DE3118864C1 - "Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes" - Google Patents

Description

• Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Reibungskupplung mit zwischen beiden Rotationsteilen angeordneter Betätigungsvorrichtung, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Betätigungsvorrichtung bei abgehobenem Schlagbolzen, F i g. 3 einen Querschnitt durch die Betätigungsvorrichtung im Beaufschlagungsmoment des Schlagbolzens, F i g. 4 eine Abwicklung der Betätigungsvorrichtung mit der Darstellung einer nach links gerichteten Drehung der Kupplungsnabe gegen die Kupplungshülse, F i g. 5 eine Abwicklung der Betätigungsvorrichtung mit nach rechts gerichteter Drehung der Kupplungsnabe gegen die Kupplungshülse.
• Die in F i g. 1 dargestellte Reibungskupplung besteht im wesentlichen aus einer Kupplungshülse 2, mit der eine Gelenkgabel 1 fest verbunden ist, und der Kupplungsnabe 3, die über einen sogenannten Ziehverschluß 4 auf z. B. einer Zapfwelle (nicht dargestellt) eines Schleppers gegen axiale Verschiebung sicherbar ist. Mit der Kupplungshülse 2 ist über die Gelenkgabel 1 die erste Nockenscheibe 6 fest verbunden. An der Kupplungsnabe 3 ist die zweite Nockenscheibe 8 über Führungsstifte 11 drehfest gehalten. Zwischen den Nockenscheiben 6 und 8 ist die Steuerscheibe 7 zentrisch gelagert.
• Ein piezoelektrisches Element 5 ist in einer Ausnehmung der Gelenkgabel 1 angeordnet, wobei der durch eine Feder 10 in axialer Richtung beaufschlagte Schlagbolzen 9 sich mit der der Feder 10 gegenüberliegenden Seite an der Nockenscheibe 8 abstützt.
• Tritt zwischen der Kupplungshülse 2 und der Kupplungsnabe 3 durch Überschreiten des eingestellten Nennmomentes der Kupplung eine Verdrehung ein, so hebt abhängig von der Drehrichtung mindestens die Nockenscheibe 8 gegen die Kraft der Feder 10 durch das Zusammenwirken der Nocken 12' und 12" gegen das piezoelektrische Element 5 gerichtet ab, wobei der Schlagbolzen mitgenommen wird. Nachdem die Nocken 12' und 12" aufeinander abgelaufen sind, wird der Schlagbolzen 9 und die Nockenscheibe 8 in Betätigungsrichtung durch die Feder 10 beschleunigt, wobei durch das Aufprallen des Schlagbolzens 9 auf das piezoelektrische Element 5 ein elektrischer Impuls erzeugt wird.
• Durch geeignete elektrische Verbindungen eines nicht weiter beschriebenen Schwingkreises mit dem piezoelektrischen Element kann dabei ein über einen Empfänger aufnehmbares Signal erzeugt werden.
• Fig. 2 zeigt die Betätigungsvorrichtung im aufgelaufenen Zustand der Nocken, wobei der Schlagbolzen 9 vom piezoelektrischen Element 5 abgehoben hat.
• In F i g. 3 ist der Aufschlagzustand des Schlagbolzens 9 auf das piezoelektrische Element dargestellt.
• Bei der in F i g. 4 dargestellten Abwicklung der Betätigungsvorrichtung ist eine Linksdrehung der Kupplungsnabe 3 gegenüber der Kupplungshülse 2 vorgesehen. Hierbei wird die Steuerscheibe 7 von der Nockenscheibe 8 in Drehrichtung mitgenommen, so daß beide Scheiben bei Ablaufen der Nocken 12' auf den Nocken 12 in Richtung auf das piezoelektrische Element 5 zufallen.
• In F i g. 5 ist eine nach rechts gerichtete Drehung der Kupplungsnabe 3 gegenüber der Kupplungshülse 2 angenommen. In diesem Fall gleiten die Nocken 12' der Nockenscheibe 8 auf den Nocken 12" der Steuerscheibe 7ab.
• Da in Abhängigkeit von der Drehrichtung einmal nur die Nockenscheibe 8 mit dem Schlagbolzen 9 in Richtung auf das piezoelektrische Element 5 von der Feder 10 beschleunigt werden muß, wobei jedoch in der anderen Drehrichtung die Nockenscheibe 8 und die Steuerscheibe 7 beschleunigt werden müssen, können sich bei Drehrichtungswechsel Unterschiede in der umgesetzten Schlagenergie bemerkbar machen. Für diesen Fall kann eine weitere Feder 13 vorgesehen sein, die auf die Nockenscheibe 8 einwirkt, so daß die umsetzbare Schlagenergie des Schlagbolzens 9 unabhängig von der Drehrichtung lediglich durch die Feder 10 aufgebracht wird. Da die Resonanz-Frequenz des angeschlossenen Schwingkreises zweckmäßigerweise auf die vom Schlagimpuls abhängige Frequenz des piezoelektrischen Elementes abgestimmt wird, ist in diesem Fall gewährleistet, daß eine optimale Abstimmung zwischen der Frequenz des Schwingkreises und der Anregungsfrequenz des piezoelektrischen Elementes 5 für beide Drehrichtungen besteht.
• Die Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes kann über das genannte Beispiel hinaus in allen Fällen angewendet werden, bei denen ein piezoelektrisches Signal unabhängig von der Drehrichtung zweier relativ zueinander sich verdrehender Teile gewonnen werden soll.
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Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes in beiden Drehrichtungen durch die Relativbewegung zweier Rotationsteile, bestehend aus einem gegen die Kraft einer Feder auslenkbaren Schlagbolzen und mindestens einer mit axial gerichteten Nocken versehenen Nockenscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß a) mit dem einen als Kupplungshülse (2) ausgebildeten Rotationsteil eine mit sägezahnförmigen Nocken (12) versehene erste Nockenscheibe (6) fest verbunden ist, b) mit dem anderen als Kupplungsnabe (3) ausgebildeten Rotationsteil eine mit zu den Nocken (12) der ersten Nockenscheibe (6) in Umfangsrichtung gleichgerichtet verlaufenden sägezahnförmigen Nocken (12') versehene zweite Nockenscheibe (8) drehfest jedoch axial verschiebbar verbunden ist, c) zwischen den beiden Nockenscheiben (6, 8,) eine beidseitig mit zu den Nocken (12,12') der Nockenscheiben (6, 8) korrespondierenden sägezahnförmigen Nocken (12") versehene Steuerscheibe (7) zentrisch gelagert ist, d) das piezoelektrische Element (5) an dem die erste Nockenscheibe (6) haltenden Rotationsteil angeordnet ist, e) die zweite Nockenscheibe (8) sowie die Steuerscheibe (7) axial über den Schlagbolzen (9) von einer Feder (10) beaufschlagt sind.
2. 2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß f) die zweite Nockenscheibe (8) und die Steuerscheibe (7) axial gegen eine weitere Feder (13) abgestützt sind.

   Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes in beiden Drehrichtungen durch die Relativbewegung zweier Rotationsteile, bestehend aus einem gegen die Kraft einer Feder auslenkbaren Schlagbolzen und mindestens einer mit axial gerichteten Nocken versehenen Nockenscheibe.

   Eine für beide Drehrichtungen wirksame Betätigungsvorrichtung für einen Schlaghammer zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes ist vorgeschlagen (DE-Patentanmeldung P 32 961.4). Hierbei ist ein aus einer Steuerscheibe herausgedrückter Nocken in der Mitte mit einem Durchlaß versehen. Der Schlaghammer ist fingerartig ausgeführt und reicht teilweise in den Rotationsbereich der Steuerscheibe hinein. Bei Anlaufen des Schlaghammers gegen einen Nocken wird ersterer vorgespannt und fällt bei Erreichen des Durchlasses auf das piezoelektrische Element. Durch die weiterdrehende Steuerscheibe wird der Schlaghammer von der Rückseite des Nockens eingefangen und an dieser solange weitergeführt, bis der Schlaghammer einen weiteren Durchlaß zwischen zwei Nocken erreicht, durch den er wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt.

   Bei der beschriebenen Anordnung ist es von Nachteil, daß mit steigenden Drehzahlen der Schlaghammer nicht mehr durch den Durchlaß fallen kann, sondern diesen überspringt, was den Ausfall eines Impulses zur Folge hat oder gegen die Rückseite des Nockens anläuft und dabei zerstört wird.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in beiden Drehrichtungen wirksame Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung eines piezoelektrischen Elementes zu schaffen, das eine sichere Beaufschlagung des piezoelektrischen Elementes mit Schlagenergie gewährleistet und bei der auch bei Höchstdrehzahlen keine Zerstörung der Vorrichtung eintreten kann.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß a) mit dem einen als Kupplungshülse ausgebildeten Rotationsteil eine mit sägezahnförmigen Nocken versehene erste Nockenscheibe fest verbunden ist, b) mit dem anderen als Kupplungsnabe ausgebildeten Rotationsteil eine mit zu den Nocken der ersten Nockenscheibe in Umfangsrichtung gleichgerichtet verlaufenden sägezahnförmigen Nocken versehene zweite Nockenscheibe drehfest jedoch axial verschiebbar verbunden ist, c) zwischen den beiden Nockenscheiben eine beidseitig mit zu den Nocken der Nockenscheiben korrespondierenden sägezahnförmigen Nocken versehene Steuerscheibe zentrisch gelagert ist, d) das piezoelektrische Element an dem die erste Nockenscheibe haltenden Rotationsteil angeordnet ist, e) die zweite Nockenscheibe sowie die Steuerscheibe axial über den Schlagbolzen von einer Feder beaufschlagt sind.

   Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Betätigungsvorrichtung für ein piezoelektrisches Element ist es von besonderem Vorteil, daß unabhängig von der jeweiligen Drehzahl ein Abgleiten der sägezahnförmig ausgebildeten Nocken aufeinander stattfindet. Ein Sperrzustand kann sich dabei in keiner der beiden Drehrichtungen einstellen, so daß eine Gefahr einer Zerstörung für die Betätigungsvorrichtung nicht gegeben ist.

   Die Anzahl der Nocken kann bei Erwartung hoher Drehzahlen bis auf minimal zwei Nocken vermindert werden.

   Nach einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nockenscheibe und die Steuerscheibe axial gegen eine weitere Feder abgestützt sind.

   Bei dieser Ausführung ist es von Vorteil, daß sich die aufgrund der konstruktiven Verhältnisse in beiden Drehrichtungen unterschiedlich zu beschleunigenden Massen nicht auf die Schlagenergie des Schlagbolzens auswirken können.