DE602004008775T2

DE602004008775T2 - Antriebseinschaltungvorrichtung

Info

Publication number: DE602004008775T2
Application number: DE602004008775T
Authority: DE
Inventors: Reginald Sutton-in-Ashfield KNOWLES
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2024-06-12
Also published as: BRPI0411222A; GB0413073D0; EP1636504A1; EP1636504B1; WO2004109137A1; DE602004008775D1; CN100373067C; ES2293264T3; AU2004245757A1; GB0313497D0; CA2526522A1; AU2004245757B2; US20060169560A1; GB2402722B; GB2402722A; US7497311B2; ATE372469T1; CN1823233A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die hierin beschriebene Erfindung betrifft eine Eingriffsvorrichtung, die es einem Drehantriebselement ermöglicht, mit einer anzutreibenden Last in reibungslosen, positiven Eingriff gebracht zu werden, wie z.B. durch das Synchronisieren des Antriebselements mit einem angetriebenen Element. Beispielsweise könnte die Erfindung in einem Kupplungstyp zum reibungslosen Eingriff eines Antriebselements mit z.B. Schwerlastgeräten, die auf Fahrzeugen angebracht sind, z.B. Löschfahrzeugspumpen, Straßenmarkierungsgeräte, Gebläse, Fasswägen, Gleichstromgeneratoren, etc. verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine bekannte Kupplungsanordnung umfasst Reibungsplatten, die in einem Kupplungsgehäuse eingeschlossen sind. Die Reibungsplatten werden mechanisch oder pneumatisch durch einen kreisförmigen Kolben auf eine Druckplatte gedrückt, die in Kontakt mit den Reibungsplatten tritt und diese zusammendrückt. Eine Abtriebswelle, an der die anzutreibende Last, etwa durch Kuppeln, befestigt ist, weist alternative Reibungsplatten in mechanischem Zusammenspiel mit dieser auf. Die anderen alternativen Reibungsplatten (also jene, die nicht mit der Abtriebswelle zusammenarbeiten) befinden sich in mechanischem Zusammenspiel mit einer Antriebsbuchse, die sich als Teil der Abtriebswelle dreht. Die Kupplung arbeitet mittels Reibungswirkung zwischen den Reibungsplatten, wenn diese zusammengedrückt werden.
Diese Art der Kupplung beruht auf der Konstanz etwa des Betätigungsfluiddrucks und/oder der anzutreibenden Last. Mit anderen Worten, die wichtigen Faktoren, die den tatsächlichen Betrieb dieses Kupplungstyps beeinflussen, sind wie viel Kraft auf den Kolben angewendet werden kann, um die Reibungsplatten zusammenzudrücken und wie viel Last an der anzutreibenden Abtriebswelle angebracht wird. Offensichtlich weist eine größere Last mehr Trägheit auf und es ist schwieriger, diese in Drehung zu versetzen. Größere Kräfte, etwa größere Flüssigkeitsdrücke, werden in diesem Fall benötigt. Wenn die Kupplung über ihre Belastbarkeitsgrenze hinaus belastet wird, ist ein Abgleiten der Reibungsplatten sowie eine Überhitzung derselben möglich, wodurch die Kupplung schließlich durch Ermüdung ausfällt.
Ein weiteres Beispiel einer bekannten Kupplung ist in GB2216203 dargestellt. Die in diesem Dokument gezeigte Anordnung weist eine nach innen keilverzahnte Antriebsbuchse auf, die unter der Einwirkung eines Pneumatikkolbens bewegbar ist, um in eine mit einer Abtriebswelle verbundene Abtriebsklaue einzugreifen – durch diesen Eingriff werden die Antriebsbuchse und die Abtriebswelle zu einem einzigen mechanischen Element, wodurch die Abhängigkeit von Betätigungsluftdruck vermieden wird. Der Peumatikkolben verfügt über eine Betätigungsstange mit einem an diesem angebrachten Gabelelement, wobei die Greifer des Gabelelements in eine ringförmige Nut in der Außenoberfläche der Antriebsbuchse eingreifen. Wenn Druckluft auf ein Ende des Pneumatikkolbens wirkt, gleitet daher die Betätigungsstange in axialer Richtung, wobei sich die Antriebsbuchse mit dieser bewegt. Die Antriebsbuchse hat eine in ihrem Inneren angeordnete Druckplatte und ist mit dieser mithilfe von Stahlkugeln, die in die in der Innenoberfläche der Buchse ausgebildeten Vertiefungen gedrückt werden, in lösbarem Eingriff. Es gibt einen Satz Reibungsplatten, von denen entgegengesetzte mit den Innenkeilen der Antriebsbuchse in Eingriff stehen, wobei der Rest mit der Abtriebswelle in Eingriff ist. Wenn die Buchse zuerst in Richtung des Eingriffs mit der Abtriebsklaue bewegt wird, bewegt sich die Druckplatte mit dieser mit und bringt die Reibungsplatten in Kraftschluss miteinander, um mit der Drehung der Abtriebswelle zu beginnen. Ein großes Drehmoment wird aufgrund der Trägheit der an der Abtriebswelle befestigten Last benötigt, um die Drehung in Gang zu setzen. Dieses Drehmoment stellt sich als Reibung zwischen den Reibungsplatten und den Innenkeilen der Antriebsbuchse dar. Diese Reibung reicht aus, um die weitere Gleitbewegung der Antriebsbuchse zu verhindern, bis die Drehgeschwindigkeiten der Antriebsbuchse und der Abtriebswelle mehr oder weniger gleich sind. Das zur Drehung der Abtriebswelle benötigte Drehmoment ist niedriger und somit wird die auf die Keile der Antriebsbuchse wirkende Reibung verringert und die Gleitbewegung setzt erneut ein.
In dieser Anordnung stammt die Kraft, welche die Reibungsplatten gegeneinander drückt, von der auf den Pneumatikkolben wirkenden Druckluft. Da die Größe des Kolbens etwa durch die Größeneinschränkungen des Gehäuses selbst eingeschränkt ist, ist auch die Höhe der Kraft, die erzeugt werden kann, beschränkt. Wenn große Lasten zum Ingangsetzen benötigt werden, lenkt das Biegemoment auf dem Gabelelement ferner die fluchtende Ausrichtung des Kupplungsgehäuses ab. Als Resultat wird der Pneumatikkolben aus der Ausrichtung mit dem Gehäuse gedrückt, welches zum Tragen der Komponenten geeignet ist. Werden leistungsfähigere Maschinen mit größeren Lasten, die angetrieben werden müssen, eingesetzt, ist es für Kupplungen dieses Typs äußerst schwierig, genug Kraft bereitzustellen, um zur Ermöglichung des Eingriffs die anfängliche Trägheit zu überwinden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung zumindest einiger der mit den bekannten Kupplungen assoziierten Nachteile. Insbesondere umfasst die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kolbenventil, das die Modifikation des Kupplungsaufbaus ermöglicht, so dass diese in der Lage ist, die Trägheit großer Lasten zu überwinden.
In ihrem allgemeinsten Aspekt unterteilt die vorliegende Erfindung die Funktionen des (i) Eingriffs eines Antriebselements mit einem angetriebenen Element und (ii) des Aktivierens eines Reibungsantriebs, etwa durch Drücken der Reibungsplatten aneinander, durch Einbauen einer Ventilanordnung in den Kolben, was das Wirken einer Kraft durch den Kolben ermöglicht, ohne dass das Antriebselement bewegt werden muss. Diese Vorgänge werden somit einzeln durchgeführt, ohne dass die Vergrößerung der Gehäusegröße oder weitere Krafteinspeisungen oder Einlassöffnungen notwendig sind. Als Resultat stellt die vorliegende Erfindung eine Aktivierungsart des Reibungsantriebs mit einer größeren Kraft als zuvor unter Verwendung eines Aktuators mit einer größeren Fläche bereit, die immer noch dazu in der Lage ist, das System in einem Gehäuse bereitzustellen, welches nicht größer als die bekannten Gehäuse ist. Ferner wird die Kupplung der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Synchronisierung der Antriebselemente und der anzutreibenden Elemente verwendet, sondern auch die Wahrscheinlichkeit einer Ermüdung dieser Kupplung durch Überlastung wird verringert. Die Ventilanordnung in dem Kolben ermöglicht ebenfalls die Deaktivierung eines luftgesteuerten Reibungsantriebs kurz vor dem Moment des positiven Eingriffs der Kupplung, so dass der Eingriff gleichmäßig vonstatten geht.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Eingriff eines Drehantriebselements mit einem anzutreibenden Element bereitgestellt, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse umfasst, welches wiederum Folgendes umfasst: ein erstes drehbares Element, das zum axialen Bewegen in einen positiven Eingriff mit einem zweiten drehbaren Element geeignet ist, wobei eines aus erstem oder zweitem drehbaren Element antreibbar mit dem Drehantriebselement verbunden ist und das andere aus erstem und zweitem drehbaren Element antreibbar mit dem anzutreibenden Element verbunden ist, so dass der positive Eingriff zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element den Einriff des Drehantriebselements in das anzutreibende Element beeinflusst, einen Kolben, der gleitbar in dem Gehäuse angebracht ist, wobei der Kolben betriebsbereit mit dem ersten drehbaren Element verbunden ist, so dass der auf ein Ende des Kolbens wirkende Druck die axiale Bewegung des Kolbens relativ zum Gehäuse beeinflusst, wodurch die axiale Bewegung des ersten drehbaren Elements beeinflusst wird, und eine Verzögerungsvorrichtung zum Verzögern der Herstellung eines positiven Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element, wobei die Verzögerungsschaltung Folgendes umfasst: Mittel zur Herstellung eines Reibungsantriebs zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element, um die Drehung des drehbaren Elements zu bewirken, das antreibbar mit dem anzutreibenden Element vor dem Eingriff in das erste oder zweite drehbare Element verbunden wird, und einen Reibungsantriebsaktuator, wobei der Aktuator zur Aktivierung des Reibungsantriebs axial bewegbar ist, worin der Kolben einen Durchlass durch diesen hat, so dass der auf das Ende des Kolbens wirkende Druck auch auf den Reibungsantriebsaktuator wirkt, um die Bewegung desselben zu bewirken.
Das axial bewegbare erste drehbare Element kann antreibbar mit dem Drehantriebselement verbunden sein und das zweite drehbare Element ist antreibbar mit dem anzutreibenden Element verbunden.
Als Alternative dazu kann das zweite drehbare Element antreibbar mit dem Drehantriebselement verbunden sein und das axial bewegbare erste drehbare Element ist antreibbar mit dem anzutreibenden Element verbunden.
Daher ermöglicht der Durchlass durch den Kolben die Aktivierung des Reibungsantriebs durch den Reibungantriebsaktuator, der separat von der Bewegung eines Antriebselements (also der ersten oder zweiten drehbaren Elements) wirkt, welches antreibbar mit dem Drehantriebselement verbunden ist. Der Kolben fungiert als Ventilanordnung, die einen einzigen Druck aufteilt, um sowohl das Antriebselement als auch den Aktuator zu bewegen. Mit anderen Worten, nur eine einzige Eingabe, etwa von Druckluft, kann benötigt werden, um den Aktuator zu drücken und das Antriebselement zu bewegen.
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise Haltemittel zum Halten der anfänglichen axialen Kolbenbewegung, wodurch das Wirken des Drucks zuerst auf den Reibungsantriebsaktuator ermöglicht wird. Das Einspannmittel ist vorzugsweise eine Feder.
Das erste drehbare Element bewegt sich vorzugsweise in einer ersten Richtung in den positiven Eingriff mit dem zweiten drehbaren Element, der Reibungsantriebsaktuator bewegt sich in eine zweite Richtung, um den Reibungsantrieb zu aktivieren und die erste Richtung verläuft im Wesentlichen entgegengesetzt zur zweiten Richtung.
Der Kolben umfasst vorzugsweise einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt, wobei jeder Endabschnitt gleitbar in einem entsprechenden ersten und zweiten Zylinder aufgenommen wird, die in gegenüberliegenden Enden des Gehäuses ausgebildet sind, wobei die Anordnung den Kolben axial bewegt, um den Eingriff des ersten drehbaren Elements in das zweite drehbaren Element zu bewirken, und der auf den zweiten Endabschnitt wirkende Druck bewegt den Kolben in axialer Richtung, um die beiden außer Eingriff zu bringen.
Der Durchlass erstreckt sich vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder durch den Kolben. Der Durchlass öffnet sich vorzugsweise in den zweiten Zylinder über ein Radialloch im Kolben, so dass der Druck vom Durchlass auf die Seite des zweiten Zylinders wirkt. Fluidkommunikationsmittel (für Fluide, wie etwa verdichtetes Gas, vorzugsweise Druckluft) können dann zwischen dem Reibungsantriebsaktuator und der Seite des zweiten Zylinders bereitgestellt werden, so dass der auf die Seite des zweiten Zylinders wirkende Druck auch auf den Reibungsantriebsaktuator wirkt. Der Rest der Beschreibung bezieht sich auf Druckluft, aber die vorliegende Erfindung kann mit jedem anderen Fluid betrieben werden. Das Druckluft-Kommunikationsmitte umfasst vorzugsweise eine Bohrung durch das Gehäuse.
Die Dichtungsmittel sind vorzugsweise in einem bestimmten axialen Abstand von jeder Seite des Radiallochs um den Kolben herum angeordnet, wobei die Dichtungsmittel einen Bereich definieren, in dem der Druck aus dem Durchlass wirkt. Die Dichtungsmittel sind vorzugsweise Dichtungsringe, die um den Kolben herum angeordnet sind. Die Dichtungsringe sind vorzugsweise so positioniert, dass der Bereich von dem Druckluft-Kommunikationsmittel isoliert ist, wenn der Kolben das erste drehbare Element in einem vorgegebenen Abstand in der Richtung des Eingriffs mit dem zweiten drehbaren Element bewegt hat. Daher kann einer der Dichtungsringe über der Bohrung in dem Gehäuse angeordnet werden, während das erste drehbare Element in Eingriff mit dem zweiten Element bewegt wird, wodurch der Druck aus dem Zylinder freigesetzt wird. Der Kolben kann einen Kanal zur Luftfreisetzung in den Gehäuseraum umfassen, wenn der Bereich von der Bohrung im Gehäuse isoliert ist. Daher wirkt der Druck vorzugsweise kurz vor oder gleichzeitig mit der Herstellung des positiven Eingriffs zwischen dem ersten und zweiten Drehelement nicht mehr länger auf den Reibungsantriebsaktuator. Daher kann die Vorrichtung den Reibungsantrieb kurz vor oder gleichzeitig mit der Herstellung des positiven Eingriffs zwischen dem Drehantriebselement und dem angetriebenen Element außer Eingriff bringen. Dies wird durch sorgfältiges Selektieren der Positionen der Dichtungselemente erzielt, so dass der Reibungsantriebsaktuator vom auf diesen wirkenden Druck in einem relevanten Moment isoliert wird, etwa wenn das erste drehbare Element mit dem Gleiten in den vollständigen Eingriff mit dem zweiten drehbaren Element beginnt. An diesem Punkt der direkten mechanischen Verbindung wird die Kupplung daher von jedem beliebigen Kontakt befreit, so dass zu diesem Zeitpunkt keinerlei Last- oder Geschwindigkeitsschwankungen die Kupplung beeinträchtigen.
Der Reibungsantriebsaktuator ist vorzugsweise von der Aktivierung des Reibungsantriebs weg vorgespannt, Er kann durch eine Feder vorgespannt werden.
Der Reibungsantriebsaktuator umfasst vorzugsweise einen ringförmigen Druckring, der gleitbar im Gehäuse angebracht ist. Die Fläche des ringförmigen Druckrings, auf den der Druck wirkt, kann größer als die Fläche des Kolbens sein, auf den der Druck wirkt. Der Raum in der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses vom Antriebselement aus ist weniger eingeschränkt, wodurch der Aktuator größer sein kann. Der Vorteil des Vorhandenseins eines großen Aktuators ist beispielsweise, dass Druckluft auf eine größere Fläche als etwa jene des Endes des Pneumatikkolbens (welche die Fläche war, auf die die Luft in den bekannten Kupplungen wirkte) wirken kann. Daher kann eine größere Kraft für einen gegebenen Druck erzielt werden.
Die Mittel zur Herstellung eines Reibungsantriebs umfassen vorzugsweise eine Vielzahl an axial bewegbaren Reibungsplatten, ein erster Satz derselben ist drehbar in Eingriff mit dem ersten drehbaren Element und ein zweiter Satz derselben ist drehbar in Eingriff mit dem zweiten drehbaren Element, wobei die Vielzahl an Reibungsplatten so angeordnet ist, dass der erste und zweite Satz durch den Reibungsantriebsaktuator zusammengedrückt werden. Jede Reibungsplatte des ersten Satzes kann zwischen den Reibungsplatten des zweiten Satzes bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst das zweite drehbare Element ein auf einer Welle befestigtes Zahnrad, wobei das Zahnrad in Eingriff mit dem ersten drehbaren Element gebracht werden kann, um den positiven Eingriff zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element zu bewirken. Das an der Welle angebrachte Zahnrad kann axial bewegt werden und der Reibungsantriebsaktuator kann angeordnet werden, um auf das Zahnrad zum Drücken desselben zu wirken, um den Reibungsantrieb zu aktivieren. Das erste drehbare Element kann eine koaxial mit der Welle vorliegende Buchse umfassen, wobei die Buchse in Eingriff mit dem Zahnrad gebracht werden kann. In diesem Fall kann der Kolben ein Gabelelement mit Greifern umfassen, die in die Außenoberfläche der Buchse eingreifen.
Der Druck wird vorzugsweise durch die Druckluft bereitgestellt. Der dem System bereitgestellte Druck beträgt vorzugsweise 120 Pfund pro Quadratzoll (etwa 8 × 10⁵ Pa). Die benötigten Drücke hängen jedoch von dem Anfangsdrehmoment ab, das zur Drehung des angetriebenen Elements benötigt wird. Der dem System bereitgestellte Druck ist vorzugsweise variabel, um die Anforderungen verschiedener Lasten zu bewältigen.
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise Mittel zum Anlegen einer ersten Kraft, um den Reibungsantrieb zu aktivieren, worin das Mittel so angeordnet ist, dass die erste Kraft, welche den Reibungsantrieb aktiviert, größer als eine zweite Kraft ist, die auf das erste drehbare Element wirkt. Vorzugsweise werden die erste und zweite Kraft aus einem gegebenen, auf die verschiedenen Flächen wirkenden Druck hergeleitet.
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise Kraftmittel zum Bereitstellen von Druck, aus dem eine Kraft zum Durchführen der Bewegung des Antriebselements und des angetriebenen Elements in der ersten bzw. zweiten Richtung abgleitet werden kann.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Eingriff eines Antriebselements mit einem anzutreibenden Element bereitgestellt, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes drehbares Element, das zum axialen Bewegen in einer ersten Richtung in einen positiven Eingriff mit einem zweiten drehbaren Element geeignet ist, wobei eines aus erstem oder zweitem drehbaren Element antreibbar mit dem Drehantriebselement verbunden ist und das andere aus erstem und zweitem drehbaren Element antreibbar mit dem anzutreibenden Element verbunden ist, und eine Verzögerungsvorrichtung zum Verzögern der Herstellung ei nes positiven Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element, wobei die Verzögerungsschaltung Folgendes umfasst: Mittel zur Herstellung eines Reibungsantriebs zwischen dem drehbaren Element, das antreibbar mit dem anzutreibenden Element vor dem Eingriff mit dem anderen drehbaren Element verbunden ist, wobei der Aktuator zur Aktivierung des Reibungsantriebs in einer zweiten Richtung axial bewegbar ist, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft, worin, wenn der Reibungsantrieb zuerst aktiviert wird, die axiale Bewegung des ersten drehbaren Elements in der ersten Richtung verzögert wird, bis sich das zur Drehung des zweiten drehbaren Elements und des anzutreibenden Elements benötigte Drehmoment reduziert hat.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
1 ein Querschnitt einer Antriebsanordnung ist, die eine erste Ausführungsform der Erfindung ist,
2 die Auswahlgabel der Antriebsanordnung von 1 zeigt,
3 ein Rohrleitungsplan zur Darstellung des Anordnungsplans der Druckluftversorgung zur Antriebsanordnung von 1,
4 ist ein Querschnitt einer Antriebsanordnung, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist,
5a ist ein Querschnitt einer Antriebsanordnung, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist, welche in einer nicht in Eingriff stehenden Position dargestellt ist,
5b zeigt einen oberen Teil der Antriebsanordnung, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist, welche in einer in Eingriff stehenden Position dargestellt ist,
6a und 6b zeigen eine Ventilbefestigung für den Lufteinlass der Antriebsanordnung von 5 in einer nicht in Eingriff stehenden bzw. einer in Eingriff stehenden Konfiguration.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG; WEITERE OPTIONALE MERKMALE UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine erste Ausführungsform der Antriebsanordnung 1 der Erfindung, wie in 1 dargestellt, weist ein Gehäuse, bestehend aus zwei Teilen 11, 12 auf, die miteinander z.B. unter Verwendung eines Bolzen 100 befestigt sind. Das Gehäuse definiert einen Raum, in dem der Mechanismus der Erfindung angeordnet ist. Ein Antriebszahnrad 13 ist drehbar in dem Gehäuse mithilfe eines Rollenlagers 37 befestigt, das auf der Welle 17 angeordnet ist, die an dem Stumpf 16 auf der Endseite des Gehäuses angebracht ist. Das Antriebszahnrad 13 weist Keilverzahnungen nach außen auf, um mit einem Drehelement (nicht abgebildet) eines Motors ständig in Eingriff zu sein. Wenn der Motor läuft, dreht sich daher das Antriebszahnrad 13. Das Verlängerungselement 18 ist mit Bolzen an dem Antriebszahnrad 13 befestigt, um sich mit diesem zu drehen. Das Verlängerungselement 18 ist um dessen Außenoberfläche herum mit Keilverzahnungen ausgebildet. Die Antriebsbuchse 19 weist Keilverzahnungen nach innen auf und ist in axial gleitbarem Eingriff mit dem Verlängerungselement 18 verkeilt, so dass es sich mit dem Antriebszahnrad 13 dreht, aber relativ zum Verlängerungselement 18 axial drehbar ist.
Das Gehäuse hält ebenfalls die Abtriebswelle 14 mithilfe einer Rollenlagerung 39. Ein Ende der Abtriebswelle 14 erstreckt sich durch den Mittelpunkt der Antriebsbuchse 19 in das Verlängerungselement 18, wo es in einer Rollenlagerung 53 positioniert ist, die die unabhängige Drehung der Welle 14 und des Verlängerungselements 18 ermöglicht. Das andere Ende der Welle 14 weist eine Kopplung 15 auf, die an dieser befestigt ist, wodurch die Antriebsanordnung an einer externen Vorrichtung (z.B. einer Löschfahrzeugs-Zentrifugalpumpe) angebracht werden kann, die angetrieben werden muss.
Die Antriebsbuchse 19 ist durch einen Kolben 21 axial bewegbar, der ein Gabelelement 22 hat, welches eine ringförmige Nut 20 in der Oberfläche der Antriebsbuchse 19 in Eingriff bringt. Wenn Druckluft durch eine Einlassöffnung 34 in den Raum 35 eingeführt wird, wird daher der Kolben 21 nach rechts gedrückt, wie in 1 zu sehen, dies würde ebenfalls dazu dienen, die Antriebsbuchse 19 nach rechts zu drücken.
Die Abtriebswelle 14 weist Keilverzahnungen nach außen auf und die Abtriebsklaue 23 ist gleitbar über Innenkeilverzahnungen mit dieser verzahnt. Die Abtriebsklaue 23 und die Antriebsbuchse 19 sind so angeordnet, dass sie antreibbar miteinander über eine Klauenzahnverbindung 28, 29 verbunden werden können. Mit anderen Worten, die Antriebsbuchse 19 kann in Eingriff mit der Abtriebsklaue 23 gedrückt werden, um die mechanische Verbindung zwischen dem Antriebszahnrad 13 und der Abtriebswelle 14 durchzuführen.
Wenn die Antriebsbuchse 19 in direkten Eingriff mit der Abtriebsklaue 23 gedrückt werden würde, würde die Trägheit der mit der Abtriebswelle 14 verbundenen Last dem System einen großen Stoß versetzen, der die Komponenten mühelos beschädigen könnte. Es ist daher für die Abtriebswelle 14 (und daher für die Abtriebsklaue 23) besser sich schon bei einer ähnlichen (wenn nicht gleichen) Geschwindigkeit wie die Antriebsbuchse 19 zu drehen, wenn der Eingriff stattfindet, um jedwede Stoßbelastung zu minimieren. Zur Verzögerung des Eingriffsmoments werden Reibungsplatten 24 zwischen dem Verlängerungselement 18 und der Abtriebsklaue 23 bereitgestellt. Alternative Reibungsplatten weisen Keilverzahnungen nach innen auf, die in die Außenkeilverzahnungen der Abtriebswelle 14 eingreifen, wodurch die Drehung derselben mit der Welle erfolgt. Die anderen alternativen Reibungsplatten haben Außenkeilverzahnungen, die mit den Innenkeilverzahnungen der Antriebsbuchse 19 in Eingriff sind, die Reibungsplatten 24 sind in der Lage, relativ zueinander axial zu gleiten.
Wenn sich der Kolben 21 an der äußersten Position auf der linken Seite in 1 befindet (also außer Eingriff oder „geparkt" ist), ist ein Spalt von etwa 3 mm bis 5 mm zwischen der Abtriebsklaue 23 und dem Verlängerungselement 18 vorhanden, so dass etwa 1 mm freier Spielraum zwischen den Reibungsplatten 24 vorliegt. Wenn die Reibungsplatten nicht verwendet werden, können sich daher die beiden Plattensätze relativ zueinander relativ mühelos drehen.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Abtriebsklaue 23 von den Reibungsplatten aus, wird ein ringförmiger Ring 25 in einem Zylinder 26 befestigt. Der Ring 25 weist eine Druckplatte 27 auf, die an diesem befestigt ist, der in die Abtriebsklaue 23 über eine Rollenlagerung 44 eingreift. Die Anordnung ist derart, dass, wenn etwa Druckluft in dem Zylinder 26 bereitgestellt wird, der Ring 25 nach links gedrückt wird, wie in 1 zu sehen. Daher drückt die Druckplatte 27 die Abtriebsklaue 23 über ein Drucklager 44 nach links die Abtriebsklaue 23 drückt die Reibungsplatten 24 zusammen, wobei diese zwischen der Abtriebsklaue 23 und dem Verlängerungselement 18 gedrückt werden, wodurch ein Reibungsantrieb auf der Abtriebswelle aktiviert wird. Dies wird unten stehend näher erläutert.
Fluid (etwa Druckluft) wird am Zylinder 26 durch eine Bohrung 32 bereitgestellt, die in das Gehäuse gebohrt ist. Die Druckluft zum Bewegen des Rings 25 stammt aus derselben Öffnung 34 wie die Druckluft für den Bewegungskolben 21. Der Kolben 21 hat einen Durchlass 31, der in diesen gebohrt ist, der eine Öffnung 36 an einem Ende hat, die sich in den Raum 35 öffnet. An dem anderen Ende verbindet ein Radialloch 33 den Durchlass 31 mit der Bohrung 32, also sie ermöglicht die Kommunikation von Druckluft zwischen der Öffnung 34 und dem Zylinder 26.
Der Kolben 21 ist separat in 2 dargestellt. Er weist eine zylinderförmige Stange als oberen Körper auf, von dem das Gabelelement 22 nach unten wegsteht. Eine solche Anordnung ist allseits bekannt. Die zylinderförmige Stange ist aus einer Reihe von Abschnitten mit verschiedenen Durchmessern ausgebildet. Der Mittelabschnitt 200 hat den größten Durchmesser und hält das Gabelelement 22. Endabschnitte 206, 208 weisen einen kleineren Durchmesser auf und werden in den Zylindern, die in dem Gehäuse der Antriebsanordnung, wie in 1 dargestellt, ausgebildet sind, gleitbar aufgenommen. Der Endabschnitt 206 ist in dem Ende des Gehäuses, das die Öffnung 34 aufweist. Eine Endoberfläche 202 des Mittelabschnitts schlägt an das Gehäuse an, um das Ausmaß zu beschränken, in dem sich der Kolben 21 in 1 nach links (also aus dem Eingriff heraus) bewegen kann. Der andere Endabschnitt 208 wird in einem Zylinder in der anderen Seite des Gehäuses aufgenommen. Der Endabschnitt 208 ist mit dem Mittelabschnitt 200 durch einen Zwischenabschnitt 210 verbunden. Der Zwischenabschnitt weist eine Oberfläche 212 auf, die an dem Gehäuse am Eingang zum Zylinder zur Aufnahme des Endabschnitts 208 anschlägt, um die Bewegung des Kolbens 21 in 1 nach rechts (also in den Eingriff) einzuschränken. Wie in 1 gezeigt, weist der Zwischenabschnitt 210 eine schraubenförmige Feder 30 auf, die um diesen angeordnet ist, die gegen die Wand des Gehäuses und die Oberfläche 204 des Mittelabschnitts drückt, also zum Drücken des Kolbens nach links in 1 dient und zum Anhalten des direkten Drückens der Antriebsbuchse 19 in Eingriff mit der Abtriebsklaue 23 dient. Tatsächlich ist die Feder aus einer besonderen Vorspannungsstärke, so dass, wenn etwa Druckluft aus der Öffnung 34 am Raum 35 bereitgestellt wird, der Bewegungsspielraum des Kolbens 21 durch die Feder in ausreichender Weise so eingeschränkt ist, dass die Druckluft zuerst mit dem Ring 25 kommuniziert und daher zuerst auf die Abtriebsklaue 23 wirkt. Mit anderen Worten, die Feder 30 stellt sicher, dass der Reibungsantrieb auf der Abtriebswelle durch die Bewegung der Abtriebsklaue 23 intiiert wird, bevor sich die Antriebsbuchse 19 deutlich bewegt.
Der Endabschnitt 208 umfasst ebenfalls ringförmige Nuten 214, 216, die an jeder Seite des Radiallochs 33 angeordnet sind. Die Nuten 214, 216 sind zum Positionieren der Dichtungsringe 55, 56 vorgesehen, um einen Bereich 218 um den Endabschnitt 208 zu definieren, wenn sich dieser in dem Zylinder in dem Gehäuse befindet, in dem der Druck vom Radialloch 33 wirken kann. Daher kann der Kolben 21 selbst als ein Ventil für den durch den Durchlass 31 wirkenden Druck dienen. Wenn der Bereich 218 über der Bohrung 32 positioniert ist, kann der Druck durch den Durchlass 31 auf den Ring 25 wirken, wohingegen, wenn sich der Kolben 21 axial so bewegt, dass sich einer der Dichtungsringe 55, 56 über den Eingang der Bohrung 32 bewegt, der Ring 25 vom Druck isoliert werden wird.
1 zeigt die Anordnung in einer nicht in Eingriff stehenden Position. Der Kolben 21 befindet sich an seiner äußersten Position auf der linken Seite. Die Abtriebswelle 14 ist daher nicht angetrieben. Zur Bereitstellung eines Zustands des Ineingriffseins wird Druckluft in dem Raum 35 über die Öffnung 34 bereitgestellt. Die Feder 30 schränkt die Bewegung des Kolbens 21 unter diesem Druck ein, so dass der Druck zuerst auf den Ring 25 in dem Zylinder 26 über den Durchlass 31 und das Radialloch 33 und die Bohrung 32 wirkt. Der Ring 25 drückt die Druckplatte 27 gegen die Abtriebklaue 23, welche gleitet, um die Reibungsplatten 24 zusammenzudrücken. Diese Bewegung ist relativ klein: Die Abtriebklaue 23 ist nicht in der Lage in den Eingriff mit der Antriebsbuchse 19 zu gleiten, die Buchse selbst muss bewegt werden, um den Eingriff auszuführen. Die Reibung zwischen den gegenüberliegenden Platten, die sich mit der Buchse drehen, und die mit der Abtriebswelle 14 in Eingriff stehenden Platten bewirken die Drehung der Welle 14. Das dafür benötigte Drehmoment bedeutet jedoch, dass hohe Kontaktdrücke gegen die Seitenoberflächen der Innenkeilverzahnungen der Antriebsbuchse 19 wirken, die diese an der Bewegung nach rechts (also zum Eingriff mit der Abtriebklaue 23) hindern. Wenn die Geschwindigkeit der Abtriebwelle 14 zunimmt, nimmt jedoch das benötigte Drehmoment ab, so dass die Kontaktdrücke reduziert werden, um der pneumatischen Kraft auf der Antriebsbuchse 19 das Überwinden der einschränkenden Kraft der Feder 30 zu ermöglichen, so dass sie anfängt, in vollen Eingriff mit der Abtriebklaue 23 zu gleiten. Die pneumatische Kraft durch das Radialloch 33 wirkt vom Bereich 218 aus, der durch die in den Nuten 214, 216 befindlichen Dichtungsringe 55, 56 definiert ist. Der Bereich 218 ist so positioniert, dass, wenn die Antriebsbuchse 19 anfängt, mit der Abtriebklaue 23 in vollständigen Eingriff zu gleiten, die Druckluftversorgung des Zylinders 26 unterbrochen ist. Zur Durchführung der Freisetzung des Drucks aus dem Kolben 25 (und daher der Abtriebklaue 23) vor dem Eingriffspunkt wird in dem Kolben ein Kanal bereitgestellt, um der Druckluft die Kommunikation mit dem Gehäuseraum über die Bohrung 32 zu ermöglichen.
Der Endabschnitt 208 wird in einer Ventilhülse 57 gleitbar aufgenommen. Die Ventilhülse 57 umfasst eine Anzahl (vorzugsweise fünf) an Radiallöchern 58 von z.B. 1 mm Durchmesser, der über einen zylinderförmigen Kanal mit der Bohrung 32 in dem Gehäuse kommuniziert. Die Druckluftversorgung des Zylinders ist unterbrochen, wenn einer der Dichtungsringe 55, 56 sich über diesen bewegt, so dass er vom Bereich 218 isoliert wird. Die Freisetzung von Druckluft ermöglicht dem Kolben 21 die einfachere Überwindung der einschränkenden Kraft der Feder 30 und daher wird die mechanische Kopplung zwischen der Buchse 19 und der Abtriebklaue 23 einfacher gemacht.
Die Druckplatte 27 weist einen Rückziehmechanismus auf, mit dem sie (und der Ring 25) vollständig zurück in den Zylinder 26 zurückgedrängt wird, wenn der Druck aufgehoben wird. Der Bolzen verfügt über einen Zylinder 51, der gleitbar an diesem befestigt ist und von diesem weg (zur rechten Seite in 1) durch eine Feder 52 vorgespannt wird. Der Zylinder 51 ist an der Druckplatte 27 befestigt, so dass dieser wirkt, um die Platte in Richtung des Gehäuses zu ziehen.
Die Antriebsanordnung umfasst ebenfalls Mittel zum Abbremsen der Abtriebwelle 14, wenn sich die Antriebsbuchse 19 aus dem Eingriff mit der Abtriebklaue 23 löst. Eine Abbremsplatte 40 weist Innenkeilverzahnungen auf, die in die Außenkeilverzahnungen der Abtriebwelle 14 eingreifen, so dass sich die Abbremsplatte 40 mit der Welle 14 dreht. Ein kreisförmiger Kolben 41 ist in einem Zylinder 43 befestigt, so dass, wenn z.B. Druckluft über eine Bohrung 42 in dem Gehäuse bereitgestellt wird, wirkt der Kolben 41 vorübergehend auf die Abbremsplatte 40, um das Abbremsen der Abtriebwelle 14 durchzuführen. Die Bohrung 42 öffnet sich in den Schlitz zum Aufnehmen des Endabschnitts 208 des Kolbens 21. Der Eingang der Bohrung ist so angeordnet, dass Druckluft nur dann in den Zylinder 43 eintreten kann, wenn der Kolben 21 sich ausreichend nach links (also in der Richtung zum Lösen aus dem Eingriff) bewegt hat, um sicherzustellen, dass der Eingriff von Antriebsbuchse 19 und Abtriebklaue 23 gelöst wird.
Zu Bewegung des Kolbens 21 nach links, wenn das System in Eingriff ist, also zum Lösen des Eingriffs der Anordnung, wird die Druckluftversorgung von Öffnung 34 zu Öffnung 46 geschaltet. Die Position der Bohrung 42 bedeutet, dass derselbe Eingang für Druckluft zum Lösen des Eingriffs des Antriebs verwendet werden kann, um das Abbremssystem zu aktivieren.
Am Ende des Zylinders zum Aufnehmen eines Endabschnitts 208 des Kolbens 21 wird ein Anzeigeventil positioniert. Das Ventil kann mit einer Rotawink-Anzeigevorrichtung oder Ähnlichem verbunden werden. Wenn der Antrieb in einer Position ist, in der er aus seinem Eingriff gelöst ist oder „geparkt" ist, wird die Druckluftversorgung an die Öffnung 46 des Gehäuses angelegt, um die Parkposition und das „Aufladen" der Anzeigevorrichtung mit Druckluft aufrechtzuerhalten. Wenn die Leitung zur Anzeigevorrichtung aufgeladen ist, ändert sich die Farbe der Anzeigevorrichtung, um einem Benutzer anzuzeigen, in welchem Status sich das System befindet. Wenn der Kolben 21 seine Schlussbewegung beendet, um die Antriebsbuchse 19 mit der Abtriebklaue 23 in Eingriff zu bringen, drückt das Ende des Kolbens das Ventil 47 aus seinem Sitz, was die Druckluft freisetzt, die die Anzeigevorrichtung mit Luft füllte, wodurch die Farbänderung der Anzeigevorrichtung bewirkt wurde, um anzuzeigen, dass das System in vollständigem Eingriff ist.
3 zeigt die Rohrleitungsanordnung für das System. Die Druckluft unter Druck wird zu einem Betätigungsschalter 300 zugeführt, der Verbindungen 302, 304 mit der Antriebsanordnung 1 aufweist. Wenn der Antrieb nicht mehr im Eingriff ist, wird Druckluft an die Öffnung 46 über das Rohr 304 zugeführt. Um den Antrieb in Eingriff zu bringen, wird der Schalter 300 betätigt und die Druckluft wird der Öffnung 34 über das Rohr 302 bereitgestellt. Die Rotawink-Anzeigevorrichtung 306 ist üblicherweise in z.B. einer Fahrerkabine oder nahe dem Benutzer befestigt, um den Benutzer hinsichtlich des Status der Anordnung eine Warnung zukommen zu lassen.
4 zeigt eine Antriebsanordnung 2, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist. Sie hat viele Komponenten mit der in 1 gezeigten Anordnung gemeinsam und diese Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Antriebsanordnung von 4 ist für kleinere Lasten als die in 1 dargestellte Anordnung ausgelegt. In 1 wurde die Drehachse der Abtriebwelle 14 mit der An triebachse (also der Drehachse des Antriebszahnrads 13) ausgerichtet. In 4 schließt die Drehachse der Abtriebwelle 14 einen Winkel mit der Antriebsachse ein.
Ferner ist die Richtung der Gleitbewegung der Buchse 19 in Eingriff mit der Abtriebklaue 23 entgegengesetzt zu der der in 1 abgebildeten Anordnung. In 4 gleitet die Buchse 19 vom anzutreibenden Element (nicht abgebildet) weg, das an der Abtriebwelle 14 durch die Kopplung 15 befestigt ist. Daher ist die Kolbenanordnung relativ zur Abtriebwelle umgedreht. Der Raum 35 zum Aufnehmen des eingespeisten Druckgases zur Bewegung des Kolbens 21 befindet sich nun in dem gleichen Gehäuseteil 12, der die Abtriebwelle 14 trägt. Die Öffnung 36 ermöglicht die Kommunikation des Druckgases mit dem Ring 25 über den axialen Durchlass 31 und das Radialloch 33 in dem Kolben 21 und der Radiallöcher (das Radialloch) 58 in der Ventilhülse 57 und der Bohrung 32 in dem Gehäuseteil 11.
Die Antriebsanordnung 2 von 4 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Antriebsanordnung von 1. Das Verlängerungselement 18 ist in ständigem Eingriff mit einem Drehelement eines Motors (nicht abgebildet). Wie zuvor, sind das Verlängerungselement 18 und die Buchse 19 nach außen bzw. nach innen keilverzahnt und die Buchse ist in axial gleitbarem Eingriff mit dem Verlängerungselement 18 verzahnt. Daher dreht sich die Buchse 19 mit dem Verlängerungselement 18.
Ein Satz Reibungsplatten 24 ist in axial gleitbarem Eingriff mit der Innenkeilverzahnung der Buchse 19. Diese Platten sind zwischen einem anderen Satz Reibungsplatten angeordnet, die in axial gleitbarem Eingriff mit den Außenkeilverzahnungen auf der Abtriebwelle 14 sind. Der Reibungsantrieb wird betätigt, wenn beide Sätze an Reibungsplatten aneinander gedrückt werden. Ein Durchlass 60 und das Radialloch 62 sind in der Abtriebwelle bereitgestellt, um die Versorgung der Reibungsplatte mit einem Schmierstoff (etwa Öl) zu ermöglichen.
Zur Aktivierung der Reibungsplatten wird Druck (etwa Druckluft) in dem Raum 35 angelegt. Aufgrund des Effekts der einschränkenden Feder 30 und des Drehmoments der Reibungsplatten 24 auf den Innenkeilverzahnungen der Buchse 19, führt der Kolben 21 keine anfängliche axiale Bewebung durch. Statt dessen wirkt die Druckluft auf den Ring 25, um die Abtriebsklaue 23 zu drücken, die in axial gleitbarem Eingriff mit den Außenkeilverzahnungen 45 der Abtriebwelle 14 über die Rollenlagerung 44 stehen. Die Abtriebklaue 23 gleitet axial in Richtung der Reibungsplatten 24 und drückt diese zusammen, um den Reibungsantrieb zu aktivieren, also um die Drehung der Welle 14 zu initiieren. Wenn sich die Drehgeschwindigkeiten der Welle 14 und der Buchse 19 angleichen, verringert sich das auf die Innenkeilverzahnungen der Buchse 19 durch die Reibungsplatten 24 ausgeübte Drehmoment, was die axiale Bewegung des Kolbens 21 ermöglicht, wodurch die Buchse 19 in positiven Eingriff mit der Abtriebklaue 23 gebracht wird.
Wenn sich der Kolben 21 axial bewegt, bewegt sich der Dichtungsring (etwa ein O-Ring) 56 über die Radiallöcher (das Radialloch) 58, um die Druckluft am Erreichen des Rings 25 zu hindern. Der Ring 25 wird dann von der Abtriebklaue 23 durch die Druckplatten 27 weggezogen, die unter dem Einfluss der Feder 52 wirken, die zwischen dem Bolzen 50 und dem Zylinder 51, wie in 1 zu sehen, enthalten sind. Der Reibungsantrieb ist daher an dem Eingriffspunkt zwischen der Buchse 19 und der Abtriebklaue 23 deaktiviert.
5a zeigt eine Antriebsanordnung 3, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist. Wie in 1 ist die in 5a dargestellte Antriebsanordnung von dem Typ, bei dem die Drehachse der Welle 14 mit der Drehachse des Antriebszahnrads 13 ausgerichtet ist. Ein Unterschied zwischen den Antriebsanordnungen von 1 und 5a ist die Richtung der axialen Bewegung der Buchse, um den positiven Antriebseingriff durchzuführen. Im Gegensatz zu 1 ist in 5a die Buchse 19 als nicht mit dem Verlängerungselement 18 verzahnt und dreht sich daher nicht mit dem Motor. Wenn die Antriebsanordnung 3 in der nicht in Eingriff stehenden Position (dargestellt in 5a) ist, ist die Buchse 19 in einem Ruhezustand. Dies bedeutet, dass die Reibungsplatten 24, die mit der Buchse in Eingriff sind, ebenfalls in einem Ruhezustand sind. Um den Reibungsantrieb zu aktivieren, ist es daher notwendig, dass die Reibungsplatten, die mit der Welle 14 in Eingriff sind, sich mit dem Antriebszahnrad 13 drehen. Um dies zu erzielen, umfasst die Welle 14 ein Antriebsteil 64, das mit dem Verlängerungselement 18 antreibbar verbunden ist und sich mit diesem dreht, und ein Abtriebteil 65, das mit dem anzutreibenden Element (nicht abgebildet) durch eine Kopplung 15 verbunden ist. Das Antriebssteil 64 der Welle 14 liegt im Inneren des Abtriebteils 65 und sie können sich relativ zueinander auf Nadellagern 66 bewegen. Das Abtriebteil 65 hat eine Abtriebklaue 23, die mit dessen Außenkeilverzahnungen verzahnt ist. Die Buchse 19 ist in Eingriff mit der Abtriebklaue 23, somit wird die Drehung der Buchse 19 die Drehung des Abtriebteils 65 der Welle 14 verursachen.
Die Antriebsanordnung 3 ist angeordnet, um so zu arbeiten, dass der Reibungsantrieb durch die Abtriebklaue 23 betätigt wird, indem zwei Sätze an Reibungsplatten 24 zusammengedrückt werden, um die Buchse 19 (und das Abtriebteil 65 der Welle) in Drehung zu versetzen. Wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Buchse 19 und des Antriebszahnrads angleichen, gleitet die Buchse 19 in wirksamen axialen Eingriff mit dem Verlängerungselement 18, um eine feste Antriebsverbindung zwischen dem Antriebszahnrad 13 und der Abtriebwelle 14 auszubilden. Die Buchse 19 hat axiale Keilverzahnungen 70 zum Eingreifen in das Verlängerungselement 18.
Diese alternative Eingriffanordnung bedeutet, dass der Kolben in entgegengesetzter Richtung relativ zur Abtriebwelle 14 von der Anordnung von 1 bewegt wird. Daher wird die Druckluft in den Raum 35 an dem Ende des Zylinders 57 eingeführt, wo sie auf einen Ring 25 über den Durchlass 31 und das Radialloch 33 in den Kolben 21, die Radiallöcher (das Radialloch) 58 in der Außenwand des Zylinders 57 und die Bohrung 32 in dem Gehäuseteil 12 wirkt.
5b zeigt den oberen Teil der Antriebsanordnung 3 in der Eingriffsposition. Durch Vergleichen der 5a und 5b kann die Bewegung des Dichtungsrings (O-Rings) 56 über die Radiallöcher (das Radialloch) 58 zur Deaktivierung des Reibungsantriebs an dem Eingriffspunkt deutlich erkannt werden.
Die Antriebsanordnung 3 von 5a und 5b verfügt über einen weiteren Vorteil, der entsteht, da die Richtung, in der sich der Ring 25 bewegt, um den Reibungsantrieb zu aktiveren, die gleiche Richtung wie die Richtung ist, in der sich die Buchse in positiven Eingriff mit dem Verlängerungselement 18 bewegt. Der Vorteil liegt darin, dass zur Deaktivierung des Reibungsantriebs für alle Zustände der Reibungsplatten (also sogar wenn diese erheblich abgenutzt sind) eine einzige Position des Dichtungsrings 56 auf dem Kolben 21 vis-à-vis arbeitet. Was in Kontrast zu den bekannten Anordnungen ist, in denen der Reibungsantriebsaktuator nur einen begrenzten Bewegungsspielraum hatte, so dass bei bereits abgenutzten Reibungsplatten, der Reibungsantriebsaktuator entweder zum Zusammenzudrücken derselben nicht mehr in der Lage war oder nicht mehr in der Lage war, diese weiter zu bewegen, ohne dass Störungen zwischen der Buchse und der Abtriebklaue (siehe etwa 1) verursacht wurden. Die Antriebsanordnung 3 von 5a und 5b erhöht daher die Lebensdauer der Vorrichtung.
Die 6a und 6b zeigen ein Ventil 80, welches den wirksameren Eingriff der Kupplung ermöglicht. Das Ventil 80 ist an dem Eingang 36 des Durchlasses 31 in dem Kolben 21 angeordnet. Das Ventil 80 umfasst ein Gehäuse 81, das eine Lufteinlass-Hauptöffnung 82, eine Kolbeneinführöffnung 88 und eine Auslassöffnung 89 zum Bereitstellen der Fluidkommunikation zwischen der Außenseite einer im Inneren des Gehäuses 81 bereitgestellten Vertiefung umfasst. Ein Ventilkolben 84 mit einem axialen Durchlassloch 83 ist axial gleitbar in der Vertiefung in dem Gehäuse 81 angebracht. Das axiale Durchlassloch 83 ist mit der Lufteinlass-Hauptöffnung 82 und der Durchlass 31 in dem Kolben 21 ausgerichtet, so dass die Druckkluft, welche durch die Lufteinlass-Hauptöffnung 82 angelegt wird, auf den Kolbenring 25 über den Durchlass 31 wirkt, um den Reibungsantrieb, wie oben detailliert erläutert, zu aktivieren.
Eine Feder 86 ist in dem Gehäuse 88 befestigt, um den Ventilkolben 84 in Richtung des Kolbens 21 vorzuspannen. In der nicht in Eingriff stehenden Konfiguration (6a) wird der Ventilkolben am axialen Gleiten gehindert, da dessen Innenkante an den Kolben 21 anschlägt, der sich aufgrund des Drehmoments des Reibungsantriebs nicht axial bewegen kann. Die Druckluft wird ebenfalls durch die Kolbeneinlassöffnung 88 eingeführt. Dieser Druck wirkt durch einen ringförmigen Durchlass 92, einen Spalt 91 zwischen dem Ventilkolben 84 und dem Gehäuse 81 und einer radialen Bohrung 90 im Ventilkolben 84 auch auf den Kolbenring 25.
Wenn der Reibungsantrieb die Geschwindigkeiten zwischen der Buchse 19 und dem Verlängerungselement 18 angeglichen hat, gleitet der Kolben 21 in den Eingriff, wie oben erläutert. Wenn der Kolben 21 vom Ventil 80 weggleitet, drückt die Feder 86 den Ventilkolben 84 axial von der Lufteinlass-Hauptöffnung 82 weg. Diese Bewegung verursacht, dass die Radialbohrung 90 von der Kolbeneinlassöffnung durch Gleiten in einen eingegrenzten Bereich des Gehäuses 81 isoliert wird. Ferner bewegt sich einer 94 aus einem Paar O-Ringe 94, 95, die zwischen diesen einen ringförmigen Durchlass 96 auf dem Ventilkolben 84 definieren, über den Eingang des ringförmigen Durchlasses 92, so dass Druckluft vom Kolbeneinlassventil durch die Auslassöffnung 89 über den ringförmigen Durchlass 96 und einen weiteren ringförmigen Durchlass 93 in dem Gehäuse 81 entlüftet wird.
Das Ventil 80 ermöglicht daher, dass zusätzliche Druckluft bereitgestellt wird, um den Reibungsantrieb in der nicht in Eingriff stehenden Konfiguration zu aktivieren. Der zusätzliche Druck wird durch das Ventil in einem vorgegebenen Abstand der axialen Bewegung des Kolben 21 ausgeschaltet. Mit anderen Worten, das Ventil ermöglicht die Deaktivierung des auf den Kolbenring 25 von der Kolbeneinlassöffnung 88 in einem vorgegebenen Abstand zwischen der Abtriebklaue 23 und der Buchse 19 wirkenden Drucks.
Die Erfindung kann beliebige Änderungen, Modifikationen oder alternative Anwendungen der oben genannten Anführungsform umfassen, die für Fachleute ohne weiteres erkennbar sind, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in irgendeinem ihrer Aspekte, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum In-Eingriff-bringen eines Rotationsantriebselements (13) mit einem anzutreibenden Element (14), wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (11, 12) umfasst, das Folgendes enthält: ein erstes drehbares Element (19), das axial in einen positiven Eingriff mit einem zweiten drehbaren Element (23) bewegbar ist, wobei eines des ersten und zweiten drehbaren Elements antreibbar mit dem Rotationsantriebselement (13) verbunden ist, und das andere des ersten und zweiten drehbaren Elements antreibbar mit dem anzutreibenden Element (14) verbunden ist, so dass der positive Eingriff zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element (19, 23) den Eingriff des Rotationsantriebselements (13) mit dem anzutreibenden Element (14) bewirkt; einen Kolben (21), der in dem Gehäuse verschiebbar angebracht ist, wobei der Kolben (21) mit dem ersten drehbaren Element wirksam verbunden ist, so dass Druck, der auf ein Ende des Kolbens (21) wirkt, eine axiale Bewegung des Kolbens (21) in Bezug auf das Gehäuse bewirkt, wodurch es zu einer axialen Bewegung des ersten drehbaren Elements kommt; und eine Verzögerungsvorrichtung zur Verzögerung der Herstellung einer positiven Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element, wobei die Verzögerungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Mittel (24) zur Herstellung eines Reibungsantriebs zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Element, um vor dem Eingriff des ersten und des zweiten drehbaren Elements eine Rotation des drehbaren Elements hervorzurufen, das wirksam mit dem anzutreibenden Element verbunden ist; und einen Reibungsantriebsaktuator (25), wobei der Aktuator (25) axial verschiebbar ist, um den Reibungsantrieb zu aktivieren; dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (21) einen Durchlass (31) aufweist, so dass Druck, der auf das Ende des Kolbens wirkt, auch auf den Reibungsantriebsaktuator (25) wirkt, um dessen Bewegung zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste drehbare Element (19), das axial verschiebbar ist, antreibbar mit dem Rotationsantriebselement (13) und das zweite drehbare Element (23) antreibbar mit dem anzutreibenden Element (14) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das zweite drehbare Element (23) antreibbar mit dem Rotationsantriebselement und das erste drehbare Element (19), das axial verschiebbar ist, antreibbar mit dem anzutreibenden Element verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ein Haltemittel (30) aufweist, um die anfängliche axiale Bewegung des Kolbens zu beschränken, so dass Druck, der auf den Kolben wirkt, eine Bewegung des Reibungsantriebsaktuators vor der Bewegung des Kolbens bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin das Haltemittel (30) eine Feder ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin sich das erste drehbare Element (19) in eine erste Richtung in einen positiven Eingriff mit dem zweiten drehbaren Element bewegt; sich der Reibungsantriebsaktuator (25) zur Aktivierung des Reibungsantriebs in eine zweite Richtung bewegt; und die erste Richtung der zweiten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin der Kolben (21) einen ersten und einen zweiten Endabschnitt umfasst, wobei jeder Endabschnitt verschiebbar in einem entsprechenden ersten und einem entsprechenden zweiten, an den entgegengesetzten Enden des Gehäuses ausgebildeten Zylinder aufgenommen ist; sich der Durchlass durch ein Radialloch in dem Kolben in einen der Zylinder öffnet, so dass Druck aus dem Durchlass auf die Seite dieses Zylinders wirkt; und wobei Fluidkommunikationsmittel (32, 33) zwischen dem Reibungsantriebsaktuator und der Seite des Zylinders bereitgestellt sind, so dass Druck der auf diese Seite des Zylinders wirkende Druck auch auf den Reibungsantriebsaktuator wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, der so angeordnet ist, dass der auf den ersten Endabschnitt wirkende Druck, den Kolben (21) axial so verschiebt, dass es zu einem Ineinandergreifen des ersten drehbaren Elements (19) mit dem zweiten drehbaren Element kommt, und der auf den zweiten Endabschnitt wirkende Druck, den Kolben (21) axial so verschiebt, dass der Eingriff derselben gelöst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, worin sich der Durchlass (31) durch den Kolben zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin das Flüssigkeitskommunikationsmittel eine Bohrung (32) durch das Gehäuse umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin Dichtungsmittel in einem vorbestimmten axialen Abstand von jeder Seite des Radiallochs um den Kolben (21) angeordnet sind, wobei die Dichtungsmittel einen Bereich definieren, in dem der Druck aus dem Durchlass wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Dichtungsmittel um den Kolben (21) angeordnete Dichtungsringe sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, worin die Dichtungsmittel so angeordnet sind, dass der Bereich von den Flüssigkeitskommunikationsmitteln soliert ist, wenn der Kolben (21) das erste drehbare Element (19) einen vorbestimmten Abstand in Richtung des Eingriffs mit dem angetriebenen Element bewegt hat.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Kolben (21) eine Ventilanordnung (80) umfasst, wobei der Druck unmittelbar vor oder zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Eingriff zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element hergestellt wird, aufhört, auf den Reibungsantriebsaktuator (25) zu wirken.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Reibungsantriebsaktuator (25) vom Aktivieren des Reibungsantriebs weg vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin der Reibungsantriebsaktuator (25) durch eine Feder (52) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Reibungsantriebsaktuator (25) einen ringförmigen Druckring (25) umfasst, der verschiebbar im Gehäuse angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, worin die Fläche des ringförmigen Druckrings (25), auf den der Druck wirkt, größer ist als die Fläche des Kolbens, auf den der Druck wirkt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Mittel zur Erzeugung eines Reibungsantriebs eine Vielzahl an axial verschiebbaren Reibungsplatten (24) umfassen, von denen ein erster Satz drehbar mit dem ersten drehbaren Element und von denen ein zweiter Satz drehbar mit dem zweiten drehbaren Element in Eingriff gebracht ist, wobei die Vielzahl an Reibungsplatten so angeordnet ist, dass der erste und zweite Satz durch den Reibungsantriebsaktuator zusammengedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, worin jede Reibungsplatte des ersten Satzes zwischen Reibungsplatten des zweiten Satzes bereitgestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das zweite drehbare Element (23) ein auf einer Drehachse angebrachtes Getrieberad umfasst, wobei das Getrieberad mit dem ersten drehbaren Element (19) in Eingriff bringbar ist, um das In-Eingriff-bringen des ersten und des zweiten drehbaren Elements zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 21, worin das auf der Drehachse angebrachte Getrieberad axial verschiebbar ist und der Reibungsantriebsaktuator angeordnet ist, um auf das Getrieberad zu wirken, damit es gedrückt wird, um den Reibungsantrieb zu aktivieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, worin das erste drehbare Element (19) eine koaxial mit der Drehachse angeordnete Buchse umfasst, wobei die Buchse mit dem Getrieberad in Eingriff bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, worin der Kolben (21) ein Gabelelement (22) mit Greifern aufweist, die in eine Nut an der Außenoberfläche der Buchse eingreifen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Druck durch Druckgas bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Druck durch Druckluft bereitgestellt wird.