ТЯГОВО-ТОЛКАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к средствам управления регулирующими устройствами.
Из заявочных материалов US 200401070295, 7МПК Н02К 7/06, публ. апрель 2004 г., известен тягово-толкающий электропривод, включающий в себя капсулированное шаговое устройство, а также тяж и зацеп. Капсулированное шаговое устройство содержит шток, установленный с гарантированным выступанием из капсулы. Шток капсулированного шагового устройства выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, относительно своей продольной геометрической оси. Тяж выполнен в виде вилки, содержащей две зеркально расположенных фасонных щеки, неподвижно закрепленной на выступающем конце штока. Зацеп выполнен в виде перпендикулярной к продольной геометрической оси штока, цилиндрической, основание которой есть круг, оси, расположенной между щеками тяжа со смещением к их удаленным от штока концам.
Среди недостатков указанного привода можно выделить высокие требования к точности его позиционирования относительно сопрягаемых с ним конструкций. Кроме того:
Для варианта, когда зацеп и тяж выполнены зацело, конструкции шагового устройства и/или капсулы должны предусматривать (и предусматривают в решении по патенту US 200401070295) в своем составе элементы и/или детали, предотвращающие вращение штока при его возвратно-поступательном движении, что увеличивает себестоимость изготовления привода. Для варианта, когда зацеп выполнен в виде съемной, как ось вилки талрепа, детали, см., «Справочник конструктора-машиностроителя», В.И.Анурьева, издание 6-е, М. «Машиностроение», 1982, том 1, стр.679, привод может характеризоваться повышенной трудоемкостью изготовления и последующей интеграции в управляемое им устройство.
Прототипом технического решения заявляемой полезной модели выбран известный из материалов к патенту на полезную модель RU42085, 7МПК F16К 31/04, публ. ноябрь 2004 г., тягово-толкающий электропривод, включающий в себя капсулированное шаговое устройство, а также тяж и зацеп. Капсулированное шаговое устройство содержит шток, установленный с гарантированным выступанием из капсулы. Шток шагового устройства выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, относительно своей продольной геометрической оси. Тяж выполнен в виде короткого, неподвижно закрепленного на выступающем из капсулы конце штока, стержня, продольная
геометрическая ось которого совпадает, или параллельна, с продольной геометрической осью штока. Противолежащий штоку торец тяжа выполнен фасонным. Из доступных для неограниченного круга лиц материалов к патенту RU42085 следует, что зацеп образован стенками сформированного в тяже канала, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна продольной геометрической оси штока. Из анализа графических материалов к патенту RU42085 и из уровня техники можно предположить - формирующий зацеп канал может быть либо сквозным цилиндрическим, либо сквозным или глухим фасонным, в котором сформировано, по меньшей мере, одно радиально простирающееся уширение.
Из «Справочника конструктора-машиностроителя» В.И.Анурьева, издание 6-е, М. «Машиностроение», 1982, том 1, известны такие тяжи, как рым-болт (см. стр.672) и ушко талрепа (см. стр.679), каждый из которых содержит зацеп, образованный стенками сквозного канала, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна к продольной геометрической оси тяжа. При этом, у ушка талрепа канал зацепа выполнен цилиндрическим, а у рым-болта содержащим два оппозитных, расширяющихся к устьям, радиально простирающихся уширения.
Из книги «Автомобиль ВА3-2103. Каталог запасных частей», ZAPCHASTEXPORT, SSSR, MOSKVA, Внешторгиздат, изд. №4566А, 1978 г., известен такой тяж, как наконечник шарового шарнира (см. стр.124, 125, 234 деталь 15153580), содержащий зацеп, образованный стенками канала, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна к продольной геометрической оси тяжа. При этом, канал, формирующий своими стенками зацеп, выполнен глухим. Устье канала, формирующего своими стенками зацеп, расположено на простирающейся в радиальном направлении поверхности тяжа. Канал, формирующий своими стенками зацеп, содержит, по меньшей мере, заходную фаску, сформированную на прилегающих к устью стенках канала, и расположенное между заходной фаской и глухим концом канала фасонное радиально простирающееся уширение, формирующее своими стенками посадочное гнездо головки шарового пальца. Кроме того, тяж содержит выполненный со стороны устья канала упомянутого зацепа поперечный, относительно продольной геометрической оси тяжа, паз, продольная геометрическая ось которого пересекает продольную геометрическую ось канала упомянутого зацепа, надрезающий тяж, по меньшей мере, на глубину заходной фаски.
Среди недостатков прототипа можно выделить:
- в случае, когда зацеп образован стенками сквозного цилиндрического канала, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна штоку, - высокие требования к
точности позиционирования сервопривода, а также повышенную трудоемкость интеграции прототипа в управляемое им устройство;
- в случае, когда зацеп образован стенками глухого, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна к продольной геометрической оси штока, канала, который содержит заходную фаску, сформированную на прилегающих к устью стенках канала, и расположенное между заходной фаской и глухим концом канала фасонное радиально простирающееся уширение - повышенную трудоемкость интеграции или дезинтеграции сервопривода с элементами управляемого им устройства;
- в случае, когда тяж содержит поперечный, относительно продольной геометрической оси тяжа, надрезающий тяж паз - низкую долговечность тяжа.
Задачей полезной модели было создание тягово-толкающего электропривода с возможно низкой себестоимостью и высокой долговечностью, обладающего относительно невысокими требованиями к точности позиционирования, относительно сопрягаемых с ним элементов, а также низкой трудоемкостью интеграции/дезинтеграции привода, относительно сопрягаемых с ним элементов управляемого им устройства.
Задача решается в тягово-толкающем электроприводе, включающем в себя капсулированное шаговое устройство, тяж и зацеп. Где: Капсулированное шаговое устройство содержит выступающий из капсулы шток, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, относительно своей продольной геометрической оси. Тяж выполнен в виде стержня, одно из плеч которого неподвижно закреплено на выступающем из капсулы конце штока. Зацеп образован стенками сформированного в тяже, со смещением к его удаленному от штока концу, канала, продольная геометрическая ось которого, преимущественно, перпендикулярна продольной геометрической оси штока.
Задача решается тем, что: Канал, формирующий своими стенками зацеп, содержит, по меньшей мере, одно устье, расположенное на поверхности тяжа, снабженное заходной фаской, сформированной на прилегающих к устью стенках канала. Канал, формирующий своими стенками зацеп, снабжен расположенным между заходной фаской и противолежащим ей концом канала, фасонным радиально простирающимся уширением. Тяж снабжен пазом, рассекающим с образованием вилки удаленный от штока конец тяжа, а также, по меньшей мере, одну стенку канала зацепа. Паз расположен под углом от 0 до 45 градусов к продольной геометрической оси канала, формирующего своими стенками зацеп, и/или под углом от 0 до 45 градусов к продольной геометрической оси тяжа.
Полезная модель поясняется рисунком Фиг.1, где изображен тягово-толкающий электропривод.
Полезная модель может быть реализована, например, в тягово-толкающем электроприводе, включающем в себя капсулированное шаговое устройство 1, содержащее установленный с гарантированным выступанием из капсулы шток 2, который выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, относительно своей продольной геометрической оси, а также тяж 3 и зацеп 4. Тяж 3 выполнен в виде стержня, изготовленного из упругого материала, одно из плеч которого неподвижно закреплено на выступающем из капсулы конце штока 2. Тяж 3 может быть и коротким и удлиненным, где продольная геометрическая ось тяжа совпадает, или параллельна, с продольной геометрической осью штока 2; Тяж 3 может быть изогнутым. Неполный перечень вариантов изготовления изогнутого тяжа: плечо тяжа, противолежащее закрепленному на штоке плечу, может быть отогнуто от продольной геометрической оси штока 2, как вариант, на угол от 20 до 60 градусов, тяж может быть выполнен в виде буквы U или J, или в виде символа Г'. Заявляемое в достаточной мере иллюстрируется вариантом, когда тяж 3 выполнен в виде короткого стержня продольная геометрическая ось которого совпадает с продольной геометрической осью штока 2. Зацеп 4 образован стенками сформированного в тяже канала, продольная геометрическая ось которого перпендикулярна к продольной геометрической оси штока. Зацеп 4 расположен в тяже 3 со смещением к его удаленному от штока 2 концу. Устья канала, стенки которого формируют зацеп 4, расположены на простирающейся в радиальном направлении поверхности тяжа 3. Одно из устьев канала, стенки которого формируют зацеп 4, снабжено заходной фаской 5, сформированной на прилегающих к устью стенках канала, канал, формирующий своими стенками зацеп 4, снабжен расположенным между заходной фаской 5 и противолежащим ей концом канала, фасонным радиально простирающимся уширением 6. Простирающаяся в радиальном направлении поверхность радиального уширения 6 канала, формирующего своими стенками зацеп 4, может быть выполнена, например, приближающейся к цилиндрической, основание которой есть круг, или, например, приближающейся к сферической поверхности шарового слоя (изображено на рисунке). Зацеп 4 выполнен с возможностью частичного охвата сферической головки (не показана) шарового пальца (не показан), а также с возможностью поворота (в пределах углов, зависящих от соотношения размеров зацепа 4 и шарового пальца (не показан)) тяжа 3 относительно ее поверхности. Тяж 4 снабжен пазом 7, рассекающим с образованием вилки удаленный от штока 2 конец тяжа 3. Паз 7 выполнен сориентированным и вдоль продольной геометрической оси штока и вдоль продольной геометрической оси канала, стенки которого формируют зацеп 4. Паз 7 рассекает тяж 3, по меньшей мере, до продольной геометрической оси канала, формирующего своими стенками зацеп 4, включая и расположенную со стороны удаленного от штока конца тяжа стенку
формирующего зацеп канала. Геометрические размеры зацепа 4 и паза 7 согласованы с геометрическими размерами, в частности, сферической головки шарового пальца (не показан) управляемого тягово-толкающим приводом устройства (не показано). В зависимости от конкретных задач, решаемых за пределами данного технического решения, в зависимости от используемого для изготовления тяжа материала и площадей поперечных сечений тяжа в районе формирования зацепа: Паз 7 может быть выполнен расположенным под углом от 0 до 45 градусов к продольной геометрической оси канала, формирующего своими стенками зацеп 4, и/или под углом от 0 до 45 градусов к продольной геометрической оси тяжа 3. Паз 7 может рассекать одну и надрезать другую, преимущественно, противолежащую рассеченной, стенки формирующего зацеп канала. В вариантном исполнении тяжа, когда его плечо, противолежащее закрепленному на штоке, отогнуто от продольной геометрической оси штока 2 на угол от 20 до 90 градусов, паз 7 может быть выполнен также рассекающим обе противолежащие стенки канала, формирующего зацеп 4. Кроме того, устья канала, формирующий своими стенками зацеп 4, могут быть выполнены идентичными, снабженными заходными фасками.
Полезная модель работает следующим образом:
В парковом положении шток 2 расположен в полости капсулы капсулированного шагового устройства 1 с некоторым гарантированным его выступанием из капсулы. Сформированные для контакта со сферической головкой шарового пальца (не показан) поверхности канала, формирующего своими стенками зацеп 4, охватывают плотно, но с возможностью проскальзывания, сферическую головку шарового пальца (не показан) управляемого тягово-толкающим приводом устройства (не показано). При подаче управляющих, обусловленных алгоритмом прямого хода тягово-толкающего электропривода, импульсов на шаговое устройство 1 шток 2 выдвигается из капсулы. При последующей подаче управляющих, обусловленных алгоритмом обратного хода тягово-толкающего электропривода, импульсов на шаговое устройство 1 шток 2 втягивается в капсулу. При этом, развиваемое на штоке 2 шагового устройства 1 усилие сообщается управляемому тягово-толкающим приводом устройству (не показано) посредством тяжа 3 и зацепа 4, а также через охваченную зацепом головку шарового пальца (не показан) управляемому тягово-толкающим приводом устройству (не показано).
Выполнение зацепа 4 с возможностью частичного охвата сферической головки шарового пальца (не показан), а также с возможностью поворота тяжа 3 вокруг ее поверхности позволяет снизить требования, предъявляемые к точности позиционирования привода. Выполнение паза 7 рассекающим, с образованием вилки, удаленный от штока 2 конец тяжа 3, включая зацеп 4: снижает требования к точности изготовления поверхностей
зацепа 4; уменьшает монтажные (демонтажные) усилия при интеграции (дезинтеграции) привода с (из) управляемым(ого) им устройством(а); позволяет применять разжимающие вилку приспособления (простейший вариант - отвертка с плоской рабочей частью) или съемники. Выполнение паза 7 продольно направленным или направленным под углом до 45 градусов, относительно продольной геометрической оси штока 2, позволяет минимизировать материалоемкость тяжа и увеличить его долговечность. Иными словами, увеличить площадь критического поперечного сечения тяжа 3 в районе формирования зацепа 4 при одновременном снижении материалоемкости тяжа 3.
Выполнение паза 7 направленным под углом от 0 до 45 градусов к продольной геометрической оси формирующего зацеп 4 канала позволяет варьировать жесткость (эластичность) охвата сферической головки шарового пальца (не показан) зацепом 4.
Таким образом, техническое решение по полезной модели позволяет создать тягово-толкающий электропривода с возможно низкой себестоимостью и высокой долговечностью, обладающего относительно невысокими требованиями к точности позиционирования, относительно сопрягаемых с ним элементов, а также низкой трудоемкостью интеграции/дезинтеграции привода, относительно сопрягаемых с ним элементов управляемого им устройства.