DE2250221A1

DE2250221A1 - Mechanischer sicherheits-zeitausloeser

Info

Publication number: DE2250221A1
Application number: DE2250221A
Authority: DE
Inventors: Timothy B Sands
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1971-11-01
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1973-05-10
Also published as: CA963293A; IL40277A0; US3713345A; GB1361706A

Description

A 231 72 B/ib

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, New Hampshire O3O6O/USA

Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser

In vielen Zündersystemen ist ein mechanischer Zeitauslöser vorgesehen, welcher sicherstellt, daß die Zündung nicht bewirkt wird, bis die zu zündende Vorrichtung einen gewissen Sicherheitsabstand von dem Startpunkt erreicht hat. Der Zündermechanismus enthält im allgemeinen ein Räderwerk, das von einer Feder angetrieben wird. Die Drehgeschwindigkeit des Räderwerkes wird im allgemeinen durch irgendeinen Mechanismus, wie z.B. ein Ankerhemmwerk, verzögert, um eine gewisse Verzögerungszeit zu erreichen. Fehler in dem Räderwerk, z.B. durch eine gebrochene Räderwelle, durch Räder mit ausgebrochenen Zähnen, durch nichtausgerichtete und deshalb nicht miteinander in Eingriff stehende Zahnräder oder durch irgendeinen Defekt des

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Of=IlOlMAL JNSPECTED

Hemmwerkes, können das Hemmwerk von dem Räderwerk trennen, so daß die Zeitausloserausgangsvielle durch die Feder mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird und der Zünder die Zündung zu früh bewirkt. Eine frühzeitige Zündung bewirkt aber eine Explosion, bevor die Vorrichtung einen ausreichenden Sicherheitsabstand von der Startstelle erreicht hat.

Nach dem bekannten Stand der Technik wird eine frühzeitige Zündung durch einen der vorgenannten Fehler durch eine Zentrifugalbremse vermieden, welche einen schnellen Ablauf und eine kurzzeitige Zeitauslösung verhindert. Diese bekannten Einrichtungen sind aber unzulänglich, da immer noch eine frühzeitige Zündung erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fehlersicheren mechanischen Zeitauslöser zu schaffen, bei weichein bei einem auftretenden Fehler eine Zeitauslösung verhindert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen mechanischen Zeitauslöser zu schaffen, der im Falle eines Fehlers eine Zeitauslösung nicht bewirkt.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eiren mechanischen Zeitauslöser zu schaffen, bei welchem eine Zeitauslösung verhindert wird, wenn das verzögernde Moment des Hemmwerkes wegfällt.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Ziele werden dadurch erreicht, daß eine die die Antriebsleistung liefernde Einrichtung mit dem Räderwerk kuppelnde Vorrichtung mit einer eine begrenzte Bewegung ermöglichenden Feder derart vorgesehen ist, daß die Bewegung der Feder proportional dem verzögernden Drehmoment der die Ablaiigeschwindigkeit verzögernden Vorrichtung ist. Vorzugsweise ist die die Antriebsleistung liefernde Einrichtung mit einer ersten Scheibe mit einer radialen Nut versehen. Diese erste Scheibe ist über eine Feder mit einem Antriebsrad gekuppelt, das mit einer zweiten Scheibe verbunden ist, welche ebenfalls mit einer radialen Nut derart versehen ist, daß ein Ausgang nur dann erhalten wird, wenn die beiden Nuten gegenseitig ausgerichtet sind. Dabei ist die Federverbindung derart ausgebildet, daß die Nuten nur dann in bezug aufeinander ausgerichtet sind, wenn der die Zeitauslösergeschwindigkeit verzögernde Mechanismus richtig arbeitet.

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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Flg. 1 eine perspektivische Darstellung eines mecha^ nischen Zeitauslösers ohne Fehlersicherung;

Fig. 2A eine perspektivische Darstellung eines Zeitauslösers gemäß der Erfindung;

Fig.2B einen Teilschnitt durch die Zeitauslöserwelle gemäß Fig. 2A; und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zeltauslösermechanismus, der nach dem bekannten Stand der Technik ausgebildet ist. Dieser Mechanismus enthält eine HauptfedeV 10, die an einem Befestigung pfeiler 12 befestigt ist. Die Hauptfeder 10 ist um eine Zeitauslöserwelle 14 herum angeordnet. Die Feder TO wird vorzugsweise vor dem Zusammenbau aufgezogen, Jedoch können auch übliche Aufzugsvorrichtungen vorgesehen sein, mit denen die Feder^iach dem Zusammenbau aufgezogen werden kann. Auf der Zeitauslöserwelle 14 sind auch ein Antriebsrad 16 und eine Zeitauslöserscheibe 18 mit einer Nut 20 angeordnet.

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Das Antriebsrad 16 steht mit einem Rad 22 in Eingriff, das zusammen mit einem weiteren Rad 26 auf einer Welle 24 angeordnet ist. Das Rad 26 greift in ein Rad 28 auf einer weiteren Welle 30 ein. Diese Welle 30 trägt ferner ein Sternrad 32, das mit einem Anker 3^ oder dergleichen, der auf einer Welle 36 angeordnet 1st, in Eingriff steht.

Ein Ausgangsarm 38 ist auf einer Welle 40 fest angeordnet, die durch eine Torsionsfeder 42 vorgespannt ist. Der Arm 38 ist neben der Zeitauslöserscheibe 18 angeordnet. Er bewegt sich aus seiner dargestellten Stellung.nur dann, wenn die Zeitauslöserscheibe Τ8 sich um einen ausreichenden Winkel dreht, so daß das freie Ende oder die Klinke 39 des Ausgangsarmes in die Nut 20 eintritt.

Die Elemente des Zeitauslösers sind zwischen einem Paar Platinen 44 und 46 angeordnet.

Wenn die Blockierung des Räderwerkes durch einen Stift 47 durch Herausziehen dieses Stiftes aufgehoben wird, beginnt die Hauptfeder 10 sich abzuwickeln, wodurch eine Drehung der Welle 14 und infolgedessen eine Drehung der Zeitauslöserscheibe 18 und des Antriebrades 16 bewirkt wird. Diese Bewegung wird

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über das Antriebsrad 16 auf die Welle 24 mit ihren Rädern 22 und 26 und dann auf die Welle ^O mit ihrem Rad 28 und dem Sternrad ^2 übertragen. Hierdurch werden die genannten Wellen mit immer höheren Geschwindigkeiten angetrieben.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Welle 50 und infolgedessen auch die Wellen 24 und 14 sowie das Antriebsrad i6 und die Zeitauslöserscheibe 18 gedreht werden, wird gesteuert durch die Geom-etrie des Hemmrades j32 auf der Welle ^O und durch den Anker Jk und dessen üchwungrnoment.

Wenn die Zeitauslöserscheibe U) bis zu der Stellung gedreht worden ist, in welcher die Nut 20 in ihrem Rand mit der Klinke 39 am Ausgangsarm JQ in Eingriff gelangt, kann sich die Ausgangswelle 40 drehen und eine Ausgangsfunktion bewirken. Der Ausgang wird normalerweise von der Welle 40 abgenommen, obwohl dies hier in der Zeichnung nicht dargestellt 1st, um die Zeichnung nicht unklar zu machen.

Die Anordnung nach Fig. 1 ist nur dargesteLlt, um deren Wirkung zu erläutern. Die Zeitausiöserzeit wird normalerweise dadurch verändert, daf3 die Anzahl der Getriebestufen und die Lage der Mut 20 in der Zeitauslöserscheibe ItJ In b«;:ug auf

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die Klinke 39 am Ausgangsarm 38 verändert werden.

Aus dieser Anordnung ist ohne weiteres ersichtlich, daß irgendein Fehler, welcher eine Unterbrechung des Räderzuges bewirkt, zu einer sofortigen Auslösung führt. Ferner ergibt jede Bedingung, durch welche eine gegenüber der normalen Geschwindigkeit höhere oder niedrige Geschwindigkeit hervorgerufen wird, eine Auslösung.

Die Nachteile der in Fig. 1 dargestellten Anordnung werden vermieden durch die in den Fig. 2A und 2B gezeigte Vorrichtung. Fig. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zeitauslöseeinrichtung, während Fig. 2B einen Teilschnitt dieser Ausführung im einzelnen zeigt, und zwar insbesondere die erfindungsgemäßen Merkmale, durch welche der Zeitauslöser fehlersicher gemacht wird.

Die Zeitauslöser"-Fehlersicherung enthält eine Hauptfeder 10, die mit einem Ende an einem Befestigungspfeiler 12 befestigt ist. Die Hauptf.eder ist um einen Nabenteil 48 eines Zeitauslösergliedes 50 gewiekelt. Das■Zeitauslöserglied 50 besitzt einen Scheibenteil 52 mit einer Nut 54. Das Zeitauslöser-

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glied 50 1st drehbar um ein Sicherungsglied 56 angeordnet, das an einer Zeitauslöserwelle 58 befestigt ist. Das Sicherungsglied 56 besitzt einen Scheibenteil 6O mit einer radialen Nut 62 und mit einem Urnfangsschlitz 64. Eine Feder 66 ist in dem Schlitz 64 angeordnet. Die Feder 66 hat eine Federkonstante, die durch die Hauptfeder und die Geometrie des Stiftes und der Mittelwelle bestimmt ist, un d zwar derart, daß eine Ausrichtung bezüglich der Nuten 54 und 62 aufrechterhalten wird, wenn das Hemmwerk normal arbeitet.

Die Zeitauslöserscheibe 52 besitzt einen Zeitauslöserstift 68, welcher auf der oberen Fläche der Scheibe befestigt ist und der in den Schlitz 64 eingreift. Der Außendurchmesser der Scheibe 52 ist größer als der Außendurchmesser der Scheibe 60.

Auf der Welle 58 ist auch ein Antriebsrad 16 befestigt. Wahlweise kann auch das Rad 16 an dem Sicherungsglied 56 befestigt sein, wobei dann beide Teile drehbar mit der Welle 58 gekuppelt sind, welche dann nicht drehbar ist. Für diesen Fall können dann Sprengringe oberhalb und unterhalb der Anordnung an der Welle 58 angeordnet werden, um eine Längsbewegung der Anordnung zu verhindern.

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Das Antriebsrad 16 steht in Eingriff mit einem Rad 22, welches auf der Welle 24'■ angeordnet ist,- die auch noch das Rad' 26 trägt. Das Rad 26 steht in Eingriff mit einem Rad 28 auf einer weiteren Welle JO. Auf der Welle J50 ist auch' ein Sternrad 32 angeordnet, das mit einem Anker 34 auf einer Welle 36 in Eingriff steht. ' ' ■ ■

Mit der Welle 40 ist ein Ausgangsarm 70 gekuppelt. Die Welle 40 wird durch eine Torsionsfeder 42 vorgespannt. Sie ist neben der Zeitauslöserscheibe 52 angeordnet und kann sich nur dann bewegen, wenn die Zeitauslöserscheibe' 52 und die Sicherungsscheibe 60 sich um einen ausreichenden Winkel drehen, so daß das freie Ende 72 des Ausgangsarmes in die Nuten 54 und 62 eindringen kann.

Die einzelnen Teile der Zeitauslöservorrichtung sind zwischen einem Paar Platinen 44 und 46 angeordnet.

Wenn die Verriegelung der Anordnung durch Herausziehen des Verriegelungsstiftes 47 aufgehoben wird, beginnt die •Hauptfeder 10 sich abzuwickeln, wodurch eine Drehung des Zeitauslösegliedes 50 bewirkt wird. Das Zeitauslöseglied 50 treibt das Sicherungsglied 56 sowie das Antriebsrad 16, das mit dem Zeit-

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auslöseglied durch den Stift 68 und die Feder 66 verbunden ist. Diese Drehung wird über das Antriebsrad 16 auf die Welle 24 mit ihren Rädern 22 und 26 und von hier aus auf die Welle 30 durch das Rad 28 Übertragen. Die 'Welle 30 trägt auch noch das Sternrad 32. Die genannten Räder werden durch die Hauptfeder 10 mit immeijhöherer Geschwindigkeit angetrieben.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Welle 30 und dadurch auch die Wellen 2k und 28 gedreht werden, wird gesteuert durch die Geometrie des Hemmungsrades 32 auf der Welle und des Ankers $k sowie durch das Trägheitsmoment dieses Ankern )h.

Solange das Hemmwerk ein normales Verzögerungsdrehmoinent hervorruft, wird die Feder 66 soweit zusammengedrückt, daß die Nuten ^fjk und 62 in den Zeitauslöse- und Sicherungsscheinen iibeieinanderliegen. Wenn also die Scheiben 32 und 60 sich in eine Lage gedreht haben, in welcher die Nuten ⁽j4 und 62 in ihren Rändern in Eingriff mit der Klinke 72 am Ausgangsarm 70 gelangen, tritt die Zeitauslösung auf, und es kann sich die Welle k2 drehen und eine gewünschte Ausgangsfunktion hervorrufen.

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Falls das durch das Hemmwerk hervorgerufene Rückhaltedrehmoment verringert wird, was z.B. dadurch auftreten kann, daß eine der Federn 10 oder 66 bricht oder daß die Feder 66 nicht richtig bemessen ist, oder daß der Räderzug zum Hemmwerk unterbrochen wird, dann wird das Federkraft-Gleichgewicht gestört, so daß die Nuten 54 und 62 in den Scheiben 52 und 60 nicht mehr übereinanderliegen, wodurch ein Ausgang, beispielsweise eine Bewegung der Welle 40, verhindert wird. "-"..'

Hieraus ist ersichtlich, daß mit nur geringfügigen Abwandlungen der üblichen Zeitauslösereinrichtungen eine Fehlersicherheit erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet sowohl mit frei-schwingenden als auch mit nichtfreischwingenden Hemmwerken, und sie kann mit geringen Abweichungen auch für bisher verwendete Vorrichtungen verwendet werden.

Grundsätzlich benutzt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Messung des vom Hemmwerk erzeugten Rückhaltedrehmoments als Maß für die Bestimmung, ob eine Verzögerungswirkung erwünscht ist oder nicht. Da die Hemmungseinrichtung des Zeitauslösers ein vorherbestimmbares mittleres Rückhaitedrehmo-

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ment erzeugt (proportional einem vorherbestimmten Eingangsdrehmoment abzüglich der Reibungskräfte und der Kräfte des Ausgangsmechaniörnus), bewirkt eine kontänui er liehe Messung des tatsächlichen Rückhaltedrehmomentes während der normalen Arbeitsweise eine Anzeige für die richtige Punktion des Zeitauslösers. Ein Vergleich des tatsächlichen Drehmomentes mit dem Drehmoment unter normalen Arbeitsbedingungen kann dann als Maß dafür benutzt werden, ob eine Verlangsamung des Ausganges des Zeltauslösers erreicht werden soll oder ob eine Zeitauslösung verhindert werden soll.

Mit der gemäß den Fig. 2A und 2B ausgebildeten Einrichtung bewegt sich bei Wegfall des RUckhaltedrehmoments durch das Hemmwerk die Zeltauslösescheibe unmittelbar in die Ausgangslage. Die Sicherungsscheibe dreht sich aber so, daß ein Ausgangssignal verhindert wird. Es wird bemerkt, daß die Sicherungsscheibe im Durchmesser etwas kleiner 1st als die Zeltauslösescheibe, so daß eine Belastung der Ausgangewelle nur auf die Zeltauslösescheibe übertragen wird und keine Störung der Messung des Rückhaltedrehmomentes des Hemmwerkes auftritt» Andere AusfUhrungsarten dieser grundlegenden Sicherungsanordnung können dadurch erreicht werden, daß flache oder runde Blattfedern, Torsionsfedern sowie Zugfedern anstelle von Druckfedern verwen-

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Ό -

det werden. Beispielsweise kann eine Zugfeder rechts von dem Stift""68' anstelle" der'Feder 66' eingesetzt werden/ Fig". 3 '■" zeigt eine andere Ausführung.' ' ' '" ·--■■- - --"■-.

"Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung liegt' ΐπ' der Möglichkeit, den Mechanismus in der uhbetatigte'n Lage'zu ■ verriegeln, in-dem man auf die Zeitauslösescheibe""derart' '' einwirit, daß die Gicherüngsscheibe automatisch so'gedreht wird, daß ein Ausgang verhindert wird. Öieses Merkmal ist insbesondere zweckmäßig bei* der Lageinang'des Zeitauslösers, wenn die Korrosion möglicherweise ein Verklemmen der Auslösescheibe und der Sicherungsscheibe bewirken kann. In diesem Falle wird ein Ausgang nicht erhalten. -

Ein wahlweises Ausführungsbeispiel ist im Schnitt in Fig., 3 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Feder J6 mit einer Nabe 78 auf dem Sicherungsglied 79 verbunden und andererseits an einem Stift 80 auf der Auslösescheibe befestigt. Der Stift 80 bewegt sich in einem Schlitz 84 in dem Sicherungsglied 79· Das Sicherungsglied 79 ist an einer nichtdargestellten Auslösewelle befestigt.

Selbstverständlich sind die dargestellten Ausführungsbeispie-

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Le nur zur Erläuterung dargestellt,.■'helfestverütänd:!ich können viele Abänderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne da.'3 die Grundlagen der offenbarten Erfindung verlassen werden. " ' '■· - -■ ■ . , ■ · ■,.■■..[ . · ) .:.!-■.:·.. ■■■,"

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Claims

£250221 -B 'A Φ E 3ST -T AH SP Bt)CH E

1.J Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser mit einer , ■ Antriebsleistung liefernden Einrichtung, mit einem Räderwerk und mit einer mit dem Räderwerk gekuppelten, die Ablauf geschwindigkeit verzögernden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine die die Antriebsleistung liefernde Einrichtung (10) mit dem Räderwerk kuppelnde Vorrichtung (56, 79) mit einer eine "begrenzte Bewegung ermöglichenden Feder (66, 76) derart vorgesehen ist, daß die Bewegung der Feder (66, 76) proportional dem verzögernden Drehmoment der die Ablaufgeschwindigkeit verzögernden Vorrichtung (32, 3*0 ist.

2. Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung ein Zeitauslöseglied enthält, das mit der die Antriebsleistung liefernden Einrichtung (10) und mit einem Sicherungsglied (56, 79) gekuppelt ist, und daß die eine begrenzte Bewegung, ermöglichende Feder (66, 76) das Zeitauslöseglied mit dem Sicherungsglied kuppelt.

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3· Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeltauslöseglied (50,82) und das Sicherungsglied (56,79 5Je mit Scheibenteilen versehen sind, die radiale Nuten (62,84) aufweisen, und dai3 die Anordnung so getroffen ist, daß die Nuten ausgerichtet sind, wenn eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment und dem von der Gesehwindigkeitsverzögerungsvorrichtung erzeugten Drehmoment besteht.

4. Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenteile des Zeitauslösegliedes (50,82) und des Sicherungsgliedes (56,79) konzentrisch zueinander angeordnet sind und daß der Außendurchmesser des Scheibenteils des Zeitauslösegliedes größer ist als der Auf3endurchmesser des Scheibenteils des Sicherungsgliedes.

5· Mechanischer Sicherheits-Zeitauslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsglied (40,42) mit einem Arm (70,72) vorgesehen ist, das so ausgebildet und angeordnet ist, daß es an einer Bewegung gehindert ist, solange die Nuten (82,84) des Sicherungsgliedes und des Zeitauslösegliedes nicht ausgerichtet und in den Bereich des Armes gedreht worden sind, daß aber der Arm nach Ausrichtung und nach

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Drehung der Nuten in den Bereich des Armes in die Nuten eingreift und eine Drehung des Ausgangsgliedes (40) hervorruft.

6. Mechanischer Sieherheits-Zeitauslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Seheibenteil (52) des Zeitaus Lösegliedes- an seiner Oberfläche mit einem Stift (68) versehen ist, daß der Scheibenteil (6O) des Sieherungsgliedes einen Umfangsschlitz (64) aufweist, daß in dem Umfangsschlitz die eine begrenzte Bewegung ermöglichende Feder {66) angeordnet ist und daß der Stift in diesen Umfangsschlitz des Seheibenteils des Sieherungsgliedes eingreift.

7· Mechanischer Sieherheits-Zeitauslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenteil (82) des Zeitauslösegliedes an seiner Oberfläche mit einem Stift (8O) versehen ist, daß der Scheibenteil (79) des Sieherungsgliedes einen Umfangsschlit? (84) aufweist, daß der Stift (8O) in den Umfangsschlitz eingreift und daß eine Feder (56) mit dem Stift (8O) und dem Zeitauslöseglied (79) gekuppelt ist.

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L e e r s e i \ e