EE01553U1 - Astmeline mitmeteljeline püsikiirusliigend - Google Patents

Abstract

Käesolev leiutis käsitleb astmelist mitmeteljelist püsikiirusliigendit, mis sisaldab esimest püsikiirusliigendit, mis koosneb kaarjate soontega sfäärilise pinnaga esimesest siseelemendist võllil, kaarjate soontega sfäärilise pinnaga väliselemendist ja kuulidega separaatorist. Uudne on see, et astmeline püsikiirusliigend sisaldab vähemalt üht teist, esimest püsikiirusliigendit ümbritsevat püsikiirusliigendit, mis sisaldab kaarjate soontega sfäärilise sise- ja välispinnaga ühendussõlme, kaarjate soontega sfäärilise sisepinnaga väliselementi ja kuulidega separaatorit, kusjuures kõigi püsikiirusliigendite keskpunktid asuvad ühes punktis ja väljundvõlle on rohkem kui üks.

Description

 Tehnikavaldkond

Leiutis kuulub robotitehnika, meditsiinitehnika, masinaehituse ja transpordi valdkonda.

Tehnika tase

Tuntud on muutkiirusliigendid-kardaanid, mis jagunevad liigendite arvu järgi ühekordseteks (liigend on võlli ühes otsas) ja kahekordseteks (liigendid on võlli mõlemas otsas).

Tuntud on samuti püsikiirusliigendid, mis lubavad jõu vedavalt võllilt üle kanda muutuva nurga all konstantsel pöörlemiskiirusel.

Dokumentidest US 1,665,241, C.W. Weiss, 1927; US 1,665,280 A.H. Rzeppa, 1927; US 6,159,103, Delphi Technologies, Inc., 1998; US 7,347,786 B2, Delphi Technologies, Inc., 2003; W02006/100893 Al, NTN Corporation, 2005; US 7,686,696 B2, JTEKT Corporation, 2006; US2013/0252747 A1, Hyundai Wia Corporation, 2009; ja DE 102013003859A1, Volkswagen A/S, 2013 on tuntud püsikiirusliigendid klassi F16C järgi, mis sisaldavad soontega välispinnaga ja võlliga siseelementi, soontega sisepinnaga ja võlliga väliselementi ja kuulidega separaatorit.

Dokumentidest US 1,665,280 A.H. Rzeppa, 1927 ja DE 102013003859A1, Volkswagen A/S, 2013 on tuntud käesolevale leiutisele tehnilistest tunnustest kõige lähemad püsikiirusliigendid, mis sisaldavad kaarjate soontega välispinnaga ja võlliga siseelementi, kaarjate soontega sisepinnaga ja võlliga väliselementi ja kuulidega separaatorit. Tuntud püsikiirusliigenditel on ainult üks vedav võll ja ainult üks veetav võll, mis lubab jõudu või pöörlemist nurga all üle kanda ainult ühele elemendile, mis kitsendab püsikiirusliigendi funktsionaalseid võimalusi.

Leiutise olemus

Leiutise ülesandeks on püsikiirusliigendi funktsionaalsete võimaluste laiendamine. Leiutise aluseks on gabariitidelt erinevate püsikiirusliigendite või nende elementide paigaldamine üksteise sisse või siis välja, seejuures on kõigi elementide seadumise

aluseks ühine 0-punkt.

Astmeline tähendab, et püsikiirusliigendil on rohkem samaseid elemente kui seda on traditsioonilisel püsikiirusliigendil, näiteks separaatoreid kuulidega või sise-välis elemente ja astmeid võib olla rohkem kui kaks.

Üksteise sisse võib paigaldada ka eri tüüpi püsikiirusliigendeid, näiteks kõige sisemisem võib olla ka muutkiirusliigend-kardaan.

See põhimõte võimaldab näiteks valmistada väga suure muutsuunalisusega robotkäe.

Püstitatud ülesanne lahendatakse nii, et astmelises mitmeteljelises püsikiirusliigendis, mis sisaldab esimest püsikiirusliigendit, mis koosneb kaarjate soontega sfäärilise välispinnaga siseelemendist võllil, kaarjate soontega sfäärilise sisepinnaga väliselemendist ja kuulidega separaatorist, sisaldab astmeline mitmeteljeline püsikiirusliigend vähemalt üht teist, esimest püsikiirusliigendit ümbritsevat püsikiirusliigendit, mis sisaldab kaarjate soontega sfäärilise sise- ja välispinnaga ühendussõlme, kaarjate soontega sfäärilise sisepinnaga väliselementi ja kuulidega separaatorit, kusjuures kõigi püsikiirusliigendite keskpunktid asuvad ühes punktis ja väljundvõlle on rohkem kui üks. Selleks et esimest püsikiirusliigendit paigutada teise püsikiirusliigendi sisse, on olulise tähtsusega teise püsikiirusliigendi konstruktsioon. Uue elemendina on kasutatud ühendussõlme, millel võib olla mitu teostust.

Eelistatavalt koosneb ühendussõlm esimesest väliselemendist, millel on sfääriline sisepind ja võll ja esimest väliselementi kontsentriliselt ümbritsevast teise püsikiirusliigendi siseelemendist, millel on sfääriline välispind ja õõnesvõll, kusjuures esimene väliselement on pöörlevalt läbi laagrite ühendatud teise püsikiirusliigendi siseelemendiga nii, et võll on laagrite abil viidud läbi õõnesvõlli. Selleks et muuta esimese ja teise püsikiirusliigendi omavahelist nurka, on teisel väliselemendil avad väliselemendi pööramisseadmele ja avad esimese püsikiirusliigendi pööramisseadmele.

Eelistatult on esimese püsikiirusliigendi pööramisseade toetatud laagri kaudu esimese püsikiirusliigendi esimese siseelemendi võllile, pööramisseade koosneb võrust koos pesadega, millesse on paigutatud silindrid, milles töötavad kolvid, mis omakorda on paigutatud pesadesse tugedel, mis on paigutatud teise väliselemendi vastavatesse avadesse.

Alternatiivselt koosneb ühendussõlm sisemiste kaarjate soontega sisemise sfäärilise pinnaga ja välimiste kaarjate soontega välimise sfäärilise pinnaga keskelemendist võlliga. Sel juhul saab astmeline püsikiirusliigend töötada nii, et pöörlemine toimub korraga kolme konstantse nurkkiirusega võllil, mille kõigi telgede omavaheline paigutus saab ruumis pidevalt ja sujuvalt muutuda.

Leiutise veel üks aspekt seisneb selles, et ühes punktis paiknevad esimese siseelemendi tsentripunkt, esimese separaatori tsentripunkt, esimese väliselemendi tsentripunkt, teise siseelemendi tsentripunkt, teise separaatori tsentripunkt ja teise väliselemendi tsentripunkt. Selle tingimusega on määratletud astmelise püsikiirusliigendi ühtlane ja sujuv töö.

Illustratsioonide loetelu

Astmelist püsikiirusliigendit on kirjeldatud järgnevate näidetega ja leiutisekirjeldusele lisatud joonistega.

Joonisel fig 1 on kujutatud komplektset esimest püsikiirusliigendit.

Joonisel fig 2 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi võllil asuvat siseelementi.

Joonisel fig 3 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi separaatorit koos kuulidega.

Joonisel fig 4 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi väliselementi.

Joonisel fig 5 on kujutatud komplektset teist püsikiirusliigendit.

Joonisel fig 6 on kujutatud teise püsikiirusliigendi siseelementi, millel on õõnes võll.

Joonisel fig 7 on kujutatud teise püsikiirusliigendi separaatorit koos kuulidega.

Joonisel fig 8 on kujutatud teise püsikiirusliigendi väliselementi.

Joonisel fig 9 on kujutatud teise püsikiirusliigendi siseelemendi õõnsa võlli sees olevatel laagritel seaduvat esimese püsikiirusliigendi väliselementi.

Joonisel fig 10 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi siseelementi, mis asub võllil.

Joonisel fig 11 on kujutatud pööramis- ja fikseerimisseadme laagrit.

Joonisel fig 12 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi esimese siseelemendi pööramise ja fikseerimise seadet.

Joonisel fig 13 on kujutatud teise püsikiirusliigendi teise väliselemendi pööramise ja fikseerimise seadme ühte tööelementi.

Joonisel fig 14 on kujutatud esimest püsikiirusliigendit koos teise püsikiirusliigendiga, mis on omavahel ühendatud pööramis- ja fikseerimisseadmete abil ja mille teljed A, B, C ja D asuvad ühel joonel.

Joonisel fig 15 on kujutatud pööramis- ja fikseerimisseadmete abil omavahel ühendatud esimest ja teist püsikiirusliigendit, mille teljed D ja C on teineteise suhtes ja samuti telgede A ja B suhtes nurga all.

Joonisel fig 16 on kujutatud komplektset astmelist püsikiirusliigendit, mille teljed Q, W ja Z asuvad ühel joonel.

Joonisel fig 17 on kujutatud astmelise püsikiirusliigendi siseelementi, mille võllil on rihmaratas.

Joonisel fig 18 on kujutatud esimest separaatorit koos kuulidega.

Joonisel fig 19 on kujutatud astmelise püsikiirusliigendi keskelementi.

Joonisel fig 20 on kujutatud teist separaatorit koos kuulidega.

Joonisel fig 21 on kujutatud astmelise püsikiirusliigendi väliselementi.

Joonisel fig 22 on kujutatud sisemist püsikiirusliigendit koos keskmise ja välimise püsikiirusliigendiga, mille teljed Q, W ja Z on üksteise suhtes nurga all.

Seadme teostamise näide

Joonisel fig 1 on kujutatud komplektselt esimest püsikiirusliigendit A1, mille koostisse kuulub esimene siseelement A2.0 (joonis fig 2) millel on sfääriline pind A2.1, millel on kaarjad sooned A2.2 kuulide A3.1 jaoks, samuti võll A2.3 teljega D.

Esimesel siseelemendil A2.0 on sfäärilise pinna A2.1 tsentripunkt A2.4. Jõuülekande kuulid A 3.1 asuvad esimeses separaatoris A3.0 (joonis fig 3). Esimesel separaatoril A3.0

on tsentripunkt A3.2, mille aluseks on esimese separaatori sfääriline pind A3.3.

Esimesel väliselemendil A4.0 (joonis fig 4) on sisemine sfääriline pind A 4.1, kaarjad sooned A4.2 kuulide A3.1 jaoks, samuti võll A4.3 teljega B. Sfäärilisel pinnal A4.1 on tsentripunkt A4.4, samuti laagripesad A4.5 ühendamaks esimest püsikiirusliigendit A 1 teise püsikiirusliigendiga B 1.

Joonisel fig 5 on kujutatud komplektselt teist püsikiirusliigendit Bl, mille koostisse kuulub teine siseelement B2.0 (joonis fig 6), millel on sfääriline pind B2.1, millel on kaarjad sooned B2.2 kuulide B3.1 jaoks, samuti seest Õõnes võll B2.3 teljega A.

Teisel siseelemendil B2.0 on sfäärilise pinna B2.1 tsentripunkt B2.5. Jõuülekande kuulid B3.1 asuvad teises separaatoris B3.0 (joonis fig 7). Teisel separaatoril B3.0 on tsentripunkt B3.2, mille aluseks on teise separaatori sfääriline pind B3.3

Teisel väliselemendil B4.0 (joonis fig 8) on sisemine sfääriline pind B4.1, kaarjad sooned B4.2 kuulide B3.1 jaoks, samuti avadega äärik lisaseadmetele B4.3. Võimalikud lisaseadmed on lisatavad tööriistad, mis võivad käivituda püsikiirusliigendist. Sfäärilisel pinnal B4.1 on tsentripunkt B4.4, samuti avad väliselemendi pööramise seadmele B4.5 ja avad B4.6 esimese püsikiirusliigendi pööramise seadmele 7.0 (joonis fig 12). Teine väliselement B4.0 asub teljel C.

Joonisel fig 9 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi Al esimese väliselemendi A4.0 ühendusviisi teise püsikiirusliigendi Bl teise siseelemendiga B2.0, mis on teostatud laagrite 5 ja laagrite 6 abil. Esimese väliselemendi A4.0 tsentripunkt A4.4 kattub teise siseelemendi B2.0 tsentripunktiga B2.5, nende teljed A ja B asuvad ühel joonel.

Joonisel fig 10 on kujutatud esimese püsikiirusliigendi Al esimest siseelementi A2.0, mille võllile A2.3 toetub laagri 5 kaudu (joonis fig 11) sisemise püsikiirusliigendi pööramis-fikseerimisseade 7.0, mis koosneb võrust 7.1 koos pesadega (joonis fig 12), milles seaduvad silindrid 7.2. Kolvid 7.3 töötavad silindrites 7.2 ja seaduvad omakorda pesaga tugedel 7.4, mis asuvad teise väliselemendi B4.0 avades B4.6 (joonis fig 8).

Joonisel fig 13 on kujutatud komplektselt teise väliselemendi B 4.0 pööramise seadme üht osa 8.0, mis koosneb silindrist 8.1, kolvist 8.2 ja pesast 8.3, mis asuvad teise siseelemendi B2.0 ääriku B2.4 avades B2.6.

Joonistel näidatud pööramisseadmed on tinglikud, nad võivad olla nii hüdraulilised, pneumaatilised või muu tööpõhimõttega konstruktsioonid.

Joonisel fig 14 on kujutatud komplektselt 0 (alg) asendis olevat astmelist püsikiirusliigendit AB 0.0. Esimese siseelemendi A2.0 tsentripunkt A2.4, esimese separaatori A3.0 tsentripunkt A3.2 ja esimese väliselemendi A4.0 tsentripunkt A4.4 ning teise siseelemendi B2.0 tsentripunkt B2.5, teise separaatori B3.0 tsentripunkt B3.2 ja teise väliselemendi B4.0 tsentripunkt B4.4 asuvad ühes punktis.

Esimese siseelemendi A2.0 telg D, esimese väliselemendi A4.0 telg B, teise siseelemendi B2.0 telg Aja teise väliselemendi B4.0 telg C asuvad ühel joonel.

Joonisel fig 15 on kujutatud komplektselt astmelist püsikiirusliigendit AB0.0, mille teine väliselement B4.0 on pööratud ja fikseeritud teise siseelemendi B2.0 suhtes teise väliselemendi pööramise ja fikseerimise seadme 8.0 abil, millel on pesades 8.3 asuvad kolvid 8.2, mis töötavad koos silindritega 8.1 ja mis asuvad teise väliselemendi B4.0 pesades B4.5. Teise väliselemendi B4.0 telg C on telgede Aja B suhtes nurga all.

Esimene siseelement A2.0 on pööratud ja fikseeritud teise väliselemendi B4.0 suhtes, esimese siseelemendi pööramise ja fikseerimise seadme 7.0 abil (joonis fig 12), kus teise väliselemendi B4.0 avades B4.6 asuvad toed koos pesadega 7.4, milles asuvad kolvid 7.3 koos silindritega 7.2 toimivad pesade kaudu võrule 7.1. Esimese siseelemendi A2.0 telg D on telgede C, A ja B suhtes nurga all.

Esimese siseelemendi A2.0 tsentripunkt A2.4, esimese separaatori A3.0 tsentripunkt A3.2 ja esimese väliselemendi A4.0 tsentripunkt A4.4 ning teise siseelemendi B2.0 tsentripunkt B2.5, teise separaatori B3.0 tsentripunkt B3.2 ja teise väliselemendi B4.0 tsentripunkt B4.4 asuvad ühes punktis.

Joonisel fig 16 on kujutatud komplektselt astmelise püsikiirusliigendi varianti C0.0, mille koostisse kuulub sisemine siseelement C1.0 (joonis fig 17), millel on sfääriline pind C1.1, millel on kaarjad sooned C1.2 kuulide C2.1 jaoks, samuti võll C1.3 teljega Z. Sisemisel siseelemendil C1.0 on sfäärilise pinna C1.1 tsentripunkt C1.4.

Jõuülekande kuulid C2.1 asuvad astmelise püsikiirusliigendi C0.0 sisemises separaatoris C2.0 (joonis fig 18). Sisemisel separaatoril C2.0 on tsentripunkt C2.2, mille aluseks on

sisemise separaatori sfääriline pind C2.3.

Astmelisel püsikiirusliigendil C0.0 on keskelement C3.0 (joonis fig 19), millel on sisemine sfääriline pind C3.1, sisemised kaarjad sooned C3.2 kuulide C2.1 jaoks, samuti võll C3.3 teljega Q. Keskelemendil C3.0 on ka välimine sfääriline pind C3.5 ja välimised kaarjad sooned C3.6 kuulide C4.1 jaoks.

Keskelemendil C3.0 on tsentripunkt C3.4, mille aluseks on sisemine sfääriline pind C3.1 ja välimine sfääriline pind C3.5.

Astmelise püsikiirusliigendi C0.0 välimised jõuülekandekuulid C4.1 asuvad välimises separaatoris C4.0 (joonis fig 20). Välimisel separaatoril C4.0 on tsentripunkt C4.2, mille aluseks on sisemise separaatori sfääriline pind C4.3.

Astmelise püsikiirusliigendi C0.0 koostu kuulub väliselement C5.0 Goonis fig 21), millel on sfääriline pind C5.1, millel on omakorda kaarjad sooned C5.2 kuulide C4.1 jaoks, samuti telg W. Väliselemendil C5.0 on sfäärilise pinna C5.1 tsentripunkt C5.3., samuti rihmaratas C5.4.

Astmelise püsikiirusliigendi C0.0 konstruktsiooni juures ei ole eraldi välja toodud pööramis- ja fikseerimisseadmeid.

Joonisel fig 22 on kujutatud komplektselt astmelist püsikiirusliigendit C0.0.

Väliselement C5.0 on pööratud ja fikseeritud keskelemendi C3.0 suhtes, kusjuures väliselemendi C5.0 telg W on keskelemendi C3.0 telje Q suhtes nurga all.

Siseelement C1.0 on pööratud ja fikseeritud teise väliselemendi C5.0 ja keskelemendi C3.0 suhtes, tema telg Z on keskelemendi C3.0 telje Q ja väliselemendi C5.0 telje W suhtes nurga all.

Siseelemendi C 1.0 tsentripunkt C1.4, sisemise separaatori C2.0 tsentripunkt C2.2 ja keskelemendi C3.0 tsentripunkt C3.4 ning välimise separaatori C4.0 tsentripunkt C4.2, samuti väliselemendi C5.0 tsentripunkt C5.3 asuvad ühes punktis.

Tähistuste loetelu

A1 esimene püsikiirusliigend

A2.0 esimene siseelement

A2.1 sfääriline pind

A2.2 kaarjad sooned

A2.3 võll

A2.4 tsentripunkt

D telg

A3.0 esimene separaator

A3.1 kuulid

A3.2 tsentripunkt

A3.3 sfääriline pind

A4.0 esimene väliselement

A4.1 sfääriline pind

A4.2 kaarjad sooned

A4.3 võll

A4.4 tsentripunkt

A4.5 laagripesad

B telg

5 võlli laager

6 korpuse laager

AB0.0 astmeline püsikiirusliigend

B1 teine püsikiirusliigend

B2.0 teine siseelement

B2.1 sfääriline pind

B2.2 kaarjad sooned

B2.3 õõnesvõll

B2.4 avadega äärik

B2.5 tsentripunkt

B2.6 avad teise väliselemendi pööramiseks A telg

B3.0 teine separaator

B3.1 kuulid

B3.2 tsentripunkt

B3.3 sfääriline pind

B4.0 teine väliselement

B4.1 sfääriline pind

B4.2 kaarjad sooned

B4.3 avadega äärik lisaseadmetele

B4.4 tsentripunkt

B4.5 pesad väliselemendi pööramise seadmele B4.6 avad esimese ptisikiirusliigendi pööramise seadmele C telg

7.0 pööramisseade

7.1 võru

7.2 silinder

7.3 kolb

7.4 telg

8.0 pööramisseade

8.1 silinder

8.2 kolb

8.3 pesa

C0.0 astmeline püsikiirusliigend

C1.0 esimene siseelement

C1.1 sfääriline pind

C1.2 kaarjad sooned

C1.3 võll

C1.4 tsentripunkt

C1.5 rihmaratas

Z telg

C2.0 sisemine separaator

C2.1 kuulid

C2.2 tsentripunkt

C2.3 sfääriline pind

C3.0 keskelement

C3.1 sisemine sfääriline pind C3.2 sisemised kaarjad sooned C3.3 võll

C3.4 tsentripunkt

C3.5 välimine sfääriline pind C3.6 välimised kaarjad sooned Q telg

C4.0 välimine separaator C4.1 kuulid

C4.2 tsentripunkt

C4.3 sfääriline pind

C5.0 väliselement

C5.1 sfääriline pind

C5.2 kaarjad sooned

C5.3 tsentripunkt

C5.3 rihmaratas

W telg

Claims (6)

1. 1. Astmeline püsikiirusliigend, mis sisaldab esimest püsikiirusliigendit (A1), mis koosneb kaarjate soontega (A2.2) sfäärilise pinnaga (A2.1) esimesest siseelemendist (A2.0) võllil (A2.3), kaarjate soontega (A4.2) sfäärilise pinnaga (A4.1) esimesest väliselemendist (A4.0) ja kuulidega (A3.1) esimesest separaatorist (A3.0), mis erineb selle poolest, et sisaldab vähemalt üht teist, esimest püsikiirusliigendit (A1) ümbritsevat püsikiirusliigendit, mis sisaldab kaarjate soontega sfäärilise sise- ja välispinnaga ühendussõlme, kaarjate soontega (B4.2, C5.2) sfäärilise sisepinnaga (B4.1, C5.1) väliselementi (B4.0, C5.0) ja kuulidega (B3.1, C4.1) separaatorit (B3.0, C4.0), kusjuures kõigi püsikiirusliigendite keskpunktid asuvad ühes punktis ja väljundvõlle on rohkem kui üks.
2. 2. Astmeline püsikiirusliigend vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et ühendussõlm koosneb esimesest väliselemendist (A4.0) sfäärilise sisepinnaga (A4.1) ja võlliga (A4.3) ja esimest väliselementi (A4.0) kontsentriliselt ümbritsevast teise püsikiirusliigendi siseelemendist (B2.0) sfäärilise pinnaga (B2.1) ja õõnesvõlliga (B2.3), kusjuures esimene väliselement (A4.0) on pöörlevalt läbi laagrite (6) ühendatud teise püsikiirusliigendi siseelemendiga (B2.0) nii, et võll (A4.3) on laagrite (5) abil viidud läbi õõnesvõlli (B2.3).
3. 3. Astmeline püsikiirusliigend vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et ühendussõlm koosneb sisemiste kaarjate soontega (C3.2) sisemise sfäärilise pinnaga (C3.1) ja välimiste kaarjate soontega (C3.6) välimise sfäärilise pinnaga (C3.5) keskelemendist (C3.0) võlliga (C3.3).
4. 4. Astmeline püsikiirusliigend vastavalt nõudluspunktile 1 ja 2, mis erineb selle poolest, et teisel väliselemendil (B4.0) on avad (B4.5) väliselemendi pööramise seadmele (8.0) ja avad (B4.6) esimese püsikiirusliigendi (A1) pööramise seadmele (7.0).
5. 5. Astmeline püsikiirusliigend vastavalt nõudluspunktile 1, 2 ja 4, mis erineb selle poolest, et esimese püsikiirusliigendi (A1) pööramise seade (7.0) on toetatud laagri (5) kaudu esimese püsikiirusliigendi (A1 ) esimese siseelemendi (A2.0) võllile (A2.3), pööramisseade (7.0) koosneb võrust (7.1) koos pesadega, millesse on paigutatud silindrid (7.2), milles töötavad kolvid (7.3), mis omakorda on paigutatud pesadesse tugedel, mis on paigutatud teise väliselemendi (B4.0) avadesse (B4.6).
6. 6. Astmeline püsikiirusliigend vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et ühes punktis paiknevad esimese siseelemendi (A2.0) tsentripunkt (A2.4), esimese separaatori (A3.0) tsentripunkt (A3.2), esimese väliselemendi (A4.0) tsentripunkt (A4.4), teise siseelemendi (B2.0) tsentripunkt (B2.5), teise separaatori (B3.0) tsentripunkt (B3.2) ja teise väliselemendi (B4.0) tsentripunkt (B4.4).