NO811104L - Roterende leder for overfoering av et elektrisk signal fra et element som roterer i forhold til et annet element - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt utsendelse av et elektrisk signal og nærmere bestemt ledere som kan anvendes til utsendelse av effekt og/eller opplysningssignaler fra et element som roterer i forhold til et annet element.

På området for kontroll av en tilstand som opptrer på et første element som dreier seg i forhold til et annet element, har bevegelses-grenseflaten mellom de to elementer alltid utgjort et spesielt problem for signalutsendelse. Løs-ningen på dette problem er i noen anvendelser knyttet til om-stendelige mekaniske utformninger av karbonbørster som kon-takter metallringer og i andre anvendelser knyttet til elektriske koblingsteknikker som inkluderer induktive, kapasi-tive og/eller impedanskoblingsformer. Selv om disse teknikker har vært vellykket i forskjellige begrensede anvendelser har de ikke vært helt heldige for anvendelse på fartøy, hvor man møter ekstreme verdier for trykk, temperatur og/eller korro-sjon. F.eks. ved anvendelsen i et fly, hvor det er ønskelig å sende ut laveffektssignaler som indikerer en spesiell over-våket tilstand på et hjul til en signaldetektor montert på landingsutstyrets støtte, er bevegelsesgrenseflaten mellom hjulet og akselen et spesielt vanskelig miljø for signalutsendelse. Mens det er kjent forskjellige typer av sleperinger med lavt støynivå og disse anvendes i de elektroniske områder, er deres anvendelse på et fly og særlig når det gjelder overføring av signaler tvers over en grenseflate for et hjul/en aksel utelukket på grunn av følgende overlegninger: a) Levetiden for en presisjonsslepering med lavt støynivå er umiddelbart proporsjonal med dens diameter. F'.eks. ville en aksel på 0,7 mm ha en arbeidslevetid på 75000 km (ca. 10 år), mens en litt større aksel på 10 mm ville være begrenset til en arbeidslevetid på 7500 km (ca. 1 år). Ved anvendelser av betydning på fly må akslene være istand til å bære last og det er derfor nødvendig at de har større diameter og er i området for sleperinger med lang levetid. En slepering med 7500 km hhv. et års arbeidslevetid, kan ikke tolereres i anvendelse på fly. b) De standard sleperinger som anvendes for bruk til behandling av signaler med lavt støynivå, er sårbare for

en feilkilde som oppstår under belegging og er kjent som poly-mer ansamling. De hydrauliske fluidumer og lagersmøremidler

som vanligvis finnes i flyanvendelser av betydning reagerer skadelig med de kostbare metallbelegg på konvensjonelle sleperinger med lavt støynivå for å frembringe polymerhinner som fører til kortvarig slitasje og andre feilkilder.

c) Kjente sleperinger benyttet til å sende signaler med lavt støynivå oppviser optimal funksjon når de

dreier seg og er utsatt for oksydering og isolasjonsproble-mer når de står stille. De store akselerasjoner i en fly-anvendelse ved landing påvirker slike standard sleperinger skadelig. Dette akselerasjonsproblem blir forsterket når sleperingene også utsettes for fiendtlige temperaturer, fuk-tighet og det ødeleggende miljø for et hjulutstyr på fly. Det normale flyhjul utsettes for anslagkrefter på 100 G vertikalt og 15 G sidebelastning med rotasjonskrefter som følge av akselerasjoner på 400 km/h i en kvart omdreining. Hvis en slepering spretter eller brytes ville det frembringe et uakseptabelt feilsignal.

Det er således formålet med foreliggende oppfinnelse å skaffe tilveie en leder av dreibar type som ikke er begrenset av akseldiameteren og er hovedsakelig ufølsom for miljøbetingelser mens den samtidig skaffer en utsendelses-bane med lavt støynivå som er effektiv for detektering av laveffektsignal mellom de to relativt bevegende elementer.

En leder for utsendelse av et elektrisk signal

fra en signalgenerator på et roterende element til en signaldetektor på et relativt stasjonært element over bevegelses-grenseflaten mellom de to elementer omfatter minst en massiv karbon-grafittring montert koaksialt mellom de to elementer og med en første ringformet overflate i intim kontakt med en tilpasset ledende overflate på det roterende element som er elektrisk tilkoblet signalgeneratoren og har en annen ringformet overflate i intim kontakt med en tilpasset ledende overflate på det stasjonære element som er elektrisk forbundet med signaldetektoren, idet karbongrafittringen funksjonerer som en elektrisk innbyrdes forbindelse mellom de to elementer.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et delvis oppriss og snitt som viser en monteringsform for oppfinnelses tanken omfattende oppfinnelsen, fig. 2 er et delvis oppriss og snitt i likhet med fig. 1 og viser en annen monteringsform for oppfinnelsestanken, og fig. 3 er et delvis oppriss og snitt i likhet med fig. 2 og viser en tredje monteringsform for oppfinnelsestanken.

Fig. 1 viser anvendelsen av oppfinnelsen, hvor et første element 10 er montert overfor et annet element 12, idet det ene eller annet er festet for rotasjon om en x-x-akse 14. Av hensyn til den foreliggende omtale skal det an-tas at elementet 10 er et roterende element mens elementet 12 er et forholdsvis stasjonært element i forhold til elementet 10. I denne utformning er signalgenererende organer 16 montert på det roterende element 10 mens signaldetekterende organer 18 er montert på det stasjonære element 12. I sam-svar med denne oppfinnelse og for å muliggjøre utsendelse av et elektrisk signal fra signalgeneratoren 16 på det roterende element 10 til signaldetektoren 18 på det stasjonære element 12, er en massiv karbongrafittring 20 montert mellom de to elementer. Som vist på tegningen er grafitten i form av en ring festet koaksialt til de to elementer 10, 12, slik at de felles kontaktflater S1 og S2 cr synlige mellom grafittringen 20 og de to elementer. Mens massive grafittringer er kjent og har vært anvendt for lagerformål er grafitten i foreliggende oppfinnelse ikke beregnet på å funksjonere på samme måte som i et lager. Belastningen på de felles kontaktflater S1 og S2 er akkurat tilstrekkelig til å sikre en god elektrisk forbindelse mellom ringen 20 og de respektive ledende elementer 10a og 12a på delene 10 og 12. Derfor og for å sikre denne kontakt, er en trykkfjær i form av en bølgefjærskive 22 eller lignende montert for å bevirke en aksial kraft på kontakt-områdene S1, S2 med ringformet overflate.

Mens fig. 1 viser anvendelsen av oppfinnelsen på en vertikal anordning av delene 10 og 12 beviser fig. 2 og 3 anvendelsen på en horisontal anordning. På fig. 2 er et roterende element 10' montert koaksialt til et relativt stajonært annet element 12', idet elementet 10' bærer signalgenerator-organene 16 mens elementet 12' bærer signaldetektororganene 18. I denne utformning er minst en karbongrafittring generelt betegnet med henvisningstallet 30 innskutt mellom de to elementer 10', 12' slik at de innbyrdes kontaktoverflate-områder S1 og S2 fremkommer mellom elementene og ringen. Selvsagt er det tatt med i betraktning at den ene eller begge av elementene 10', 12' kan være fjærbelastet slik at en aksial kraft fordeles over kontaktflateområdene som foreligger mellom elementene og grafittringen 30. Det er også overveiet at karbongrafittringen 30 kan være i form av flere ringer 30a og 30b. Ringene 30a og 30b kan tillates å dreie seg fritt og i dette tilfelle fremkommer minst tre kontaktflater S1, S2 og 53 mellom elementlederne 10a, 12a og grafitten. Under drift kan den glidende kontakt til å begynne med omfatte flatene S1 og/eller S2, dvs. kontakt som mellom metallederne 10a og 12a og grafittringene hhv. 30a og 30b. Imidlertid kan disse i løpet av rotasjonsfunksjonen bli stasjonære kontaktflater og resultatet blir en glidende kontaktflate som mellom grafitt og grafitt ved S3. I hvert tilfelle opprettholdes elektrisk kontinuitet og signaloverføringen mellom signalgeneratoren 16 og signaldetektoren 18 vedlikeholdes.

På fig. 3 er vist en alternativ utførelse, hvor

en konisk karbongrafittring 40 bæres mellom kobleinnretnin-gene 42 og 44 og elektrisk kontakt foreligger ved flatene 54 og S5. En innretning (ikke vist) er også anordnet på samme måte som i de andre former for å utøve en aksial kraft slik at en samlet ringformet flatekontakt foreligger mellom grafitten 40 og ringene 42, 44. I denne form kan grafittringen dreie seg fritt som kobleinnretning for bibehold av elektrisk kontinuitet mellom signalgeneratoren 16 og signaldetektoren 18.

Når det gjelder den anvendte karbongrafitt er der flere slitemekanismer som i høy grad påvirker valget av mate-rialsammensetningen. Ved anvendelse på fly vil flyruten på globalt underlag bevirke variasjoner i klimaet som strekker seg fra varmt-tørt til kaldt-fuktig. Undersøkelser som har vært foretatt, ville foreslå betydelig slitasje i tørr tilstand på grunn av friksjon og betydelig oppriving i fuktig tilstand. Løsningene på det ene eller annet problem har hit-til gitt sprø materialer som er sårbare for sjokk og vibra-sjon. Utstrakte laboratorieresultater og senere flyprøver har gitt data som ligger utenfor rammen for foreliggende oppfinnelse og indikerer at egnede sammensetninger og former for karbongrafitten er tilgjengelige for løsning av disse problemer. Det vil imidlertid forstås at selv om grafitten er av en sprø sammensetning skaffer foreliggende oppfinnelse en monteringsform som fullt ut bærer grafitten omkring dens ringformede kontaktflater.

Således skaffer denne oppfinnelse tilveie en roterende elektrisk kobling som er beregnet for strenge omgivel-ser i anvendelser i fartøy og nærmere bestemt for anvendelse på fly. Den skaffer videre tilveie en roterende kobling som kan være festet på aksler som overstiger 5 mm i diameter for å oppnå en arbeidslevetid som kan sammenlignes med anvendelser for visse flytyper.

Claims (8)

1. Leder for utsendelse av et elektrisk signal fra en generatorinnretning på et roterende element til en detektor-innretning på et relativt stasjonert element på tvers av bevegelsesgrenseflaten mellom de to elementer, karakterisert ved minst en karbongrafittring med en ringformet kontaktflate i intim kontakt med en komplementær og tilpasset ringformet ledende flate på det roterende element og en annen ringformet flate i intim kontakt med en komplementær og tilpasset ringformet ledende flate på det stasjonære element, hvilke komplementære og tilpassede ringformede ledende flater på det roterende og på det stasjonære element er elektrisk koblet til den genererende innretning hhv. den detekterende innretning og grafittringen funksjonerer som en elektrisk innbyrdes kobling mellom de to elementer.

2. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at grafittringen omfatter minst to ringer med tilpassede kontaktringflater mellom dem.

3. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at kontaktflatene har hovedsakelig konisk form.

4. Leder ifølge krav 2, karakterisert ved at grafittringene har komplementære og tilpassede koniske kontaktflater.

5. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at lederen er montert på en aksel med en diameter større enn 5 mm. <1>

6. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at de roterende og stasjonære elementer er vertikalt orientert i forhold til hverandre og grafittringen er innskutt mellom dem.

7. Leder ifølge krav 1, karakterisert ved at de roterende og stasjonære elementer er horisontalt orientert og grafittringen er innskutt mellom dem.

8. Leder ifølge krav 7, karakterisert ved at grafittringen er en kjegleformet ring og de roterende og stasjonære elementer bærer elektriske kobleinnretninger av metall som har komplementære flater som er i intim kontakt med grafittringen omkring dens ringformede kontaktflate-områder.