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Geschlossenes Verspaungetriebe zur
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Prüfung von rotierenden mechanischen Übertragungs elementen Die Erfindung
bezieht sich auf ein geschlossenes Verspanngetriebe zur Prüfung von rotierenden
mechanischen tb.ertragungselementen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten
Art.
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Solche Verspaungetriebe werden benötigt, um rotierende mechanische
Übertragungselemente, wie z. B. Gelenkwellen, Zahnräder, Getriebe oder Getnebe-Paugguppen
unter möglichst wirklichkeitsgetreuen Bedingungen, d. h. belastet und rotierend,
prüfen zu können. Üblicherweise besteht ein solches geschlossenes Verspaungetriebe
aus zwei parallel verlaufenden Wellensträngen, wobei in wenigstens einem dieser
Stränge -ein zu prüfendes Übertragungselement eingefügt ist. Die Enden der drehbar
gelagerten Wellenstränge tragen Jeweils ein Zahnrad, wobei die Zahnräder der einander
benachbarten Enden der beiden Wellenstränge jeweils ineinandergreifen. Die Zahnradübersetzung
an beiden Wellenenden ist natürlich die gleiche. Durch Anordnung einer-kuppetbaren
Trennstelle in einem der Wellenstränge ist es möglich, diesen an sich geschlossenen
Kraftkreis zu unterbrechen, die beiden anschließenden Wellenenden gegeneinander
zu verdrehen und die Trennstelle unter Beibehaltung dieser Verdrehung wieder zu
überbrücken, so daß nunmehr innerhalb dieses geschlossenen Kraftkreises ein beide
Wellenstränge gegeneinander verspannendes Torsionsmoment wirksam ist. Dieses Torsionsmoment
bleibt auch erhalten, wenn das Verspaungetriebe von außen - beispielsweise über
eines der Zahnräder - mit der betriebsüblichen Drehzahl angetrieben wird. Es ist
demzufolge
auch wirksam an dem in dem einen Wellenstrang angeordneten zu prüfenden Übertragungselement.
Über den Antrieb muß lediglich noch ein die Verluste ausgleichendes Antriebsmoment
aufgebracht werden.
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Je nach Art des zu prüfenden Übertragungselementes müssen ggf. unterschiedlich
große Antriebsdrehzahlen sowie unterschiedliche hohe Torsionsmomente eingestellt
werden, wobei die Einstellung des Torsionsmomentes nur bei still stehendem Verspaungetriebe
erfolgen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlossenes Vorspann
getriebe der im berbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern
und insbesondere so auszubilden, daß es ohne wesentlichen Mehraufwand in einfacher
Weise möglich wird, das die zu prüfenden Ubertragungselemente beaufschlagende Torsionsmoment
bei rotierenden Wellensträngen stufenlos sowie dynamisch zu verstellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Das zur Prüfung benötigte Torsionsmoment wird erfindungsgemäß
nicht mehr durch Auftrennen eines der beiden Wellenstränge, sondern über ein an
einem Ende der beiden Wellenstränge angeordnetes zusätzliches Zahnradpaar in das
geschlossene Verspanngetriebe eingeschleust, wobei die Höhe des aufgebrachten Torsionsmomentes
durch Verschwenken dieses zusätzlichen Zahnradpaares variiert werden kann.
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Vorteilhafte erfindungswesentliche Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Mit dem erfindungsgemäßen geschlossenen Verspaungetriebe können in
einfacher Weise die für die Prüfung der mechanischen Übertragungselemente wesentlichen
Betriebsparameter, wie z. B. Torsionsmoment, Drehzahl und Betriebstemperatur eingestellt
und variiert werden, ohne daß dazu der Prüfbetrieb unterbrochen werden muß. Es ist
mit besonderem Vorteil, also insbesondere auch möglich, den Prüfling einem dynamischen
Prtfprogramm zu unterwerfen, in welchem er mit wechselnden Drehzahlen, Torsionsmomenten
und Betriebstemperaturen beaufschlagt wird. Ein solches Prüfprogramm wird dabei
mit Vorteil den späteren Einsatzbedingungen des Prüflings möglichst wirklichkeitsgetreu
angepaßt sein. Die Aussagekraft von aufgrund eines solchen Nachfahrversuches gewonnenen
Daten ist im
allgemeinen wesentlich höher als die von in Einstufenversuchen
gewonnenen Daten.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungs
beispiels werden die Erfindungen sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
erläutert.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein geschlossenes Verspanngetriebe
zur Prüfung von rotierenden mechanischen Übertragungselementen.
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Zwei parallele Wellenstränge sind mit 8 bzw. 10 bezeichnet. Bei der
Prüfung des rotierenden mechanischen Übertragungselementes wird mindestens in einem
dieser beiden Wellenstränge mindestens ein zu prüfendes Übertragungselement eingefügt.
Dabei kann es stich beispielsweise um die Antriebsgelenkwelle eines Kraftfahrzeuges,
um Zahnräder oder ganze Zahnradsätze handeln. Die Wellenstränge sind über nur angedeutete
Lager 11 beidseitig gelagert. An den Strangenden der beiden Wellenstränge 8 bzw.
10 sind jeweils Zahnräder befestigt. Die Zahnräder 9 an dem einen Ende der Wellenstränge
sind so bemessen und räumlich so angeordnet, daß ihre Zähne miteinander im Eingriff
stehen.
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Beide Zahnräder 9 besitzen die gleiche Zähnezahl. Am anderen Strangende
sind zur Kopplung der beiden Wellenstränge 8 und 10 zwei Zahnrad paare vorgesehen.
Ein erstes Zahnradpaar weist die jeweils an den Stranzenden befestigten ersten Zahnräder
1 und 7 auf und ein zweites Zahnradpaar besteht aus den zweiten Zahnrädern 3 und
5. Die ersten Zahnräder 1 und 7 besitzen jeweils die gleiche Zähnezahl. Sie sind
derart bemessen und räumlich so angeordnet, daß sie nicht miteinander im Eingriff
stehen. Die zweiten Zähne 3 und 5 des zweiten Zahnradpaares besitzen ihrerseits
ebenfalls gleiche Zähnezahl. Sie sind ihrerseits derart bemessen und räumlich 80
angeordnet, daß sie stindig miteinander im Eingriff sind. Darüberhinaus befindet
sich einerseits jeweils das eine zweite Zahnrad 3 mit dem einen ersten Zahnrad 1
und andererseits das andere zweite Zahnrad 5 mit dem anderen ersten Zahnrad 7 in
Eingriff, so daß nach wie vor ein geschlossenes Verspanngetriebe vorliegt. Die beiden
zweiten Zahnräder 3 und 5 des zweiten Zahnradpaares sind in einer Gestängeanordnung
2, 4 und 6 gelagert. Dieses ist so ausgebildet, daß die zweiten Zahnräder unter
Reibehartung ihrer Zahneingriffe - d. h. ihres Eingriffes untereinander sowie mit
den zugeordneten
ersten Zahnrädern 1 bzw. 7 - aus Ihrer Grundposition
herausgeschwenkt werden können. In der Figur ist die angenommene Grundposition der
zweiten Zahnräder 3 und 5 voll ausgezogen und eine herausgeschwenkte zweite Position
strichpunktiert angedeutet und mit 3' bzw. 5' beziffert. Die Schwenkachse der beiden
zweiten Zahnräder stimmt hierbei jeweils mit der Drehachse des jeweils zugeordneten
ersten Zahnrades überein.
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Das Verschwenken des zweiten Zahnradpaares kann entweder manuell oder
durch beliebige bekannte Eraftvorrichtungen, die entweder an der Gestängeanordnung
2, 4, 6 oder an der Drehachse 12 eines der beiden zweiten Zahnräder 3 bzw. 5 angreift,
bewirkt werden In der Figur ist als Bespiel eine mit 13 bezifferte hydraulische,
pneumatische oder hydropneumatische Kolbenzylinder-Einheit als Kraftvorrichtung
angedeutet.
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Die das zweite Zahnradpaar 3/5 tragende und verschwenkende Gestängeanordnung
ist im Ausführungsbeispiel als Parallelogramm-Schwinge ausgebildet und besteht aus
zwei Schwenk- oder Lagerarmen 2 bzw. 6, sowie einem Koppelglied 4. Die Sohwenk-
oder Lagerarme sind jeweils um die Drehachsen der ersten Zahnräder 1 bzw. 7 schwenkbar
gelagert. An ihren freien Enden sind die Drehachsen 12 der zweiten Zahnräder 3 bzw.
5 gelagert. Die Parallelführng der Schwenk- oder Lagerarme 2 bzw. 6 beim Schwenken
wird'durch das im Ausflhzungsbeispiel stangenförmige Eoppelglied 4 gewährleistet,
welches entweder die beiden Schwenk- oder Lagerarme oder die Drehachsen 12 der beiden
zweiten Zahnräder 3 bzw. 5 miteinander verbindet.
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Wie man aus der zeichnerischen Darstellung ohne Schwierigkeiten erkennen
kann, hat das Verschwenken des zweiten Zahnradpaares 3/5 aus seiner gezeigten Grundposition
heraus zur Folge, daß im geschlossenen Verspanngetriebe ein mit der Ver6chwenkung
zunehmendes, die beiden Wellenstränge gegeneinander verspannendes Torsionsmoment
wirksam wird.
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Ein Verschwenken des zweiten Zahnradpaares 3/5 bewirkt nämlich eine
gleichsinnige Verdrehung der beiden ersten Zahnräder 1 bzw. 7, der die am anderen
Ende der Wellenstränge befestigten Zahnräder 9 wegen ihres Zahneingriffes nicht
folgen können, so daß die Wellenstränge 8 und 10 entsprechend tordiert werden. Die
Größe des Verdrehwinkels
Je Wellenstrang hängt einerseits vom Verschwenkwinkel
k und andererseits vom tibersetzungsverhältnis zwischen den ersten und zweiten Zahnrädern,
d. h. von deren Zähnezahl, ab.
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Unter der bereits eingangs genannten Voraussetzung, daß einerseits
die beiden ersten Zahnräder 1 und 7 und andererseits die zweiten Zahnräder 3 und
5 die gleiche Zähnezahl besitzen, ergibt sich rechnerisch als Gesamt-Verdrehwinkel
für das Verspanngetriebe der Wert
wobei t den Verdrehwinkel des Verspasnngetriebes , den Verschwenkwinkel des zweiten
Zahnradpaares, R3 den Radius des zweiten Zahnrades bzw. dessen Zähnezahl und R1
den Radius des ersten Zahnrades bzw.
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dessen Zähnezahl angeben.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des geschlossenen Verspaungetriebes
steht für die Prüfung von rotierenden mechanischen Übertragungselementen eine Anordnung
zur Verfügung, die in einfacher Weise und ohne Anwendung komplizierter Steuerungs-
oder Übertragungsmechanismen während des Prüfbetriebes eine stufenlose und dynamische
Veränderung der Verspannung des Verspannungsgetriebes ermöglicht, so daß die wesentlichen
Prfffkriterien, nämlich Drehzahl, Torsionsmoment (Verspannung) sowie Temperatur
ohne Unterbrechung des Prüfbetriebes nach Jedem beliebigen Prüfprogramm variiert
werden können.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert worden,
in dem die Zahnräder 9 sowie die ersten Zahnräder 1 und 7 und die zweiten Zahnräder
3 und 5 jeweils die gleiche Zähnezahl aufweisen. Das ist nicht zwingend erforderlich.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung von Zahnrädern beschränkt.
Es versteht sichtiaß entsprechende äquivalente Maschinenelemente eingesetzt werden
können.
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