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Drehmomentschalter Die Erfindung betrifft einen Drehmornentschalter,
bei welchem der Umlaufräderträger-eines' Differentialgetriebes bis zur Überschreitung
eines vorbestimmtenDifferenzdrehmotnents zwischen der getriebenen und der treibenden
Welle durch eine ausklinkbare Verriegelung zwischen zwei Klemmbalken an seiner Drehung
gehindert wird, wobei. die Klemmbalken an ihrem einen Ende unmitteibar, an dem anderen
Ende über zwei Winkelhebel an Festpunkten angelenkt sind.
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Derartige Diehmomentschalter sind beispielsweise mit Vorteil beim
Antrieb des Nachladeschiebers von Brennkraftmaschinen verwendbar, wo sowohl eine
Winkelverschiebung der getriebenen gegenüber der treibenden Welle beim Umsteuern
als auch ein Weiterlaufen der antreibenden Welle bei stillstehender getriebener
Welle ermöglicht werden soll.
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Es sind zwar bereits Überlastungsschutzvorrichtungen bekannt, bei
denen zwischen dem Antriebsmomotor und dem angetriebenen Teil ein Umlaufrädergetriebe
eingeschaltet ist, dessen Träger im normalen Betrieb durch eine unter Feder-kraft
stehende ausklinkbare Verriegelung festgehalten wird. Diese Vorrichtungen wirken
aber in der Weise, daß bei Überlastung der Stromkreis des Antriebsmotors selbsttätig
unterbrochen und der Motor somit stillgesetzt wird. Eine derartige
Ausbildung
ist jedoch für den vorliegenden Zweck nicht brauchbar, da, wie bereits erwähnt,
bei Auftreten von Überlast lediglich die getriebene Welle stillgesetzt werden, die
Antriebsinaschine hingegen weiterlaufen soll. Treibende und getriebene Teile müssen
dabei in bekannter Weise gleichzeitig so weit voneinander entfernt werden, daß ein
völliger Freilauf derselben vorhanden und selbst bei langer Dauer des anormalen
Betriebszustandes eine Abnutzung nicht zu befürchten ist, welche im Bedarfsfall
das Funktionieren der Einrichtung in Frage stellen würde.
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Es ist auch eine Vorrichtung zum Schutze von Getrieben gegen Überlastung
bekannt, bei der in das Triebwerk ein Planetengetriebe eingebaut ist, auf -dessen
Außenkranz eine. Backen-bremse wirkt, die ihrerseits unter der Wirkung einer einstellbaren,
dem übertragenen Drehmonient entgegenwirkenden Kraft steht, durch welche der Außenkranz
bis zur Grenze des zugelassenen Drehmornents an der Drehung gehindert wird, während
nach Überschreiten dieser Grenze der sich drehende Außenkranz. die Stillsetzung
des Antriebsmittels der zwangweise wirkenden Übertragiingsmittel herbeiführt. Diese
Einrichtung ist ebenso wie die bereits vorstehend erwähnte nicht für den vorliegenden
Zweck brauchbar, da bei Auftreten von Überlast die Antriebsmaschine nicht abgeschaltet
werden, sondern weiterlaufen soll.
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Erfindungsgemäß- wird dies bei einem Drehmomentschalter, bei welchem
der Umlaufräderträger eines Differentialgetriebes bis zur überschreitung eines vorbestimmten
Differen-zdrehmoments zwischen der getriebenei# und der treibenden Welle durch eine
ausklinkbare Verriegelung zwischen zwei Klemmbalken an seiner Drehung gehindert
wird, wobei die Kleminbalken#an ihrem einen Ende unmittelbar, an dem anderen Ende
über zwei Winkelhebel an Festpunkten angelenkt sind, dadurch erreicht, daß die Winkelhebel
an ihren freien Schenkeln durch eine Feder verbunden sind, welche die Klemmbalken
im eingerückten Zustand in kraftschlüssigem Eingriff mit dem Umlaufräderträger,
nach Überschreitung des vorbestimmten Differenzdrehmoments und Verschwenken der
Winkelhebel über eine labile Stellung hin-aus im ausggrückten Zustand in gespreizter
Stellung hält. Solange der Schieber ordnungsgemäß frei umläuft und lediglich eine
geringe Reibung zu überwinden hat, ist auch das auf den Differentialkäfig ausgeübte
Drehmoment gering. Steigt dagegen dieses Drehmoment langsam oder plötzlich an, dann
wandern die Zapfen oder Vorsprünge am Käfig auf den schrägen Wänden der keilförmigen
Kerben auswärts und drücken dabei die Klemmbalken entgegen der Kraft der Verbindungsfeder
vom Differentialkäfig fort, bis nach Überschreitung eines La!bilpuniktes die Klemmbalken
von der Feder selbst so weit nach außen geschwenkt werden, daß der Käfig
sich mit seinem Zapf-en oderVorsprüngen, dievorher in denKerben der Klemmbalken
lagen, frei drehen kann. Der Antrieb des Schiebers wird damit nicht abgeschaltet,
aber unwirksam gemacht. DerDrehmomentschalter nach der Erfindung ist einfach in
-der Funktion und billig in der Herstellung und deshalb jeder selbsttätigen Schalt-
o;der Rutschkupplung weit überlegen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines.Drehmomentschalters
nach der Erfindung in Verbindung mit einem Nachladeschieber bei Brennkraftmaschinen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine schematische Darstellung eines Nachladeschiebers
mit Differentialgetriebe, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Nachladeschieber
nach der Linie II-II in Fig. i und eineh Schnitt durch einen Teil des Zylinders
an der Brennkraftmaschin.e, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt und eine
teilweise Draufsicht auf -,den Antrieb des Nachladeschiebers, Fig. 4 eine Ansicht
des Drehmementschalters am Differentialgetriebe des Nachladeschiebers und Fig.
5 bis 7 je eine schematische Darstellung des Drehmomentschalters in
verschiedenen Schaltstellungen, In der Fig. i ist eine Schieberwelle für eine Brennkraftmaschine
in schematischer Weise dargestellt, die aus den einzelnen Schieberteilen 1,:2,
3
und 4 zusammengesetzt und bei 5, 6, 7 und 8 gelagert ist.
Sie wird von der Steuerwelle bzw. einer anderen Zwischenwelle aus über das Zahnrad
9
und das Differentialgetriebe io angetrieben. In der Fig.:2 ist gezeigt,
wie der Schieber 2 im Auslaßkanal ii des Zylinders 12 und in der Auslaßleitung
13 angeordnet ist.
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In der Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch den Antrieb des Nachladeschiebers
und das zwischengeschaltete Differentialgetriebedargestellt. Das Antriebszahnrad
9 ist mit dem Kegelrad 14 verbunden, dessen Nabe 15 lose'auf der Welle 16
läuft, das Kegelrad 17 ist dagegen rhit der Welle 16 mittels eines Kei-les-i8 fest
verbunden. Zwischen den Kegelrädern 14 und 17 sind die Differentialkegelräder
angeordnet, von denen das Rad ig zu sehen ist. Die Differenti:,alAder sind auf Bolzen
2o drehbar gelagert, die am Zylinder 21 befestigt sind. Der Zylinder 21 bildet zusammen
mit den seitlichen Abdeckscheiben:22 und -23 den geschlossenen Differentialkäfig.
Die Abdeckscheiben 2:2 und 23 sind lose drehbar auf den Naben der Kegelräder
14 und 17 angeordnet. Auf dem nabenartigen Ansatz 24 -der Abdeckscheibe
23 ist ebenfalls lose drehbar ein Schild 25 aufgesetzt, der mit zwei
Anschlägen 26 und 27 (Fig. 4) versehen ist. Der Schild 25 ist
bei 28 mit einer Stange 29 verbunden, die zu einer Stange 30 führt. Die Stange
3o kann durch einen nicht dargestellten Verstellkolben hydraulisch oder pneumatisch
oder unmittelbar von Hand verschoben werden. Bei einer Drehung des Schildes
25 durch Verschiebung der Stange 30
legen sich abwechselnd die Anschläge
26 und 2-, gegen Anschlag7-apfen31 ärn Lagerbock32. Am Schild:25 sind ferner
die bei-den Klemmbalken 33
und 34 mittels der Belzen35 und 36 angelenkt.
Die Klemmbalke1133 und 34 haben keilförmige
Kerben 3.7 und
38, mit denen sie sich um Bolzen 39
und 40 legen, die an der Deckscheibe
2,3 des Differentialkäfigs befestigt sind.
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An den freien Enden -der Klemmbalken 33 und 34 sind
Winkelhebel angelenkt, die aus den Hebeln 41, 42 und 43, 44 gebildet sind. Die Anlenikung
erfolgt mittels Bolzen 45 und 46. Die Verbindungsbolzen 47 und 48 der beiden Hebelpaare
sind im Schild 25 gelagert. Am Ende des Hebels 41 ist eine Zugstange 49 befestigt,
die eine Hülse 5o durchdringt, welche am Ende des Hebels 43 befestigt ist. Innerhalb
der Hülse 5o ist eine. Feder 5 1 angeordnet. Diese Feder 5 1 liegt
zwischen dem Boden 52 der Hülse 5o einerseits und dem Federteller
53
an der Zugstange 49 andererseits.
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Dieb Wirkungsweise des Drehmomentschalters entsprechend der Erfindung
soll an Hand der schematischen Darstellungen der Fig. 5 bis 7 erklärt
werden: In der Fig. 5 ist die normale Betriebsstellung dar-gestellt. Die
Bolzen 39 und 4o an der Abdeckscheibe 23 des Differentialkäfigs liegen
in den keilförmigen Kerben 37 und 38 der Klemmbalken 33 und
3,4. Da die Drehpunkte 35 und 36
der Klemmbalken 3.3 und 34
im Schild 25 liegen, kann letzterer durch das Bewegungsgestänge
29,30
unbehindert um die A ' chse des Differentialgetriebes über einen
Winkel gedreht werden, der durch die Anschläge 26 und :27 bestimmt wird.
Bei dieser Drehung wird über die Klemmbalken 33 und 34 und die Bolzen
39 und 46 der Differentialkäfig mitgenommen und da-durch eine Winkelverdrehung
zwischen dem treibenden Zahnrad 9 und der mit dem Nachladeschieber verbundenen,
getriebenen Welle 16 bewirkt. Diese Winkelverdrehung ist für die Umsteuerung des
Nachladeschiebers in Verhindung mit umsteuerbaren Brennkraftmaschinen erforderlich,
um die Schieberschließzeiten für Vorwärts- oder Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine
anzupassen.
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Wächst nun das Antriebsdrehmoment über -seine normale Betrielbsgröße
hinaus, dann wandern die Bolzen 39 und 4o auf den schrägen Flächen der Kerben
37 und 38 in den Klemmbalken 33 und 34 .und drücken- dabei
die Klemmbalken auseinander. DieWinkellhebe14I/42 und 43/44 drehen sich dabei um
die Drehpunkte 47 und 48 und die Feder 5 1 wird gespannt. In den schematischen
Darstellungen der Fig. 5 bis 7 ist die Feder 5 1 der Einfachheit
halber als Zugfeder ausgeführt, während sie bei der baulichen Ausführung nach Fig.
4 eine Druckfeder ist. Die Wirkung. ist in beiden Fällen die gleiche. Maßgebend
ist lediglich die Zugkraft, die stets auf (beide Winkelhebel ausgeübt wird. Die
Spannung der Feder 51 wächst so lange an, bis die Anlenkpunkte der Feder
5 1 bzw. deren Verbindungsglieder an den Hebeln 42 und 43 mit den Arilenkpunkten
47 und 48 auf einer Geraden liegen (Fig. 6). Wird diese Stellung beim Weiterwandern
der Bolzen 39/40 zur Mündungder Kerben 37 und 38 überschritten, dann
bewirkt die freigewordene Federkraft ein plötzliches Umschwenken der Winkelhebel
41/42 und 43/44 um die Drehpunkte 47 und 48 bis zu denA-nschläg#n56 und
57, und damit ein verstärktes Auseinanderspreizen der freien Enden der Kleminbalken
33 und 34 derart, daß die Bolzen 39 und 4c> von den Klemmbalken
33 und 34 vollständ-ig freikommen. Einer ungehinderten Umdrehung -des Differentialkäfigs
steht dann nichts mehr im Wege, d. h. der Antrieb wirkt dann nicht mehr auf
die Welle des Naohladeschiebers ein. Die Größe des Drehmornents, bei welchem die
Verriegelung des Differentialkäfigs ausgeklinkt wird, kann durch die Wahl der Feder
51 und dürch ihre Spannung bestimmt werden.
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Um das Ausklinke#n der Verriegelung des Differenti,alkäfigs anzuzeigen,
kann man beispielsweise eine elektrische Signalvorrichtung anordnen, die zweckmäßig
durch einen der ausgeklinkten Klemmbalken in Tätigkeit gesetzt wird. In der Fig.
4 ist eine derartige Signalvorrichtung beispielsweise dargestellt. Der Büg#I 6o
ist so ausgebildet und angeordnet, daß der Klemmbalken 34 in beiden Umsteuerstellungen
des Differentialkäfigs zum Anliegen kommt, Der Bügel 6o betätigt, wenn er vom ausgeklinkten
Klemmbalken 34 bewegt i?#ird, einen Stift 61, der ein Schaltrelais 62
zum
Ansprechen bringt.
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Ist die Ursache des zu hohen Drehmoments beseitigt, dann werden mit
Hilfe eines bekannten Spannschlosses, das. an den hakenförmigen Enden 54 und
55 der Klerampalken 33 und 34 eingehängt wird, die Klemmbalken wieder
über die in der Fig. 6 dargestellte Schnappstellung in die Ausgangsstellung
(Fig. 3) gezogen.
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Der Drehmomentschalter nach der Erfindung ist natürlich nicht an den
Nachladeschieber einer Brennkraftmaschtin ' e gebunden" #sondern.,kann überall
,dort Anwendung finden, wo er zusammen mit einem Differentialgetriebe -im Antrieb
irgendeiner Vorrichtung angeordnet ist, bei welch-er eine Sicherung gegen zu hohes
Drehmoment ratsam ist.