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Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung umfassend
zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander
gelagerte Scheiben, zwischen denen in über dem Umfang
tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen in den Scheiben Kugeln
geführt sind; von den Scheiben ist eine axial abgestützt und
eine gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln axial
verschiebbar; zumindest eine der Scheiben ist über ein
Verzahnungsgetriebe von einem Antriebsmotor antreibbar.
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Hierbei kann eine drehend angetriebene Scheibe zugleich die
sich axial verschiebende sein, was jedoch die Ausnahme
darstellt. Üblicherweise wird die abgestützte Scheibe drehend
angetrieben und die sich ihrerseits über die Kugeln an dieser
abstützende axial verschiebbare Scheibe verdrehfest gehalten.
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Zum Betätigen der Axialverstellvorrichtung wird der
Antriebsmotor in einer ersten Drehrichtung angetrieben, wobei die mit
ihm über Untersetzungsstufen gekoppelte zumindest eine der
Scheiben verdreht wird und die sich an der axial abgestützten
Scheibe ihrerseits abstützende axial verschiebbare Scheibe
gegen elastische Rückstellkräfte der Federmittel axial
verschoben wird.
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Die in den Paaren von Kugelrillen an Endanschlägen anliegenden
Kugeln, die dort zugleich in den tiefsten Rillenabschnitten
liegen, laufen durch das relative Verdrehen der Scheiben
gegeneinander zu flacheren Rillenabschnitten, wodurch sich die
Scheiben voneinander wegdrücken.
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Wird der Antriebsmotor in Gegenrichtung angetrieben oder
stromlos gesetzt, so wird durch die elastische Rückstellkraft
der Federmittel auf die verschiebbare Scheibe diese
zurückgeschoben und die zumindest eine drehend antreibbare Scheibe
aktiv vom Antriebsmotor oder über die Wirkung der Kugeln in den
Kugelrillen zurückgedreht, bis die Kugeln in ihren Paaren von
Kugelrillen gleichzeitig an den Endanschlägen anschlagen. Mit
diesem Anschlagen der Kugeln an den Enden der Kugelrillen
werden die rotierenden Massen dieses Systems, nämlich die
verdrehbare der Scheiben, die Räder des Rädergetriebes sowie die
Motorwelle des Antriebsmotors mit der Rotormasse abrupt
gestoppt.
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Bereits eine elastische Verformung der Motorwelle durch den
Impuls beim abrupten Abstoppen der rotierenden Massen kann zum
Zahnbruch am Ritzel oder am Rädersatz führen, da die
Kraftangriffspunkte in den Verzahnungen durch ein Ausbiegen der
Motorwelle nach außen wandern und somit das Ritzel oder der
Rädersatz über die Auslegung hinaus belastet werden.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Konstruktion bereitzustellen, die den Impuls beim
Abbremsen der zuvor genannten rotierenden Massen beim Anschlagen der
Kugeln schadensfrei aufnehmen kann. Die Lösung hierfür liegt
darin, daß ein Zahnrad des Verzahnungsgetriebes zumindest im
Rücklauf, d. h. bei Abbau der elastischen Rückstellkräfte der
Federmittel, von seine Drehachse entkoppelbar ist.
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Dies erlaubt es, daß zumindest die Motorwelle mit der
Rotormasse, gegebenenfalls auch weitere Massenanteile des
Verzahnungsgetriebes, von der in Anschlag kommenden antreibbaren
Scheibe entkoppelt werden in dem Sinne, daß ein Weiterdrehen
des stromlos gesetzten Motors oder des gegebenenfalls
elektrisch gebremsten Motors ohne mechanische Überlasten möglich
ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß in der Regel ein
äußerst schneller Rücklauf angestrebt wird, gleich ob dieser
aktiv vom Antriebsmotor bewirkt wird oder bei stromlos gesetztem
Antriebsmotor nur über die Rückstellkraft der Federmittel und
die Rampenwirkung der Kugelrillen verursacht wird.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß ein Zahnrad des Verzahnungsgetriebes über einen im
Rücklauf entkoppelbaren Freilauf mit seiner Welle koppelbar und
von diesem entkoppelbar ist. In dieser Ausführungsform kann
der Antriebsmotor die Vorrichtung nicht aktiv zurückstellen.
Vielmehr wird die verdrehbare Scheibe durch die vorher
genannten Federmittel- und Kugelrillenfunktionen dem
Antriebsmotor nachgeführt. Kommt die verdrehbare Scheibe zum Anschlag,
so kann die Motorwelle mit der Rotormasse über den Freilauf
zunächst frei weiterdrehen, wobei es unerheblich ist, in
welcher Weise die Motorwelle schließlich abgebremst wird. Die
Motorwelle wird vom Verzögerungsimpuls der drehend antreibbaren
Scheibe hierbei vollkommen freigehalten. In bevorzugter
Ausführung ist hierbei vorgesehen, daß das auf der Motorwelle des
Antriebsmotors sitzende Antriebsritzel über den Freilauf mit
der Motorwelle koppelbar ist.
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Nach einer zweiten Ausführung ist vorgesehen, daß ein Zahnrad
des Verzahnungsgetriebes über eine federbelastete
Rutschkupplung mit seiner Welle gekoppelt ist. Hierbei ist es abweichend
vom obengenannten auch möglich, die Vorrichtung durch den
Antriebsmotor aktiv zurückzufahren, wobei dann die zweite
Scheibe der drehend angetriebenen Scheibe nur axial nachgeführt
wird. Bei Erreichen der Anschläge und dem Abstoppen der
drehend antreibbaren Scheibe kann dann die Motorwelle mit der
Rotormasse und gegebenenfalls weiteren Drehmassenanteilen des
Verzahnungsgetriebes die Rutschkupplung losreißen. Es wird
hierbei ein von Null abweichender Drehimpuls auf die
Motorwelle ausgeübt, der jedoch nicht zu Schäden an der Motorwelle
führen kann. In bevorzugter Ausführung ist ein auf einem
Hülsenritzel sitzendes Zahnrad, die gemeinsam eine Zwischenstufe
des Verzahnungsgetriebes bilden, über die Rutschkupplung mit
ersterem gekoppelt.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer
ersten Ausführung mit einem Freilauf auf der Welle des
Antriebsmotors;
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Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer
zweiten Ausführung mit einer Rutschkupplung in einem Rad
des Rädergetriebes;
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Fig. 3 zeigt die Rutschkupplung nach Fig. 2 als Einzelheit
- a) in Ansicht,
- b) im Axialschnitt.
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In Fig. 1 ist eine erste Axialverstellvorrichtung gemäß der
Erfindung in einer Einbausituation gezeigt. An einem
Antriebsmotor 11 ist das Ende der Motorwelle 12 und das Motorgehäuse
13 zu unterscheiden. Das Motorgehäuse 13 ist in eine
Zentrierbohrung 51 in einer Gehäusewand 52 eingesetzt. Auf der
Motorwelle 12 ist eine Freilaufanordnung 16 aufgesetzt, in deren
Außenhülse 17 ein Wellenzapfen 14 drehfest eingesetzt ist, der
ein Antriebsritzel 15 bildet. In eine weitere Bohrung 53 in
der Gehäusewand 52 ist ein Lagerzapfen 18 eingesetzt. Auf dem
Lagerzapfen 18 ist ein Hülsenritzel 19 über zwei Nadellager
40, 41 drehbar gelagert. Auf das Hülsenritzel 19 ist ein
größeres Zahnrad 20 aufgepreßt; dieses steht mit seinem Zahnkranz
mit dem Ritzel 15 in Eingriffsverbindung. Das Hülsenritzel 19
seinerseits steht mit einem Zahnsegment 22 im
Verzahnungseingriff, das mit einer ersten Scheibe 24 der Verstellvorrichtung
fest verbunden ist. Diese Scheibe 24 ist über ein Nadellager
23 drehbar auf einem Ansatz des Deckels 25 gelagert, auf dem
sie sich über ein Axiallager 26, eine Scheibe 27 und einen
Sicherungsring 28 axial abstützt. Die Scheibe 24 wirkt mit einer
weiteren Scheibe 29 zusammen, die auf einem Ansatz an der
Scheibe 24 gleitend gelagert ist und die sich über ein
Axiallager 30 und eine Scheibe 31 über Druckfedern 33 am Deckel 25
abstützt. Die Scheibe 31 wirkt auf Druckstifte 32 ein, die in
den Druckfedern einliegen und die unmittelbaren Stellglieder
der Vorrichtung bilden. In den einander zugewandten Flächen
der Scheiben 24, 29 befinden sich Paare von über dem Umfang
tiefenveränderlichen Rillen 34, 39, in denen Kugeln 35 laufen,
die in einem Kugelkäfig 36 gehalten sind. Die Scheibe 29 hat
einen Radialansatz 37 mit einer Führungsklaue 38. Die
Führungsklaue 38 gleitet längsverschieblich auf einem Haltestift
40, der in eine Bohrung 55 in einer Gehäusewand 56 fest
eingesetzt ist und der auf diese Weise die axialverstellbare
Scheibe 29 verdrehgesichert festhält. Bei einem Antreiben des
Antriebsmotors 11 zur positiven Verstellung der Vorrichtung, bei
der der Freilauf 17 blockiert, wird eine Verdrehung der ersten
Scheibe 24 bewirkt und dadurch die zweite Scheibe 29 axial auf
dem Ansatz der Scheibe 24 gegen die Rückstellkraft der Federn
33 verschoben, indem die Kugeln 35 von tieferen
Kugelrillenbereichen zu flacheren Kugelrillenbereichen laufen. Der Deckel
25 ist regelmäßig Teil des Kupplungskorbes einer Sperrkupplung
in einem Differentialgetriebe.
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Bei einer Rückverstellung der Vorrichtung durch Rückdrehen des
Antriebsmotors 11 in der entgegengesetzten Drehrichtung wird
die Scheibe 24 über die Rückverstellung der Scheibe 29 unter
Einfluß der Druckfedern 33 nachgeführt, bis die Kugeln die
Endanschläge in den Kugelrillenpaaren erreichen, die zugleich
die tiefste Stelle bilden. Das hierdurch bewirkte abrupte
Abbremsen der Scheibe 24 und damit auch des Zahnrades 20 bleibt
jedoch insofern frei von Einfluß auf den Antriebsmotor 11, als
die Rotormasse unter Freigabe der Ankopplung von Ritzel 15 und
Motorwelle 12 unter Entkoppeln des Freilaufs 16 weiterdrehen
kann. Der Antriebsmotor ist regelmäßig ein frequenzmodulierter
Elektromotor.
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In Fig. 2 ist eine weitere Axialverstellvorrichtung gemäß der
Erfindung in einer Einbausituation gezeigt. An einem
Antriebsmotor 11 ist das Ende der Motorwelle 12 und das Motorgehäuse
13 zu unterscheiden. Das Motorgehäuse 13 ist in eine
Zentrierbohrung 51 in einer Gehäusewand 52 eingesetzt. Auf der
Motorwelle 12 ist ein Wellenzapfen 14 drehfest aufgesetzt, der ein
Antriebsritzel 15 bildet. In eine weitere Bohrung 53 in der
Gehäusewand 52 ist ein Lagerzapfen 18 eingesetzt. Auf dem
Lagerzapfen 18 ist ein Hülsenritzel 19 über zwei Nadellager 40,
41 drehbar gelagert. Auf das Hülsenritzel 19 ist ein größeres
Zahnrad 20 aufgesetzt. Hülsenritzel 19 und Zahnrad 20 sind
über eine Rutschkupplung miteinander verbunden. Das Zahnrad 20steht mit seinem Zahnkranz mit dem Ritzel 15 in
Eingriffsverbindung. Das Hülsenritzel seinerseits steht mit einem
Zahnsegment 22 im Verzahnungseingriff, das mit einer ersten Scheibe
24 der Verstellvorrichtung fest verbunden ist. Diese Scheibe
24 ist über ein Nadellager 23 drehbar auf einem Ansatz eines
Deckels 25 gelagert, auf dem sie sich über ein Axiallager 26,
eine Scheibe 27 und einen Sicherungsring 28 axial abstützt.
Die Scheibe 24 wirkt mit einer weiteren Scheibe 29 zusammen,
die auf einem Ansatz an der Scheibe 24 gleitend gelagert ist
und die sich über ein Axiallager 30 und eine Scheibe 31 über
Druckfedern 33 am Deckel 25 abstützt. Die Scheibe 31 wirkt auf
Druckstifte 32 ein, die in den Druckfedern einliegen und die
Stellglieder der Vorrichtung bilden. In den einander
zugewandten Flächen der Scheiben 24, 29 befinden sich Paare von über
dem Umfang tiefenveränderlichen Rillen 34, 39, in denen Kugeln
35 laufen, die in einem Kugelkäfig 36 gehalten sind. Die
Scheibe 29 hat einen Radialansatz 37 mit einer Führungsklaue
38. Die Führungsklaue 38 gleitet längsverschieblich auf einem
Haltestift 40, der in eine Bohrung 55 in einer Gehäusewand 56
fest eingesetzt ist und der auf diese Weise die
axialverstellbare Scheibe 29 verdrehgesichert festhält. Bei einem Antreiben
des Antriebsmotors 11 zur positiven Verstellung der
Vorrichtung wird eine Verdrehung der ersten Scheibe 24 bewirkt und
dadurch die zweite Scheibe 29 axial auf dem Ansatz der Scheibe
24 gegen die Rückstellkraft der Federn 33 verschoben, indem
die Kugeln 35 von tieferen Kugelrillenbereichen zu flacheren
Kugelrillenbereichen laufen. Der Deckel 25 ist regelmäßig Teil
des Kupplungskorbes einer Sperrkupplung in einem
Differentialgetriebe. Bei einer Rückverstellung der Vorrichtung durch
Rückdrehen des Antriebsmotors 11 in der entgegengesetzten
Drehrichtung wird die Scheibe 24 unter gleichzeitigem
Nachführen der Scheibe 29 unter Einfluß der Druckfedern aktiv
zurückgedreht, bis die Kugeln die Endanschläge in den
Kugelrillenpaaren erreichen, die zugleich die tiefste Stelle bilden. Das
hierdurch bewirkte abrupte Abbremsen der Scheibe 24 und damit
auch des Hülsenritzels 19 bleibt jedoch insofern frei von
Einfluß auf den Elektromotor 11, als die Rotormasse unter
Freigabe der Ankopplung von Zahnrad 20 und Hülsenritzel 19 aufgrund
Durchrutschens der Rutschkupplung weiterdrehen kann. Der
Antriebsmotor ist regelmäßig ein frequenzmodulierter
Elektromotor.
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In Fig. 3 ist die Rutschkupplungsanordnung als Einzelheit
dargestellt. Das Hülsenritzel 19 ist mit den zwei Nadellagern
41, 42 auf der Welle 18 gelagert. Auf dem Hülsenritzel 19
sitzt das größere Zahnrad 20 auf, das zwischen zwei
Federscheiben 43, 44 eingespannt ist, wobei zwischen Federscheiben
und Zahnrad 20 Reibscheiben 45, 46 vorgesehen sind. Die eine
Federscheibe stützt sich an der Verzahnung des Hülsenritzels
19 ab, die zweite Federscheibe ist durch einen Sicherungsring
47 gehalten, die einer Ringnut 48 auf der Verzahnungshülse 19
eingreift. Der verdrehfeste Eingriff der Federscheiben 43, 44
auf der Hülse 19 wird durch zwei Innennasen 49, 50 gebildet,
die in zwei Halbkreisnuten im Hülsenritzel 19 formschlüssig
eingreifen.
Bezugszeichenliste
11 Antriebsmotor
12 Motorwelle
13 Motorgehäuse
14 Wellenzapfen
15 Ritzel
16 Freilauf
17 Außenhülse
18 Lagerzapfen
19 Hülsenritzel
20 Zahnrad
21 -
22 Zahnsegment
23 Radiallager
24 erste Scheibe
25 Deckel
26 Axiallager
27 Scheibe
28 Sicherungsring
29 zweite Scheibe
30 Axiallager
31 Scheibe
32 Druckstifte
33 Druckfedern
34 Kugelrille
35 Kugel
36 Kugelkäfig
37 Ansatz
38 Führungsklaue
39 Kugelrille
40 Haltestift
41 Nadellager
42 Nadellager
43 Federscheibe
44 Federscheibe
45 Reibscheibe
46 Reibscheibe
47 Sicherungsring
48 Ringnut
49 Innennase
50 Innennase
51 Zentrierbohrung
52 Gehäusewand
53 Zapfenbohrung
54 -
55 Bohrung
56 Gehäusewand