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Einrichtung zum Koppeln einer trägen Masse mit einer die träge Nasse
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tragenden Unterlage Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen ,3 t.
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Ein Beispiel für einen selbsthemmungsfreien Schwenkantrieb ist eine
Stabilisierungsanlage, welche der trägen Masse ermöglicht, ihre Raumlage durch Ausnutzung
ihrer eigenen Trägheit beizubehalten und eine Veränderung der Schwenklage der trägen
Masse gegenüber der Unterlage durch kraftschlüssiges Aufbringen von Momenten ermögijct
(DE-AS 22 40 569).
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Bei derartigen Einrichtungen stellt sich die Aufgabe, auch während
eines andauernden Fahrzu.stndes die träge Nasse, wie eine Waffe, in einer beliebig
vorgebbaren Winkilage mit der Unterlage, wie einem Fahrzeug, starr zu koppeln. Die
Koppelung oder Zurrunq soll im Betrieb des selbsthemmungsfreien Schwenkantriebes
schaltbar sein.
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Dle Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Kennzeichens
des Anspruchs 2 gelöst.Hierbei lassen sich StörmoMent2 dadurch vermindern oder sogar
vermciden, daß das Getriebe in gleicher Richtung auf die träge Masse wirkt wie der
Schwenkantrieb.
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Mit der Lösung nach der Erfindung wird trotz der hohen im Betrieb
tretenden Relativbeschleunigungen zwischen träger Masse und Unterlage eine Zurrung
in einfacherWeise in jeder Winkelstellung zwischen träge Masse und Unterlage ermöglicht,
während bei nicht betätigter Koppelung oder Zurrung zwischen Unterlage und träger
Masse die Hemmwirkung so klu gehalten wird, daß eine Ausnutzung der Eigenträgheit
der trägen Masse zum Stabilisieren gewährleistet ist.
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Das Getriebe kann durch einen umsteuerbaren Motor antreibbar sein,
dessen Abtriebsmoment vorzugsweise so geregelt wird, daß die Getriebeteile der Relativbeschleunigung
zwischen träger Masse und Unterlage folgen. Bei genauer Regelung läßt sich das dem
Abtriebsmoment des selbsthemmungsfreien Schwenkantriebes überlagerte Störmoment
des Getriebes zu Null machen.
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In manchen Fällen ist es nicht möglich, die träge Masse voll auszuwuchten.
Dadurch können sich z.B. bei Linearbeschleunigungen der Unterlage, wie eines Fahrzeuges,
Störmomente um die Lagerstelle der trägen Masse ergeben. Ist der Schwenkantrieb
für die träge Masse als eine Stablilisierungsvorrichtung mit einem Regler zum Regeln
des Schwenkwinkels der trägen Masse auf einen Sollwinkel ausgebildet, so kann ein
Stellsignal des Reglers außer der Stabilisierungsvorrichtung auch dem Motor zugeführt
werden, so daß er auf das Getriebe entgegen der Regelabweichung wirkt. Das ist sinnvoll
besonders dann, wenn der Motor aufgrund seiner Eigendynamik schneller gegen die
Regelabweichung wirkt als der Schwenkantrieb selbst.
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Anstatt der Verwendung eines Motors zum Antrieb des Getriebes kann
es in der Praxis genügen, wenn das Getriebe auf andere Weise, z.B.
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durch den Abtrieb des selbsthemmungsfreien , insbesondere als Stabilisierungsvorrichtung
ausgebildeten Schwenkantriebes angetrieben wird. Insbesondere für die Stabilisierung
eines Waffenturmes ist der Einfluß der Fahrzeugbewegung eines den Turm tragenden
Fahrzeuges auf die Stabilisierungsvorrichtung und die Stabiliserungsleistung geringer
als der Einfluß der Umwuchtmomente. Wird nun das Abtriebsmoment der Stabilisierungsvorrichtung
nicht direkt auf den Turm übertragen, sondern über das Getriebe gemäß der Erfindung,
so werden die Störeinflüsse durch die einseitige Hemmwirkung des Getriebes abgeschwächt.
Allerdings verringert sich hier-bei der Ubertragungswirku: grad vom Antrieb auf
den Turm. Je nach dem Bewegungszustand des Fahrzeuges und den Unwuchtverhältnissen
des Turms bzw. der Waffe sind Hemmwirkung und Wirkungsgrad optimal abzustimmen.
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Vorteilhaft werden Getriebe verwendet, die bezogen auf das UbersetzunC
verhältnis und das Abtriebsdrehmoment eine sehr geringe Trägheit habe Beispiele
für solche Getriebe sind Schneckengetriebe, wobei die Schnecke antreibt und das
Schneckenrad mit der trägen Masse verbunden ist, oder Getriebe mit Spindel und Mutter.
Ist z.B. ein Schneckengetriebe verwendet, so genügt zum Ausgleich der Relativbewegungen
zwischen träger Masse und Unterlage allein eine Beschleunigung der Schnecke, wofUr
nur ein kleines Antriebsmoment erforderlich ist.
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hirktein gröf',eres Antriebsmnrnt als das theoretisch erforderliche
auf die Schnecke, so ergibt Sich ein Störmoment, das jedoch zum einen inmler gegen
die ReibkråLte der trägen Masse in ihrer Lagerung an der Unterlage wirkt und zum
anderen dann relativ klein wird, wenn der Antriebsmotorrit kleiner Leistung dimensioniert
wird.
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Eine besonders einfache Ansteuerung des Motors ist dann gegeben, wenn
nu di .ntriebsrichung des Motors in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen träger
tasse und Unterlage umgesteuert wird. Das maximale Störmoment ist auch bei dieser
einfachen Ansteuerungsart so gering, daß cs praktisch vernachlässigt werden kann.
Dic hemmung des Getriebes, die zum Einleiten der Koppelung bzw. Zurrung zwischen
träger Masse und Unterlage erforderlich ist, kann dadurch erzeugt werden, daß das
Getriebe als selbsthemmendes Getriebe ausgebildet wird, was z.B. bei einem Schneckengetriebe
in einfacher Weise möglich ist, oder daß eine Bremse vorgesehen ist, welche vorzugsweise
die schneller, d.h.
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mit dem kleineren Moment drehende Welle bremst. Günstig ist im Hinblick
auf die Aus legung der Bremse, wenn die Untersetzung des Getriebes zur trägen Masse
hin groß ist, was bei den oben erwähnten Getrieben der Fall ist.
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Vorteilhaft ist hierbei, wenn das als Schneckengetriebe ausgebildete
Getriebe gerade nicht mehr selbsthemmend gestaltet ist und die Bremse auf die Schneckenwelle
ein definiertes Bremsmoment ausübt, um einen Uberlastungsschutz für die Teile der
Kraftübertragung zwischen träger irlasse und Unte laae zu schaffen. Der enrähnte
Motor karr so dimensioniert sein, daß bei ausgescisit Schwenkantrieb eine Schwenkbewegung
der trägen Masse mittels des Motor ausgeführt werden kann. Es genügt hierzu eine
kleine Leistung insbesondere bei Verwendung eines Schneckengetriebes, das von Haus
aus eine große Übersetzung aufweist.
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Die träge Masse, wie eine Waffe, kann über das gemäß der Erfindung
vorgesehene Getriebe auch von Hand gerichtet werden, wenn an der Eingangsseite des
Getriebes eine Handkurbel angeordnet ist. Diese Handkurbel kann entweder direkt
an die Eingangswelle angekuppelt oder bei schlechter Zugänglichkeit über eine Welle
angelenkt sein.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
Ausführungseispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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Die Figuren zeigen perspektivische, schematische Ansichten dreier
unterschiedlich ausgebildeter Einrichtungen gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist mit 1 der Teil eines Fahrzeugaufbaus bezeichnet, an
aer in Lagern 1' eine Waffe 2 um die Achse 3 schwenkbar angeordnet ist. Die Waffe
2 ist über einen Zahnkranz4 mit einer Verzahnung 5 an seinem Umfang schwenkbar,
und zwar beispielsweise mit einer Stabilisierungseinrichtunc, deren Abtriebsritzel
bei 6 angedeutet ist. In die Verzahnung 5 greift außerdem ein Ritzel 7 ein, das
auf der Ausgangswelle 8 eines insgesar mit dem Bezugszeichen 9 bezeichneten Schneckengetriebes
sitzt. Die Abtriebswelle 8 des Schneckengetriebes 9 ist in Lagern 10 am Fahrzeugaufbau
1 gelagert und trägt an ihrem dem Ritzel 7 abgewandten Enae ein Schneckenrad 11,
das mit einer Schnecke 12 kämmt. Die Schnecke welle 13 der Schnecke 12 ist In Lagern
14 am Fahrzeugaufbau 1 gelagert und wird über einen Riementrieb 15 von einem Elektromotor
kleiner Leistung 16 angetrieben, der am Fahrzeugaufbau 1 abgestützt ist.
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An ihrem anderen Ende trägt die Eingangswelle 13 eine Bremsel7, die
ebenfalls am Fahrzeugaufbau abgestützt ist. An ihrem motorseitigen Ende ist an die
Welle 13 über eine Kupplung 18 eine Handkurbel 19 ankuppelbar.
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Im Betrieb der Einrichtung bei von dem Fahrzeugaufbau 1 entkoppelter
Zahn Waffe 2 wird der/kranz 4 über das Abtriebsritzel 6 der nicht gezeC-ten Stabilisierungsvorrichtung
angetrieben. Von dem nicht gezeigten Regelkreis dieser Stabilisierungsvorrichtung
wird cer Motor 16 mit einem Stellsignal gleichzeitig so angesteuert, daß der Motor
16 das Ritzel 7 in gleicher , vom Ritzel 6 vorgegebenen Drehrichtung antreibt. Die
Bremse 17 ist dabei gelüftet. Soll nun die Waffe 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau
1 gezurrt werden, so wird die Bremse 17 betätigt und bleibt für üle Dauer ces Zurr-
oder Koppelungszustanaes angezogen. D-e als Reibungsbremse ausgebildete Bremse hält
die Eingang welle 13 bis zil einem definierten Moment fest. Wird dieses Moment überschritten,
0 dreht die Ein@@gswelle 13 durch. Hierdurch werden Getriebeteile tJr Uberlastung
s:,chützt.
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Bei ausgeschalteter Stabilisierungsvorrichtung kann die Waffe durch
Ansteuern des Motors 16 für Richtbewegungen geschwenkt werden. Damit dies möglich
ist, muß die Leitung des Motors größer als die im ;;affen- und Antriebssystem vorhandene
Reibleistung sei. Durch ,nrasten der Kupplung 18 läßt sich auch ein Richten der
Waffe 2 von @@@ vornehmen
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
2 sind wiederum der r ahrzeugaufbau mit 1 und eine Waffe mit 2 bezeichnet. Die Waffe
ist um eine Achse 3/slnlwba,%trai,1die gleichzeitig die geometrische Achse der Abtriebswelle
8 eines mit 29 bezeichneten Schneckengetriebes ist. Das auf der Abtribswelle 8 sitzende
Schneckenrad 21 kalmlt mit einer Schnecke 22, die auf der Getriebeeingangswelle
13 sitzt. Diese ist drehbar gegenüber der Unterlage 1 gelagert und wird im Unterschied
zu der Ausführung nach Fig. 1 von der Stabilisierungsvorrichtung 20 angetrieben,
welche im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Eingangswelle 13 des Schneckengetriebes
29 konzentrisch umgibt. Das Schnecke., getriebe 29 ist in diesem Fall selbsthemmend
ausgebildet, so daß in KraftfluBrichtung von der Waffe 2 über das Schneckengetriebe
seib tätig eine Hemmung erzeugt wird.
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Die Ausführung nach Fig. 2 ist wegen des Wegfalls eines eigenen Motor
16 und einer Bremse 17 besonders einfach und genügt wegen der geringc Trägheit der
Schnecke 22, die nur einer kleinen Antriebsleistung bedarf, auch dem Erfodernis,
daß die Eigenschaften der Stabiliserungsvorrichtung,mit der die Waffe 2 schnell
und genau zu richten ist,nicr in unzulässiger Weise verschlechtert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Waffe 2 in Lagern
an einem Fahrzeugaufbau 1 um eine Achse 3 schwenkbar mittels eines nicht gezeigten
Schwenkantriebes angeordnet. Eine Einrichtung zum oppeln oder Zurren der Waffe 2
mit dem Fahrzeugaufbau 1 in jeder beliebigen Winkellage des vorgegebenen Schwenkbereiches
der Waffe 2 umfaßt eine imsgesamt mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnete Strebe 39
mit Spindel 40 und Mutter 41. Die Mutter 41 hat eine rohrförmige Verlängerung 42,
die über ein Drehung der Mutter verhinderndes Gelenk 43 am Fahrzeugaufbau angelenkt
ist. In einem Sackloch 44 dreht die Spindel über Lager 45 auf einem Zapfen 46, der
ebenfalls Teil der Strebe 39 bildet und über ein Gelenk 47 an der Waffe 2 angelenkt
ist. Der Zapfen 46 trägt einen Flansch 48, der zunächst radial nach außen verläuft,
dann axial verläuft und schließlich radial nach inne zurückgeboqen ist. Zwischen
den beiden radialen Teilen des Flansches ist ein Flansch 49 am Ende der Spindel
gehalten. Durch die Flanschanorcinunq
48, i') isC die Spindel
40 axir? mit clem Zapfen 46 fixiert.
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Auf der Spindel 40 sitzt ein Zahnrad 50, das mit dem Abtriebszahnrad
5 eines Elektromotors 52 kämmt. Dieser Elektromotor 52 ist fest mit der Mutter 41
verbunden. Ebenfalls mit der Mutter 41 über einen Träger 5.
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fest verbunden ist eine Bremse 54, die über ein Ritzel 55 auf das
Zahn rad 50 einwirken kann. Im-Betrieb bei von dem nicht gezeigten Schwen;' antrieb
geschwenkter Waffe 2 wird die Strebe im Schwenksinne dadurch.
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in ihrer Länge verändert, daß der Motor 52 zum Drehen der Spindel
40 über das Za;mrad 50 betätigt wird, beispielsweise durch ein Stellsianal, das
von einer Regeleinrichtung der nicht gezeigten Schwenkvorrichtung abgegeben wird
Durch Drehen der Spindel 40 wird diese je nach der Drehrichtung aus der Mutter 41
heraus- oder in diese hineingeschraubt. Im ersten Falle wird die Strebe 39 verlängert
und folgt damit einem Hochschwenken der Waffe 2, während sie im anderen Fall verkürzt
wird und damit einen Herunterschwenken der Waffe 2 folgt. Auf diese Weise läßt sich
die Einrichtung also so bewegen, daß sie eine Schwenkung der Waffe 2 durch den Schwenkantrieb
nicht stört.
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Soll die Waffe 2 mit der Unterlage 1 gekoppelt werden, so wird die
Bremse 54 betätigt. Hierdurch wird ein Bremsmoment über das Zahnrad 50 auf die Spindel
4C ubertragen, weiches nach dem Abbremsen die Spindel 40 festhält und damit die
Strebe bei einer der momentane Schwenklage der Waffe 2 entsprechenden Länge hält.
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Auch bei der Einrichtung nach Fig. 3 kann durch ents?ronhenuc Gestaltung
des Gewindes zwischen Spindel 40 und Mutter 41 Selbsthem..uns bei Kraftfluß von
der Waffe z zur Unterlage 1 erzielt werden. Die Bremse 54 erübrigt sich dann vorzugsweise
wird jedoCh ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel noch Fig. 1 das aus Spindel 40
und Mutter 41 gebildete Getriebe gerade so ausgelegt, deß in der genannten Kraftflußrichtung
eine Hemmwirkung gerade unterhalb der Selbsthemmung erzielt wird und daß die Bremse
54 mit einem definierten Moment wirkt, um den erwähnten Uberlastschutz zu erzielen.
Ein solcher Uberlastschutz ist bei selbsthemmender Auslegung des Getriebes nicht
gegeben
. Während die Getriebe nach den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 eine Schwenkung
der trägen Masse 2 um 3600 und mehr mitmachen können, ist das Getriebe nach Fig.
3 auf einen Winkelbereic für die Schwenkung der Waffe 2 beschränkt, der sich aus
der Entfernung des Gelenks 47 von der Achse 3 untl dem Längenunterschied zwischen
voll ausgefahrener und voll eingefahrener Strebe ergibt.
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Es versteht sich, daß die beschriebenen Einrichtungen aller Ausführun'
beispiele auch bei anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden können.
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Z.B. kann die Waffe 2 durch einen Beobachtungs- oder Fernmeldeeinrichtungen
tragenden Drehturm ersetzt sein. Die gezeigten Einrichtunge sind überall da anwendbar,
wo zwei um mindestens eine Achse relativ zueinander bewegliche Teile in beliebigen
Winkellagen starr miteinande: koppelbar sein sollen.