NO156586B

NO156586B - Universell,mekanisk leddkoplingsanordning

Info

Publication number: NO156586B
Application number: NO82822478A
Authority: NO
Inventors: Arild Tor
Original assignee: Arild Tor
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1987-07-06
Also published as: EP0064541A4; IT1139777B; KR830008093A; AU7898781A; IT8125133A0; CA1155754A; EP0064541A1; NO822478L; US4498656A; WO1982001760A1; NO156586C; JPS57501879A; DK320082A; AU544651B2

Description

Oppfinnelsen angår en leddkoplingsanordning, og særlig en universell, mekanisk leddkopling for forbindelse mellom et første bevegelig legeme, såsom en setedel av en stol, og et andre bevegelig legeme, såsom en bæresøyle eller en understellsdel av en stol.

Universalledd er velkjente i teknikken. Et universalledd er vanligvis en akselkopling som er i stand til å overføre dreiebevegelse fra en første aksel til en annen som ikke ligger på linje med den første. Som et typisk eksempel omfatter leddet en plan del med fire stive armer som rager ut fra et sentralt punkt (vanligvis kalt et armkors) , hvor armene danner et mønster av to rettlinjede stenger som står i hovedsaken normalt på hverandre. Endene av de to stive armer som danner den ene av de rettlinjede stenger, er ved hjelp av lagre forbundet med et U-formet element som er innrettet til å koples til den ene av rotasjons- eller dreieakslene. De andre to ender av de andre to stive armer som danner den andre rettlinjede stang, er også ved hjelp av lagre forbundet med et andre U-formet element som drives av en andre dreieak-sel. Således .oppnås rotasjonskoplingen fra en første aksel til en annen som ikke ligger på linje med den første.

US-patentskrift nr. 3 512 419 viser en annen form for universalledd-opphengningselement for benyttelse i gyroer av typen med fri rotorforskyvning. Dette patentskrift viser benyttelse av torsjonsarmer som kan bøyes og vris, i stedet for stive armer. Patentskriftet viser imidlertid et universalledd som har bare to frihetsgrader. Slik som angitt i patentskriftet som en ønsket egenskap, har dessuten elementet egen-skapen med høy vinkelføyelighet eller vinkelelastisitet og ekstrem stivhet.

Benyttelsen av en mekanisk leddkopling i et system ved hjelp av hvilket to innbyrdes bevegelige deler er til stede, såsom en setedel og en understellsdel av en stol, er vist i US-patentskrift nr. 4 185 803. Dette patentskrift angir imidlertid benyttelse av konsentriske ringer og torsjonsstenger. Benyttelsen av sådanne ringer kompliserer systemet i urimelig grad og øker omkostningene for dette.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en leddkoplingsanordning for sammenkopling og understøttelse av et første bevegelig legeme i forhold til et andre bevegelig legeme, omfattende første og andre rettlinjede stenger, hvilke stenger er i hovedsaken koplanare og skjærer hverandre på et sentralt sted, idet de motsatte, frie ender av den første stang er forbindbar med det første bevegelige legeme, og de motsatte, frie ender av den andre stang er forbindbare med det andre bevegelige legeme, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den omfatter en første anordning for på stiv måte å forbinde de frie ender av den første stang med det første bevegelige legeme, en andre anordning for på stiv måte å forbinde de frie ender av den andre stang med det andre bevegelige legeme, og en fastspenningsanordning for på sikker måte å forbinde stengene innbyrdes på det sentrale sted, idet stengene er utformet fjærende slik at leddkoplingsanordningen er i stand til å svinges om tre akser.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et perspektivriss av et universalledd ifølge kjent teknikk, fig. 2 viser et grunnriss av leddkoplingsanordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et gjennomskåret riss av anordningen ifølge oppfinnelsen etter linjen 3-3 på fig. 2, fig. 4 viser et gjennomskåret riss av en del av anordningen ifølge oppfinnelsen etter linjen 4-4 på fig. 3, fig. 5 viser et utspilt perspektivriss av en del av anordningen ifølge oppfinnelsen og viser konstruksjonen av denne del, fig. 6 viser et perspektivriss av anordningen ifølge oppfinnelsen og viser dennes tre frihetsgrader, fig. 7 viser et perspektivriss av en annen utførelse av oppfinnelsen, fig. 8 viser et grunnriss av utførelsen på fig. 7, fig. 9 viser et skjematisk riss av en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, fig. 10 viser et skjematisk riss av enda en utførelse av oppfinnelsen, og fig. 11 viser et utspilt perspektivriss av en anvendelse av leddkoplingsanordningen ifølge oppfinnelsen i en stol.

På fig. 1 er vist et universalledd 10 ifølge kjent teknikk. Det kjente universalledd 10 omfatter en første stiv arm 12, en andre stiv arm 14, en tredje stiv arm 16 og en fjerde stiv arm 18 som alle rager ut fra et sentralt sted. Armene 12, 14, 16 og 18 danner et mønster av to rettlinjede stenger som står i hovedsaken normalt på hverandre. En første stang er dannet ved å sammenføye den første stive arm 12 med den fjerde stive arm 18. En andre stang er dannet ved å sammen-føye den andre stive arm 14 med den tredje stive arm 16. Endene av den første stang, som er dannet av de første og fjerde stive armer 12 hhv. 18, er ved hjelp av lagre forbundet med et første U-formet element 22. Det første U-formede element 22 er forbundet med en første aksel 24. Endene av den andre stang, som er dannet ved sammenføyningen av de andre og tredje stive armer 14 hhv. 16, er også ved hjelp av lagre forbundet med et andre U-formet element 20. Det andre U-formede element 20 er forbundet med en andre aksel 26.

På fig. 2 er vist en leddkoplingsanordning (heretter kalt universalledd) 30 ifølge oppfinnelsen. Universalleddet 30 omfatter en første torsjonsarm 32, en andre torsjonsarm 34, en tredje torsjonsarm 36 og en fjerde torsjonsarm 38 som alle rager ut fra et sentralt sted 40. De første, andre, tredje og fjerde torsjonsarmer hhv. 32, 34, 36 og 38 danner et mønster av to rettlinjede stenger som står i hovedsaken normalt på hverandre. Slik som vist i det følgende, kan de første og tredje torsjonsarmer 32 hhv. 36 være av enhetlig konstruksjon, mens de andre og fjerde tors jonsarmer 34 hhv. 38 kan være en andre enhetlig del. Hver av tors jonsarmene 32, 34, 36 og 38 har samme størrelse og form og er i hovedsaken i form av et rektangulært, fast legeme. Slik som vist i det følgende, kan imidlertid formen på eller størrelsen av torsjonsarmene 32, 34, 36 eller 38 variere og likevel ligge innenfor oppfin-nelsens ramme. De fire torsjonsarmer danner en i hovedsaken plan del. En fastspenningsanordning bestående av to sentrale klemdeler 42 og 44, med én av klemdelene beliggende på hver side av det plan som er dannet av tors jonsarmene, fastholder eller fester torsjonsarmene på solid måte mellom de sentrale klemdeler. De sentrale klemdeler 42 og 44 har identisk stør-relse og form og er i hovedsaken sylinderformede. Hver av de sentrale klemdeler ligger i umiddelbar nærhet av den andre med skjæringen mellom torsjonsarmene, dvs. det sentrale sted

40, beliggende derimellom.

På fig. 4 er vist et tverrsnittsbilde av den sentrale klemdel 42. Den sentrale klemdel 42 utmerker seg ved en overflate 46 som er i hovedsaken flat og er forsynt med fire spor, et første spor 50, et andre spor 52, et tredje spor 54 og et fjerde spor 56. Sporene 50, 52, 54 og 56 strekker seg også fra et sentralt sted 58 til klemdelens 42 omkrets 60. Sporene er anordnet i et mønster slik at torsjonsarmene 32, 34, 36 og 38 er festet i respektive av sporene 50, 52,

54 og 56. Hvert av sporene er utbuet eller divergerende ved 59 nær klemdelens omkrets 60. Fire skruer fastgjør klemdelene 42 og 44 med torsjonsarmene beliggende derimellom. Ved enden av hver torsjonsarm 32, 34, 36 og 38 er anordnet en respektiv bro 62, 64, 66 og 68. Den første bro 62 og den tredje bro 66 er utformet eller konstruert for å forbindes med et første bevegelig legeme (ikke vist). De andre og fjerde broer 64 hhv. 68 er konstruert for å forbindes med et andre bevegelig legeme (ikke vist). På denne måte kan universalleddet 30 inn-koples mellom et første bevegelig legeme og et andre bevegelig legeme.

Idet det henvises til fig. 5, er det der vist to rektangulære fjærer. Hver av de rektangulære fjærer er forsynt med en innskjæring eller et hakk på midten, slik at når fjærene er montert, ligger alle fire kanter av fjærene i samme plan. På denne måte kan de fire torsjonsarmer i universalleddet 30 konstrueres. Selv om universalleddet 30 er blitt beskrevet å ha torsjonsarmer som er i hovedsaken rektangulære og massive av form, vil det være klart at tors jonsarmene ikke trenger å være begrenset på denne måte med hensyn til størrelse eller form. Spesielt kan torsjonsarmene være sylinderformede, eller firkantede, eller også rørformede.

Det er mange fordeler med universalleddet ifølge oppfinnelsen. Til forskjell fra det universalledd som er vist i US-patentskrift nr. 3 512 419, som har bare to frihetsgrader, har for det første universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen tre frihetsgrader. Slik det kan innses av fig. 6, kan universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen dreies om aksene 100, 102 og 104. Universalleddet ifølge US patentskrift nr. 3 512 419 har i motsetning til dette rotasjonsfrihet bare om aksene 100 og 102. For det andre kan fjærverdien for universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen varieres ved å variere størrelsen av de sentrale klemdeler 42 og 44. Generelt bestemmes leddets 30 fjærverdi av karakteristikken til det benyttede materiale, den frie lengde, den frie bredde og den frie tykkelse. Så snart torsjonsarmene er blitt valgt i universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen, er materialet fastlagt, bredden er bestemt og tykkelsen kan ikke endres. Den frie lengde er imidlertid av-standen L mellom den sentrale klemdels 42 omkrets 60 og broen som forbinder universalleddet med det bevegelige legeme. Ved å variere størrelsen av den sentrale klemdel, kan den frie lengde L varieres. Fjærverdien for universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen kan således varieres med betydelig letthet ved ganske enkelt å endre størrelsen av den sentrale klemdel 42 eller 44. På grunn av at sporene i den sentrale klemdel er utbuet eller divergerende nær den sentrale klemdels omkrets, sikrer dette for det tredje at det ikke finnes noen punkter med sterk spenningskonsentrasjon hvor torsjonsarmene må bøye seg eller vri seg. Dette sikrer en lengre driftstid for universalleddet 30.

På fig. 7 og 8 er vist en annen utførelse av oppfinnelsen. Universalleddet 130 omfatter første, andre, tredje og fjerde torsjonsarmer 132, 134, 136 og 138. Slik som tidlig-ere omtalt, kan de første og tredje torsjonsarmer 132 og 136 være en enhetlig del, mens de andre og fjerde torsjonsarmer 134 og 138 også kan være en enhetlig del. Leddet 130 omfatter videre en fastspenningsanordning 142 som består av fire klem-stykker 144a, 144b, 144c og 144d. Hvert av klemstykkene 144 har et utbuet eller divergerende parti 159 nær omkretsen 160 hvor armene rager ut fra anordningen 14 2. Hvert klemstykke 144 er beliggende mellom to umiddelbart tilstøtende torsjonsarmer og kan være sveiset eller passende festet til de tilstøt-ende torsjonsarmer.

På fig. 9 er vist en ytterligere utførelse av oppfinnelsen. Det på fig. 9 viste universalledd 330 omfatter fire torsjonsarmer og en fastspenningsanordning som er nøyaktig lik de armer og den f astspenningsanordning som er vist på fig. 2, bortsett fra at tors jonsarmene 332, 334, 336 og 338 ikke er nøyaktig koplanare med hverandre. Torsjonsarmene danner imidlertid en i hovedsaken plan del. Avviksvinkelen S og ^ fra universalleddets 330 plan er liten. Den er typisk av størrel-sesorden mindre enn 15°. Et sådant ledd kan være nyttig for koplingsforbindelser hvor ekstra klaring er nødvendig ved skjæringen mellom de to torsjonsstenger, eller der hvor man ønsker å tilveiebringe en mykere fjærverdi der hvor omkretsrom-met er begrenset.

Fig. 10 viser enda en utførelse av universalleddet 430 ifølge oppfinnelsen. I denne utførelse er de første og tredje torsjonsarmer 432 hhv. 436 ikke perpendikulære på de andre og fjerde torsjonsarmer 434 hhv. 438. I denne utførelse er leddet 430 stivere langs aksen 420 enn langs aksen 410. Variasjon i graden av stivhet eller fleksibilitet kan således varieres langs forskjellige akser ved å endre vinkelforskyvnin-gen mellom tilstøtende torsjonsstenger.

På fig. 11 er vist en anvendelse av universalleddet 30 (fig. 2) ifølge oppfinnelsen. I dette eksempel er de første og tredje broer 62 og 66 forbundet med en setedel 70 av en stol, mens de andre og fjerde broer 64 og 68 er forbundet med en understellsdel 72 av en stol. En stol som har en sådan mekanisk leddkopling mellom setedelen 70 og understellsdelen 72, vil ha tre frihetsgrader og vil dessuten være lettere å konstruere enn den svingbare innstilling som er vist i US-patentskrift nr. 4 185 803. Det finnes selvsagt mange andre anvendelser av universalleddet 30 ifølge oppfinnelsen enn anvendelse i en stol eller et sete. Andre eksempler omfatter anvendelse av leddet som et maskinfeste, som en støt- og vibrasjons-isolator for master, tårn og kraner, og også for kopling mellom to roterbare aksler, såsom drivaksler.

Claims

Leddkoplingsanordning for sammenkopling og understøt-telse av et første bevegelig legeme (72) i forhold til et andre bevegelig legeme (70), omfattende første (32, 36) og andre (34, 38) rettlinjede stenger, hvilke stenger er i hovedsaken koplanare og skjærer hverandre på et sentralt sted, idet de motsatte, frie ender av den første stang (32, 36) er forbindbare med det første bevegelige legeme (72), og de motsatte, frie ender av den andre stang (34, 38) er forbindbare med det andre bevegelige legeme (70), KARAKTERISERT VED at den omfatter en første anordning ( 62, 66) for på stiv måte å forbinde de frie ender av den første stang (32, 36) med det første bevegelige legeme (72), en andre anordning (64, 68) for på stiv måte å forbinde de frie ender av den andre stang (34, 38) med det andre bevegelige legeme (70), og en fastspenningsanordning (42, 44) for på sikker måte å forbinde stengene (32, 36 og 34, 38) innbyrdes på det sentrale sted (40), idet stengene er utformet fjærende slik at leddkoplingsanordningen (30) er i stand til å svinges om tre akser (100, 102, 104).