Prevodovka riadenia s elektromotorom, riadiacou jednotkou a senzorikou, ako aj ňou vybavený elektrický systém servoriadenia

Číslo patentu: E 20413

Dátum: 13.09.2011

Autori: Bieber Jürgen, Kühnhöfer Thomas, Budaker Martin

Je ešte 5 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka prevodovky riadenia s elektromotorom, riadiacou jednotkou asenzorikou podľa predvýznakovej časti nároku l ako aj ňou vybaveného elektrického systému servoriadenia. Vynález sa predovšetkým týka prevodovky riadenia, ktorý je stvámená ako prevodovka s kolesami so skrutkovým ozubením prípadne závitovkováprevodovka pre elektrický systém servoriadenia.Z DE 19814719 A 1 je známy typový druh prevodovky riadenia vo forme prevodovky s kolesami so skrutkovým ozubením na použitie velektrickom servoriadení. Obrázok 1 zobrazuje známu prevodovku riadenia 10, ktorá vykazuje skriňu, vktorej je usporiadané koleso so skrutkovým ozubením, síce závitovkové koleso 40, a do nej zaberajúci skrutkový pastorok, síce závitovka 30. Prevodovka riadenia je vybavená elektromotorom (stator 94,rotor 92), ktorý je spojený s hriadeľom závitovky 30 za účelom jej poháňania. Ako je tam krátko opísané (stĺpec 2, riadky 48-49) uskutočňuje sa regulácia elektromotora známym spôsobom prostredníctvom snímačov počtu otáčok asnímačov smeru otáčania. Je preto potrebné vychádzať ztoho, že na riadenie prípadne reguláciu tamojšieho elektromotora sú prítomné riadiaca alebo regulačná jednotka ako aj senzorika, ktoré môžu byť usporiadanév alebo na veku skrine 12 elektromotora.DE 102005007357 A 1 publikuje prevodovku riadenia pre vozidlo podľa predvýznakovej časti nároku 1.Je bežné umiestíť riadiacu elektroniku a predovšetkým senzoriku priamo alebo prinajmenšom veľmi blízko k elektromotoru, aby bolo možné veľmi presne snímať rotačný pohyb rotora. Na reguláciu elektromotora je totižto potrebne čo najpresnejšie stanoviť a priebežne sledovať uhol natočenia, počet otáčok prípadne rýchlosť otáčania a/alebo smer otáčania rotora. Zvyčajne usporiadanie senzoriky priamo alebo prinajmenšom veľmi blízko kelektromotoru je opísané napríklad v nasledujúcich spisoch DE 10 2008 042 213 A 1,DE 10 2008 040 318 A 1 alebo DE 100 37 485 A 1, pričom posledný uvedený spis saexplicitne vzťahuje na prevodovku riadenia s kolesami so skrutkovým ozubením.Ako snímače sa zvyčajne používajú Hallove snímače a/alebo magnetorezistívne snímače (MR-snímače), ako sú opísané napríklad v DE 10 2007 011 672 A 1 alebo DE 102 21 340 A 1.Čo sa týka usporiadania riadiacej alebo regulačnej jednotky, potom je bežné tútotaktiež usporiadať priamo na elektromotore alebo prinajmenšom v jeho blízkosti. Ohľadomtohto sa odkazuje napriklad na spis DE 10 2008 001 503 Al (pozrite obrázok 1 alebo obrázok 2), ktorý vykazuje riadiacu jednotku 9, ktoráje usporiadaná na elektromotore 8. Tento spis sa sice vzťahuje na prevodovku riadenia pre pohon stĺpika riadenia, zobrazuje ale usporiadanie rôznych foriem uskutočnenia s usporiadaniami riadiacej jednotky (pozrite obrázok 6), ktoré sú typické aj pre iné prevodovky riadenia. Na základe tohto je možne riadiacu jednotku usporiadať na boku elektromotora (pozrite obrázok 1-4) alebo s axiálnym odsadením na zadnom konci elektromotora (pozrite obrázok 5-9). Pretože usporiadanie senzoriky tam nie je explicitne opísané, je možné predpokladať, že senzorika je integrovaná do riadiacejNa základe toho sú principiálne známe prevodovky riadenia, ktoré vykazujú skrutkový pastorok (napríklad so závitovkou), ktorý je uložený V prevodovkovej skrini apoháňaný elektromotorom, pričom aj riadiaca jednotka a s ňou spojená senzorika je umiestnená v alebo na prevodovke riadenia, aby sa detegovali a regulovali poloha rotora a/alebo rotácia rotoraTu má usporiadanie riadiacej jednotky a senzoriky veľký vplyv na celkový rozmer(dĺžka a/alebo šírka) prevodovky riadenia, čo môže sťažiť montáž a zvýšiť potrebný konštrukčný priestor. Na toto je potrebné dbať predovšetkým v súvislosti s prevodovkami riadenia, ktoré sú realizované ako prevodovka s kolesami so skrutkovým ozubením prípadne závitovková prevodovka. Závitovkaje totižto zvyčajne uložená na obidvoch koncoch hriadeľa a cez jeden z koncov hriadeľa je spojená s hriadeľom rotora elektromotora. Z tohto vyplýva v axiálnom smere už veľmi značná a často obmedzujúca konštrukčná dĺžka, ktorá v mnohýchprípadoch sťažuje alebo dokonca znemožňuje zabudovanie prevodovky riadenia.Úlohou vynálezu teda je značne zlepšiť prevodovku riadenia typu uvedeného v úvode a otočné uloženie skrutkového pastorka prípadne závitovkového hriadeľa. Pri tomto majú byť prekonané všetky nevýhody bežných riešení. Predovšetkým majú byť nepoužité niektorékonštrukčné diely a má byť navrhnutá kompaktná konštrukcia. Úloha bola vyriešená prevodovkou riadenia so znakmi nároku l.Na základe tohto je navrhnutá prevodovka riadenia so skrutkovým pastorkom(napriklad so závitovkou), ktorý vykazuje hriadeľ, ktorý je uložený V prevodovkovej skrini apoháňaný elektromotorom, pričom poháňaný vstupný úsek hriadeľa sa rozprestiera vaxíálnom smere avyčnieva zprevodovkovej skrine, pričom vyčnievajúci koniecpoháňaného vstupného úseku je stvámený ako hriadel rotora elektromotora, a pričom riadiacajednotka a/alebo senzorika sú umiestnené na prevodovkovej skrini. Predovšetkým jesenzorika umiestnená na nepoháňanom úseku hríadeľa skrutkového pastorka.Týmto vychádzajúc z typickej konštrukcie prevodovky, pri ktorej je uloženie skrutkového pastorka prípadne závitovky realizované v prevodovkovej skrini, predĺži poháňaný koniec hríadeľa a vytvorí sa z nej rotor, takže elektromotor je možné umiestniť priamo pri prevodovkovej skrini. Týmto sa s úsporou konštrukčných dielov využije pevné ložisko uloženia závitovky aj na uloženie rotora, pričom zodpovedajúci úsek závitovkového hríadeľa je možné realizovať ako výrazne kratší ako je známe zo stavu techniky. Toto opätovne umožňuje umiestnenie riadiacej jednotky nie na skrini motora, ale na chladnejšej prevodovkovej skrini atýmto sa zaistí efektívnejšie chladenie výkonovej elektroniky generujúcej teplo. Je teda výhodné, ak sú výkonové konštrukčné diely riadiacej elektroniky generujúce teplo umiestnené na prevodovkovej skrini, predovšetkým na chladiacej ploche prevodovkovej skrine. Okrem toho nie je tiež ani potrebné umiestnenie senzoríky na hriadeli motora, ale je možné ju umiestniť na nepoháňanom úseku hríadeľa skrutkového pastorka, čo ponúka zvýšenú flexibilitu vzhľadom na konštrukčné možnosti. Okrem toho vyplýva nasledujúca výhoda pretože priebežný závitovkový hriadeľ súčasne slúži aj ako hriadeľ motora, môže takto umiestnená senzorika priamo a presne detegovať polohu rotora a/alebo rýchlosť rotora hríadeľa motora, Týmto je možné bez obmedzenia presnosti merania senzoríky umiestniť senzoriku na voľnom konci závitovkového hríadeľa atým dosiahnuť väčšiu konštrukčnú variabilitu.Okrem toho môže byť otočné uloženie skrutkového pastorka prípadne závitovkového hríadeľa, ktoré je realizované V prevodovkovej skrini, dimenzované v podstate ako pri bežnej prevodovke s kolesami so skrutkovým ozubením. Na druhom konci hríadeľa, teda na nepoháňanom konci závitovkového hríadeľa je umiestnená senzorika na sledovanie polohyrotora prípadne rýchlosti rotora.Výhodnejšie sú skriňa motora a prevodovková skriňa stvámené jednodielne ako jediná skriňa. Tu môže byť rotor motora stvámený hrnčekovo, takže obopína pevné ložisko. Celkovo je možné konštrukciu realizovať veľmi kompaktne. Pevné ložisko je možné tiež predĺžiť z úseku prevodovkovej skrine do úseku skrine motora. Tu môže byť rotor motora stvámený hrnčekovo, takže obopína pevné ložisko. Celkovo je možné konštrukciu realizovať veľmiTieto a ďalšie preferované a výhodne stvárnenia vyplývajú zo závislých nárokov.Na základe tohto môžu byť riadiaca jednotka a senzorika usporiadané na rôznych úsekoch prevodovkovej skrine. Tu sú výhodnejšie obidve integrované v jednej skrini (riadiacaskriňa), ktorá môže vykazovať tvar L alebo tvar T.Taktiež môže byť riadiaca jednotka alebo môžu byť prinajmenšom výkonové konštrukčné diely usporiadané oddelene od senzoriky na rôznych úsekoch prevodovkovej skrine. Tu sú riadiaca jednotka alebo prinajmenšom výkonové konštrukčné dielyso senzorikou prepojené prostredníctvom signálneho vedenia.Podľa vynálezu je tiež navrhovaný elektrický systém servoriadenia, ktorý je vybavenýĎalej bude vynález podrobne vysvetlený na základe príkladov uskutočneniaa za odkazu na priložené obrázky, pričomobrázok 1 zobrazuje konštrukciu bežnej prevodovky riadeniaobrázky 2-4 reprodukujú konštrukcie prevodovky riadenia podľa vynálezu, pričom obrázok 2 zobrazuje prvé usporiadanie senzoriky,obrázok 3 zobrazuje dva varianty k tomu, a obrázok 4 vysvetľuje vynález.Na porovnanie s bežnou konštrukciou prevodovky riadenia zobrazenou na obrázku 1 vykazuje príklad uskutočnenia podľa vynálezu na obrázku 2 prevodovku riadenia 100 s nasledujúcou konštrukciouV prevodovkovej skrini 110 prípadne na priamo na ňu nadväzujúcej skrini 119 motora je uložený skrutkový pastorok 130 stvámený ako závitovka. Hriadeľ 13 závitovky 130 je na strane pohonu uložený v skrini motora v pevnom ložisku 121. Na tento účel je vstupný úsek 131 hriadeľa uložený v príslušnom prvom uložení 121 hriadeľa, ktoré je stvámené ako otočné ložisko. Poháňaný vstupný úsek 131 je teda stvámený ako hriadeľ rotora, ktorý týmto vytvára súčasť rotora 192 elektromotora 190. Rotor 192 je stvámený hmčekovo a obopína koniec 131 hriadeľa. Inými slovami vyjadrené pevné ložisko 121 sa nachádza kvázi v strede motora 190,pretože rotor 192 prípadne jeho prinajmenšom jeden permanentný magnet majú tvar hrnčeka,takže pevné ložisko 121 je obopnuté. Týmto sa zabezpečí ešte stabilnejšie uloženie motora ako aj kompaktný spôsob konštrukcie, takže aj pri ťažkých a konštrukčne dlhých rotoroch niesú vôbec potrebne dodatočné oporné ložiská.Na nepoháňanom konci hriadeľa 13 sa nachádza plávajúce ložisko 122, ktorého

MPK / Značky

MPK: H02K 7/116, B62D 5/04

Značky: riadiacou, systém, jednotkou, převodovka, riadenia, servoriadenia, elektromotorom, vybavený, senzorikou, elektricky

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/13-e20413-prevodovka-riadenia-s-elektromotorom-riadiacou-jednotkou-a-senzorikou-ako-aj-nou-vybaveny-elektricky-system-servoriadenia.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prevodovka riadenia s elektromotorom, riadiacou jednotkou a senzorikou, ako aj ňou vybavený elektrický systém servoriadenia</a>

Podobne patenty