením, které však možná není tak bezpečné. Samozřejmě se mohou také použít lepicí techniky.

Podstatné pro pochopení vynálezu je to, že vysoké plošné tlaky, které se při výskytu vyšších točivých momentů zaznamenávají na hřídeli 4 motoru menšího průměru, se vyskytují výlučně mezi kovovými díly, kdežto přenos sil přes velké plochy plastového šneku 5. se děje s menšími plošnými tlaky.

Přímo u příkladu provedení na obr. 2 je možné dobře poznat, že v znázorněném příkladu provedení je vhodné vystřikovat unášeč 7 při výrobním postupu stříkací technikou spolu s materiálem plastového Šneku 5.. Získá se těsné spojení materiálů přes jemné drážky realizované ve zde znázorněném příkladu provedení a současně dobrá axiální fixace.

Dále bylo již výše vysvětleno, jaké materiály připadají v úvahu pro unášeč 7. při zohlednění provozních nároků. Zejména to jsou kovy nebo kovové sloučeniny, případně kovové slitiny, zejména z mosazi nebo bronzu. Unášeč ]_ může být proveden jako spečený díl, jako výlisek, jako výstřižek nebo podobně, zde existuje více alternativ výrobní techniky.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektromotorický servopohon pro použití v technických zařízeních, zejména ve vozidlech, s malým elektrickým hnacím motorem (2) s hřídelí (4) motoru, se šnekem (5) šnekového převodu, provedeným z plastu, nasazeným na hřídeli (4) motoru, s unašečem (7) na hřídeli (4) motoru, provedeným z tvrzeného materiálu přenášejícího větší točivé momenty než plast šneku (5), se šnekovým kolem (6) šnekového převodu, provedeným zejména z plastu a spojeným prostřednictvím navzájem do sebe zabírajících ozubení se šnekem (5), přičemž unášeč (7) má na svém průměru, podstatně větším než průměr hřídele (4) motoru, tvarový element (9) šneku a šnek (5) má tvarový element (10) unášeče, který je v záběru s tvarovým elementem (9) šneku, vyznačující se tím, že hřídel (4) motoru je alespoň na jednom místě, zejména vycházeje od konce, opatřen tvarovým elementem (3) převodu, že unášeč (7) je nasazen na hřídeli (4) motoru a zabírá korespondujícím tvarovým elementem (8) hřídele s tvarovým elementem (3) převodu hřídele (4) motoru, že spolu zabírající tvarové elementy (3, 8) převodu a hřídele jsou provedeny jako zploštění, respektive ploché díly, že šnek (5) má na konci obráceném k hnacímu motoru (2) nástrčnou objímku (14) pro kruhově provedený unášeč (7), že unášeč (7) je proveden z kovu nebo sloučeniny kovů, případně slitiny materiálů, zejména z mosazi nebo bronzu, a že unášeč (7) je proveden jako lisovaný díl.
2. 2. Servopohon podle nároku 1, vyznačující se tím, že unašeč (7) má radiální drážku (11), do které zabírá unášecí čep (12) spojený s hřídelí (4) motoru, nebo na ní vytvarovaný.
3. 3. Servopohon podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že šnek (5) a unašeč (7) jsou vůči hřídeli (4) motoru axiálně posuvné.
4. 4. Servopohon podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že unašeč (7) je fixován na nástrčné objímce (14) pomocí zarážky.