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Mechanischer, mit Reibungsübertragung arbeitender Drehmomentverstärker
Die Erfindung hat einen einstufigen mechanischen Drehmomentverstärker, der mit Reibungsübertragung
arbeitet, zum Gegenstand.
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Nach der Erfindung wird das auf die Steuerwelle des Drehmomentverstärkers
gegebene Steuermoment von dieser mittels einer verstellbaren Steuerscheibe über
zwei von dem Antrieb des Drehmomentverstärkers dauernd gegensinnig angetriebene
Reibglieder auf die Lastwelle übertragen. Die Verstärkung des Steuermomentes erfolgt
durch Übertragung desselben mittels einer schiefen Ebene von der Steuerwelle auf
die Steuerscheibe. Die Steuerscheibe ist je nach dem Drehsinn der Steuerwelle in
der einen oder anderen Richtung auf der Lastwelle axial bis zum Reibeingriff mit
einem der beiden Reibglieder verschiebbar. Erfindungsgemäß sind auf der Lastwelle
zwei feste Bremsscheiben angeordnet, mittels deren das von der Steuerwelle über
die Steuerscheibe auf die Reibglieder übertragene Steuermoment auf die Lastwelle
im Drehsinn der Steuerwelle verstärkt übertragen wird.
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Erfindungsgemäß wird das Steuermoment dadurch übertragen, daß in oder
an der Steuerscheibe ein Steuerzapfen angeordnet ist, der durch eine in der Lastwelle
angeordnete Schrägnut hindurchgeführt ist und in eine in der Steuerwelle angeordnete
axiale Längsnut eingreift.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird durch die schiefe Ebene
das auf die Steuerwelle gegebene Steuermoment verstärkt auf die Lastwelle übertragen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Steuerzapfens
in öder an
der Steuerscheibe und des Schrägschlitzes in der Lastwelle wird der Vorteil erreicht,
daß bei Erfolgen eines gegensinnigen Drehmomentes auf die Lastwelle eine unmittelbare
spielfreie Übertragung desselben auf die Steuerwelle gegeben wird. Erfindungsgemäß
ist der Neigungswinkel der schiefen Ebene, d. h. die Schräglinie des in der Lastwelle
angeordneten Schrägschlitzes bezogen auf die Lastwellenachse, von besonderer Bedeutung.
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Die zu erwartende Verstärkung des Drehmomentverstärkers nach der Erfindung
berechnet sich wie folgt: An der festen Bremsscheibe auf der Lastwelle müssen die
Drehmomente Md (Lastseite) -J- 2 x Md - li und Md (Steuerseite) +
2 x Md -,a das Gleichgewicht halten. Dabei ist Md,ux Reibungsmoment = NxßxR,
wobei N = Pst tg OL und R = mittlerer Radius der Reibscheiben ist.
Wenn weiter y den Radius der Steuerwelle am Steuerzapfen bedeutet, ist
MdL = P,t - r + 2 Pst - ,u - tg a und die Verstärkung
wird A = 0,4 und-
= 2 angenommen, dann ist bei a = 8o° die Verstärkung V = io. Höhere Werte für a
sind nicht vorteilhaft, da bei allzu hoher Steigung des Neigungswinkels Selbsthemmungen
der Vorrichtung durch Verklemmung eintreten.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Ausbildung eines Drehmomentverstärkers
nach der Erfindung sind in der Zeichnungsbeschreibung wiedergegeben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel schematisch dargestellt.
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Fig. i stellt die Gesamtansicht des Drehmomentverstärkers im Schnitt
dar; Fig. 2 gibt einen Schnitt A-B der Fig. i wieder. Die Steuerwelle i ist in der
Lastwelle 2 drehbar gelagert. Zu diesem Zweck ist die Lastwelle 2 als Hohlwelle
ausgebildet. Mit der Lastwelle 2 sind die beiden Bremsscheiben 3 und q. fest verbunden.
Zwischen diesen beiden Bremsscheiben 3 und q. ist jeder derselben ein um die Lastwelle
drehbar gelagertes Kupplungsglied ii und i2 zugeordnet. In den Kupplungsgliedern
ii und 12 sind die Reibglieder 7 und g axial verschiebbar gelagert. Wie aus der
Zeichnung ersichtlich, sind die Reibglieder 7 und 8 mit den Reibbelägen 15 und 16
an den beiderseitigen Stirnflächen belegt. Die Anordnung der Reibbeläge
15 und 16 kann derart erfolgen, daß der Reibbelag von je einer der Scheiben
gebildet wird, die auf dem festen Teil des Reibgliedes in bekannter Weise befestigt
sind, oder die Reibglieder 7 und 8 können je aus einzelnen wellenartigen Teilen
bestehen, deren Stirnflächen jeweils mit Reibbelag versehen sind. Die Kupplungsglieder
ii und 12 werden von dem Antrieb des Drehmomentverstärkers in geeigneter Weise,
z. B. mittels der Stirnräder 13 und 1q., dauernd gegensinnig angetrieben. Zwischen
den beiden Kupplungsgliedern ii und 12 ist eine auf der Lastwelle z, drehbare Steuerscheibe
17 angeordnet, derart, daß sie gleichzeitig auf der Lastwelle axial verschiebbar
ist. Erfindungsgemäß sind die festen Bremsscheiben 3 und q., die in den Kupplungsgliedern
ii und 12 angeordneten Reibglieder 7 und 8 und die Steuerscheibe 17 so zueinander
angeordnet, daß sie an den einander zugewandten Stirnflächen Zwischenräume aufweisen,
so daß auf der Lastwelle 2 die Steuerscheibe 17 und in den Kupplungsgliedern ii
und .-i2 die Reibglieder 7 und 8 axial verschoben werden können. Die erfindungsgemäße
Anordnung der Reibglieder 7 und 8 ih den Kupplungsscheiben ii und 12 hat den Vorteil,
daß bei der axialen Verschiebung infolge der Reibung der Stirnräder 13 und i¢ mit
den Kupplungsgliedern zi und 12 keine Verluste auftreten, da erfindungsgemäß die
Kupplungsglieder ii und 12 axial nicht beweglich sind, sondern lediglich die Reibtingsglieder
7 und 8 eine axiale Bewegung vollführen.
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In dem Zeichnungsbeispiel sind die Stirnflächen der beiden Reibglieder
7 und 8 mit dem Reibbelag 15 und 16 versehen. Erfindungsgemäß ist es aber nicht
unbedingt erforderlich, daß die Reibglieder 7 und 8 mit dem Reibbelag versehen sind.
Ebensogut können die Stirnflächen 5 und 6 der festen Bremsscheiben 3 und sowie auch
die Stirnfläche der Steuerscheibe 17 mit dem Reibbelag versehen sein.
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Nach der Erfindung ist die Steuerscheibe 17 durch die in der Lastwelle
2 beweglich gelagerte Steuerwelle i axial beweglich steuerbar. In dem in der Zeichnung
ausgeführten Beispiel weist. die Steuerscheibe 17 einen Zapfen 18 auf, während in
der Lastwelle 2 ein Schrägschlitz angeordnet ist, durch den der Steuerzapfen 18
der Steuerscheibe 17 hindurchgeführt wird und in einer in der Steuerwelle angeordneten
axialen Nut ig zum Eingriff gelangt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schrägnut
wird eine verstärkte Übertragung des Steuermomentes auf die Steuerscheibe bewirkt.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung des Drehmomentverstärkers,
der als einstufiger Verstärker arbeitet, ist folgende. Wird auf die Steuerwelle
i ein Steuermoment, z. B. in dem in der Zeichnung durch den Pfeil angedeuteten Drehsinn,
gegeben, dann wird in dem Ausführungsbeispiel der mit der Steuerscheibe
17 fest verbundene Steuerzapfen 18, der in der Längsnut ig der Steuerwelle
i spielfrei geführt ist, durch die Drehbewegung der Steuerwelle i geschwenkt. Die
Schwenkbewegung kommt aber als solche nicht zur Ausführung, da der in der Lastwelle
2 angeordnete Schrägschlitz 21 dieselbe verhindert. Vielmehr wird die Steuerwelle
durch die als schiefe Ebene wirkende eine Seite des Schrägschlitzes 21, im Beispiel
die linke Seite, sowohl axial verschoben, als auch gleichzeitig um ein Geringes
geschwenkt.
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Durch die axiale Verschiebung des Steuerzapfens 18 infolge der schiefen
Ebene erfolgt nun erfindungsgemäß eine axiale Verschiebung der Steuerscheibe 17
gegenüber der Lastwelle 2. Durch diese Bewegung wird im Ausführungsbeispiel die
Steuerscheibe nach rechts bewegt, preßt sich an den Reibbelag des Reibgliedes
7
und drückt dieses in gleicher Richtung gegen die feste Bremsscheibe 3 an. Da erfindungsgemäß
das Reibglied 7 in dem Kupplungsglied ii gelagert ist und letzteres durch das Stirnrad
13 des Antriebes ständig in Umdrehung versetzt ist, wird durch die soeben ausgeführte
Anpressung des Reibgliedes 7 die Drehbewegung des Kupplungsgliedes ii auf die Bremsscheibe
3 übertragen. Es wird also die Lastwelle, die mit der Bremsscheibe 3 fest verbunden
ist, in Richtung des Drehsinnes des Kupplungsgliedes ii, welcher dem Drehsinn des
Steuermomentes auf die Lastwelle i entspricht, mitgenommen.
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Wird das Steuermoment im umgekehrten Sinne auf die Steuerwelle i gegeben,
dann wird der Zapfen 18 von der rechten schiefen Ebene des Schrägschlitzes 21 und
damit die Steuerscheibe 17 nach links axial bewegt. Infolgedessen legt sich die
Steuerscheibe 17 an das Reibglied 16 an und preßt dieses gegen die mit der Lastwelle
2 fest verbundene Bremsscheibe q. an. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt wie
vorher.
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Erfindungsgemäß werden die Kupplungsglieder ii und 12 von den Antriebsstirnrädern
13 und 1q. des Drehmomentverstärkerantriebes in gegenläufigem Drehsinn angetrieben,
und zwar derart, daß die Bremsscheiben 3 und q. der Lastwelle 2 von den Reibgliedern
7 und 8 jeweils in der Richtung des auf die Steuerwelle i gegebenen Steuermomentes
mitgenommen werden.
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Wenn die Steuerscheibe 17 eines der Reibglieder 7 und 8 im Sinne des
auf die Steuerwelle i gegebenen Steuermomentes gegen eine der Bremsscheiben 3 und
q. betätigt, bewegt sich das andere Reibglied zwar, leistet aber keine Übertragungsarbeit.
Überträgt z. B. das Reibglied 7 ein Steuermoment auf die feste Bremsscheibe 3, dann
läuft das Reibglied 8 bzw. das Kupplungsglied 12 im Leerlauf.
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Erfindungsgemäß sind also die Bremsscheiben 3 und q. mittels Reibung
von den von den Antriebsstirnrädern 13 und 1q. mittelbar angetriebenen Reibgliedern
7 und 8 entsprechend dem auf die Steuerwelle i gegebenen Steuermoment in bezug auf
Zeit und Weg verstärkt mitgenommen oder bei Belastung und Stillstand verstärkt gehalten.