PL196696B1

PL196696B1 - Klinowy mechanizm napędowy

Info

Publication number: PL196696B1
Application number: PL342422A
Authority: PL
Inventors: Harald Burkart
Original assignee: Mannesmann Vdo Ag
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2008-01-31
Also published as: DE29916314U1; HUP0003659A3; ES2245918T3; EP1085238A2; PL342422A1; JP2001124168A; BR0004165A; US6470762B1; EP1085238A3; HU0003659D0; HUP0003659A2; DE50010699D1; EP1085238B1; ATE299565T1

Abstract

1. Klinowy mechanizm nap edowy z, po laczonym kinematycznie z silnikiem nap edowym, pierwszym czlonem przesuwnym i, ze znajduj acym si e pod zmiennym obciazeniem, drugim cz lonem przesuw- nym, który jest po laczony w klinowym uk ladzie kine- matycznym z pierwszym cz lonem przesuwnym, przy czym klinowe polaczenie kinematyczne pierwszego czlonu przesuwnego z drugim cz lonem przesuwnym, jest ukszta ltowane tak, ze moment obrotowy dostar- czany przez silnik jest nieproporcjonalny do zmienia- j acego si e obci azenia, znamienny tym, ze cz lony przesuwne (1, 2) s a ukszta ltowane jako p laskie, p lytowe elementy konstrukcyjne i ze jedna z po- wierzchni czo lowych ograniczaj acych pod k atem prostym ka zdy cz lon przesuwny (1, 2) jest uformo- wania z krzywizn a i ze czynny cz lon przesuwny (21) jest ukszta ltowany jako stopniowany w kierunku przesuwu, a powierzchnia czo lowa stopnia jest ufor- mowana jako dodatkowa powierzchnia klinowa (23) i ze przewidziane s a przynajmniej dwa oddzielnie u lo zyskowane, bierne cz lony przesuwne (13, 20). PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196696 (13) B1 (²¹) Numer zgłoszema: 342422 (¹) ) ^LCI.

F16H 25/18 (2006.01) G06K 7/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 07.09.2000 (54)

Klinowy mechanizm napędowy

(30) Pierwszeństwo: 16.09.1999,DE,29916314.8	(73) Uprawniony z patentu: Mannesmann VDO AG,Frankfurt,DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 26.03.2001 BUP 07/01	(72) Twórca(y) wynalazku: Harald Burkart,Villingen-Schwenningen,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(74) Pełnomocnik:
31.01.2008 WUP 01/08	Tylińska Irena, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1. Klinowy mechanizm napędowy z, połączonym kinematycznie z silnikiem napędowym, pierwszym członem przesuwnym i, ze znajdującym się pod zmiennym obciążeniem, drugim członem przesuwnym, który jest połączony w klinowym układzie kinematycznym z pierwszym członem przesuwnym, przy czym klinowe połączenie kinematyczne pierwszego członu przesuwnego z drugim członem przesuwnym, jest ukształtowane tak, że moment obrotowy dostarczany przez silnik jest nieproporcjonalny do zmieniającego się obciążenia, znamienny tym, że człony przesuwne (1, 2) są ukształtowane jako płaskie, płytowe elementy konstrukcyjne i że jedna z powierzchni czołowych ograniczających pod kątem prostym każdy człon przesuwny (1, 2) jest uformowania z krzywizną i że czynny człon przesuwny (21) jest ukształtowany jako stopniowany w kierunku przesuwu, a powierzchnia czołowa stopnia jest uformowana jako dodatkowa powierzchnia klinowa (23) i że przewidziane są przynajmniej dwa oddzielnie ułożyskowane, bierne człony przesuwne (13, 20).

PL 196 696 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klinowy mechanizm napędowy z, połączonym kinematycznie z silnikiem napędowym, pierwszym członem przesuwnym i, ze znajdującym się pod zmiennym obciążeniem, drugim członem przesuwnym, który jest połączony w klinowym układzie kinematycznym z pierwszym członem przesuwnym.

Z publikacji „Konstruieren mit Konstruktion-katalogen”, 1982 Roth, wyd. Springer, Berlin, zwłaszcza str. 56, tabela 3.21 znane są tego rodzaju klinowe mechanizmy napędowe, w których klinowe połączenie kinematyczne pierwszego członu przesuwnego z drugim członem przesuwnym, jest ukształtowane tak, że moment obrotowy dostarczany przez silnik jest nieproporcjonalny do zmieniającego się obciążenia.

Z patentu USA 5 879 175 znane jest urządzenie do przyjmowania kart czipowych, które przesuwa kartę czipową do środka obudowy za pomocą gumowych rolek i tam ewentualnie odczytuje. Wadą przesuwania karty czipowej za pomocą rolek gumowych jest zwłaszcza przy stosowaniu urządzenia do przyjmowania kart dla tachografu to, że rolki gumowe razem z ich napędzającym układem kinematycznym wykazują duże zapotrzebowanie miejsca, zwłaszcza, jeśli ma być zagwarantowana wysoka pewność funkcjonowania i odporność na zużycie. Cechy te można zagwarantować tylko wtedy, kiedy tego rodzaju rolki posiadają wystarczającą średnicę, ponieważ tylko większe średnice mogą przenosić wymagane siły tarcia na przyjmowane karty.

Klinowe mechanizmy napędowe wykorzystuje się na ogół tam, gdzie ze względów przestrzennych lub też funkcjonalnych potrzebna jest bezpośrednia i prostoliniowa zmiana kierunku przebiegu napędu. Mechanizmy klinowe spełniają też funkcję układu redukcji drogi przesuwu/przełożenia siły, jednak w szczególności umożliwiają korzystnie przerwanie łańcucha kinematycznego, dzięki czemu po przesunięciu napędzanego członu przesuwnego i jego zablokowaniu, na przykład w powiązaniu z funkcją skokową, napędowy człon przesuwny może być cofnięty w jego pozycję wyjściową.

Typowym zastosowaniem jest na przykład zespół karty danych, w którym nośnik karty znajdującej się w pozycji odczytu/zapisu, gdy chcemy wyjąć kartę danych, musi być przesunięty w pozycję wyjęcia pokonując działanie sprężyny i w tej pozycji następuje zablokowanie nośnika karty danych. W tego rodzaju koncepcji podczas wprowadzania karty danych następuje odblokowanie nośnika karty i doprowadzenie za pomocą sprężyny w pozycję odczytu/zapisu, to znaczy w tej pozycji przylega on pod działaniem sprężyny do ogranicznika ruchu.

Jeżeli taki zespół karty danych wykorzystuje się na przykład w pojeździe użytkowym, to trzeba zapewnić dokładne ustawienie lub też dobrą styczność wprowadzonej karty danych oraz wyeliminować niebezpieczeństwo zmiany położenia z powodu wstrząsów eksploatacyjnych, żeby nośnik karty danych przylegał ze stosunkowo dużą silą w pozycji odczytu/zapisu. Oznacza to, że nośnik karty danych jest pod stosunkowo dużym obciążeniem początkowym pochodzącym od silnika poruszającego człon przesuwny i ponadto pod narastającym w miarę przesuwu nośnika obciążeniem transportowym. Ponadto karta danych musi być wyprowadzona w stosunkowo krótkim czasie, a więc trzeba zastosować odpowiednio mocny silnik. Wynikają stąd wysokie koszty, zwłaszcza w zakresie wyposażenia pojazdu, których nie można zaakceptować, to znaczy nie można zastosować silników o odpowiednim momencie obrotowym. Poza tym wskutek różnych spadków napięcia nie można dysponować pełnym napięciem akumulatora pojazdu, a pobór prądu jest ograniczony ze względów bezpieczeństwa i z uwagi na przepisy prawne.

Oczywiście można zredukować wymagany moment obrotowy na silniku przewidując między silnikiem i czynnym członem przesuwnym wysokie przełożenie redukcyjne i/albo kształtując stosunkowo płaski kąt klinowy mechanizmu napędowego. W obu przypadkach czas oczekiwania na wyprowadzenie karty danych jest nie do przyjęcia. Dochodzi do tego większe zapotrzebowanie miejsca i podwyższone koszty wynikające z rozbudowy mechanizmu.

Tak więc zadaniem tego wynalazku jest, aby w łańcuchu napędowym zawierającym mechanizm klinowy i poddawanym zmiennemu obciążeniu uzyskać dostatecznie krótkie wysterowanie biernego członu przesuwnego przy ograniczonej mocy napędu i przy nakładach odpowiadających seryjnie produkowanym układom napędowym.

Rozwiązanie tego zadania, zgodnie z wynalazkiem, zostało osiągnięte przez to, że klinowy mechanizm napędowy z, połączonym kinematycznie z silnikiem napędowym, pierwszym członem przesuwnym i, ze znajdującym się pod zmiennym obciążeniem, drugim członem przesuwnym, który jest połączony w klinowym układzie kinematycznym z pierwszym członem przesuwnym, przy czym klinowe

PL 196 696 B1 połączenie kinematyczne pierwszego członu przesuwnego z drugim członem przesuwnym, jest ukształtowane tak, że moment obrotowy dostarczany przez silnik jest nieproporcjonalny do zmieniającego się obciążenia, charakteryzuje się tym, że człony przesuwne są ukształtowane jako płaskie, płytowe elementy konstrukcyjne i że jedna z powierzchni czołowych ograniczających pod kątem prostym każdy człon przesuwny jest uformowania z krzywizną i że czynny człon przesuwny jest ukształtowany jako stopniowany w kierunku przesuwu, a powierzchnia czołowa stopnia jest uformowana jako dodatkowa powierzchnia klinowa i że przewidziane są przynajmniej dwa oddzielnie ułożyskowane, bierne człony przesuwne.

Korzystnie, współpracujące kinematycznie powierzchnie klinowe członów przesuwnych są ukształtowane z krzywizną w kierunku przesuwu.

Korzystnie, powierzchnie klinowe członów przesuwnych są ukształtowane cylindrycznie.

Korzystnie, powierzchni klinowej czynnego członu przesuwnego jest przyporządkowany, korzystnie cylindryczny, kołek przewidziany na biernym członie przesuwnym.

Korzystnie, jeden z biernych członów przesuwnych jest ukształtowany w postaci sanek mieszczących karty danych a drugi bierny człon przesuwny ma kształt płaskiego suwaka i jest ułożyskowany przesuwnie na sankach.

Zaletą wynalazku, w którym przewidziano zmienny kąt klinowy między członami przesuwnymi, jest w szczególności to, że postawione zadanie rozwiązuje się bez dodatkowych nakładów technicznych, to znaczy bez dodatkowych elementów konstrukcyjnych i że od silnika napędowego jest wymagany moment obrotowy uwzględniający w zasadzie tylko obciążenie podstawowe lub też obciążenie początkowe. Dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu krzywizny współpracujących powierzchni klinowych można nawet przy nieliniowym wzroście obciążenia wyrównać moment obrotowy, ewentualnie stworzyć dla silnika napędowego stałe zapotrzebowanie momentu obrotowego. Znalezione rozwiązanie może być oczywiście wykorzystane także w takim przypadku, gdy przy stałym obciążeniu odbywa się ruch z różną prędkością i przy tym chodzi o utrzymanie w zasadzie stałego momentu obrotowego wymaganego od silnika napędowego.

Wynalazek w przykładzie wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkic funkcjonalny klinowego mechanizmu napędowego według wynalazku, fig. 2 przedstawia rysunek poglądowy zespołu karty danych z ukształtowanymi według wynalazku środkami transportowymi, przy czym zespół ten znajduje się w stanie odczytu/zapisu, fig. 3 przedstawia ukazany z góry z wycięciem zespół karty danych, który w przeciwieństwie do fig. 2, znajduje się w stanie wprowadzania.

Jak wynika ze szkicu na fig. 1, człon przesuwny 1 ułożyskowany z możliwością przesuwu w kierunkach zaznaczonych strzałką X jest połączony kinematycznie z ułożyskowanym przesuwnie w kierunkach zaznaczonych strzałką Y członem przesuwnym 2. Przez Fa oznaczono siłę napędową działającą na człon przesuwny 2. Siła wypychająca Fh wynikająca z klinowego połączenia kinematycznego członu przesuwnego 1 i członu przesuwnego 2 działa przeciwnie do zmieniającej się w zależności od wielkości przesuwu siły F_z doczepionej do członu przesuwnego 2 sprężyny pociągowej. Siła Fa i zapotrzebowanie na moment obrotowy z silnika napędowego pozostają w zasadzie stałe dzięki temu, że połączone czynnie w łańcuchu napędowym powierzchnie klinowe 3 i 4 członów przesuwnych 1 i 2 są ukształtowane z krzywizną. W najprostszym przypadku można przyjąć, że takimi krzywiznami są łuki kołowe, przy czym można dowolnie wybierać w pewnych granicach długość przewidzianych promieni η i r2 oraz położenie nie zaznaczonych na rysunku punktów środkowych, ale dla określonego celu można też zoptymalizować drogą obliczeń zmienne obciążenie momentem obrotowym silnika napędowego. Ważne jest, aby jak pokazano na fig. 1, kąt klinowy a był zmienny i zmniejszał się na przykład od 45° w położeniu początkowym do 20° w położeniu końcowym lub położeniu ustalonym napędzanego elementu konstrukcyjnego. W opisanym niżej przykładzie realizacji elementem takim są sanki 13, które są ukształtowane jako nośnik karty danych 14.

Na fig. 2 oznaczono przez 5 ściankę czołową obudowy, na przykład rejestratora jazdy, w której jest umieszczony zespół karty danych 6. Odnośnikiem 1 oznaczono ściankę boczną a odnośnik 8 oznacza spód tej obudowy. W ściance czołowej 5 jest przewidziana szczelina 9, która umożliwia dostęp od strony czołowej do zespołu karty danych 6. Na ściance tej z reguły są umieszczone przynajmniej różne przyciski - jeden służy do wytwarzania sygnału wyprowadzania karty danych i wskaźnik ciekłokrystaliczny, ale nie przedstawiono ich na rysunku, ponieważ nie są istotne dla wynalazku. W skład zespołu karty danych 6 wchodzą dwie prowadnice boczne 10 i 11, które są zamocowane w odpowiedni sposób na płytce drukowanej 12 urządzenia albo są uformowane bezpośrednio oraz ułożyskowane przesuwnie na prowadnicach 10, 11 sanki 13, które są ukształtowane jako nośnik karty

PL 196 696 B1 danych. Figura 2 ukazuje ponadto oznaczoną przez 14 kartę danych, która posiada strzałkę kierunkową 15 wskazującą prawidłowe położenie i kierunek wprowadzenia a także pole dotykowe 16. Przyporządkowany karcie danych 14 zestaw styków jest zamocowany na płytce drukowanej 12, jednak nie jest widoczny przez wycięcie płytki 12 na fig. 2. Na umieszczonym na stałe kołku 17 lub też na innym odpowiednim elemencie jest zaczepiony jeden koniec sprężyny pociągowej 18, która powoduje przemieszczenie sanek 13 w pokazaną na fig. 2 pozycję odczytu/zapisu. W tej pozycji sanki 13, to znaczy uformowane na sankach skrzydełko 19 i ułożyskowany przesuwnie na sankach 13 suwak 20, wchodzą w drogę ruchu prowadzonego poprzecznie do sanek 13 członu przesuwnego 21. Ułożyskowany w odpowiedni sposób człon przesuwny 21 ma uzębienie 22, za pomocą którego łączy się on z silnikiem napędowym za pośrednictwem na pokazanego na rysunku łańcucha napędowego. Odnośnikami 23 i 24 oznaczono dwie powierzchnie klinowe ukształtowane z krzywizną na członie przesuwnym 21. Powierzchnie te, gdy człon 21 przesuwa się w kierunku sanek 13, współpracują z powierzchniami klinowymi 25 i 26 uformowanymi na skrzydełku 19 i na suwaku 20. Ukształtowane symetrycznie do skrzydełka 19 na sankach 13 skrzydełko 21 umożliwia zamontowanie zespołu karty danych 6 tak, że sanki 21 mogą być wysterowane również z kierunku przeciwnego niż zaznaczony na fig. 2.

Uzupełniając, należałoby jeszcze wspomnieć, że na sankach 13 są uformowane prowadniki 28, 29, 30, 31, które wchodzą w rowki 32 i 33 ukształtowane w prowadnicach bocznych 10, 11. Przy tym rowki 32, 33 w prowadnicach bocznych 10, 11 nie są ciągłe, tak, że znajdujące się pod działaniem sprężyny pociągowej 18 sanki 13 z prowadnicami 10, 11 mają ogranicznik ruchu. Odnośnikami 34 i 35 oznaczono przewidziane w prowadnicy bocznej 10 wnęki, które blokują sanki 13 w pozycji wprowadzania/wyjmowania współpracując z palcami 37 i 38 ukształtowanymi na drugim suwaku 36 osadzonym na sankach 13 (fig. 3).

W przedstawionym na fig. 2 położeniu funkcjonalnym, w którym karta danych znajduje się w pozycji odczytu/zapisu, palce 37, 38 działają z boku na kartę danych 14 i przytrzymują ją przy przeciwległej ściance ukształtowanego na sankach 13 gniazda 39 przyporządkowanego karcie danych 14. W tym przypadku suwaki 20 i 36 są tak ukształtowane i ułożyskowane na sankach 13 za pomocą mających kształt H prowadnic pryzmatycznych, że zamykają one ściśle gniazdo 39 sanek 13. Jedynie ukształtowany na suwaku 20 nosek 41 wchodzi w gniazdo 39, które ma na obrzeżu ukształtowany równolegle do powierzchni 40 przytrzymywacz nie ukazany na rysunku, gdy sanki 13 znajdują się w pozycji wprowadzania/wyjmowania, w której palce 37, 38 teowego suwaka 36 są połączone czynnie z wnękami 34, 35. Tak więc przy wprowadzaniu karty danych 14 w zespół 6 nosek 41 przesuwa suwak 20 pokonując działanie sprężyny pociągowej 42 i wyzwala przy tym przewidziany między suwakiem 20 i suwakiem 36 mechanizm odchylno-skokowy nadający suwakom 20, 36 dwa stabilne położenia. Mechanizm ten składa się z ukształtowanej na suwaku 20, mającej punkt przestawienia kulisy 43, z zamocowanego na suwaku 36 kołka 44 połączonego czynnie w układzie klinowym z kulisą 43 oraz ze sprężyny naciskowej 45, która z jednej strony działa na suwak 36 i z drugiej strony wspiera się na sankach 13. Trzeba przy tym zaznaczyć, że dobrano sprężynę naciskową 45 o znacznie większej sile niż siła sprężyny pociągowej 42.

Gdy przy wprowadzaniu karty danych 14 w kierunku strzałki Q nastąpi przekroczenie punktu przestawienia w mechanizmie odchylno-skokowym, sprężyna naciskowa 45 powoduje odblokowanie sanek 13 z jednoczesnym bocznym uchwyceniem karty danych 14 i pod działaniem sprężyny pociągowej 18, której jeden koniec jest zaczepiony na ustalonym na sankach słupku 46, następuje przemieszczenie sanek 13 w pozycję odczytu/zapisu. W odwrotnym przypadku, to znaczy przy wyjmowaniu karty danych 14, co trzeba wyzwolić na przykład naciśnięciem przycisku, człon przesuwny 21 jest przestawiany za pomocą silnika w kierunku strzałki P i przy tym najpierw sanki 13, gdy ślizgają się po sobie powierzchnie klinowe 24 i 26, przesuwają się w pozycję, w której palce 37, 38 są ustawione naprzeciw wnęk 34, 35. Podczas dalszego przemieszczania członu przesuwnego 21 stykają się ze sobą powierzchnie klinowe 23 i 25, w wyniku czego przy nieruchomych sankach 13 następuje przesunięcie suwaka 20 do punktu przestawienia mechanizmu odchylno-skokowego. Następnie składowa sił sprężyny naciskowej 45 i sprężyny pociągowej 42 doprowadza suwak 20 do ogranicznika ruchu 47, przy czym kulisa 43 jest ukształtowana tak, że palce 37, 38 pozostają zazębione we wnękach 34, 35. Celowo, człon przesuwny 21, jak ukazano na fig. 3, wysuwa się z pewnym nadmiarem celem uruchomienia przełącznika zmiany kierunku obrotów silnika napędowego, po czym powraca w położenie wyjściowe, które pozwala na ponowne wprowadzenie karty danych 14 i przesunięcie sanek 13 w pozycję odczytu/zapisu.

Claims

PL 196 696 B1

Zastrzeżenia patentowe

1. Klinowy mechanizm napędowy z, połączonym kinematycznie z silnikiem napędowym, pierwszym członem przesuwnym I, ze znajdującym slę pod zmiennym obciążeniem, drugim członem przesuwnym, który jest połączony w klinowym układzie kinematycznym z pierwszym członem przesuwnym, przy czym klinowe połączenie kinematyczne pierwszego członu przesuwnego z drugim członem przesuwnym, jest ukształtowane tak, że moment obrotowy dostarczany przez silnik jest nieproporcjonalny do zmieniającego się obciążenia, znamienny tym, że człony przesuwne (1,2) są ukształtowane jako płaskie, płytowe elementy konstrukcyjne i że jedna z powierzchni czołowych ograniczających pod kątem prostym każdy człon przesuwny (1, 2) jest uformowania z krzywizną i że czynny człon przesuwny (21) jest ukształtowany jako stopniowany w kierunku przesuwu, a powierzchnia czołowa stopnia jest uformowana jako dodatkowa powierzchnia klinowa (23) i że przewidziane są przynajmniej dwa oddzielnie ułożyskowane, bierne człony przesuwne (13, 20).
2. Kllnowy mechanizm napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że współpracujące kinematycznie powierzchnie klinowe (3 i 4) członów przesuwnych (1 i 2) są ukształtowane z krzywizną w kierunku przesuwu.
3. Kllnowy mechanizm napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że p<^^i^i^^<^l^i^i^ kllnowe (3, 4) członów przesuwnych (1,2) są ukształtowane cylindrycznie.
4. Kllnowy mechanizm napędowy według zastrz. 3, znamienny tym, że powierzchni klin^^^j (3) czynnego, członu przesuwnego (1) jest przyporządkowany korzystnie cylindryczny kołek przewidziany na biernym członie przesuwnym (2).
5. Kllnowy mechanizm napędowy według zastrz. 3, znamienny tym, że jeden z biernych członów przesuwnych (13, 20) jest ukształtowany w postaci sanek (13) mieszczących karty danych (14) i że drugi bierny człon przesuwny ma kształt płaskiego suwaka (20) i jest ułożyskowany przesuwnie na sankach (13).