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Vorrichtung zur Momentübertragung und zur
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Begrenzung des übertragenen Momentes Die Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes und zugleich zur Begrenzung
des übertragenen Momentes zwischen einer rotierenden Antriebswelle und einer rotierend
angetriebenen Welle, wobei die Vorrichtung zwei, an der Antriebswelle bzw. an der
angetriebenen Welle angeschlossene Hälften hat und zwischen den Hälften ein die
relative Bewegung der Hälften zueinander ermöglichendes elastisches Element vorgesehen
ist und der Vorrichtung ein die relative Bewegung überwachendes Schaltelement zugeordnet
ist.
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Solche momentübertragenden und momentbegrenzenden Vorrichtungen sind
bekannt, wobei das die relative Bewegung ermöglichende, elastische Element eine
"aufhärtende" Federkennlinie hat. Demzufolge beginnt die relative Bewegung schon
bei den kleinstem Momentunterschied zwischen den Hälften; es wird aber immer kleiner,
je grösser der Momentunterschied zwischen den beiden Wellen ist. Wenn also die Begrenzung
des übertragenen Momentes bei einem gegebenen Wert erfolgen soll, ist die Überwachung
der relativen Bewegung der Hälften zueinander eine äusserst schwere Aufgabe. Zur
Lösung dieser Aufgabe wurden ziemlich komplizierte und deshalb kostspielige Anordnungen
vorgeschlagen, deren Betriebssicherheit sich als nicht ausreichend erwiesen hat.
Wenn eine derartige Anordnung als Sicherheitsvorrichtung z. B. in Antriebsmechanismen
der Fahrgasttüren von personenbefördernden Fahrzeugen, angewendet wird, wie dies
z.B. nach der DE-PS 2 928 315 der Fall ist, fallen diese Nachteile besonders schwer
ins Gewicht.
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Als elastisches Element werden in diesen bekannten Lösungen Druck-
oder Zugfedern, Tellerfedern'manchmal auch
Gummiblöcke angewendet,
deren Federkennlinien auf die Dauer nicht ausreichend konstant bleiben. Die Einstellung
und die Einhaltung der eingestellten Momentgrenze können öfters nicht verwirklicht
werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur
Momentübertragung und zugleich zur Begrenzung des übertragenen Momentes zu schaffen,
die mit einer einfachen und betriebssicheren Konstruktion die Übertragung des Drehmomentes
und bei einer wohl definierten Momentgrenze das Abbrechen dieser Übertragung in
einer kompakten Einheit ermöglicht.
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Der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung entsprechend ist das zwischen
den Hälften angeordnete elastische Element als mindestens eine Blattfeder ausgebildet,
die jeweils bei ihren Enden mit Druckkraft beaufschlagt wird und beim überschreiten
der vorher eingestellten Momentgrenze zwischen ihren Enden eine aus ihrer Ebene
hinaus gerichtete Bewegung erzeugt. Bevorzugt sind mehrere Blattfedern vorgesehen;
es kann aber auch nur eine sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung
ist um die Blattfedern herum ein die relative Bewegung übergebender Ring an die
Blattfedern angeschlossen, der in Richtung einer Mantellinie durchgehend aufgeschnitten
ist.
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In einer weiteren, erfindungsgemäss vorteilhaften Ausführungsform
ist das die relative Bewegung der Hälften der Vorrichtung überwachende Schaltelement
als ein elektrischer Schalter ausgebildet,dessen Betätigungsknopf dem Ring zugeordnet
ist und elektrisch mit einer Antriebseinheit der Antriebswelle verbunden ist.
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Erfindungsgemäss ist es auch die Ausführungsform vorteilhaft, in
der die beiden Hälften mit radialen Ansätzen versehen sind,die mindestens jeweils
eine Auflagefläche fur die Blattfedern und eine Anschlagfläche haben.
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Die Ansätze der einen Hälfte passen mit einem gewissen Spiel in die
Zwischenräume zwischen den Ansätzen der anderen
Hälften hinein.
Die Auflageflächen der zwei Hälften sind einander entgegengerichtet und die Anschlagflächen
zueinander gewandt. Die Blattfedern können in diesem Falle jeweils an einem Ansatz
der einen Hälfte und einem benachbarten Ansatz der anderen Hälfte anliegen. Zwischen
zwei Ansätzen können in einer anderen Ausführungsform jeweils zwei zueinander parallele
Blattfedern angeordnet sein, wobei der Ring jeweils auf der äusseren Blattfeder
aufliegt. Der dem Ring zugeordneteSchalter kann ein Mikroschalter sein, dessen betätigende
Rolle an der Aussenfläche des Ringes läuft.
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Im Sinne der Erfindung ist auch die Ausführungsform vorteilhaft,bei
der die Hälften jeweils eine Schelle zur Befestigung der Antriebswelle, bzw. der
angetriebenen Welle haben, wobei die Ansätze an den Schellen befestigt, vorzugsweise
damit aus einem Stück ausgebildet sind.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hat die eine Hälfte
eine Schelle zur Befestigung der einen Welle und die andere Hälfte ein Arm zum Anschluss
der anderen Welle, wobei die Ansätze an der Schelle, bzw.
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an dem Arm befestigt, vorzugsweise mit diesen aus einem Stück ausgebildet
sind. In dieser Ausführungsform kann die in der Schelle befestigte Welle eine die
Mittelbohrung des Arms mit Spiel durchgehende Verlängerung haben.
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Die vorteilhafteste Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung
ist es, wenn sie in einem die Fahrgasttür bewegenden Mechanismus eines personenbefördernden
Fahrzeuges als Sicherheitsvorrichtung in Form eines Personenfühlers angeordnet ist.
In diesem Falle kann in einer Ausführungsform an einer Schelle als Antriebswelle
eine Ausgangswelle eines pneumatischen Drehmotors, an der anderen Schelle als angetriebene
Welle eine Drehsäule der Fahrgasttür angeschlossen sein. In einer anderen Ausführungsform
kann an dem Arm ein Arbeitszylinder und an der Schelle eine Drehsäule der Fahrgasttür
an-
geschlossen sein.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine "explodierte" perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt der Ausführungsform in Fig. 1 nach Abschneiden
der Schelle und Entfernen des Deckels, Fig. 3 die Ausführungsform in Fig. 1 und
2 in einem bis 5 Anwendungsbeispiel, Fig. 6 einen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 7 einen Halbschnitt der Ausführungsform in Fig.
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6 nach der Schnittebene wie in Fig. 2 und Entfernen der Hälfte des
Deckels, Fig. 8 und 9 ein Anwendungsbeispiel der Ausführungsform in Fig. 6 und 7,
Fig. 10 die Federkennlinie des Blattfeders in dieser Erfindung.
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Wie aus der "explodierten" Darstellung einer Ausführungsform der
erfindungsgemässen Vorrichtung ersichtlich, sind zwei Hälften 1 und 2 vorgesehen,
die jeweils eine Schelle 3 und 4 haben. In den Schellen 3, 4 werden die miteinander
zu verbindenden Wellen befestigt. Zum Festziehen der Schellen 3, 4 sind Schrauben
5 in geeigneter Zahl vorhanden.
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Die beiden Hälften 1 und 2 sind in dieser Ausführungsform mit Ansätzen
6 und 7 versehen, die hiebei mit den Schellen 3, 4 aus einem Stück ausgebildet sind.
Die Ansätze 6 und 7 sind sternförmig radial angeordnet und zwar in der Weise, dass
die Ansätze 6 der einen Hälfte 1 beim Zusammenschieben der Hälften 1, 2 in die
Zwischenräume
zwischen den benachbarten Ansätze 7 der anderen Hälfte 2 mit gewissem Spiel hineinpassen.
Jeder Ansatz 6, 7 ist mit einer Auflagefläche 8 und einer Anschlagfläche 9 versehen,
wobei zwischen zwei benachbarten Ansätzen 6 oder 7 einer Hälfte 1 oder 2 eine Leitfläche
10 ausgebildet ist. Im montierten Zustand sind die Auflageflächen 8 von zwei nebeneinanderliegenden
Ansätzen 6 und 7 der beiden Hälften l und 2 einander gegenüber und die Anschlagflächen
9 solcher Ansätze 6, 7 können aneinander anliegen. Bei den Leitflächen 10 von beiden
Hälften 1, 2 werden die Hälften l, 2 zueinander verdrehbar geführt.
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Im Sinne der Erfindung ist das die relative Bewegung der Hälften
1, 2 ermöglichende elastische Element als Blattfedern 11, 12 ausgeführt, die in
diesem Ausführungsbeispiel zueinander parallel in der Weise angeordnet sind, dass
die einen Enden der Blattfedern 11, 12 auf den Auflageflächen 8 der Ansätze 6 der
einen Hälfte 1 und die anderen Enden der Blattfeder 11, 12 auf den Auflageflächen
8 der Ansätze 7 der anderen Hälfte 2 aufliegen.
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Ausserhalb der äusseren Blattfeder 12 ist um diese herum ein Ring
13 angeordnet, der die radiale Bewegung der Blattfedern 11, 12 aufzunehmen fähig
ist. Die Konstruktion ist im montierten Zustand durch Deckel 14, 15 zusammengehalten,
wobei der auf den Ansätzen 6 der einen Hälfte 1 aufliegende Deckel 14 mit Schrauben
16 an den Ansätzen 7 der anderen Hälfte 2, der auf den Ansätzen 7 der anderen Hälfte
2 aufliegende Deckel 15 mit Schrauben 17 an den Ansätzen der ersten Hälfte l befestigt
sind.
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In Fig. 2 ist die Ausführungsform in Fig. 1 im Schnitt nach Abschneiden
der Schelle 3 und Entfernen des Deckels 14 gezeigt, sodass sowohl die Ansätze 6
der-Hälfte 1, als auch die Ansätze 7 der Hälfte 2 zu sehen sind.
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Die Enden der Blattfedern 11, 12 liegen in den als Doppelsitze ausgebildeten
Auflageflächen 8 der benachbarten Ansätze 6, 7 auf und der Ring 13 ist den äusseren
Blatt-
federn 12 angeschlossen. Zwischen den Ansätzen 6 und 7 der
beiden Hälften 1 und 2 ist im Sinne der Erfindung ein gewisses Spiel vorhanden'sodass
in der in Fig. 2 gezeigten Ruhestellung der Vorrichtung die Anschlagflächen 9 voneinander
entfernt sind. Die die Hälften 1 und 2 bei der Drehbewegung führenden Leitflächen
10 sind auch gezeigt.
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Im Sinne der Erfindung ist der auf den äusseren Blattfedern 12 aufliegende
Ring 13 längs eines Schlitzes 18 in Richtung einer Mantellinie des Ringes 13 durchgehend
aufgeschnitten. Der Ring 13 ist aus elastischem oder federndem Material, sodass
dieser, wie später noch ausführlicher erläutert, die radiale Bewegung aufnehmen
und weiterleiten kann, in dem dieser einen grösseren Umfang annehmen kann.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das die relative Bewegung der
beiden Hälften 1, 2 überwachende Schaltelement als ein Mikroschalter 19 ausgeführt,
dessen Rolle 20 an der Oberfläche des Ringes 13 läuft. Der Mikroschalter 19 ist
elektrisch mit der Antriebseinheit der Antriebswelle, in diesem Beispiel mit einem
elektropneumatischen Hauptventil 21,verbunden, das eine nicht gezeigte Antriebseinheit
steuert. Diese elektrische Verbindung kann auch für die Anzeige der Funktion der
Vorrichtung ausgenutzt werden.
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In Funktion der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist z. 8.
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die Antriebswelle an der Schelle 4 der Hälfte 2 und die angetriebene
Welle an der Schelle 3 der Hälfte 1 angeschlossen. Das die angetriebene Welle drehende
Moment wird von der Schelle 4 und den Ansätze 7 der Hälfte 2 durch die Blatt federn
und 12 auf die Ansätze 6 und die Schelle 3 der Hälfte 1 übergeben. Die Blattfedern
11, 12 sind mit einer gewissen Vorspannung montiert, sodass diese die benachbarten
Ansätze 6 und 7 der beiden Hälf-
ten 1 und 2 auseinandergerückt
halten. Die "Rücken" 22 der beiden Blattfedernll, 12 bleiben dabei gerade, sodass
diese jeweils einen Ebenen bestimmt, wie dies' auch aus Fig. 10 ersichtlich ist.
Der Ring 13 ist in dieser Ausgangsposition auf seinem kleinsten Durchmesser.
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Diese Stellung der Vorrichtung wird beibehalten, solange das zu übertragende
Moment einen gewissen Wert nicht überschreitet. Danach wird der gerade Rücken 22
der Bl-attfedern 11, 12 gebogen, wobei zwischen den Enden der Blatt federn 11, 12
eine aus ihren Ebenen hinaus gerichtetete, im montierten Zustand aus der Vorrichtung
radial nach aussen gerichtete Bewegung entsteht. Wie aus Fig.
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10 ersichtlich, worin die Federkennlinie der Blattfedern 11, 12 gezeigt
ist, gehört zu einem ersten Verkürzung A des Abstandes zwischen den beiden Enden
der Blattfedern 11, 12 eine relativ grosse Vergrösserung der die Blattfedern 11,
12 beaufschlagende Kraft F. Wenn aber die Kraft F einen kritischen Wert überschreitet,
werden die Blatt federn 11, 12 wesentlich kürzer, sie federn aus, werden ganz gebogen,
auch dann, wenn die Kraft F nach Überschreiter des kritischen Wertes kleiner wird.
Nach der Verkürzung 8 ist schon die Entfernung des gebogenen Ruckens 22' von dem
geraden Rücken 22 in der Ausgangsposition bedeutend, die radial nach aussen gerichtete
Bewegung ist also in der Vorrichtung bemerkenswert.
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Diese Bewegung wird von dem Ring 13 übernommen und der Rolle 20 des
Mikroschalters 19 weiterleitet. Da der Ring 13 längs des Schlitzes 18 aufgeschnitten
ist, kann der Umfang des Ringes 13 grösser werden, was aber durch die Rolle 20 das
Umschalten des Mikroschalters 20 auslöst. Das so entstandene elektrische Signal
steuert das Hauptventil 21 um, womit die Krafterzeugung abgestellt und in dieser
Weise die Momentübertragung begrenzt wird. Nach Entlastung bis zur Vorspannkraft
kommen die Blatttedern 11, 12
in die Ausgangsposition zurück, wonach
die Momentübertragung wieder begonnen werden kann.
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Wie aus dem Vorherigen ersichtlich, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung
besonders geeignet, diese als Sicherheitsvorrichtung in dem die Fahrgasttür 23 bewegenden
Mechanismus eines personenbefördernden Fahrzeuges anzuwenden. Die Fahrgasttür 23
hat eine Drehsäule 24, die durch eine Antriebseinheit 25 rotierend angetrieben ist.
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In einem in Fig. 3 bis 5 gezeigten Anwendungsbeispiel wird die Fahrgasttür
23 im wesentlichen zu sich parallel bewegt, und in der Antriebseinheit ist ein pneumatischer
Drehmotor 26 vorhanden. An dem Gehäuse des Drehmotors 26 ist ein Rahmen 27 befestigt,
worin die Drehsäule 24 als angetriebene Welle im Lager 27 drehbar gelagert ist.
Die Drehsaule 24 ist in der Schelle 3 eingespannt, während dessen die Ausgangswelle
28 des Drehmotors- 26 in der Schelle 4 als Antriebswelle befestigt ist. Der dem
Ring 13 der Vorrichtung zugeordnete Mikroschalter 19 ist ebenfalls auf dem Rahmen
27 montiert und elektrisch mit der Steuerung des Drehmotors 26 verbunden.
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In Funktion wird beim Schliessen der Fahrgasttür 23 das Moment in
der oben beschriebenen Weise durch die Blatt federn ll, 12 übertragen. Wenn ein
Hindernis z.
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@. eine Pers@n im Wege der Bewegung der Fahrgastür 24 geblieben ist,
trifft die vordere Kante der Fahrgasttür 24 auf dieses Hindernis auf. Die durch
den Drehmotor 26 ausgeübte Kraft steigt verhältnismässig rasch an, wodurch- die
auf die einzelnen Blattfedernll, 12 einwirkende Kraft F (Fig. 10) auch immer grösser
wird. Beim Erreichen des kritischen Werts der Kraft F, drücken die Blattfedern 11,
12 den Ring 13 stark auseinander, wodurch der Mikroschalter 19 umgeschaltet und
der Drehmotor 26 abgestellt, bzw. in Öffnungsrichtung betrieben wird. Wie schon
früher erwähnt, wird die Kraft F nach Erreichen
des kritischen
Wertes kleiner, wodurch auch die auf das Hindernis, z.B. auf die in der Türöffnung
befindliche Person ausgeübte Kraft sich vermindert.
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In Fig. 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung dargestellt, die ebenfa-lls zwei Hälften 1 und 2 sowie Ansätzen 6, 7,
Blattfedern 11, 12 und den Ring 13 hat. Hiebei ist aber nur eine Schelle 4 für die
Hälfte 2 vorgesehen, woran sich die angetriebene Welle 29 anschliesst. An der Antriebsseite
der Vorrichtung ist ein verdrehbarer Arm 30 vorgesehen, an dessen Nabe 31 die Ansätze
6 dieser Hälfte 1 befestigt sind.
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Es ist zweckmässig, die angetriebene Welle mit einer in die Nabe 31
hineinreichende Verlängerung 32 mit kleinerem Durchmesser zu versehen, um die .
drehbare Führung der zwei Hälften 1 und 2 sicherer zu machen.
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In Fig. 8 und 9 ist ein Anwendungsbeispiel der Ausführungsform in
Fig. 6 und 7 ebenfalls in einem Antriebsmechanismus der Fahrgasttür 23 dargestellt,
deren im Lager 27 drehbar gelagerte Drehsäule 24 als die angetriebene Welle in der
Schelle 4 eingeklemmt ist. An dem Arm 30 ist hiebei ein linearer Arbeitszylinder
32 angeschlossen, der gelenkig. mit der Fahrzeugkarosserie 34 verbunden ist. Der
an dem Ring 13 laufende Mikroschalter 19 ist auch in diesem Beispiel mit einem nicht
dargestellten Steuerventil des Arbeitszylinders 33 elektrisch verbunden.
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Diese Ausführungsform arbeitet analoger zu der vorher beschrieben.
Die von dem Arbeitszylinder 33 hervorgerufene lineare Verschiebung wird durch den
Arm 30 in Drehung umgesetzt, was durch die Blattfedern 11, 12 der anderen Hälfte
2 und weiter der Drehsäule 29 der Fahrgasttür 23 weitergegeben wird. Beim Überschreiten
der zugelassenen Momentgrenze wird durch den Mikroschalter 19 der Arbeitszylinder
33 duckentlastet, bzw.
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in die andere Richtung unter Druck gesetzt.
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Wie schon früher erwähnt, ist in Fig. 10 die Federkennlinie einer
Blattfeder 11, 12 dargestellt. Die Auflageflächen 8 der Ansätze 6, 7 übermitteln
die Kraft F auf die Blattfeder 11, 12 in deren Ende wie es mit dem Pfeil angedeutigt
ist. Die Verkürzung A ist während des Betriebes zugelassen, da die dabei übertragbare
Kraft auch z. 8. zum Schliessen der Fahrgasttür 23 notwendig ist. Die Verkürzung
B erfolgt nach Überschreiten der zugelassenen Kraft-, bzw. Momentgrenze, wobei aber
die Antriebsabschaltung erfolgt. In diesem Bereich verkleinert sich jedoch die Kraft
F, was bei den Sicherheitsvorrichtungen der Antriebsmechanismen besonders günstig
ist. Die gesamte Verkürzung C entspricht dem Spiel, was zwischen den Anschlagflächen
9 der benachbarten Ansätze 6 und 7 der beiden Hälften 1 und 2 vorhanden ist. Wie
aus dem Obigen ersichtlich, funktionieren die Blattfedern 11 und 12 bis Ende der
Verkürzung A als ein passives kraftübertragendes Element und nachher bis Ende der
Verkürzung B als ein federndes Element.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann natürlicherweise nicht nur
in Antriebsmechanismen von Fahrgasttüren, sondern in allen Fällen eine Anwendung
finden, bei denen ein Drehmoment bis zu einer Grenze übertragen und das System nach
überschreiten dieser Grenze abgeschaltet werden soll.
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Dabei können Drehmotore oder linear verschiebende Antriebselemente
angewendet werden.