DE2452474A1

DE2452474A1 - Einrichtung zur zufuhr von steuerluft zu einem aufblasbaren element einer steuerbaren drehmomentuebertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE2452474A1
Application number: DE19742452474
Authority: DE
Inventors: Eisuke Sugahara; Yoshihiro Sugizaki; Yasuo Uchida; Shigeo Uehara
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1973-11-08
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1975-05-28
Also published as: US3958681A; DE2452474B2; DE2452474C3; JPS5074048A; JPS5222059B2

Description

PATEN^ANVAt

A. GRÜNECKER

DIPL.-INQ.

H. KINKELDEY

DR-ING.

W. STOCKMAlR

DR₁-ING, ■ AeE(CAl-TeCH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. ■ DIRL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DlPL-INQ.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL.-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR. RER. OEC. INQ.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

5. November 1974 PH 8683

NIPPON PISTON RING CO., LTD.

No. 1-18, Uchisaiwai-cho, 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Einrichtung zur Zufuhr von Steuerluft zu einem aufblasbaren Element einer steuerbaren Drehmomentübertragungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zufuhr von Steuerluft zu einem aufblasbaren Element einer steuerbaren Drehmomentübertragungseinrichtung, die ein erstes und ein zweites drehbares Glied, die in wahlweisem Reib-

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Schluß miteinander drehbar sind_ä und ein aufblasbares Element aufweist, das den Reibschluß steuern kann, wenn es mit der Steuerluft gespeist wird.

Bei bekannten, gesteuerten Drehmomentübertragungseinrichtungön der genannten« Bauart „ beispielsweise sog«, Druckluftkupplungen oder sog, L_wftbremsen_ff trägt eines der drehbaren Glieder eine Trommel, während das andere drehbare Glied mittels des aufblasbaren Elementes einen Reibschuh trägt, so daß der Reibschuh auf die Trommel in Reibschluß mit dieser gedrückt werden kann, wenn das aufblasbare Element aufgeblasen ist«, Bei einer solchen Anordnung können die Reibelemente leicht durch Wärme erhitzt werden, die durch andauernden Schlupf zwischen diesen Teilen erzeugt wird. Dieser Schlupf tritt beispielsweise auf _e wenn das Übertragehe Drehmoment im Vergleich zur vom aufblasbaren Element ausgeübten^Druckkraft zu groß ist. Durch diese Überhitzung werden die Reibeiemefce durchgebrannt oder beschädigt, was zu einem schnellen Versagen der gesamten Baugruppe führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur.Zufuhr von Steuerluft zum aufblasbaren Element zu schaffen, die den Luftdruck so erhöhen oder vermindern kann, daß die vom aufblasbaren Element ausgeübte Druckkraft so gesteuert wird, daß dadurch ein möglicher Schlupf verhindert wird. Dabei soll diese Einrichtung einfach uril zuverlässig sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckfluidzufuhrsystem für eine Vorrichtung zum wahlweisen Übertragen eines Drehmoments zwischen einem ersten und einem zweiten drehbaren Glied, wobei die Vorrichtung eine vom einem der drehbaren Glieder

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getragene Trommel, einen Reibschuh, der von einem aufblasbaren Element getragen wird, das an einem am anderen drehbaren Glied befestigten Gehäuse angebracht ist, und eine steuerbare Druckfluidquelle auf v/eist, und wobei der Reibschuh durch Aufblasen des aufblasbaren Elements mittels eines Druckfluids in Eingriff mit der Trommel gebracht werden kann, gelöst durch einen Signalübertragungsring, der am anderen drehbaren Glied angebracht ist und sich mit diesem dreht sowie einen Einlaß aufweist, der in Verbindung mit einer signalweiterleitenden Öffnung steht, einen stationären Signalaufnahmering, der den Signalübertragungsring umgibt und starr an einer stationären Halterung befestigt ist sowie einen Auslaß aufweist, der in Verbindung mit einer Signalaufnahmeöffnung steht, die ferner in Verbindung mit der signal weiterleitenden Öffnung steht, einen Abweichungsdetektor zur Feststellung einer Relatiwerschiebung zwischen dem Gehäuse und dem Reibschuh in Umfangsric ttung bei Eingriff zwischen dem Reibschuh und der Trommel sov/ie zur Steuerung des Fluiddrucks innerhalb des aufblasbaren Elements direkt proportional zum Ausmaß der festgestellten Abweichung, wobei der Abweichungsdetektor eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, eine erste Leitung, die die Einlaßöffnung des Abweichungsdetektors mit der Druckfluidquelle verbindet, eine zweite Leitung, die die Auslaßöffnung des Abweichungsdetektors mit dem Einlaß des Signalübertragungsringes verbindet, und eine dritte Leitung, die den Auslaß des Signalaufnahmeringes mit der steuerbaren Druckfluidquelle verbindet.

Bei der Erfindung wird von einer Einrichtung zur Zufuhr von Steuerluft zu einem aufblasbaren Element einer steuerbaren Drehmomentübertragungseinrichtung ausgegangen, die ein erstes und zweites drehbares Teil, einen Reibschuh, der

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von einem aufblasbaren Element getragen wird, das an einem Gehäuse auf einem der drehbaren Teile angebracht ist, und eine vom anderen drehbaren Teil getragene Trommel aufweist, die in Reibschluß mit dem Reibschuh treten kann, wobei der Reibschluß durch wunschgemäßes Aufblasen des aufblasbaren Elementes hervorgerufen wird. Die Steuerluftzufuhreinrichtung umfaßt einen Signalübertragungsring, der auf dem einen drehbaren Glied angebracht ist und sich mit diesem dreht sowie eine signalluftübertragende Öffnung aufweist, einen stationären Signalaufnahmering, der den Signalübertragungsring umgibt und eine Signalluftaufnahmeöffnung aufweist, wobei die weiterleitende Öffnung und die Aufnahmeöffnung ' über einen begrenzten Raum zwischen den zwei Ringen in Verbindung stehen, einen vom Gehäuse getragenen Ab~ weishungsdetektor,. der eine Abweichung .bzw. Verschiebung des Reibschuhs relativ zum Gehäuse feststellen kann,, und eine Einrichtung zur Steuerung des Drucks der Steuerluft entsprechend der vom Abweichungsdetektor festgestellten Abweichung»

Da der Schlupf swisch'en den Reibelementen vob einer Verformung des aufblasbaren Elementes begleitet ist, kann der Schlupf als Abweichung bzw. Verschiebung des Reibschuhs relativ zum Gehäuse festgestellt werden. Es versteht,sich, daß dadurch, daß der Druck der dem aufblasbaren Element zugeführten Luft so gesteuert wird, daß der Druck erhöht wird, wenn eine Abweichung festgestellt wird, die vom aufblasbaren Element ausgeübte Kraft zum Anpressen des Reibschuhs auf die Trommel erhöht werden kann, wodurch der Schlupf auch bei dem größeren Drehmoment, das den festgestellten Schlupf verursacht hat, wieder beseitigt wird.

Somit betrifft die Erfindung ein Steuersystem zur Zufuhr von Luft zu einer gesteuerten Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten drehbaren Glied, einer von einem der drehbaren Glieder getragenen Trommel, einem Reibschuh, der von einem aufblasbaren Element getragen wird, das am anderen drehbaren Teil befestigt ist und sich so ausdehnen kann, daß es den Reibschuh auf die Tmamel drückt, damit ein Drehmoment zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Glied übertragen wird. Die Steuerluft wird dem aufblasbaren .Element entsprechend dem Schlupf zugeführt, der zwischen den zwei Reibelementen auftritt, wodurch dieser Schlupf beendet wird, damit die Reibelemente vor Hitze geschützt werden, die andernfalls während des Schlüpfens erzeugt und angesammelt würde.

Die genannten und weitere Ziele sowie Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Druckluftkupplung mit einer erfindungsgemäßen Steuerluftzufuhreinrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten, ausschnittsweisen Schnitt

durch einen Abschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung:

Fig. 3 einen ausschnittsweisen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

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Fig« 4

Fig. 5

Fig. 6

eine Seitenansicht der in Fig„ 3 gezeigten Ausführüngsform;

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abweichungsdetektor? und

eine perspektivische Ansicht„ die zeigt, wie der Abweichungsdetektor gemäß Fig. an einem Gehäuse der Druckluftkupplung montiert ist«.

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Fig.· 1 zeigt einen Schnitt durch eine Luftkupplung C, in die eine erfindungsgemäße Luftzufuhreinrichtung eingebaut ist. Die Luftkupplung weist ein Gehäuse 3 auf, das an einem Flansch 2 einer angetriebenen Welle 1 befestigt ist. Ein aufblasbares Element 4 ist an der Innenwand des Gehäuses 3 angebracht und kann dadurch aufgeblasen werden,.daß ihm Druckfluid, beispielsweise Luft, zugeführt wird. Das aufblasbare Element 4 trägt auf seiner Umfangswand einen Reibschuh 5, der eine treibende Trommel 7 auf einer treibenden Welle 6 umgibt.

Das aufblasbare Element 4 ist durch eine Leitung 8 über ein Schaltbrett 9 mit einer Druckfluidquelle 10 verbunden« Ein Abweichungsdetektor 12 ist am Gehäuse 3 montiert und über eine weitere Leitung 8' mit der Druckfluidquelle 10 verbunden.

Die erfindungsgemäße Steuerluftzuführeinrichtung S (siehe Fig. 2) umfaßt einen Übertragungsring 14, der an der angetriebenen Welle 1 mittels einer Schraube 15 befestigt ist. Der Übertragungsring 14 weist eine weiterleitende Luftbohrung 13 auf, die mit dem Abweichungsdetektor 12 verbunden ist. Zwischen einem Signalaufnahmering 19 und dem Übertragungsring 14 wird ein begrenzter Raum 17 von einem Paar in Axialrichtung Abstand voneinander habender Kugellager 16 gebildet.

Der Signalaufnahmering 19 weist eine Signalluftaufnahme— bohrung 18 auf und ist an einem nicht dargestellten, stationären Abschnitt der Kupplungsbaugruppe über einen Ständer 20 befestigt. Die Signalluftaufnahmebohrung 18 steht mit einem Druckverstärker 11 über die Leitung 8¹ in Verbindung, der mit dem Schaltbrett 9 verbunden ist»

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Die weiterleitende Luftbohrung 13 ist, wie bereits erwähnt wurde, mit dem Äbweichungsdetektor 12 über die Leitung 8' verbunden. Die Kugellager sind am Signalaufnahmering 19 mit Hilfe eines Paares Sprengringe 21 befestigt und zwischen einer am Übertragungsring 14 nahe der Schraube 15 ausgebildeten Schulter 23 und einem Klemmring 22 eingespannt»

Wenn der Äbweichungsdetektor 12 keine Signalluft mehr liefert, kann die innerhalb des Systems zwischen dem Abweichungsdetektor 12 und dem Verstärker 11 eingeschlossene Luft durch einen kleinen Spalt _s den die Kugellager 16 bilden, entweichen, so daß der Luftdruck im Raum. 17 trotz des Ausbleibens des Signals vom Abweiehungsdetektor 12 nicht sofort abfallen kann„ was zu einer gewissen Zeitverzögerung und möglichen Ansprechfehlern auf eine festgestellte Abweichung führte

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, ist es vorteilhaft und wird daher vorgezogen„ an die Leitung 8" eine Ablaß— leitung mit einem Drosselventil 24 ansuschließen„ um einen sofortigen Druckabfall im Raum 17 sicherzustellen.. Das Drosselventil 24 kann vorzugsweise zur Erhöhung oder Verminderung der Ablaßluft eingestellt werden, um die Druckamplitude im Raum 17 im Hinblick auf die gswünsehte Steuerung zu optimieren„ da es andernfalls - zwangsläufig geschehen würde, daß der auf den Verstärker 11 aufgegebene Signalluftdruck durch zu starkes Ablassen übermäßig klein gemacht wird.

Die Figuren 3 und 4 zeigen im Schnitt eine weitere Ausführungsforra der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich

darin, daß die Kugellager 16 durch eine Labyrinthdichtung 16' ersetzt sind. Es versteht sich, daß die Labyrinthdichtung 16¹ die aus dem Raum 17 abfließende Luft vermindert, so daß dadurch die Druckamplitude, die die Eingangsgröße für den Verstärker 11 bildet, optimal ist.

Eine Ausführungsform des· Abweichungsdetektors 12, der in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System eingesetzt wird, ist ausführlich in Fig. 5 dargestellt. Der Abweichungsdetektor hat-insgesamt im Querschnitt eine fast rechteckige Form und weist eine Lufteinlaßöffnung 25 auf, die mit der Druckfluidquelle 10 in Verbindung steht und mit einer Kammer 27 durch eine kleine Bohrung verbunden ist. Innerhalb der Kammer 27 ist ein Kolben 33 angeordnet, der einen Luftkanal 28 aufweist,der beide Seiten des Kolbens miteinander verbindet. Der Kolben 33 wird von einer Druckfeder 29 beaufschlagt, die zwischen einem Federsitz 31 einer Mutter 30 und dem Kolben selber wirkt, damit die kleine Bohrung 26 von einer Packung 32 geschlossen.wird, die in einem Ende des Kolbens auf der von der Mutter 30 abgewandten Seite angeordnet ist. Eine Kolbenstange 33' geht durch die Mutter 30 aus dem Abweichungsdetektor 12 heraus und verläuft durch einen Schlitz 36, der in einer Seitenwand 35 einer Befestigungsplatte 34 ausgebildet ist, die an einer entsprechenden Befestigungsplatte 5¹ am Reibschuh 5 befestigt ist (siehe Fig. 6).

Auf das mit Gewinde versehene Ende der Kolbenstange 33' ist ein Mutternpaar aufgeschraubt, wodurch es möglich ist, den Hub oder ein Spiel des Kolbens 23 einzustellen. Die Kammer 27 ist mit der Luftzufuhrsteuereinrichtung S über Bohrungen 38, 39 und 40 sowie durch eine Auslaßöffnung

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verbunden,, Ein einstellbares.Nadelventil 42 zur Luftdrosselung ist so'angeordnet„ - daß es die Luftströmung zwischen der Kammer 27 und der Luftzufuhrsteuereinrichtung S einstellt bzw» regulierte

Der zusammengebaute Abweiehungsdetektor kann am Gehäuse 3 der Luftkupplung (oder einer Luftbremse, wean die erfindungsgemäße Einrichtung, in Verbindung mit einer Luftbremse benutzt wird) mittels einer Schraube 43^s , die durch, eine Bohrung 43 geht, so montiert werden,, daß eine Änderung der Lage des Reibschuhs 5' relativ zum Gehäuse 3^ die sich aus der Verformung des Elementes 4 ergibt und hier als Abweichung bezeichnet wird_fl als eine Bewegung des Kolbens 33 festgestellt werden kann«,

Wenn während des Betriebes ein größeres Drehmoment von der treibenden Trommel bzw» Eingangstrommel 7 über den Reibschuh 5 zum aufblasbaren Element 4 übertragen wird» wird das Element 4'. zwangsweise verformt _e was eine Abweichung bzw. Verschiebung des Reibschuhs 5 relativ zum Gehäuse 3 » in Umf angsrichtung bewirkt. Diese Abweichung wird über die Befestxgungsplatten 5^! und 34 und die Kolbenstange 33· zum.Kolben 33 übertragen, wodurch der Kolben 33 entgegen der Feder 29 bewegt wird. Diese Bewegung des Kolbens entfernt die Packung 32 von der kleinen Bohrung 26, so daß Luft von der Druckfluidquelle 10 in die Kammer 27 eintreten kann. Daher strömt Druckluft in die Kammer 27 und erreicht dann durch die Bohrungen 28, 39 und 40 sowie die Auslaßöffnung 41 die Luftzufuhrsteuerexnrichtung S₁ wobei eine Regulierung durch das Nadelventil 42 erfolgt.

Dann wird die Druckluft unter Verstärkung durch den Verstärker 11 durch die Leitung 8¹ auf das Schaltbrett 9 auf-

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gegeben. Dadurch wird am Schaltbrett bewirkt, daß der Druck der Luft von der Druckluftquelle 10 entsprechend gesteuert wird und daß die entsprechend gesteuerte Luft in das aufblasbare Element 4 eingelassen wird, damit dieses schnell aufgeblasen und unter Druck gesetzt wird, wodurch der Reibschuh 5 fester gegen die Trommel 7 gedruckt wird, so daß ein Schlupf zwischen diesen zwei Teilen beendet wird.

Erfindungsgeinäß wird somit die auf den Reibschuh in Richtung zur antreibenden Trommel ausgeübte Druckkraft zweckentsprechend in Abhängigkeit von einer Änderung des zu übertragenden Drehmoments erhöht oder vermindert, wodurch ungünstiges Schlupfen zwischen diesen zwei Teilen verhindert wird. Dies wird mit einer verhältnismäßig einfachen Konstruktion erreicht.

Ferner ist für den Fachmann klar, daß im Vorstehenden lediglich bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden und daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche:

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Claims

.Patentansprüche

Druckfluidzufuhrsystem für eine Vorrichtung zum wahlweisen Übertragen eines Drehmoments swischen einem ersten und einem zweiten drehbaren Glied_fl wobei die Vorrichtung eine von einem der drehbaren Glieder getragene Trommel, einen Reibschuh „ der von einem aufblasbaren Element ge*- tragen wird, das an einem am "anderen drehbaren Glied befestigten Gehäuse angebracht ist„ und eine steuerbare Druelcfluidguelie aufi^eist und wobei der Reibschuh durch' Aufblasen des aufblasbaren Elements mittels eines Druckfluid® in Singriff mit der Trommel gebracht werden kann, gekennzeichnet durch einen SignalÜbertragungsring {14 5, der- am anderen drehbaren Glied (1) angebracht ist und sich mit diesem dreht sowie einen Einlaß aufweist„ der inVerbindung mit einer signalweiterleitenden Öffnung (13) steht, einen stationären Signalaufnahmering (19), der den Signalübertragungsring umgibt und starr an einer stationären Halterung (20) befestigt ist sowie- einen Auslaß aufweist,, der in Verbindung mit- einer Signalaufnahmeöffmmg (18) steht.,, die ferner in Verbindung mit der

■ ©ignalxireiterleitenden öffnung (13) steht „ einen Abweiehungsdetektör (12) sur Feststellung einer Relativerer Schiebung zwischen dem Gehäuse' (3) und dem Reibschuh. (5> in Um-fangsrichtung bei. Eingriff ,zwischen dem Reibschuh und

■ der Trommel- (7) sowie;sur Steuerung des Fluiddruck^ Inner*-· -halb-des aufblasbaren'Elements" direkt proportional zum

■ Ausmaß der festgestellten Abweichung, wobei der Abweichungs-

■ detektor eine Einlaßöffnung (25) und.eine Auslaßöffnung' (41) aufweist, eine erste Leitung (8), die die Einlaßt öffnung des Abweichungsdetektors (12) mit der Druckfluid-

quelle (10) verbindet, eine zweite Leitung . (8'), die die Auslaßöffnung des Abweichungsdetektors mit dem Einlaß des Signalübertragungsringes verbindet, und eine dritte Leitung (8¹), die den Auslaß des Signalaufnahmeringes (19) mit der Steuerbaren Druckfluidquelle verbindet.
2. Druckfluidzufuhrsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckverstärker (11) in der dritten Leitung.
3. Druckfluidzufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein am Gehäuse (3) angebrachtes Abweichungsdetektorgehäuse mit einer Kammer (27), die in Verbindung mit der Einlaßöffnung (25) steht, einer ersten Bohrung (38), die in Verbindung mit der Kammer steht, einer mit der ersten Bohrung verbundenen zweiten Bohrung (39) und einer mit der Auelaßöffnung (41) verbundenen dritten Bohrung (40), ein erstes, in der Kammer angeordnetes Ventil (29, 32, 33, 33') mit einem Stangenabschnitt (33¹), der aus dem Abweichungsdetektorgehäuse hinausragt, Mitteln (5^l, 34, 35, 37) zur Verbindung des Stangenabschnitts

(33¹) des Ventils mit dem Reibschuh (5), ein zweites, im Abweichungsdetektorgehäuse angeordnetes Ventil (42) zur Regulierung der Fluidströmung durch die zweite Bohrung und eine Einrichtung.(29) zur Beaufschlagung des ersten Ventils in dem Sinne, daß es normalerweise eine Verbindung zwischen der Kammer (27) und'der Einlaßöffnung (25) verhindert.' - ' "

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