DE1208955B

DE1208955B - Arrangement for power transmission with torque limitation in both directions of rotation

Info

Publication number: DE1208955B
Application number: DES94913A
Authority: DE
Inventors: Werner Otte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-12-04
Filing date: 1959-12-04
Publication date: 1966-01-13

Description

Anordnung zur Kraftübertragung mit Drehmomentbegrenzung in beiden Dr ehrichtungen Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau einer Anordnung zur Kraftübertragung mit Drehmomentbegrenzung in beiden Drehrichtungen und Betätigung eines Schaltorgans mechanischer oder elektrischer Art beim Überschreiten des zulässiaen Drehmoments.Arrangement for power transmission with torque limitation in both Direction of rotation The invention relates to an improved structure of an arrangement for power transmission with torque limitation in both directions of rotation and actuation a switching element of a mechanical or electrical type when the permissible value is exceeded Torque.

Es ist die Anordnung von Planetengetrieben im Kraftleitungszug von Antriebs- und Abtriebswelle bekannt, wobei von der Antriebswelle der die Planetenräder mit Laufsitz tragende Steg als Teil eines Stirnradgetriebes angetrieben wurde und über die Planetenräder zwei an gleichachsig liegenden Wellen angeordnete Sonnenräder antrieb, von denen jedoch jeweils je nach der Drehrichtung des Antriebs nur eines in Umlauf gesetzt werden konnte, weil jeweils gleichzeitig über ein Schneckengetriebe und eine Bremse das andere selbsttätig festgebremst wurde, so daß es nur noch als abstützende Laufbahn für die Planetenräder wirksam war, welche über das zugehöriae Sonnenrad die andere Antriebswelle antrieben.It is the arrangement of planetary gears in the power line train of Drive and output shaft known, the planetary gears from the drive shaft with running seat bearing web was driven as part of a spur gear and Two sun gears arranged on coaxial shafts via the planet gears drive, but only one of them depending on the direction of rotation of the drive Could be put into circulation, because each time via a worm gear and one brake the other was braked automatically, so that it is only as supporting track for the planet gears was effective, which about the associated Sun gear driven the other drive shaft.

Bei einem bekannten stufenlos regelbaren Getriebe mit Kraftverzweigung und Wiedervereinigung durch je ein Ausgleichsgetriebe und einer den beiden aus Zahnradgetrieben bestehenden Zweigen überlagerter Drehzahlregelung sind die beiden Zweigstellen durch ein. einziges stufenloses Übersetzungsgetriebe aus zwei Paaren von konischen, mit ihren Laufflächen für die Triebkette einander zugewandten und axial gegeneinander steuerbaren Scheiben, also solcher Bauart verbunden, daß dieses Getriebe stets ein bestimmtes Drehzahlverhältnis der beiden. Zweigstellen sichert. Bei dieser bekannten Anordnung ist keine Überwachungseinrichtung gegen ein Überschreiten des zulässiger Drehmoments vorhanden.In a known continuously variable transmission with power split and reunification through a differential gear and one of the two from gear drives existing branches of superimposed speed control are the two branches through a. single continuously variable transmission from two pairs of conical, with their running surfaces for the drive chain facing each other and axially against each other controllable discs, so such a type connected that this gear is always a certain speed ratio of the two. Secures branches. With this well-known Arrangement is not a monitoring device against exceeding the permissible Torque available.

Bekannt ist weiterhin eine Überlastungskupplung zwischen umlaufenden Wellen mit einstellbarer Drehmomentbearenzung für beide Drehrichtungen, wobei in Kanälen der Antriebskupplungshälfte gelagerte Kugeln unter der Wirkung von Druckfedern in die Pfannen eines drehbar an dieser Kupplungshälfte gehaltenen Ringes gepreßt werden, der über eine radiale Verzahnung im Eingriff mit einer Gegenverzahnung an. einer auf der Abtriebswelle be- festigten Gegenkupplunasscheibe ist. Die genannte Kupplungshälfte trägt außerdem einen konzentrischen Ring. Bei Drehmomentüberschreitung und dadurch hervorgerufenen axialen Verschiebungen der Kugeln entgegen den auf sie wirkenden Druckfedern werden zugleich auch eine oder mehrere parallel zur Achse der Kupplung verschiebbare Kugelreihen verschoben. Diese wirken auf die schräge Endfläche je eines radial in bezug auf die Kupplungsachse verschiebbaren Nasenbolzens, so daß der genannte Ring in der jeweiligen. Drehrichtung über diese Nasenbolzen mitgenommen wird. Wenn die Nase dieses Bolzens zwischen zwei ortsfesten, in bezug auf den Umlauf der Kupplung tangential geführten Anschlägen liegt, kann jenen Ring zur Betätigung eines Schalters für den Stromkreis eines Elektromotors, für die Verstellung eines Steuerhebels einer Kupplung oder auch im Falle eines als Antriebsmotor dienenden Verbrennungsmotors für die Unterbrechung des Zündkreises dieses Motors benutzt werden.Also known is an overload clutch between rotating shafts with adjustable torque limitation for both directions of rotation, balls mounted in channels of the drive clutch half being pressed under the action of compression springs into the sockets of a ring rotatably held on this clutch half, which is in engagement with a counter-toothing via a radial toothing at. a loading on the output shaft is strengthened Gegenkupplunasscheibe. The coupling half mentioned also carries a concentric ring. If the torque is exceeded and the resulting axial displacements of the balls against the compression springs acting on them, one or more rows of balls that can be displaced parallel to the axis of the coupling are also displaced at the same time. These act on the inclined end face each of a nose bolt that is radially displaceable with respect to the coupling axis, so that the said ring is in the respective. Direction of rotation is taken over this nose bolt. If the nose of this bolt lies between two stationary stops that are tangentially guided with respect to the rotation of the clutch, that ring can be used to operate a switch for the circuit of an electric motor, for adjusting a control lever of a clutch or in the case of an internal combustion engine serving as a drive motor can be used to interrupt the ignition circuit of this engine.

Der Auslauf dieser Überlastungskupplung für ihre drehmomentabhängige Lösung erfolgt über Kugelrastsysteme zur Änderung der in beiden Drehrichtungen übertragenen zulässigen Drehmomente. Für voneinander abweichende Werte muß eine Vielzahl von Einsätzen verstellt werden, und außerdem sind diese dabei funktionell aneinandergebunden, da eine gemeinsame, auf ihren Umfang in ihrer Neigung sich ändernde Mantelfläche für die Einstellung der zulässigen Drehmomente in beiden entgegengesetzten Umlaufrichtungen dienen soll.The leakage of this overload clutch for their torque-dependent Solution takes place via ball locking systems to change the transmitted in both directions of rotation permissible torques. For values that differ from one another, a large number of Inserts are adjusted, and these are also functionally linked to one another, there is a common lateral surface that changes in its inclination over its circumference for setting the permissible torques in both opposite directions of rotation should serve.

Kugelrastkupplungen in einem Kraftleitunaszug sind außerdem technisch nicht vorteilhaft bei hohen Drehzahlen.Ball lock couplings in a power line are also technical not advantageous at high speeds.

Bei einer bekannten Lamellenkupplung zwischen Kraftübertragungswellen mit selbsttätiger Ausrückung eines axial verschiebbaren Kupplungsgliedes bei Überschreitung eines durch eine Federspannung festgelegten Drehmoments sitzt auf einer auf der getriebenen Welle festgekeilten Buchse vor- und rückschraubbar eine mit dem Kuppelglied verbundene, jedoch von dessen Drehbewegung unabhängige Hülse. Diese Hülse wird bei Überschreiten des zulässigen Drehmoments und dem damit erfolgenden Zurückbleiben der getriebenen Welle in ihrem Umlauf gegenüber demjenigen des Motors oder bei einem plötzlichen Stehenbleiben der Welle selbsttätig zurückgeschraubt und nimmt dabei das mit ihr verbundene Kuppelglied entgegen der Spannung der Druckfeder der Kupplung in axialem Sinne mit und schaltet dadurch die Kupplung aus.In a known multi-plate clutch between power transmission shafts with automatic disengagement of an axially displaceable coupling member when exceeded a torque set by a spring tension sits on one of the driven shaft tightly wedged bushing screwed forward and backward one with the coupling element connected, but independent of its rotary movement sleeve. This sleeve is at Exceeding the permissible Torque and the resulting The rotation of the driven shaft remains behind that of the motor or automatically screwed back if the shaft suddenly stops and takes the coupling element connected to it against the tension of the compression spring the clutch in the axial direction and thereby switches off the clutch.

Diese Anordnung muß der Bedienende jeweils nach jedem Ansprechen für eine erneute Antriebs-und Überwachungsfunktion durch ein Zurückschrauben der Hülse in Richtung des Kupplungsgliedes mittels einer Handradbedienung vorbereiten, und sie enthält für gleiche Umlaufzahlen über eine Reibungskupplung im Kraftleitungszug gekuppelte Wellen.The operator must use this arrangement after each response a renewed drive and monitoring function by screwing back the sleeve prepare in the direction of the coupling link using a handwheel, and it contains for the same number of revolutions via a friction clutch in the power line train coupled shafts.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer solchen Kraftübertragung zwischen umlaufenden Teilen, in der das Übersetzungsverhältnis der Umlaufzahlen von Antriebswelle und Abtriebswelle entsprechend den zu beherrschenden Bedingungen wählbar ist, obwohl in beiden zueinander entgegengesetzten Antriebs- bzw. Umlaufrichtungen eine einwandfreie Überwachung der Größe des Drehmoments und damit eine Drehmomentbegrenzung wirksam ist, die dabei in verschiedenen Umlaufrichtungen abweichend gewählt werden kann. Die Kraftübertragung soll im Kraftleitungsweg dabei nicht von einer Reibungskupplung und deren bei verschiedenen atmosphärischen bzw. Umgebungsbedingungen meist schwankendem Reibwert abhängig sein. Ferner soll nach einer Drehmomentbegrenzung und einem nunmehrigen Einschalten des Antriebs für die entgegengesetzte Richtung zu derjenigen des vorausgegangenen Kraftübertragungsvorganges die Kraftübertragung selbsttätig wieder in Gang kommen unter selbsttätiger Vorbereitung der jeweils nunmehr für die neue Antriebsrichtung wirksamen Drehmomentüberwachungseinrichtung.The aim of the invention is to create such a power transmission between rotating parts, in which the gear ratio of the rotating numbers of input shaft and output shaft according to the conditions to be controlled can be selected, although in both mutually opposite drive or rotation directions a proper monitoring of the magnitude of the torque and thus a torque limitation is effective, which are selected differently in different directions of rotation can. The power transmission in the power transmission path should not be from a friction clutch and their mostly fluctuating under different atmospheric or environmental conditions Be dependent on the coefficient of friction. Furthermore, after a torque limit and a current Switching on the drive for the opposite direction to that of the previous one Power transmission process automatically get the power transmission going again with automatic preparation of each now for the new drive direction effective torque monitoring device.

Zur Lösung dieser vorstehend aufgezeichneten Aufgabe ist erfindungsgemäß für die Kraftübertragung ein Planetengetriebe vorgesehen, in welchem die Kraftleitung über dessen Laufräder erfolgt, dessen die Achsen der Laufräder führender Stegteil einerseits kraftschlüssig über eine Lamellenreibungskupplung mit dem Waagebalkensystem einer Drehmomentenwaage verbunden ist und der andererseits als Anteil einer Steuereinrichtung dieser Kupplung beim Schlüpfen derselben den Antrieb eines Schraubentriebs für die Lüftung der Kupplung und die gleichzeitige Herbeiführung eines Steuervorganges für das Stillsetzen der Antriebswelle bzw. des Antriebsmotors bildet.In order to achieve this object recorded above, according to the invention a planetary gear is provided for the power transmission, in which the power line takes place via its running wheels, the web part of which guiding the axes of the running wheels on the one hand frictionally via a lamellar friction clutch with the balance beam system a torque balance is connected and the other hand as part of a control device this clutch when slipping the same drive a screw drive for the Ventilation of the clutch and the simultaneous initiation of a control process for the shutdown of the drive shaft or the drive motor forms.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die F i g.1 bis 6 der Zeichnung Bezug genommen. Von diesen zeigt F i g.1 einen Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt, während F i g. 3 bis 6 ein in dem Ausführungsbeispiel benutztes Stelzensystem in verschiedenen Betriebslagen veranschaulichen.To explain the invention in more detail using an exemplary embodiment reference is now made to FIGS. 1 to 6 of the drawing. Of these shows FIG. 1 shows a longitudinal section, FIG. 2 shows a cross section, while FIG. 3 to 6 a Stilt system used in the exemplary embodiment in different operating positions illustrate.

Der Motor 1 arbeitet über eine Welle 47 auf ein Ritzel 48 eines Planetengetriebes 32. Dieses ist in einem Träger 33 gelagert, der mit einer Nabe 40 ausgeführt und seinerseits um die Abtriebswelle 46 verschwenkbar ist. Er steht mit einer Kupplung 34 in Verbindung, mit deren Hilfe er mit einem Anschlag 35 gekuppelt werden kann. Der Anschlag 35 ist ebenso wie der Träger 33 um .die Achse des ganzen Systems verschwenkbar. Wie insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen ist, stützt er sich an Federn 36 ab, die ihn mit Hilfe von verschiebbaren Kolben 31 in seiner Mittellage halten.The motor 1 works via a shaft 47 on a pinion 48 of a planetary gear 32. This is mounted in a carrier 33 , which is designed with a hub 40 and, in turn, can be pivoted about the output shaft 46. It is connected to a coupling 34, with the aid of which it can be coupled to a stop 35. The stop 35, like the carrier 33, can be pivoted about the axis of the entire system. As in particular from FIG. 2 can be seen, it is supported on springs 36, which hold it in its central position with the aid of displaceable pistons 31.

Das von dem Motor ausgeübte Moment wird über die Räder des Planetensystems 32 an dem Träger 33 abgestützt, so daß der Träger und damit der Anschlag 35 je nach der Drehrichtung an eine der Federn 36 gedrückt wird. Dadurch wird er etwas aus seiner Mittellage heraus bewegt, wobei die eine der Federn 36 zusammengedrückt wird. Die Kupplung 34 ist hierbei als Lamellenkupplung ausgeführt, von der ein Teil mit dem Träger 33 fest verbunden ist. Der zweite Teil wird von einem Ringkörper 49 gebildet, der den erwähnten Anschlag 35 trägt. An diesem Ringkörper liegen Stelzen 39 an, die in den F i g. 3 bis 6 herausgezeichnet sind. Diese Stelzen stellen ein etwa V-förmiges Element dar, das mit Hilfe von Federn 50 in zwei Nuten 51 des Ringkörpers 49 gezogen wird. Auf der anderen Seite liegt an den Stelzen 39 ein Ring 38 an, der von einem zweiarmigen Hebel52 getragen wird. Dieser steht unter dem Einfiuß einer Feder 37, deren Kraft über den Ring 38 und die Stelzen 39 auf den Ring 49 übertragen wird, so daß die Lamellenkupplung zusammengedrückt und dadurch eine starre Kupplung zwischen dem Träger 33 und dem Anschlag 35 hergestellt wird.The moment exerted by the motor is via the wheels of the planetary system 32 supported on the carrier 33, so that the carrier and thus the stop 35 depending on the direction of rotation is pressed against one of the springs 36. This makes him something its central position moved out, wherein one of the springs 36 is compressed. The clutch 34 is designed as a multi-disc clutch, part of which with the carrier 33 is firmly connected. The second part is formed by an annular body 49, which carries the abovementioned stop 35. On this ring body there are stilts 39, the in the F i g. 3 to 6 are drawn out. These stilts set an approximately V-shaped element, which with the help of springs 50 in two grooves 51 of the ring body 49 is pulled. On the other hand, a ring 38 rests on the stilts 39, which is carried by a two-armed lever52. This is under the influence of one Spring 37, the force of which is transmitted to ring 49 via ring 38 and stilts 39 is so that the multi-plate clutch is compressed and thereby a rigid clutch is established between the carrier 33 and the stop 35.

Sobald die Ausschwenkbewegung der Teile 33, 35, 49 und der von diesen mitgezogenen Stelzen 39 ein bestimmtes Maß überschreitet, kommt die Stelze aus dem Bereich der Rolle 38 heraus, so daß sie, wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist, auskippt und dadurch die Kupplung löst. Dadurch wird der Träger 33 und damit das gesamte Planetensystem 32 freigegeben, so daß es umlaufen kann. Auf der Nabe 40 des Trägers 33 ist ein Gewinde eingeschnitten, auf das eine Mutter 43 aufgeschraubt ist. Diese Mutter 43 ist mit Hilfe von Bolzen 42 an dem Gehäuse 41 des Getriebes derart abgestützt, daß sie sich nicht drehen, jedoch in Achsrichtung bewegen kann. Wenn sich also nun infolge der Lösung der Kupplung der Träger 33 dreht, so wird durch die Relativbewegung die Mutter 43 in Achsrichtung je nach der Drehrichtung verschoben. Die Mutter ist an ihrer Außenfläche zu einer Steuerkurve 53 geformt, die auf den zweiten Arm des zweiarmigen Hebels 52 wirkt. Auf diese Weise wird bei der Verschiebung der Mutter die Feder 37 zusammengedrückt und dadurch der Ring 38 abgehoben, so daß sich die Stelze unter der Wirkung der Feder 50 wieder aufrichten kann, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Die Kupplung 34 wird jedoch hierbei noch nicht eingerückt. Bei weiterer Bewegung bewirkt die Mutter 43 eine Verstellung eines Gestänges 44, wodurch ein Schalter 45 betätigt wird.As soon as the pivoting movement of the parts 33, 35, 49 and the stilts 39 pulled along by them exceeds a certain amount, the stilts come out of the area of the roller 38 so that, as shown in FIGS. 4 and 5, tilts out and thereby releases the clutch. As a result, the carrier 33 and thus the entire planetary system 32 is released so that it can revolve. A thread is cut on the hub 40 of the carrier 33, onto which a nut 43 is screwed. This nut 43 is supported with the aid of bolts 42 on the housing 41 of the transmission in such a way that it cannot rotate, but can move in the axial direction. If the carrier 33 now rotates as a result of the release of the coupling, the relative movement causes the nut 43 to be displaced in the axial direction depending on the direction of rotation. The nut is shaped on its outer surface to form a control cam 53 which acts on the second arm of the two-armed lever 52. In this way, when the nut is displaced, the spring 37 is compressed and the ring 38 is thereby lifted off, so that the stilt can straighten up again under the action of the spring 50 , as shown in FIG. 6 is shown. However, the clutch 34 is not yet engaged. With further movement, the nut 43 causes an adjustment of a linkage 44, whereby a switch 45 is actuated.

Die Länge der Gewinde in den Teilen 40 und 43 ist begrenzt, so daß die Gewinde nach einigen Umdrehungen auseinanderlaufen und dann keine weitere Axialverschiebung mehr eintritt. Wenn der Motor in umgekehrter Drehrichtung wieder eingeschaltet wird, so wird die Mutter mit Hilfe einer nicht gezeigten Hilfsfeder wieder mit dem Gewinde der Nabe 40 in Eingriff gebracht, so daß die Vorgänge in umgekehrtem Sinne wieder ablaufen, bis durch die Wirkung der nunmehr freigegebenen Feder 37 über die inzwischen aufgerichteten Stelzen 49 die Kupplung 34 wieder eingerückt wird. Die Antriebskraft des Motors mit der durch das Getriebe bestimmten über- oder Untersetzung kann dann über die Antriebswreue 46 an den Verbraucher weiterge_ geben werden Unter Umständen tann es auch vorteilhaft sein, von der Bewegung der Mutter 43 beiüber die Bewegung des Hebels 52 noch eine weitere Kupplung zu betätigen, die die Antriebsweile 46 an lem Gehäuse 41 festbremst, so daß der angetriebene Teil rasch zum Stillstand kommmt.The length of the threads in parts 40 and 43 is limited, so that the threads diverge after a few turns and then no further axial displacement occurs. When the motor is switched on again in the opposite direction of rotation, the nut is brought into engagement again with the thread of the hub 40 with the aid of an auxiliary spring (not shown), so that the processes run in the opposite direction until the spring 37 is now released The clutch 34 is engaged again via the stilts 49, which have now been erected. The driving force of the motor with the gear ratio determined by the gearbox can then be passed on to the consumer via the drive mechanism 46 to operate, which brakes the drive shaft 46 on the housing 41 so that the driven part quickly comes to a standstill.

Es ist auch möglich, für die beiden Arbeitsrichtungen getrennte Betätigung- bzw. Signalelemente vorzusehen, wohei an transversal bewegten Teilen je in einer Richtung je ein Anschlag für das entsprechende Signalelement angeordnet wird. Bei Anordnungen, bei denen ein Element in der einen Richtung bei beiden Bewegungsrichtungen angehoben wird, kann hier eine besondere Verriegelung vorgesehen werden, die eine Betätigung verhindert, falls gleichzeitig auch durch ein nach unten bewegtes Element eine Betätigung des anderen Elementes erfolgen könnte. Dies kann durch elektrische Verriegelung der Kontakte durchgeführt werden oder auch dadurch, daß die Übertragung der Bewegung auf das Signalelement nicht unmittelbar, sondern über Zwischenelemente erfolgt, die gegebenenfalls eine Feder freigeben, oder Sperren, die erst ihrerseits die Bewegung des Signalelementes hervorruft. Man kann auf solche Art auch nach Bedarf einer Drehrichtung eine Vorzugsstollung geben.It is also possible to have separate actuation for the two working directions. or signal elements to be provided, including one on each of transversely moving parts Direction a stop for the corresponding signal element is arranged. at Arrangements in which an element in one direction in both directions of movement is raised, a special lock can be provided here, the one Actuation prevented, if at the same time also by an element moved downwards an actuation of the other element could take place. This can be done by electrical Locking of the contacts can be carried out or by the fact that the transmission the movement on the signal element not directly, but via intermediate elements takes place, which if necessary release a spring, or locks, which in turn causes the movement of the signal element. You can do this as needed Give one direction of rotation a preferred cleat.

Claims

Claims: I. Arrangement for power transmission with torque limitation in both directions of rotation and actuation of a switching element when the permissible torque. characterized in that a for power transmission Planetary gear (48, 32, 46, 33, 40) is provided in which the power line takes place via the wheels, the axes of the wheels (48, 32, 46) leading Web part (33, 40) on the one hand frictionally via a multi-plate friction clutch (34) connected to the balance beam system (49, 35) of a torque balance (35, 36, 31) is and the other hand as part of a control device of this clutch when Slip the same the drive of a screw drive (40, 43) for the ventilation of the Coupling (34 via 52; 53, 38, 39) and the simultaneous control of a control process (via 44, 45) for stopping the drive shaft (47) or the drive motor (1) forms.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the torque balance of two spaced apart, counter to the effect of energy storage devices (36) adjustable stops (31), between which a with the web (33) of the planetary gear (48, 32, 46) firmly connected balance ball body (35) engages.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a hub (40) of the web (33) has an external thread which cooperates with a traveling nut (43), the end of an arm of angled levers (52) on the curved lateral surface attacks, the other arms of which intervene in the path of action of pressure accumulators (37), which for the mutual contact pressure of the plates (34) of the safety clutch care for.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that an angle lever arm (52b) is provided which engages via a pressure roller (38) in the path of action of the energy accumulator (37) and one through an energy accumulator (50) in its operating position in pans (51 ) held stilt (39) presses on one half (49) of the safety coupling. Considered publications: German Patent Nos. 727 962, 8-13 776, 1013472.