DE4134659C2

DE4134659C2 - Anordnung zur Leistungsrichtungserkennung bei Drehmomentübertragung

Info

Publication number: DE4134659C2
Application number: DE4134659A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Kaempf; Hans-Juergen Dr Ing Langen; Friedrich Dr Ing Herberg
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1991-10-19
Filing date: 1991-10-19
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2011-10-20
Also published as: IT1255864B; JPH05223838A; ITMI922349A1; GB9221586D0; FR2682759B1; US5341675A; ITMI922349A0; DE4134659A1; FR2682759A1; GB2260612A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Leistungsrich tungserkennung in einem Antriebsstrang bei Drehmomentüber tragung mit einem positiv angetriebenen ersten Antriebs element und einem damit zur Drehmomentweiterleitung ver bundenen zweiten Antriebselement.

In Antriebssträngen von Maschinen oder Fahrzeugen besteht häufig das Problem, daß dem Antriebsdrehmoment entgegen gerichtet ein negatives Moment, beispielsweise von der Maschine die anzutreiben ist, aufgebaut wird. So kann beispielsweise bei einer landwirtschaftlichen Maschine, die von einem Traktor angetrieben wird, eine Blockade in der Maschine durch Verstopfung entstehen, die zu beseiti gen ist. Hierzu sind bisher Freiläufe oder Überlast kupplungen vorgesehen. In Antriebssträngen eines vierrad getriebenen Traktors oder eines Kraftfahrzeuges können solche negativen Verspannmomente durch Fahren im Schubbe trieb entstehen. Ferner können bei einem Traktor negative Antriebsmomente beim Fahren mit Vierradantrieb auf trockener Straße eintreten, wenn der Allradantrieb einge schaltet ist und ein Vor- oder Nacheilen der Räder einer Achse konstruktiv vorgesehen ist. Desweiteren können negative Leistungsrichtungen dann eintreten, wenn an einem Traktor beispielsweise nicht aufeinander abgestimmte Reifengrößen verwendet werden oder sich aufgrund unterschiedlicher Abnutzung Unterschiede an dem Größenverhältnis der Reifen für die Vorderräder und der Hinterräder eingestellt haben. Auch bei Kurvenfahrten kann durch die unterschiedlichen Abrollradien eine Verspannung eintreten.

In der US 5014560 ist eine Einrichtung zum Messen von Drehmomenten beschrieben, in welcher auch auf das Problem, daß Drehmomente auftreten können, die den Antriebsmomenten entgegengerichtet sind, hingewiesen ist. Jedoch sind dort keine Mittel zur Drehrichtungserfassung vorgesehen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun de, eine Anordnung zu schaffen, die eine Leistungsrich tungserkennung bei Drehmomentübertragung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Antriebselement über einen begrenzten Drehwinkel einander gegenüber drehmomentfrei oder mit einem vorbestimmten Drehmomentwert verdrehbar sind, wobei jedoch die beiden Antriebselemente bei den jeweiligen Endstellungen einander gegenüber an drehfesten Anschlägen anliegen und Mittel zur Erfassung der jeweiligen relativen Drehstellung des zweiten Antriebselementes zum ersten Antriebselement und solche zur Drehrichtungserfassung sowie eine Auswerteeinheit vorgesehen sind. Die Auswerte einheit erzeugt in Abhängigkeit von der relativen Dreh stellung der Antriebselemente und der Drehrichtung oder aus einer aus Drehrichtung und Drehstellung resultierenden Impulsfolge ein die Leistungsrichtung kennzeichnendes Signal.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß bei einer vor gegebenen Drehrichtung in Abhängigkeit von der relativen Drehstellung der beiden Antriebselemente einander gegen über angezeigt wird, ob die Drehrichtung der positiven Drehmomentübertragung mit den tatsächlich anliegenden Verhältnissen der Drehmomentübertragung übereinstimmt. Dies bedeutet, daß das treibende erste Antriebselement auch wirklich das anzutreibende zweite Antriebselement mit Drehmoment beaufschlagt oder ob aufgrund der besonderen Antriebsverhältnisse das anzutreibende zweite Antriebsele ment das positiv angetriebene erste Antriebselement ver sucht, zu überholen, also zu einer negativen Leistungs richtung führt. Da bei solchen negativen Leistungsrichtun gen die Gefahr der Verspannung des Antriebsstranges besteht oder aber auch beispielsweise ein Bruch von Teilen im Antriebsstrang möglich ist, ergibt eine solche Leistungsrichtungserkennung unter Erzeugung eines die jeweilige Leistungsrichtung kennzeichnenden Signal die Möglichkeit, in den Antrieb einzugreifen. Dies kann durch Stillsetzen des Antriebes oder aber durch Eingriff in die Steuerung erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auswerteeinheit dann, wenn der in der Antriebs drehrichtung des ersten Antriebselementes nach hinten weisende Anschlag des zweiten Antriebselementes an dem für die positive Drehmomentübertragung in dieser Antriebsdreh richtung vorgesehenen nach vorne weisenden Anschlag des ersten Antriebselementes anliegt, eine erste Art von Signal und dann, wenn der in Antriebsdrehrichtung des ersten Antriebselementes nach vorne weisende Anschlag des zweiten Antriebselementes an dem in Antriebsdrehrichtung nach hinten weisenden Anschlag des ersten Antriebselemen tes anliegt, eine zweite Art von Signal erzeugt.

Mit der ersten Art von Signal wird erkennbar, daß in der Richtung des positiven Antriebes ein Drehmoment auf das anzutreibende Antriebselement übertragen wird, während die zweite Art von Signal erkenntlich macht, daß das anzu treibende Antriebselement ein negatives Moment auf das treibende Antriebselement ausübt.

Die erzeugten Signale können optisch und/oder akustisch wahrnehmbare Signale sein, die der Bedienungsperson den jeweiligen Betriebszustand anzeigen und ihn zum Eingriff in die Steuerung des Antriebsstranges veranlassen können.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Signale unmittelbar als Steuersignale für die angetriebene oder anzutreibende Maschine darstellen. So kann z. B. das zweite Signal genutzt werden, um die Drehmomentübertragung herunterzu regeln, bei einem Fahrzeug die Geschwindigkeit zu redu zieren oder für den Fall des Einsatzes in einem Antriebs strang mit Leistungsverzweigung die Leistungsverzweigung zu verändern.

In Ausgestaltung der automatischen Auswertung und Nutzung der Steuersignale ist vorgeschlagen, daß die erste Art von Signal den Antrieb der Drehmomentübertragung aufrechter hält und daß das zweite Signal eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung auslöst.

Für die Erfassung der relativen Drehstellung der beiden Antriebselemente einander gegenüber sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen. Nach einer ersten Lösung ist ein Schaltstift vorgesehen, der in einem der Antriebselemente geführt ist und aus diesem, je nach Relativstellung, mehr oder weniger herausragt, wobei der Schaltstift mit einem Sensor zusammenwirkt, der die Stellung des Schaltstiftes erfaßt und der Auswerteeinheit zuführt. In Ausgestaltung dieses Gedankens ist vorgeschlagen, daß der Schaltstift in einer radial verlaufenden Bohrung des zweiten Antriebsele mentes geführt ist und einen Schaltknopf aufweist, der in einer ersten Stellung in eine entsprechend geformte Aus nehmung des ersten Antriebselementes einrastet und in einer zweiten Stellung auf einer Stützfläche aufsitzt und in dieser Stellung mit seinem Schaft über die Außenfläche des zweiten Antriebselementes in Richtung auf den Sensor vorsteht.

Als Mittel zur Erfassung der Drehstellung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß jedem Antriebselement eine Zahn scheibe drehfest zugeordnet ist, welche jeweils mit einem Sensor zusammenwirken. Aus der Impulsfolge, die aus den relativen Stellungen der Zahnscheiben zueinander resul tiert und von den Sensoren an die Auswerteeinheit weiter gegeben wird, ermittelt die Auswerteeinheit die Dreh stellung und das zu erzeugende Signal. Die jeweilige Im pulsfolge ist charakteristisch für eine Drehstellung. Sie kann aber auch charakteristisch für die Leistungsrichtung sein, welche unmittelbar als Signal angezeigt werden kann.

In Ergänzung zu diesen beiden Zahnscheiben kann eine wei tere Zahnscheibe drehfest mit dem zweiten Antriebselement verbunden sein, der ebenfalls ein Sensor zugeordnet ist. Aus der Impulsfolge der mit dem ersten oder zweiten An triebselement verbundenen Zahnscheibe und der weiteren Zahnscheibe, die von den Sensoren der Auswerteeinheit zugeführt wird, erkennt die Auswerteeinheit die Drehrich tung. Aus dem Zusammenwirken von Drehrichtung und rela tiver Drehstellung der beiden Antriebselemente stellt die Auswerteeinheit fest, ob es sich um eine Drehstellung handelt, bei der eine positive Drehmomentübertragung zwischen den beiden Antriebselementen erfolgt oder ob das anzutreibende Antriebselement ein negatives Moment ausübt, so daß sich eine negative Leistungsrichtung einstellt. Dabei kann die weitere Zahnscheibe mit Winkelversatz zu einer der beiden anderen Zahnscheiben angeordnet sein.

Für den Fall, daß ein Schaltstift zur Drehstellungser kennung vorgesehen ist, werden nach der Erfindung zur Drehrichtungserfassung zwei Zahnscheiben vorgeschlagen, welche einem der beiden Antriebselemente zugeordnet sind und drehfest einander gegenüber an diesen befestigt sind und jeweils mit einem Sensor zusammenarbeiten.

Zur Konkretisierung der Antriebselemente ist für ein erstes Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, daß als erstes Antriebselement eine Antriebswelle dient, die in der Boh rung einer Nabe als zweitem Antriebselement einsitzt und dem Antriebselement Keile zugeordnet sind, die in Nuten des anderen Antriebselementes mit Drehspiel eingreifen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeich net, daß als erstes Antriebselement einer der Lamellen träger einer Lamellenreibkupplung und als zweites An triebselement mindestens eine diesem zugeordnete Reib lamelle dient, welche eine Zahnscheibe trägt und daß die anderen Reiblamellen drehfest an einer Nabe angebracht sind.

Schließlich ist es zur Konkretisierung auch möglich, daß die beiden Antriebselemente die beiden Kupplungsteile einer Klauenkupplung darstellen, deren Klauen mit Dreh spiel ineinander greifen.

Für den Fall der Nutzung von Zahnscheiben und Sensoren zur Erkennung der Drehstellung der beiden Antriebselemente einander gegenüber, können die Zahnscheiben der beiden Antriebselemente Zähne gleicher Teilung aufweisen. Es ist jedoch auch die Verwendung von Zahnscheiben unterschied licher Teilung möglich, wobei die Zähne und Zahnlücken einer Zahnscheibe doppelt so groß sind wie die der anderen Zahnscheibe.

Um das zweite Signal erst dann zu erzeugen, wenn ein be stimmter Wert der negativen Leistung erreicht wird, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß das zweite Antriebselement zur Anlage seines in der Antriebsdrehrich tung des ersten Antriebselementes hinten liegenden An schlags in Richtung auf den für die positive Drehmoment übertragung wirksamen Anschlag des ersten Antriebselemen tes vorgespannt ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs form der beiden Antriebselemente und die Zuordnung der Auswerteeinheit und Sensoren;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 in der Ebene des Schaltstiftes bei Antrieb über die Welle und po sitiver Antriebsdrehrichtung "links";

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Antriebselemente nach Fig. 1 in der Ebene des Schaltstiftes bei Antrieb über die Welle und positiver Antriebsdrehrichtung "rechts";

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Antriebselemente und die Zuordnung der Auswerteeinheit für eine Aus führungsform mit zwei Zahnscheiben zur Fest stellung der relativen Drehstellung der beiden Antriebselemente einander gegenüber;

Fig. 5 einen vereinfachten Querschnitt zu Fig. 4 zur Darlegung der relativen Drehstellung der Zahn scheiben bei Antrieb über die Welle und Antriebsdrehrichtung "rechts";

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Zahnscheibe als Einzel teil;

Fig. 7 die gegenseitige Zuordnung der Antriebselemente und der Auswerteeinheit unter Verwendung einer Reibkupplung, welche schaltbar gestaltet ist;

Fig. 8 einen Querschnitt durch Fig. 7 gemäß Schnittlinie A-A;

Fig. 9 eine Anordnung aus Auswerteeinheit und Antriebs elementen im Längsschnitt, dargestellt als Klauen kupplung mit Zahnscheiben und Sensoren,

Fig. 10 einen Schnitt B-B gemäß Fig. 9,

Fig. 11 die gegenseitige Zuordnung der Zahnscheiben in verschiedenen Stellungen bzgl. Antriebsdrehrich tung "rechts" bzw. "links" und die daraus resul tierende Impulsfolge, wobei Zahnscheiben mit Zäh nen gleicher Teilung vorgesehen sind;

Fig. 12 eine Abwandlung zur Ausführung gemäß Fig. 11, insofern, als eine der Zahnscheiben eine Teilung bzgl. ihrer Zähne und Zahnlücken aufweist, die zu der der anderen Zahnscheibe unterschiedlich ist.

Fig. 13 eine weitere Abwandlung zur Ausführung gemäß Fig. 11.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Variante der Ge staltung bzgl. der Anordnung zur Leistungsrichtungser kennung, bei der das erste Antriebselement 1 als in der Bohrung 26 des zweiten Antriebselementes 2 einsitzender Wellenstumpf gestaltet ist, der beispielsweise Bestandteil einer Gelenkwelle sein kann, indem eine Gelenkgabel an den Wellenstumpf angeformt ist. In einer Ausnehmung des Wellenstumpfes sind umfangsverteilt Keile 4 drehfest auf genommen. Die Keile 4 greifen in Ausnehmungen 10 des zwei ten Antriebselementes 2 ein. Das zweite Antriebselement 2 ist als Hülse mit einem Flansch gestaltet, der zur Be festigung an einem anzutreibenden Maschinenteil oder Fahr zeugteil, beispielsweise den Vorderachsantrieb, dienen kann.

Die Ausnehmungen 10 des zweiten Antriebselementes 2 sind in Umfangsrichtung größer gestaltet als der Keil 4, so daß zwischen dem Keil 4 und der Ausnehmung 10 in Umfangsrich tung ein Drehspiel 3 vorhanden ist. Die Anschläge bilden den Seitenflächen der Keile 4 sind mit 7 bzw. 8 bezeich net. Die zugehörigen Anschlagflächen des zweiten Antriebs teiles 2, die durch die Wände der Ausnehmung 10 gebildet werden, sind mit 6 bzw. 9 bezeichnet. Es arbeiten die Anschläge 7 des Keiles 4 und 6 des zweiten Antriebselemen tes 2 sowie 8 des Keiles 4 und 9 des zweiten Antriebsele mentes 2 zusammen. Zur Feststellung der Drehstellung der beiden Antriebselemente 1, 2 einander gegenüber dient ein Schaltstift 11, der mit einem Sensor 13 zusammenwirkt. Der Schaltstift 11 ist in einer radial verlaufenden Bohrung 12 des zweiten Antriebselementes 2 angeordnet. Die Bohrung 12 ist als Stufenbohrung gestaltet. Zum ersten Antriebsele ment 1 hin weist der Schaltstift 11 einen Schaltkopf 15 auf, dessen Kontur der der Ausnehmung 14 in der Außen fläche 18 des ersten Antriebselementes 1, angepaßt ist. An den Schaltkopf 15 schließt sich der Schaft 16 an, der durch die Bohrung 12 nach außen aus dem zweiten Antriebs element 2 herausgeführt ist. Zwischen dem Schaltkopf 15 und der Stufe der Bohrung 12 ist eine Feder 17 angeordnet, die den Schaltstift 11 radial nach innen drängt. Bei einer ersten Stellung, bei der der Schaltkopf 15 des Schalt stiftes 11 in die Ausnehmung 14 eingreift, schließt der Schaltstift 11 mit seinem Schaftende im wesentlichen mit der Außenfläche 19 des zweiten Antriebselementes 2 ab. Diese Stellung ergibt sich aus den Fig. 1 und 2. Dabei liegt der Keil 4 mit seiner Anschlagfläche 7 an der An schlagfläche 6 des zweiten Antriebselementes 2 an. Diese Stellung entspricht einem Antrieb über das erste Antriebs element 1 mit einer positiven Antriebsdrehrichtung entge gen dem Uhrzeigersinn (links). Die Antriebsdrehrichtung ist durch den in das erste Antriebselement 1 eingezeichne ten Pfeil mit der Bezeichnung An dargestellt. Der Sensor, der zur Erkennung der Stellung des Schaltstiftes 11 dient ist mit 13 bezeichnet. Er gibt die Information der Stel lung des Schaltstiftes 11 an die Auswerteeinheit 5 weiter.

Aus Fig. 3 ist eine Positionierung der beiden Antriebs elemente 1,2 einander gegenüber ersichtlich, bei der die Keile 4 des ersten Antriebselementes 1 jeweils mit ihrem Anschlag 8 an dem Anschlag 9 des zweiten Antriebselementes 2 in Anlage sind. In dieser relativen Drehstellung zwischen dem ersten und zweiten Antriebselement 1 und 2 hat der Schaltstift 11 mit seinem Schaltkopf 15 die Aus nehmung 14 in dem ersten Antriebselement 1 verlassen. Er ist radial gegen die Kraft der Feder 17 nach außen ver schoben und stützt sich mit seinem Schaltkopf 15 auf der als Stützfläche dienenden Außenfläche 18 des ersten An triebselementes 1 ab. Der Sensor 13 erkennt, daß der Schaltstift 11 mit seinem Schacht 16 über die Außenfläche 19 des zweiten Antriebselementes 2 hinausragt und damit gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Position dem Sensor 13 angenähert ist.

Eine positive Drehmoment- und Leistungsübertragung durch das erste Antriebselement 1 im Uhrzeigersinne ergibt die in Fig. 3 dargestellte Relativstellung. Für den Fall, daß bei positivem Antrieb des ersten Antriebselementes 1 entsprechend Fig. 2 im linksdrehenden Sinne eine Kraft auf das zweite Antriebselement 2 ausgeübt wird, das dieses im Verhältnis zu Antriebsdrehrichtung An "links" zurückhält, da es nicht schneller laufen kann als das erste Antriebselement, erfolgt ein Anlagewechsel der Anschläge, so daß die Anschläge 8 und 9 zueinander in Anlage kommen und daß bezüglich der Relativstellung der beiden Antriebs elemente 1, 2 sich die in Fig. 3 dargestellte Position ergibt. Die Drehrichtung, die ebenfalls der Auswerteein heit 5 zugeführt wird, wird beispielsweise aus der Impulsfolge von Zahnscheiben 41, 42, die drehfest dem ersten Antriebselement 1 zugeordnet sind und drehfest einander gegenüber sind, unter Nutzung über Sensoren 43, 44 festgestellt. Aus der Drehrichtung und der Stellung des Schaltstiftes 11 ermittelt die Auswerteeinheit 5, daß bei positiver Antriebsdrehrichtung An und einer Stellung der beiden Antriebselemente 1, 2 einander gegenüber entsprechend Fig. 3 eine negative Leistungsrichtung gegeben ist. Sie erzeugt dann ein Signal für den Bediener, das gleichzeitig als Steuersignal, beispielsweise für die Betätigung einer Trennkupplung dienen kann. Für den Fall, daß Antriebsdreh richtung und die Stellung des Schaltstiftes 11 mit den in den Fig. 2 bzw. 3 ersichtlichen Antriebsdrehrichtungen übereinstimmt und entsprechende Impulsfolgen von den Zahnscheiben 41, 42 und den zugehörigen Sensoren 43, 44 der Auswerteeinheit 5 zugeführt werden, wird ein erstes Signal erzeugt, das kenntlich macht, daß die Antriebsdrehleistung auch in der gewünschten Leistungsrichtung übertragen wird. Bei diesem Zustand liegen jeweils die in Antriebsdreh richtung An nach vorne weisenden Anschläge 7 oder 8 des Keiles 4 des ersten Antriebselementes 1 an dem in Antriebsdrehrichtung An nach hinten weisenden Anschlag 6 bzw. 9 des zweiten Antriebselementes 2 an.

Die Ausbildung der Zahnscheiben 41, 42 entspricht der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Form.

Aus den Fig. 4 bis 6 ergibt sich eine zweite Aus führungsform. Der Unterschied zu der Ausbildung gemäß den Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß die beiden Antriebsele mente 1, 2 zur Erkennung ihrer relativen Drehstellung ein ander gegenüber jeweils mit einer Zahnscheibe 20, 21 ver sehen sind. Die Zahnscheiben 20, 21 sind, wie aus Fig. 6 erkennbar, als Winkelringe gestaltet, wobei der nach außen weisende Schenkel Zähne 37, die mit Zahnlücken 39 ab wechseln, aufweist. Es sind zwei Ausführungsformen denk bar, die im Zusammenhang mit den Fig. 11 und 12 noch näher erläutert werden.

Jeder Zahnscheibe 20, 21 ist ein Sensor 22, 23 zugeordnet. Der Sensor 22 wirkt mit der Zahnscheibe 20 und der Sensor 23 mit der Zahnscheibe 21 zusammen. Die beiden Sensoren 22, 23 sind einander gegenüber und zumindest gegenüber einer der Zahnscheiben 20 oder 21 ortsfest gehalten. Aus Fig. 5 ist eine erste der beiden möglichen Relativ stellungen erkenntlich, wobei in der Antriebsdrehrichtung An des angetriebenen ersten Antriebselementes 1 der be züglich der Antriebsdrehrichtung An nach hinten weisende Anschlag 7 des ersten Antriebselementes 1 an dem in An triebsdrehrichtung An nach vorne weisenden Anschlag 6 des zweiten Antriebselementes 2 in Anlage ist. Dies bedeutet, daß von dem vom Antriebselement 1 eigentlich anzutreiben den zweiten Antriebselement 2 eine Kraft im überholenden Sinne auf das Antriebselement 1 ausgeübt wird. Es ist eine negative Leistungsrichtung gegeben. Die Stellung der beiden Zahnscheiben 20, 21 einander gegenüber ergibt im Zusammenwirken mit den zugehörigen Sensoren 22, 23 eine für die Drehstellung der beiden Antriebselemente 1, 2, 4 einan der gegenüber charakteristische Signalfolge, welche unter Berücksichtigung der Antriebsdrehrichtung An, die eben falls als Wert der Auswerteeinheit 5 zugeführt wird, einen Schluß auf eine negative Leistungsrichtung ergibt und in der Auswerteeinheit 5 zu einer zweiten Signalart führen, die hierfür charakteristisch ist.

Aus Fig. 6 ist eine Zahnscheibe 20, 21 erkennbar. Die in Fig. 5 erkenntlichen Zahnscheiben 20, 21 entsprechen der dargestellten Zahnscheibe. Dies bedeutet, die beiden Zahn scheiben 20, 21 sind für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 identisch. Die Zahnscheibe weist Zähne 37 und Zahnlücken 39 gleicher Teilung und Umfangserstreckung auf.

Die Ausführung gemäß den Fig. 7 und 8 zeigt eine Anord nung zur Leistungsrichtungserkennung, bei der eine Reib kupplung benutzt wird. Zusätzlich ist die Reibkupplung schaltbar gestaltet. Die Drehmomenteinleitung an das erste Antriebselement 1, welches als Lamellenträger gestaltet ist, erfolgt über das damit drehfest verbundene Zahnrad 27. Die Außenkontur des als Lamellenträger gestalteten Antriebselementes 1 weist im Anschluß an das Antriebszahn rad 27 eine Außenkontur auf, die als erste Zahnscheibe 20 gestaltet ist. Die Zahnscheibe 20 arbeitet mit einem Sen sor 22 zusammen. Am Lamellenträger als erstem Antriebsele ment 1 sind Reiblamellen angeordnet, von denen ein Teil drehfest im ersten Antriebselement 1 gehalten sind. Sie bilden somit zusammen mit dem Lamellenträger das erste Antriebselement 1. Zumindest eine der dem Lamellenträger zugeordneten Reiblamellen ist in Umfangsrichtung gegenüber den restlichen Reiblamellen mit Drehspiel angeordnet. Sie bildet das zweite Antriebselement 2.

Hierzu greift sie mit nach außen weisenden keilförmigen Ansätzen 4 in entsprechende Ausnehmungen 10 des ersten Antriebselementes 1 mit Drehspiel 3 ein. Bei Antrieb des ersten Antriebselementes 1 im linksdrehenden Sinne ist entsprechend Fig. 8 die Anschlagfläche 7 des ersten An triebselementes 1 an dem Anschlag 6 des zweiten Antriebs elementes 2 in Form der umfangsverstellbaren Reiblamellen in Anlage. An diese Reiblamelle ist eine Zahnscheibe 21 angebracht, die sich gegenüber der am Lamellenträger bzw. Antriebselement 1 angebrachten Zahnscheibe 20 verdreht.

Die dem ersten Antriebselement 1 zugeordneten Reiblamellen sind mit weiteren Reiblamellen 28, die drehfest auf einer Nabe 29 angeordnet sind, in Reibkontakt. Die weiteren Reiblamellen 28 sind in alternierender Folge mit den er sten Reiblamellen des ersten Antriebselementes 1 angeord net. Das Lamellenpaket stützt sich gegen das Widerlager 32 der Nabe 29 axial ab. Gegen das andere Ende des Lamellen paketes stützt sich die Druckplatte 31 ab, die von einer Druckfeder 33 beaufschlagt ist. Das Widerlager 32 ist über die Sicherungsscheibe 34 an der Nabe 29 axial festgelegt. Zwischen der Druckplatte und der Abstützung für die Druck feder 33 ist ein Zylinderraum 35 gebildet, dem über ein Ventil 36 Druckmittel von einer Druckmittelversorgung zugeführt werden kann, um die Reibanordnung zu entlasten und damit den Drehmomentfluß zu unterbrechen. Die Steue rung des Ventils 36 erfolgt über die Auswerteeinheit 5. Die Druckplatte 31 ist drehfest auf der Nabe 29 festge legt. Auf ihrer Außenfläche weist sie eine Verzahnung 24 auf, welcher ein weiterer Sensor 25 zugeordnet ist. Die von den Sensoren 22 und 25 in Verbindung mit den ihnen zugeordneten Zahnscheiben 20, 24 dienen zur Drehrichtungs erkennung. Aus der Impulsfolge, ermittelt durch die Sen soren 22, 23 bezüglich der den beiden Antriebselementen 1, 2 zugeordneten Zahnscheiben 20, 21 und der Drehrichtung er zeugt die Auswerteeinheit 5 Signale zur Steuerung des Ventiles 36. Für die Antriebsdrehrichtung des Antriebsele mentes 1 in Pfeilrichtung An entsprechend Fig. 8 ergibt sich bei der dort gezeigten relativen Drehstellung, bei dem der in Drehrichtung vorne liegende Anschlag 7 des ersten Antriebselementes 1 an dem in Drehrichtung gesehen nach hinten weisenden Anschlag 6 des zweiten Antriebs elementes 2 anliegt, steht ein Signal zur Beaufschlagung des Zylinderraumes 35 mit Druckmittel aus dem Druckmittel reservoir bzw. von der Pumpe an, so daß die Druckscheibe 31 von der Anordnung der Reiblamellen abgehoben wird. Der Leistungsfluß wird unterbrochen. Es handelt sich um ein Signal, das feststellt, daß bei der vorgegebenen Antriebs drehrichtung des ersten Antriebselementes 1 im Uhrzeiger sinne kein positives Moment auf das Antriebselement 2 übertragen wird, sondern dieses selbst ein Drehmoment auf das Antriebselement 1 überträgt, so daß eine negative Leistungsrichtung gegeben ist, mit der Steuerfolge, wie oben beschrieben.

Die sich aus der Zuordnung und Veränderung der Relativver stellung zweier Zahnscheiben 20, 21 ermittelte Impulsfolge ist anhand der Fig. 11 und 12 näher erläutert.

Bei der Ausführung gemäß den Fig. 9 und 10 ist anstelle einer Reibanordnung eine Klauenkupplung vorgesehen, wobei die eine Kupplungshälfte, die mit dem Antriebszahnrad 27 einstückig ausgebildet ist, das erste Antriebselement 1 darstellt. Dieses weist die in Fig. 10 ersichtlichen Klauen 45 auf. Diese Klauen 45 greifen in entsprechende Ausnehmungen 10 des als zweite Kupplungshälfte einer Klauenkupplung gestalteten zweiten Antriebselementes 2 axial ein. Zwischen zwei in Umfangsrichtung folgenden Ausnehmungen 10 des zweiten Antriebselementes 2 sind die Klauen 46 ausgebildet. Die Klauen 45 des ersten Antriebs elementes 1 weisen eine um das Drehspiel 3 verkleinerte Umfangserstreckung gegenüber den Ausnehmungen 10 des zwei ten Antriebselementes 2 auf.

Aus Fig. 9 ergibt sich eine Stellung für das Schaltventil 36, nach der eine Pumpe über das Schaltventil 36 mit dem Zylinderraum 35 verbunden ist. In diesem Zustand wird die Druckplatte gegen die Kraft der Feder 33 nach rechts ver schoben. Dabei gelangen die Klauen 45, 46 außer Eingriff. Aus diesem Grunde ist in Fig. 10 eine relative Dreh stellung der beiden Antriebselemente 1, 2 dargestellt, in welcher die zweite Art von Signal erzeugt wird, die zu einer Unterbrechung des Kraftflusses führt, weil eine negative Leistungsrichtung gegeben ist. In dieser Position liegt bei der vorgesehenen, entgegengesetzt zum Uhrzeiger sinn gerichteten Antriebsdrehrichtung, der Anschlag 8 der Klaue 45 des Antriebselementes 1 am Anschlag 9 der Klaue 46 des Antriebselementes 2 an.

In Fig. 11 sind Zahnscheiben 20, 21 mit gleicher Teilung bzgl. ihrer Zähne 37 dargestellt. Die Umfangserstreckung der Zähne 37 und der Zahnlücken 38 ist gleich groß. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung eine Abwicklung eines Teils des Umfanges der beiden Zahnscheiben 20, 21 dargestellt. Fig. 11a stellt die Zuordnung der beiden Zahnscheiben 20, 21 für eine Relativstellung dar, bei der positiv eine Leistung von dem ersten Antriebselement 1 auf das zweite Antriebselement 2 übertragen wird, die bei spielsweise in Anwendung auf die Ausbildung der Anordnung nach den Fig. 7 und 8 bedeuten würde, daß die Kupplung geschlossen bleibt, d. h. das Ventil den Zylinderraum 35 mit dem Rücklauf und dem Vorratsbehälter verbindet. Die Impulsfolge, die hierfür von den Sensoren an die Auswerte einheit 5 weitergegeben wird, ist rechts neben den beiden ausschnittsweise gezeigten Zahnscheiben 20, 21 darge stellt. Entsprechend sind für die gleiche Antriebsdreh richtung in Fig. 11b die Positionen der Zähne 37, 38 und Zahnlücken 39, 40 der beiden Zahnscheiben 20, 21 einander gegenüber für den Zustand dargestellt, daß eine negative Leistungsrichtung gegeben ist.

Für die beiden entsprechenden Zustände bei einer entgegen gesetzten Antriebsdrehrichtung des ersten Antriebselemen tes ergeben sich die aus den Fig. 11c und 11d ersicht lichen Impulsfolgen. Immer dann, wenn sich eine negative Leistungsrichtung ergibt, wird der Befehl zum Öffnen der Kupplung, wie sie beispielsweise in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, gegeben. Dieser Zustand entspricht der Schaltungsstellung des Ventils 36 in Fig. 7.

Aus Fig. 12 ist eine Ausbildung der beiden Zahnscheiben 20 und 21 in den jeweiligen Positionen entsprechend den Fig. 11a bis d erkenntlich, wobei die Zahnteilungen der beiden Zahnscheiben 20, 21 unterschiedlich ist. So weist die Zahnscheibe 20 gegenüber der Zahnscheibe 21 Zähne 37 und Zahnlücken 39 auf, die hinsichtlich ihrer Umfangser streckung die doppelte Größe der Zähne 38 und Zahnlücken 40 der Zahnscheibe 21 haben.

Fig. 13 zeigt eine Ausbildung der Zahnscheiben 20,21 entsprechend Fig. 11, wobei jeweils dann, wenn bei der Zahnscheibe 20 der Sensor den Wert 1 feststellt, dieser mit dem Impuls der Zahnscheibe 21 verglichen wird. Die daraus resultierende Impulsfolge kennzeichnet die jeweils anliegende Leistungsrichtung.

Bezugszeichenliste

1 erstes Antriebselement/Lamellenträger
2 zweites Antriebselement/Reiblamelle
3 Drehwinkel
4 Keil/Ansätze
5 Auswerteeinheit
6, 7, 8, 9 Anschlag
10 Ausnehmung/Nut
11 Schaltstift
12 Bohrung
13 Sensor
14 Ausnehmung
15 Schaltkopf
16 Schaft
17 Feder
18 Stützfläche/Außenfläche
19 Außenfläche des zweiten Antriebselementes
20, 21 Zahnscheibe
22, 23 Sensor
24 Zahnscheibe
25 Sensor
26 Bohrung des zweiten Antriebselementes
27 Antriebszahnrad
28 weitere Reiblamellen
29 Nabe
30 Welle
31 Druckplatte
32 Widerlager
33 Druckfeder
34 Sicherungsscheibe
35 Zylinderraum
36 Ventil
37, 38 Zähne
39, 40 Zahnlücken
41, 42 Zahnscheiben
43, 44 Sensoren
45, 46 Klauen
An positive Antriebsdrehrichtung des ersten Antriebselementes

Claims

1. Anordnung zur Leistungsrichtungserkennung in einem Antriebsstrang bei Drehmomentübertragung, mit einem positiv angetriebenen ersten Antriebselement (1) und einem damit zur Drehmomentweiterleitung verbundenen zweiten Antriebselement (2), wobei das erste und das zweite Antriebselement über einen begrenzten Drehwin kel (3) einander gegenüber drehmomentfrei oder mit einem vorbestimmten Drehmomentwert verdrehbar sind, bei den jeweiligen Endstellungen einander gegenüber aber an drehfesten Anschlägen (6, 7; 8, 9) anliegen, mit Mitteln (11, 13) zur Erfassung der jeweiligen relativen Drehstellung des zweiten Antriebselementes (2) zum ersten Antriebselement (1) und mit solchen zur Drehrichtungserfassung sowie mit einer Auswerteeinheit (5), welche in Abhängigkeit von der relativen Dreh stellung der Antriebselemente (1, 2) und der Drehrich tung oder welche aus einer aus Drehstellung und Drehrichtung resultierenden Impulsfolge ein die Leistungsrichtung kennzeichnendes Signal erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (5) dann, wenn der in der An triebsdrehrichtung (An) des ersten Antriebselementes (1) nach hinten weisende Anschlag (6 oder 9) des zweiten Antriebselementes (2) an dem für die positive Drehmomentübertragung in dieser Antriebsdrehrichtung (An) vorgesehenen nach vorne weisenden Anschlag (7 oder 8) des ersten Antriebselementes (1) anliegt, eine erste Art von Signal und dann, wenn der in Antriebs drehrichtung (An) des ersten Antriebselementes (1) nach vorne weisende Anschlag (9 oder 6) des zweiten Antriebselementes (2) an dem in Antriebsdrehrichtung (An) nach hinten weisenden Anschlag (8 oder 7) des ersten Antriebselementes (1) anliegt, eine zweite Art von Signal erzeugt.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale optisch und/oder akustisch wahrnehm bare Signale sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Steuersignale für die angetriebene oder antreibende Maschine darstellen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Art von Signal den Antrieb der Drehmo mentübertragung aufrechterhält und daß das zweite Signal eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung auslöst.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erfassung der relativen Dreh stellung der beiden Antriebselemente (1, 2) einander gegenüber ein Schaltstift (11), der in einem der An triebselemente (2) geführt ist und aus diesem, je nach Relativstellung, mehr oder weniger herausragt, und ein mit dem Schaltstift (11) zusammenwirkender Sensor (13) dienen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift (11) in einer radial verlaufenden Bohrung (12) des zweiten Antriebselementes (2) geführt ist und einen Schaltkopf (15) aufweist, der in einer ersten Stellung in eine entsprechend geformte Ausneh mung (14) des ersten Antriebselementes (1) einrastet und in einer zweiten Stellung auf einer Stützfläche (18) aufsitzt und in dieser Stellung mit seinem Schaft (16) über die Außenfläche (19) des zweiten Antriebs elementes (2) in Richtung auf den Sensor (13) vorsteht.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erfassung der relativen Dreh stellung der beiden Antriebselemente (1, 2) eine jedem Antriebselement (1, 2) zugeordnete und damit drehfest verbundene Zahnscheibe (20, 21) und ein jeder Zahn scheibe zugeordneter Sensor (22, 23) dienen und daß die Auswerteeinheit (5) aus der Impulsfolge der Sen soren (22, 23) die Drehstellung oder unmittelbar die Leistungsrichtung ermittelt.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Zahnscheibe (24) drehfest mit dem zweiten Antriebselement (2) verbunden ist und dieser ein weiterer Sensor (25) zugeordnet ist, daß die Aus werteeinheit (5), aus der Impulsfolge der mit dem ersten oder zweiten Antriebselement (1, 2) verbundenen Zahnscheibe (20 oder 21) und der weiteren Zahnscheibe (24) und den zugehörigen Sensoren (22 oder 23; 24) die Drehrichtung ermittelt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Zahnscheibe (24) mit Winkelversatz zu einer der beiden anderen Zahnscheiben (20, 21) ange ordnet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehrichtungserfassung an einem der beiden Antriebselemente (1 oder 2) zwei Zahnscheiben drehfest einander gegenüber befestigt sind und diesen jeweils ein Sensor zugeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Antriebselement (1) eine Antriebswelle dient, die in der Bohrung (26) einer Nabe als zweitem Antriebselement (2) einsitzt und einem Antriebselement (1) Keile (4) zugeordnet sind, die in Nuten (10) des anderen Antriebselementes (2) mit Drehspiel (3) ein greifen.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Antriebselement (1) einer der Lamellen träger einer Lamellenreibkupplung und als zweites Antriebselement (2) mindestens eine diesem zugeordnete Reiblamelle dient, welche eine Zahnscheibe (21) trägt und daß die anderen Reiblamellen (28) drehfest an einer Nabe (29) angebracht sind.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebselemente (1, 2) die beiden Kupplungsteile einer Klauenkupplung darstellen, deren Klauen (45,46) mit Drehspiel ineinandergreifen.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheiben (20, 21) der beiden Antriebsele mente (1, 2) Zähne (37, 38) gleicher Teilung auf weisen.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheiben (20, 21) der beiden Antriebsele mente (1, 2) Zähne (37, 38) unterschiedlicher Teilung aufweisen, wobei die Zähne (37) und Zahnlücken (39) einer Zahnscheibe (20) doppelt so groß sind, wie die (38, 40) der anderen Zahnscheibe (21).

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Antriebselement (2) zur Anlage seines in der Antriebsdrehrichtung (An) des ersten Antriebs elementes (1) hinten liegenden Anschlags (6 oder 9) in Richtung auf den für die positive Drehmomentübertra gung wirksamen Anschlag (7 oder 8) des ersten An triebselementes (1) vorgespannt ist.