EP1150090B1 - Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen des Lukendeckels einer Schiebeluke an einem Kampffahrzeug, insbesondere einem Kampfpanzer - Google Patents

Vorrichtung zum Öffnen und Schliessen des Lukendeckels einer Schiebeluke an einem Kampffahrzeug, insbesondere einem Kampfpanzer Download PDF

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EP1150090B1 EP01109810A EP01109810A EP1150090B1 EP 1150090 B1 EP1150090 B1 EP 1150090B1 EP 01109810 A EP01109810 A EP 01109810A EP 01109810 A EP01109810 A EP 01109810A EP 1150090 B1 EP1150090 B1 EP 1150090B1
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clamp
housing
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outer ring
disposed
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Matthias Dipl.-Ing. Wessel
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Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/22—Manhole covers, e.g. on tanks; Doors on armoured vehicles or structures
    • F41H5/223—Manhole covers specially adapted for armoured or fighting vehicles

Definitions

  • the invention relates to a device for opening and closing the hatch cover of a sliding hatch on a combat vehicle, in particular a main battle tank with the features of the preamble of the protection claim. 1
  • Document GB 482091 discloses a pinch roller torque lock arranged in the housing of a gearbox. It serves as an automatic braking and locking device and has a fixedly connected to the housing outer ring in which an inner ring is rotatably mounted, which is positively connected to an output element. In a nip between the inner ring and outer ring two pairs of clamping rollers are arranged, the Klenunrollen be pressed under the action of compression springs in a clamping position in which the output element is locked.
  • a drive element has actuating pins which, depending on the direction of rotation of the drive element under the action of the torque in each case press a pinch roller of each pair of pinch rollers against the force of the compression spring in a release position.
  • an automatic braking and locking device in such a device is extremely important for safety reasons, since, so as not to endanger the operator, the heavy hatch cover a Schiebeluke in any position even with an external force, which may be caused for example by an inclination of the combat vehicle, may not perform any unwanted intrinsic movements and in particular may never fall under its own weight by itself.
  • the hatch cover should be able to be opened and closed by means of a manual actuator even with larger slopes of the combat vehicle with reasonable effort and can be both from the interior of the vehicle and from the outside.
  • the invention has the object of providing a device with the features of the preamble of claim 1 in such a way that it is less expensive with reduced installation space, in which all waves, including the drive and output shafts are parallel and at high security a good Efficiency guaranteed.
  • the basic idea of the invention is to use, instead of a self-locking worm drive as an automatic braking and locking device, a pinch roller torque lock which has hitherto not been used in such devices because it was considered that it does not have the necessary safety and functionality.
  • a pinch roller load moment lock can be used when care is taken that the clamping angle is within a predetermined range above the usual clamping angle range and the pinch rollers are loaded by the springs with a sufficiently high total force.
  • the clamping roller load torque lock then has the advantage that it has a high efficiency in propulsion due to the positive motion transmission and only the output element is locked or braked safely if necessary safely. Furthermore, it has the advantage that its function is translation-independent and it can be arranged on the drive side of the drive, which in turn means that it can be made small. Finally, it does not need to be absorbed high axial forces. The stronger springing of the pinch rollers ensures a secure frictional engagement, even under difficult conditions such as vibrations, shocks, low temperatures and leading loads.
  • the output shaft is designed as a hollow shaft through which the drive shaft is passed.
  • the device shown in FIGS. 1 to 5 essentially consists of a spur gear with an upstream pinch roller load moment lock.
  • a drive shaft 9 is passed so that its two ends 9.1 and 9.2 are arranged on both sides of the transmission.
  • actuating device such as a hand crank or a handwheel attachable.
  • the drive shaft 9 is directly connected to a pinch roller load moment lock, which will be explained in more detail below.
  • the drive shaft 9 has a disposed inside the housing inner flange 9.3, which is opposite to a fixedly connected to the housing 1 outer ring 2 and disposed within the outer ring 2 inner ring 3.
  • the inner ring 3 is rotatably mounted relative to the outer ring 2.
  • the inner ring 3 is positively connected to an output shaft, which is designed as a hollow shaft 4, through which the drive shaft 9 is passed.
  • the hollow shaft 4 is mounted on the drive shaft 9 via needle bearings 13 and 13.1 and in the housing 1 via ball bearings 12.1 and the drive shaft 9 is mounted on ball bearings 12 in the housing 1.
  • two pinch roller pairs 6.1, 6.2 and 7.1, 7.2 are arranged in the nip 5 between the inner ring 3 and outer ring 2, in such a way that they face each other with respect to the rotational axis D of the inner ring 3 diametrically.
  • Each of the pinch rollers 6.1, 6.2, 7.1 and 7.2 is under the action of two juxtaposed compression springs, of which in Fig. 5, the compression springs 8.1 to 8.4 are visible, through which it is pressed into a clamping position, in which the inner ring 3 and thus the output member representing hollow shaft 4 are locked by the clamping action against rotation.
  • the inner flange 9.3 of the drive shaft 9 is on the one hand via arranged on the inner ring 3 driving pins 10.1 and 10.2, which engage with play in holes 10.3 and 10.4 of the inner flange 9.3, coupled with this and on the other hand, it has actuation pins 11.1 and 11.2, which protrude into the nip 5 and each press a pinch roller 6.1 and 7.1 or 6.2 and 7.2 of each pair of pinch rollers against the force of the compression springs in a release position. In order for the action of a driving torque, the rotation of the inner ring 3 and thus the hollow shaft 4 is released.
  • the geometric conditions between the outer ring 2, inner ring 3 and the clamping rollers 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 are chosen such that the clamping angle is in the range between 4.5 ° and 7 °. Particularly advantageous is a clamping angle of 5.75 ° has been found.
  • the drive shaft 9 and the hollow shaft 4 with radial shaft sealing rings 15, 15.1, 15.2 are sealed relative to the housing 1 and the outer ring 2.
  • the housing 1 is a known, automatic locking and unlocking device for the hatch cover is arranged with a locking bolt 17, under the action of a compression spring 17.1 controlled by a cooperating with a cam bar on the hatch cover control 18th the hatch cover in the closed position and the open position additionally locked and unlocked.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Lukendeckels einer Schiebeluke an einem Kampffahrzeug, insbesondere einem Kampfpanzer mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
  • Schiebeluken an Kampffahrzeugen mit einer derartigen Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Lukendeckels sind bekannt und beispielsweise in DE 42 40 140 A1, das eine Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, und DE 195 04 922 A 1 beschrieben.
  • In dem Dokument GB 482091 ist eine im Gehäuse eines Getriebes angeordnete Klemmrollen-Lastmomentsperre geoffenbart. Sie dient als automatische Brems- und Arretiervorrichtung und besitzt einen fest mit dem Gehäuse verbundenen Außenring, in welchem ein Innenring drehbar gelagert ist, der formschlüssig mit einem Abtriebselement verbunden ist. In einem Klemmspalt zwischen Innenring und Außenring sind zwei Klemmrollenpaare angeordnet, dessen Klenunrollen unter der Wirkung von Druckfedern in eine Klemmstellung gedrückt werden, in welcher das Abtriebselement gesperrt ist. Ein Antriebselement besitzt Betätigungsstifte, welche in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebselements unter Einwirkung des Drehmoments jeweils eine Klemmrolle jedes Klemmrollenpaares gegen die Kraft der Druckfeder in eine Freigabestellung drücken.
  • Eine Aussage über die Größe des Klemmwinkels und über die Auslegung der Druckfedern ist in dem Dokument nicht gemacht.
  • Die Anordnung einer automatischen Brems- und Arretiervorrichtung in einer derartigen Vorrichtung ist aus Sicherheitsgründen außerordentlich wichtig, da, um das Bedienungspersonal nicht zu gefährden, der schwere Lukendeckel einer Schiebeluke in jeder beliebigen Position auch bei einer äußeren Krafteinwirkung, die beispielsweise durch eine Schrägstellung des Kampffahrzeugs verursacht sein kann, keine unerwünschten Eigenbewegungen ausführen darf und insbesondere niemals unter seinem Eigengewicht von selbst zufallen darf. Andererseits soll der Lukendeckel mittels einer manuellen Betätigungsvorrichtung auch bei größeren Schräglagen des Kampffahrzeugs mit zumutbarem Kraftaufwand geöffnet und geschlossen werden können und zwar sowohl aus dem Innenraum des Fahrzeugs als auch von außen.
  • Bisher wurde bei derartigen Vorrichtungen als automatische Brems- und Arretiervorrichtung ein innerhalb des Untersetzungsgetriebes auf der Abtriebsseite angeordneter selbsthemmender Schneckentrieb eingesetzt. Dieser hat jedoch den Nachteil, daß die Konstruktion relativ teuer wird und einen großen Einbauraum erfordert, daß beim Schneckentrieb keine parallelen Wellen vorhanden sind und Axialkräfte aufgenommen werden müssen. Weiterhin hat, bedingt durch den kleinen Steigungswinkel, der selbsthemmende Schneckentrieb einen äußerst geringen Wirkungsgrad im Vortrieb und bedingt somit erhöhte Antriebsleistungen. Ein maximaler Wirkungsgrad wird nur erreicht, wenn größere Abmessungen verwendet werden, eine aufwendige Einlaufprozedur vorgenommen wird und relativ hohe Antriebsdrehzahlen realisiert sind. Zudem muß konstruktiv die hohe und oftmals unerwünschte Übersetzung ins Langsame berücksichtigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sie bei verringertem Einbauraum weniger kostspielig ist, bei der alle Wellen, einschließlich der Antriebs- und Abtriebswelle parallel verlaufen und die bei hoher Sicherheit einen guten Wirkungsgrad garantiert.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, anstelle eines selbsthemmenden Schneckentriebs als automatische Brems- und Arretiervorrichtung eine Klemmrollen-Lastmomentsperre zu verwenden, die bisher bei derartigen Vorrichtungen nicht eingesetzt wurde, weil man der Auffassung war, daß sie die notwendige Sicherheit und Funktionstüchtigkeit nicht aufweise. Es hat sich aber überraschenderweise herausgestellt, daß eine Klemmrollen-Lastmomentsperre einsetzbar ist, wenn dafür Sorge getragen wird, daß der Klemmwinkel innerhalb eines vorgegebenen Bereiches oberhalb des üblichen Klemmwinkelbereiches liegt und die Klemmrollen durch die Druckfedern mit einer genügend hohen Gesamtkraft belastet werden.
  • Die Klemmrollen-Lastmomentsperre hat dann den Vorteil, daß sie im Vortrieb aufgrund der formschlüssigen Bewegungsübertragung einen hohen Wirkungsgrad aufweist und nur das Abtriebselement im Bedarfsfall reibschlüssig sicher arretiert bzw. gebremst wird. Weiterhin hat sie den Vorteil, daß ihre Funktion übersetzungsunabhängig ist und sie auf der Antriebsseite des Gebtriebes angeordnet werden kann, was wiederum dazu führt, daß sie klein dimensioniert werden kann. Schließlich brauchen bei ihr keine hohen Axialkräfte aufgenommen zu werden. Durch die stärkere Anfederung der Klemmrollen wird, selbst bei erschwerten Bedingungen, wie Vibrationen, Stößen, tiefen Temperaturen und voreilenden Lasten ein sicherer Reibschluß gewährleistet.
  • Durch die Parallelführung von Antriebswelle und Abtriebswelle ist es möglich, die Antriebswelle durch das Gehäuse hindurchzuführen, so daß an beiden Enden eine Betätigungsvorrichtung anschließbar und somit eine Betätigung aus dem Fahrzeuginneren und von außen möglich ist. Die Abtriebswelle wird als Hohlwelle ausgebildet, durch welche die Antriebswelle hindurchgeführt ist.
  • Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen Innenring und Außenring der Klemmrollen-Lastmomentsperre zwei Klemmrollenpaare derart angeordnet sind, daß sie in bezug auf die Drehachse des Innenrings einander diametral gegenüberliegen. Hiermit wird eine einseitige Biegebeanspruchung der Antriebswelle vermieden.
  • Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Lukendeckels einer Schiebeluke von außen in einer Draufsicht;
    • Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht;
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 nach der Linie A-G;
    • Fig. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 nach der Linie M-M;
    • Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie K-K in Fig. 2.
  • Es werden im folgenden von den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Bauteilen nur diejenigen näher erläutert, die für die Funktionsweise der Vorrichtung, insbesondere der Klemmrollen-Lastmomentsperre von besonderer Bedeutung sind. Die Schiebeluke selbst mit dem Lukendeckel und der am Lukendeckel angeordneten Zahnstange sind nicht dargestellt. Bezüglich dieser Ausbildung wird auf DE 42 40140 A1 und DE 195 04 922 A1 verwiesen.
  • Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Stirnradgetriebe mit einer vorgeschalteten Klemmrollen-Lastmomentsperre.
  • Durch das Getriebegehäuse 1 ist eine Antriebswelle 9 so hindurchgeführt, daß ihre beiden Enden 9.1 und 9.2 zu beiden Seiten des Getriebes angeordnet sind.
  • Auf diese Enden 9.1 und 9.2 ist eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung, beispielsweise eine Handkurbel oder ein Handrad aufsteckbar.
  • Die Antriebswelle 9 ist unmittelbar mit einer Klemmrollen-Lastmomentsperre verbunden, die im folgenden näher erläutert wird.
  • Hierzu besitzt die Antriebswelle 9 einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Innenflansch 9.3, dem ein mit dem Gehäuse 1 fest verbundener Außenring 2 sowie ein innerhalb des Außenrings 2 angeordneter Innenring 3 gegenüberliegt. Der Innenring 3 ist gegenüber dem Außenring 2 verdrehbar gelagert. Der Innenring 3 ist formschlüssig mit einer Abtriebswelle verbunden, die als Hohlwelle 4 ausgebildet ist, durch welche die Antriebswelle 9 hindurchgeführt ist. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist die Hohlwelle 4 auf der Antriebswelle 9 über Nadellager 13 und 13.1 und im Gehäuse 1 über Kugellager 12.1 gelagert und die Antriebswelle 9 ist über Kugellager 12 im Gehäuse 1 gelagert.
  • Wie insbesondere Fig. 5 zu entnehmen, sind im Klemmspalt 5 zwischen Innenring 3 und Außenring 2 zwei Klemmrollenpaare 6.1, 6.2 und 7.1, 7.2 angeordnet und zwar so, daß sie in bezug auf die Drehachse D des Innenrings 3 einander diametral gegenüberliegen. Jede der Klemmrollen 6.1, 6.2, 7.1 und 7.2 steht unter der Wirkung von zwei nebeneinander angeordneten Druckfedern, von denen in Fig. 5 die Druckfedern 8.1 bis 8.4 sichtbar sind, durch welche sie in eine Klemmstellung gedrückt wird, in welcher der Innenring 3 und damit die das Abtriebselement darstellende Hohlwelle 4 durch die Klemmwirkung gegen Verdrehung verriegelt sind. Der Innenflansch 9.3 der Antriebswelle 9 ist einerseits über am Innenring 3 angeordnete Mitnehmerstifte 10.1 und 10.2, die mit Spiel in Bohrungen 10.3 und 10.4 des Innenflansches 9.3 eingreifen, mit diesem gekoppelt und andererseits weist er Betätigungsstifte 11.1 und 11.2 auf, welche in den Klemmspalt 5 hineinragen und jeweils eine Klemmrolle 6.1 und 7.1 bzw. 6.2 und 7.2 jedes Klemmrollenpaares gegen die Kraft der Druckfedern in eine Freigabestellung drücken. Damit ist bei Einwirkung eines antreibenden Drehmoments die Drehung des Innenrings 3 und damit der Hohlwelle 4 freigegeben. Die geometrischen Bedingungen zwischen Außenring 2, Innenring 3 und den Klemmrollen 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 sind derart gewählt, daß der Klemmwinkel im Bereich zwischen 4,5° und 7° liegt. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Klemmwinkel von 5,75° erwiesen.
  • Die Druckfedern 8.1 bis 8.4 sind so ausgelegt, daß jede der Klemmrollen 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 mit einer Gesamtkraft von mindestens 45 N belastet wird. Es hat sich herausgestellt, daß zu diesem Zweck Druckfedern nach DIN 2098 mit einem Drahtdurchmesser d=1mm, einem mittleren Windungsdurchmesser Dm=5mm und einer Länge L0=12mm besonders gut geeignet sind.
  • Von der Hohlwelle 4 wird über ein Abtriebsritzel 4.1 das Drehmoment über die Stirnräder 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 und 16.5, die das Untersetzungsgetriebe bilden, auf das Abtriebsritzel 14 des Untersetzungsgetriebes übertragen, welches in die nicht dargestellte Zahnstange des Lukendeckels eingreift.
  • Um die Funktionsfähigkeit der oben beschriebenen Vorrichtung auch bei extremen Außentemperaturen zu gewährleisten, sind alle bewegbaren Bauteile mit einem speziellen Schmierfett versehen, das bei einem Außentemperaturbereich von mindestens -40°C bis +100°C funktionsfähig ist. Es hat sich hier ein unter dem Handelsnamen ISOFLEX PDB38 CX 1000 EP bekanntes Schmierfett besonders bewährt.
  • Damit der Austritt von Schmiermitteln sowie das Eindringen von Verunreinigungen verhindert wird, sind die Antriebswelle 9 und die Hohlwelle 4 mit Radial-Wellendichtringen 15, 15.1, 15.2 gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. dem Außenring 2 abgedichtet.
  • Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, daß am Gehäuse 1 eine an sich bekannte, automatische Ver- und Entriegelungseinrichtung für den Lukendeckel angeordnet ist mit einem Verriegelungsbolzen 17, der unter der Wirkung einer Druckfeder 17.1 gesteuert von einem mit einer Nockenleiste am Lukendeckel zusammenwirkenden Steuerelement 18 den Lukendeckel in der Schließstellung und der Offenstellung zusätzlich verriegelt und entriegelt.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Öffnen und Schließen des Lukendeckels einer Schiebeluke an einem Kampffahrzeug, insbesondere einem Kampfpanzer, wobei am Lukendeckel eine Zahnstange angeordnet ist, in die ein Abtriebsritzel eines am Fahrzeug angeordneten, mit einer Betätigungsvorrichtung verbundenen Getriebes eingreift, wobei zwischen das Abtriebsritzel und die Betätigungsvorrichtung eine automatische Brems- und Arretiervorrichtung eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als automatische Brems- und Arretiervorrichtung eine im Gehäuse (1) des Getriebes angeordnete Klemmrollen-Lastmomentsperre dient mit einem fest mit dem Gehäuse (1) verbundenen Außenring (2), in welchem ein Innenring (3) drehbar gelagert ist, der formschlüssig mit einem an das Getriebe angeschlossenen Abtriebselement (4) verbunden ist, wobei in einem Klemmspalt (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (2) mindestens ein Klemmrollenpaar (6.1-6.2, 7.1-7.2) angeordnet ist, dessen Klemmrollen unter der Wirkung mindestens einer Druckfeder (8.1 bis 8.4) in eine Klemmstellung gedrückt werden, in welcher das Abtriebselement gesperrt ist, und mit einem Antriebselement (9), das einerseits über Mitnehmerstifte (10.1, 10.3) mit dem Innenring (3) verbunden ist und andererseits Betätigungsstifte (11.1, 11.2) aufweist, welche in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebselements unter der Einwirkung des Drehmoments jeweils eine Klemmrolle (6.1 und 7.1 oder 6.2 und 7.2) jedes Klemmrollenpaares gegen die Kraft der Druckfeder in eine Freigabestellung drücken, wobei der Klemmwinkel 4,5° bis 7° beträgt und jede der Druckfedern (8.1 bis 8.4) so ausgelegt ist, dass jede der Klemmrollen (6-1. 6-2, 7.1, 7.2) mit einer Gesamtkraft von mindestens 45 N belastet wird, und dass das Antriebselement als durch das Gehäuse (1) hindurchgeführte, an beiden Enden (9.1, 9.2) an eine Betätigungsvorrichtung anschließbare Antriebswelle (9) und das Abtriebselement als Hohlwelle (4), durch welche die Antriebswelle (9) hindurchgeführt ist, ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmwinkel 5,75° beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) über Kugellager (12) im Gehäuse (1) gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (4) auf der durchgehenden Antriebswelle (9) über Nadellager (13,13.1) und im Gehäuse (1) über Kugellager (12.1) gelagert ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenring (3) und Außenring (2) zwei Klemmrollenpaare (6.1-6.2 bzw. 7.1-7.2) derart angeordnet sind, dass sie in bezug auf die Drehachse (D) des Innenrings (3) einander diametral gegenüberliegen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) und die Hohlwelle (4) mit Radial-Wellendichtringen (15, 15.1, 15.2) gegenüber dem Gehäuse (1) bzw. dem Außenring (2) abgedichtet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Bauteile mit einem im Temperaturbereich von mindestens -40°C bis mindestens +100°C funktionsfähigem Schmiermittel versehen sind.
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