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Die Erfindung betrifft eine Drehmoment-Freigabeeinrichtung.
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Eine herkömmliche Drehmoment-Freigabeeinrichtung
ist aus der japanischen Offenlegungsschrift 5-087 149 bekannt. Diese
herkömmliche Drehmoment-Freigabeeinrichtung
weist ein Wellenteil sowie ein Zylinderteil mit einer Hydraulikölbahn auf,
wobei die Konstruktion so getroffen ist, daß seine innere Umfangsfläche gegen
eine äußere Umfangsfläche des
Wellenteiles angepreßt
ist. Normalerweise steht das Zylinderteil mit dem Wellenteil in
Eingriff durch einen Öldruck,
welcher der Hydraulikölbahn zugeführt wird.
Dadurch kann ein Drehmoment zwischen dem Wellenteil und dem Zylinderteil übertragen
werden.
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Eine Drehmomentreduzierung oder Drehmomentfreigabe
findet statt, wenn das Wellenteil oder das Zylinderteil einer Belastung
ausgesetzt sind, die einen vorgegebenen Wert überschreitet. Wenn die Last
oberhalb des vorgegebenen Wertes bewirkt, daß das Zylinderteil an seiner
inneren Umfangsfläche
einen Schlupf aufweist, so wird das Drucköl in der Hydraulikölbahn nach
außen
abgelassen, um das Zylinderteil aus seinem Eingriff mit dem Wellenteil
freizugeben. Somit läuft
das Zylinderteil leer, und die Drehmomentübertragung wird abgeschaltet.
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Die japanische Offenlegungsschrift
5-087 149 gibt auch ein Lager an, das zwischen dem Wellenteil und
dem Zylinderteil angeordnet ist. Das Lager sorgt für eine sanfte,
relative Rotation zwischen dem Wellenteil und dem Zylinderteil,
wenn das Wellenteil und das Zylinderteil aus ihrer gegenseitigen
Kopplung freigegeben werden.
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Gemäß der japanischen Offenlegungsschrift 5-087
149 ist das Lager als Rillenkugellager in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt.
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Während
des Normalbetriebes verhindert das bei der Drehmoment- Freigabeeinrichtung
verwendete Lager eine Relativbewegung zwischen den Laufringen, den
inneren und äußeren Laufringen,
sowie den Wälzelementen,
so daß die
Laufringe und die Wälzelemente
sich gemeinsam mit dem Wellenteil und dem Zylinderteil bewegen.
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Wenn das Drehmoment beim Auftreten
eines anormalen Drehmomentes freigegeben oder abgelassen wird, dann
wird das Lager rasch in Betrieb gebracht, um es zu ermöglichen,
daß sich
das Wellenteil und das Zylinderteil relativ zueinander drehen.
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Wenn das Lager ein Rillenkugellager
ist, tritt jedoch ein Reibverschleiß zwischen den Kugeln und den
Laufringoberflächen
der jeweiligen Laufringe während
des Normalbetriebes auf, also in einen Zustand, in welchem die Laufringe
und die Kugeln keine Relativbewegung zueinander ausüben. Die
Erfinder haben die nachstehend beschriebene Situation erkannt.
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Wenn die Lager, die im Normalbetrieb
einem Reibverschleiß unterliegen,
rasch in Betrieb genommen werden, wenn also das Lager aus einem
rotationsfreien Zustand in einen Rotationszustand mit hoher Drehzahl
von beispielsweise einigen tausend Umdrehungen pro Minute gebracht
wird, so unterliegt das Lager einem Versagen, beispielsweise einem
sogenannten Anschmieren.
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Das bedeutet, daß die Wälzkörper nicht einwandfrei auf
den Laufringen abrollen, sondern wegen des Reibverschleißes bzw.
einer Korrosion hängenbleiben
und durchrutschen, wobei sie eine Schmierspur hinterlassen. Das
führt dazu,
daß das
Drehmoment nicht zuverlässig
freigegeben bzw. ausgeschaltet werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Drehmoment-Freigabeeinrichtung anzugeben, die so
ausgelegt ist, daß sie
das Auftreten eines Reibverschleißes in dem Lager während der Drehmomentübertragung
im Normalbetrieb verhindert, so daß die Drehmomentfreigabe im
Bedarfsfall zuverlässig
gewährleistet
ist.
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Eine Drehmoment-Freigabeeinrichtung
gemäß der Erfindung
weist ein erstes Teil in Form einer Welle sowie ein zweites zylindrisches
Teil auf, das auf einer äußeren Umfangsfläche des
ersten Teiles angeordnet ist. Das zweite Teil kann reibungsmäßig mit
dem ersten Teil in Eingriff gebracht werden, um eine Drehmomentübertragung
zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil zu ermöglichen.
Im Falle eines anormalen Drehmomentes werden das erste Teil und
das zweite Teil aus ihrem Reibungseingriff gelöst, so daß die Drehmomentübertragung
abgeschaltet wird.
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Die Drehmoment-Freigabeeinrichtung
weist ein Lager auf, um es zu ermöglichen, daß sich die beiden Teile relativ
zueinander drehen, wenn diese Teile aus ihrem Reibungseingriff freigegeben
werden. Das Lager ist als Winkelkontakt-Wälzlager ausgebildet, dessen
Laufringe mit einer Vorspannung beaufschlagt sind.
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Dies verhindert das Auftreten eines
Reibverschleißes
in dem Lager während
des Normalbetriebes. Somit wird verhindert, daß das Lager einem Anschmieren
ausgesetzt ist, auch wenn das Lager rasch in Betrieb genommen wird,
wenn das Drehmoment freigegeben wird. Damit wird gewährleistet,
daß das
Drehmoment in zuverlässiger
Weise freigegeben wird.
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Es ist bevorzugt, wenn das Winkelkontakt-Wälzlager
an dem ersten Teil oder dem zweiten Teil mittels eines Abstandshalters
montiert ist, um die Vorspannung auf die Laufringoberflächen des
Winkelkontakt-Wälzlagers
aufzubringen. Auf diese Weise kann die erforderliche Vorspannung
auf die Winkelkontakt-Wälzlager
mit dem jeweiligen Abstandshalter aufgebracht werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, daß der Abstandshalter
zwischen dem ersten Teil und einem inneren Laufring des Winkelkontakt-Wälzlagers
angeordnet ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn
das erste Teil oder das zweite Teil eine Hydraulikölbahn besitzen,
die mit einem Drucköl
beaufschlagbar ist, welches zugeführt wird, um eine Druckkraft
zwischen dem zweiten Teil und dem ersten Teil zu erzeugen, um das
erste Teil und das zweite Teil in Reibungseingriff miteinander zu
bringen. Die Hydraulikölbahn
ist dabei so ausgelegt, daß das
Drucköl
aus dieser im Falle eines anormalen Drehmomentes abgelassen werden
kann, so daß die
beiden Teile aus ihrem Reibungseingriff gelöst oder befreit werden.
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Die Erfindung wird nachstehend, auch
hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in
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1 eine
Schnittansicht zur Erläuterung
einer Drehmoment-Freigabeeinrichtung.
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In 1 der
Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung
dargestellt. 1 zeigt
eine Drehmoment-Freigabeeinrichtung 1, die in einem Energieübertragungssystem
für ein Walzwerk
verwendet wird und die zwischen einer nicht dargestellten Reduktionswalze
und einem nicht dargestellten Motor angeordnet ist, um die Reduktionswalze
anzutreiben.
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Die Drehmoment-Freigabeeinrichtung 1 überträgt beim
Normalbetrieb ein Drehmoment von dem Motor zu der Reduktionswalze.
Im Falle einer Störung
auf der Reduktionswalzenseite, wie z. B. einem Blockieren oder einem
anormalen Drehmoment bzw. übermäßigen Drehmoment,
ist die Einrichtung jedoch in der Lage, ein Drehmoment abzuschalten oder
freizugeben, um die Übertragung
des Drehmomentes von dem Motor zu der Reduktionswalze auszuschalten,
und somit läuft
der Motor im Leerlauf.
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Die Drehmoment-Freigabeeinrichtung 1 weist
ein erstes Teil 11, das mit dem Motor verbunden ist, und
ein zweites Teil 12 auf, das mit der Reduktionswalze über ein
nicht dargestelltes Universalgelenk oder Kreuzgelenk verbunden ist.
Das erste Teil 11 ist in den Innenraum des zweiten Teiles 12 eingepaßt.
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Das erste Teil 11 ist in
Form einer Welle ausgebildet, die einen Hauptwellenbereich 14 und
einen äußeren Wellenbereich 15 aufweist,
der auf den Hauptwellenbereich 14 aufgesetzt ist, um sich
einheitlich und gemeinsam mit diesem zu drehen. Das erste Teil 11 wird
rotationsmäßig von
dem rotierenden Motor angetrieben.
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Der äußere Wellenbereich 15 weist
einen Bereich 16 mit größerem Durchmesser
auf der einen axialen Seite sowie einen Bereich 17 mit
kleinerem Durchmesser auf, der einen kleineren Durchmesser besitzt
als der Bereich 16 mit größerem Durchmesser. Der Bereich 17 mit
kleinerem Durchmesser hat einen Durchmesser, der kleiner als der
des Hauptwellenbereiches 14 ist.
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Es darf darauf hingewiesen werden,
daß der äußere Wellenbereich 15 nicht
notwendigerweise den Bereich 17 mit kleinerem Durchmesser
besitzt. Der Bereich 17 mit kleinerem Durchmesser kann auch
den gleichen Durchmesser haben wie der Bereich 16, der
bei diesem Ausführungsbeispiel
mit dem größeren Durchmesser
vorgesehen ist.
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Das zweite Teil 12 hat eine
zylindrische Gestalt und ist auf eine äußere Umfangsseite des ersten Teiles 11 aufgesetzt,
nämlich
seinen äußeren Wellenbereich 15,
und zwar über
Wälzlager 20 und 21,
die beispielsweise Kugellager sein können. Die Wälzlager 20 und 21 ermöglichen
es dem ersten Teil 11 und dem zweiten Teil 12,
sich relativ zueinander zu drehen.
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Das zweite Teil 12 weist
ein Verbindungszylinderteil 23 sowie ein äußeres Zylinderteil 24 auf. Das
Verbindungszylinderteil 23 ist derart angeordnet, daß seine
innere Umfangsfläche
dazu ausgelegt ist, mit der äußeren Umfangsfläche des
ersten Teiles an seinem äußeren Wellenbereich 15 in
Kontakt zu kommen.
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Das äußere Zylinderteil 24 ist
auf das Verbindungszylinderteil 23 derart aufgesetzt, daß es sich zusammen
mit diesem dreht. Ein Kupplungsteil 25 ist koaxial an dem
Verbindungszylinderteil 23 in der Weise angebracht, daß es sich
gemeinsam mit diesem dreht. Das Kupplungsteil 25 ist mit
der Reduktionswalze über
ein nicht dargestelltes Universalgelenk verbunden.
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Eine Hydraulikölbahn 26 ist in dem äußeren Zylinderteil 24 eingeformt,
und zwar an seiner inneren Umfangsfläche. Die Hydraulikölbahn 26 ist
als ein axial langgestreckter Schlitz ausgebildet, der einen ringförmigen axialen
Querschnitt besitzt. Die Hydraulik ölbahn 26 ist dazu
ausgelegt, daß sie
von einem nicht dargestellten Versorgungsanschluß mit einem Drucköl versorgt
wird.
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In einem Zustand, in welchem die
Hydraulikölbahn 26 mit
dem Drucköl
gefüllt
wird, reduziert das Drucköl
den Durchmesser des Verbindungszylinderteiles 23, so daß das Verbindungszylinderteil 23 gegen
die äußere Umfangsfläche des
ersten Teiles 11 gepreßt
wird.
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Infolgedessen werden das erste Teil 11 und das
zweite Teil 12 in Reibungseingriff miteinander gebracht,
so daß es
möglich
ist, das Drehmoment von dem Motor auf die Reduktionswalze zu übertragen. Das
bedeutet, das erste Teil 11 und das zweite Teil 12 werden
in eine gemeinsame einheitliche Rotation gebracht.
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Die oben erwähnten Lager 20 und 21 sind
an axial gegenüberliegenden
Seiten außerhalb
eines Bereiches angebracht, in welchem die äußere Umfangsfläche des äußeren Wellenbereiches 15 (des ersten
Teiles 11) in Reibungseingriff mit der inneren Umfangsfläche des
Verbindungszylinderteiles 23 (des zweiten Teiles 12)
steht oder, mit anderen Worten, außerhalb eines Bereiches, in
welchem sich die Hydraulikölbahn 26 erstreckt.
Diese Wälzlager 20 und 21 sind
als Winkelkontakt-Wälzlager
konstruiert.
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Das eine Winkelkontakt-Wälzlager 20 oder das
erste Winkelkontakt-Wälzlager
ist bei der Darstellung in 1 auf
der linken Seite angeordnet, also auf der Motorseite, wobei sein
innerer Laufring 20a an dem Bereich 16 mit größerem Durchmesser des äußeren Wellenbereiches 15 (des
ersten Teiles 11) angebracht ist, während sein äußerer Laufring 20b an
dem äußeren Zylinderteil 24 (dem
zweiten Teil 12) montiert ist.
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Der äußere Laufring 20b des
ersten Winkelkontakt-Wälzlagers 20 ist
fest positioniert, wobei seine beiden Endflächen oder Stirnseiten in axialer Richtung
zwischen dem äußeren Zylinderteil 24 und einem
Lagerpositionierungsteil 28 in axialer Richtung eingeklemmt
sind. Der innere Laufring 20a des ersten Winkelkontakt-Wälzlagers 20 ist
hingegen mit einer Vorspannung beaufschlagt, die zu dem anderen Winkelkontakt-Wälzlager 21 hin gerichtet
ist, und zwar mittels eines ringförmigen Abstandshalters
30, der
an seiner Endfläche
bzw. Stirnseite angeordnet ist, die dem anderen Winkelkontakt-Wälzlager 21 entgegengesetzt
ist.
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Bei dem anderen Winkelkontakt-Wälzlager 21 oder
dem zweiten Winkelkontakt-Wälzlager,
das bei der Darstellung in 1 auf
der rechten Seite angeordnet ist, erkennt man einen inneren Laufring 21a,
der an dem Bereich 17 mit kleinerem Durchmesser des äußeren Wellenbereiches 15 (des
ersten Teiles 11) angebracht ist, während sein äußerer Laufring 21b an
dem Verbindungszylinderteil 23 (des zweiten Teiles 12)
angebracht ist.
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Der äußere Laufring 21b des
zweiten Winkelkontakt-Wälzlagers 21 ist
fest positioniert, wobei seine beiden Endflächen oder Stirnseiten in axialer Richtung
zwischen dem Verbindungszylinderteil 23 und einem Lagerpositionierungsteil 32 axial
eingeklemmt sind.
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Hingegen ist der innere Laufring 21a des zweiten
Winkelkontakt-Wälzlagers 21 mit
einer Vorspannung beaufschlagt, die zu dem ersten Winkelkontakt-Wälzlager 20 hin
gerichtet ist, und zwar mittels eines ringförmigen Abstandshalters 34,
der an seiner Endseite bzw. Stirnfläche angeordnet ist, die dem
ersten Winkelkontakt-Wälzlager 20 entgegengesetzt
ist.
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Die Abstandshalter 30 und 34 werden
unter Berücksichtigung
der nachstehenden Überlegungen vorbereitet
und eingebaut. Zunächst
erfolgt eine Messung hinsichtlich des Wertes der Druckbeaufschlagung,
und auf dieser Grundlage beaufschlagt der Abstandshalter das Winkelkontakt-Wälzlager 20 bzw. 21 mit
einer Vorspannung. Die Abstandshalter 30 und 34 sind
so ausgebildet, daß sie
die vorgegebene Vorspannung ausüben,
die dem Wert der Druckbeaufschlagung auf die Winkelkontakt-Wälzlager 20 und 21 entspricht.
Da die Drehmoment-Freigabeeinrichtung 1 derartige Winkelkontakt-Wälzlager 20 und 21 verwendet,
hat die Einrichtung eine erhöhte
Belastbarkeit im Hinblick auf die Axialbelastung.
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Im Zustand einer normalen Drehmomentübertragung,
wobei sich das erste Teil 11 und das zweite Teil 12 gemeinsam
miteinander drehen, sind auch die Winkelkontakt- Wälzlager 20 und 21 in
einem nicht-operativen Zustand, in welchem die inneren und äußeren Laufringe
sowie die Wälzelemente keine
relative Drehung ausüben.
Auch in dem nicht-operativen Zustand ist die Einrichtung so ausgebildet,
daß zuverlässig verhindert
wird, daß die Oberflächen der
Laufringe der Lager aufgrund der Vorspannung einer Abnutzung oder
einem Reibverschleiß unterliegen.
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Wenn das zweite Teil 12 einer
anormalen Belastung ausgesetzt ist, die oberhalb eines vorbestimmten
Wertes liegt, beispielsweise als Folge des Auftretens eines Fressens
auf der Reduktionswalzenseite, so erfolgt an der inneren Umfangsfläche des
zweiten Teiles (12) an seinem Verbindungszylinder Teil 23 ein
Schlupf relativ zu der äußeren Umfangsfläche des
ersten Teiles 11 bzw. seines äußeren Wellenbereiches 15.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß der Schlupf
bewirkt, daß das
Drucköl
aus der Hydraulikölbahn 26 abgegeben
wird. Somit wird die innere Umfangsfläche des zweiten Teiles 12 nicht
mehr gegen die äußere Umfangsfläche des
ersten Teiles 11 angepreßt, und somit werden das erste
Teil 11 und das zweite Teil 12 aus ihrem Eingriff
miteinander freigegeben bzw. gelöst,
so daß die Übertragung
des Drehmomentes unterbunden wird.
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Insbesondere ist es so, daß das zweite
Teil 12 auf der Reduktionswalzenseite zum Stillstand gebracht
wird, während
das erste Teil 11 auf der Motorseite sich mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit drehen kann.
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Die Winkelkontakt-Wälzlager 20 und 21 im nicht-operativen
Zustand werden momentan in eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit
oder in einen raschen Betrieb gebracht, und zwar gleichzeitig mit
der Freigabe des Drehmomentes. Bei der beschriebenen Ausführungsform
wird die Vorspannung auf die Wälzlager
ausgeübt,
um einen Reibverschleiß oder
eine Oberflächenkorrosion
an den Oberflächen
der Laufringe zu vermeiden, so daß bei den Wälzlagern 20 und 21 verhindert
werden kann, daß diese
einem Anschmieren oder dergleichen unterliegen.