DE9100654U1

DE9100654U1 - Drehmoment-Überlastungsanzeige

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Publication number: DE9100654U1
Application number: DE9100654U
Authority: DE
Original assignee: GKN CARDANTEC INTERNATIONAL GESELLSCHAFT fur ANTRIEBSTECHNIK MBH 4300 ESSEN DE
Current assignee: GKN CARDANTEC INTERNATIONAL GESELLSCHAFT fur ANTRIEBSTECHNIK MBH 4300 ESSEN DE
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2001-01-22
Also published as: IT1262926B; GB2251951B; ITMI920035A1; SE9200048D0; GB9201147D0; SE9200048L; ITMI920035A0; GB2251951A; FR2671874A1

Description

Gesellschaft für Antriebstechnik mbH De/Go (1203A) Westendhof 7-9 90,132 DE 0

4300 Essen

Drehmoment-Überlastungsanzeige

Beschreibung

''Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der . .". Drehmomentüberlastung einer Welle, insbesondere einer längenveränderlichen Gelenkwelle, mit mindestens einem Wellenteil und einem koaxial dazu verlaufenden, torsionsfreien Haltemittel, dessen erstes Ende drehfest mit dem :; Wellenteil verbunden ist und dessen zweites Ende und ein Wellenteil ein Meßelement aufweisen.

Antriebswellen oder Kreuzgelenkwellen dienen zur Übertragung von Drehmomenten im Antriebsstrang von Land- oder S Baumaschinen und Kraftfahrzeugen. Insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen stellen derartige Gelenkwellen ein Sicherheitsteil dar, das einer hohen Torsionsbelastung ausgesetzt ist und einer wechselnden Belastung durch Antrieb und Motorbremse unterliegt, weil sie die Drehmomente auf die Räder übertragen müssen.

Aus der DE-PS 36 36 16 7 ist eine längenveränderliche i| Gelenkwelle bekannt, welche aus mindestens teilweise ineinander schiebbaren Wellenteilen besteht, wobei eine, die zylindrische Außenwandung der Gelenkwellenteile umgreifende Dichthülse vorhanden ist, die einerseits mit einem Wellenteil drehfest verbunden ist und auf einer der j Verbindung gegenüberliegenden Seite eine Markierung auf-

weist. Diese Markierung arbeitet mit einer weiteren Markierung auf dem anderen Wellenteil zusammen und kann beispielsweise aus zwei gegeneinander verschiebbaren Skalen bestehen. Bei dieser Marki.erung handelt es sich aber, um eine im elastischen Verformungsbereich auf null zurückgehende Anzeige, die keine Rückschlüsse auf die Höhe und Anzahl der eingetretenen Überlastungen erlaubt und im ,^elastischen Bereich nur unter anliegendem Drehmoment ..> g werden kann.

',,"Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine "Vorrichtung zur Anzeige von Drehmomentüberlastungen einer Welle \"'i{ der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die elastische

C₁ ^r ^ !,und/oder plastische Verformungen dauerhaft anzeigen.

j " ^ ^Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß mindestens eLn Meß-

;, element durch die Torsion des Wellenteiles bei einer

^1L auftretenden elastischen und/oder plastischen Verformung unter Drehmoment beaufschlagt und mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist, welche eine optische xind/oder akustische Warnanzeige auslöst und zumindestens eine den

, zulässigen Torsionsbereioh überschreitende Dreimomentbelastung anzeigt.

Durch diese Vorrichtung besteht eine Anzeigemöglichkeit der eingetretenen Überlastungen, wobei einem Wallenteil 'und dem Haltemittel ein Meßelement zugeordnet isc, welches unter Torsionsbelastnng im elastischen und/oder plas- -tischen Bereich ausgelegt ist. Hierbei ist es denklar, daß '&psgr;, ¹Q^_n Meßelement für den elastischen und ein Meßelement für den plastischen Bereich der Verformung der Welle vorgesehen ist. Durch eine elektronische Schaltung wäre dann die Möglichkeit gegeben, eine optische und/oder akustische Warnanzeige auszulösen. Hierbei besteht ferner die Möglichkeit, die Anzahl der Überlastungsfälle zu speichern und gegebenenfalls abzurufen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßelement ein den Bingangsstromkreis der elektronischen Schaltung unterbrechender Reißdraht ist. Durch den Reißdraht kann beispielsweise der Eingangsstromkreis unterbrochen werden, wobei die Länge des Reißdrahtes so bemessen ist, daß entweder eine maximale elastische oder plastische Verformung oder durch zwei Meßdrähte beide Verformungen registriert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßelement in Form eines sich öffnenden oder schließenden Schalters mit zwei federnden Kontaktelementen ausgebildet ist, welche einem Wellenteil und dem Halteelement zugeordnet sind und daß der Schalter bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehmomentbelastung auslöst.

Durch einen Schalter mit zwei federnden Kontakteiementen, die jeweils einem Wellenteil und dem Haltemittel zugeordnet sind, besteht ebenfalls die Möglichkeit ein Signal für die elektronische Schaltung zu erzeugen. wobei die federnden Kontakte so ausgelegt werden können, daß sie bei einer bestimmten Drehmoiiientüberlastung auslösen =

Alternativ besteht die Möglichkeit, daß das Meßelement ein öffnender oder schließender Schalter mit einem Betätigungsmittel ist, welche jeweils einem Wellenteil und dem Haltemittel zugeordnet sind, wobei durch das Betätigungsmittel bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehmomentbelastung der Schalter auslöst.

Durch das Betätigungsmittel können ein oder auch mehrere Schalter bei einer vorgebbaren Drehmomentüberlastung ausgelöst werden. Hierbei kann das Betätigungsmittel aus einem federnd gelagerten Nocken oder aus einem Hebel bestehen, der mit seinem größten Hebelarm den Schalter

I C · ·

beaufschlagt. Der Schalter und der Nocken, bzw. der Hebel sind jeweils einem Wellenteil und dem Haltemittel zugeordnet. Durch geeignete Wahl der Hebellänge besteht im letzteren Fall die Möglichkeit, bereits bei einer kleinen Relativverdrehung der Welle und des Haltemittels zueinander mit einem großen Hebelweg des längeren Hebelarmes ;ein Auslösen des Schalters zu erreichen. Hierdurch kann zum Beispiel die Axiallänge des Haltemittels begrenzt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßelement aus einem ein codiertes Signal ;aufweisenden Magnetband oder einem Zahnkranz und einem berührungslos arbeitenden Sensor, insbesondere einem Magnetkopf besteht, welche einem Wellenteil und dem Haltemittel zugeordnet sind oder daß das Meßelement aus einem Band mit einer zumindest teilweise reflektierenden Oberfläche und einer Lichtschranke besteht, welche einem Wellenteil und dem Haltemittel zugeordnet sind und daß der Sensor ein zum Verdrehwinkel der Welle proportionales Signal aufnimmt, welches zur Übertragung an die elektronische Schaltung vorgesehen ist.

Durch diese beiden Ausführungsformen der Erfindung besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Drehmomentbelastung kontinuierlich zu messen und eventuelle Überlastung mit jeweiliger Speicherung des Maximalwertes vorzunehmen, so daß eine spätere Überprüfung nähere Aufschlüsse über die verschiedenen Belastungfälle ergibt. Hierbei wäre es auch denkbar, daß eine Welle mit einer solchen Meßanordnung in einem Prototyp eingebaut wird und zur Ermittlung der optimalen Auslegung der Welle herangezogen wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Wellenteil ein axial verschiebbares Innenoder Außenteil einer Kreuzgelenkwelle ist und daß das Haltemittel ein Innen- oder Überrohr ist oder daß das erste Wellenteil eine torsionsbelastete Antriebswelle und das Haltemittel ein Überrohr ist.

Die elektrische Schaltung kann zur mehrmaligen Registrierung und Speicherung der Belastungswelle vorgesehen sein oder nur zur Anzeige eines einzigen Belastungsfalles, wobei innerhalb der Schaltung ein zerstörbares Element angeordnet ist, welches eine einmalige und dauerhafte optische Überlastungsanzeige auslöst, wobei das zerstörte Element aus einem Halbleiter, einer Sicherung, oder dergleichen besteht. Im Überlastungsfall oder Normalbetrieb kann die optische Anzeige wirksam sein oder es kann im Falle einer Überlastung nur die akustische Anzeige aktiviert werden.

Durch ein zerstörbares Element innerhalb der elektrischen Schaltung besteht hierbei die Möglichkeit eine dauerhafte Anzeige auszulösen, die durch den Benutzer nicht beseitigt werden kann, wobei die Schaltung gegebenenfalls durch ein geschlossenes Gehäuse mit Farbmarkierung gekennzeichnet ist, so daß sofort erkennbar ist, wenn das zerstörte Element ausgetauscht wurde.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

Figur 1 eine teilweise geschnittene Längsansicht einer längenveränderlichen Gelenkwelle mit einem den Längenausgleich zwischen dem ersten und zweiten Wellenteil· überdeckenden Überrohr,

Il Figur 2 die Längsansicht einer längenveränderlichen

Gelenkwelle mit einem nur den zweiten I Wellenteil überspannenden Überrohr,

I *

I Figur 3 die Längsansicht einer längenveränderbaren

I. , Gelenkwelle mit einer zantris 'i !&eeacgr; dfcm

Ii zweiten Gelenkwellenteil axial verlaufenden I &iacgr; Anzeigewelle,.

I Figur' 4 ;die Längsansicht einer längenveränderbaren

I Gelenkwelle mit einer am ersten WeHlenteil

■% . ■■

I befestigten Anzeigewelle,

I Figur 5 ein aus zwei Halbschalen bestehendes Dberrohr

im montierten und geöffneten Zustand,

% Figur 6 eine Detaildarstellung gemäß Figur 5 mit

§ einem Schalter, der aus federnden Kontakten

J besteht und jeweils einem Wellenteil fczw, dem

I Haltemittel zugeordnet ist,

"f
;; Figur 7 eine Detaildarstellung des Bereiches "Z" in

den Figuren 1 und 2 mit einer vergrößerten Darstellung des Schalters und des Betätigungshebels,

I Figur 8 eine Detaildarstellung eines elektrischen

Schalters gemäß Einzelheit X der Figur 3 mit

% federnd belasteten Kontakten, die im

I Überlastfall öffnen,

^¹ Figur 9 eine Detaildarstellung eines elektrischen

1 Schalters gemäß Einzelheit Y der Figur 4,

Figur 10 eine einfache elektronische Schaltung mit Schalter und einem Anzeigemittel für den Uberlastungs fall,

Figur 11 eine weitere Schaltung gemäß Figur 7 mit einem zerstörbaren Element und einer Störanzeige und

Figur 12 eine weitere Schaltung gemäß Figur 7 mit einem zerstörbaren Elenent und einem Anzeigemittel für den Uberlastungsfall.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Gelenkwelle 1 besteht im wesentlichen aus einem ersten Wellenteil 2 und einem zweiten Wellenteil 3, die über einen axial ineinander verschiebbaren Längenausgleich miteinander verbunden sind. Zum Längenausgleich ist dabei das erste Wellenteil 2 mit einem radial innenliegenden außen profilierten Zapfen 4 versehen, dar in einer dem zweiten Wellenteil 3 zugeordneten, ebenfalls innen profilierten Hülse 5 verschiebbar aufgenommen ist. Die Wellenteile 2, 3 sind endseitig mit Gelenkgabeln 6, 7 versehen, die wiederum über Kreuzgelenke 8 mit weiteren, mit Anschlußflanschen 9 versehenen Gelenkgabeln verbunden sind.

Wie die Figur 1 zeigt, ist an der Verbindungsstelle 10 ein im ersten Wellenteil 2 und teilweise in dem zweiten Wellenteil 3 radial außen koaxial überspannendes Überrohr 11 drehfest angeordnet. Das Überrohr 11 reicht bei der gezeigten Ausführung im eingeschobenen Zustand der Welle 1 von der Verbindung 10 im Bereich der Gelenkgabel 6 des ersten Wellenteils 2 bis in den Bereichen der Gelenkgabel 7 des zweiten Wellenteils 3. Um eine gleichmäßige Distanzierung zu der Außenoberflache 12 des zweiten Wellenteils 3 zu erzielen, ist das freie Ende 13 des Überrohrs 11 mit

einer Überrohrlagerung 14 in Form einer Dichtung versehen und auf gleichmäßiger Distanz gehalten. Das Überrohr 11 mit der Dichtung 14 dient gleichzeitig zur Abdichtung der Wellenteile 2, 3 bei Längsveränderungen einandergegenüber.

Bei der in der Figur 2 dargestellten Ausführung ist das Überrohr 11 mit einer Verbindung 10a an dem zweiten WeI-.lenteil 3 im Bereich des Längenausgleichs 4,5 festgelegt. Dabei reicht das Überrohr 11 mit seinem freien Ende 13 bis in den Bereich der Gelenkgabel 7 des zweiten Wellenteils 3 und verbleibt dabei in dieser Position, da zwischen dem ■Überrohr 11 und dem zweiten Wellenteil 3 keine Lageveränderung bei Längenänderung stattfindet. Der Längenausgleich 4,5 ist dabei von einem Schutzrohr 15 überdeckt, welches mit der Gelenkgabel 6 im Punkt 16 verbunden ist und über eine Dichtung 17 auf gleicher Distanz zum ersten Wellenteil 2 gehalten ist. Das Schutzrohr 15 reicht bis in den Bereich des Längenausgleiches 4,5.

In der Figur 3 ist in dem hohlen zweiten Wellenteil 3 eine zentrisch axial verlaufende Innenwelle 19 als Haltemittel vorgesehen. Zur Abstützung der Innenwelle 19 bei hohen Drehzahlen der Gelenkwelle 1 ist mindestens eine radial nach innen weisende Abstützung 20 vorgesehen. Die Innenwelle 19 ist ebenfalls tcrsionsfrei, so daß eine Verdrillung der Gelenkwelle 1 bzw. deren Wellenteile 2 und/oder 3 relativ zu der Innenwelle 19 festgestellt werden kann. Die Innenwelle 19 ist an einem Ende mit einer Verbindung 10b am zweiten Wellenteil 3 drehfest angebracht. An dem gegenüberliegenden freien Ende 13 ist die Innenwelle 19 mit einem Meßelement 18 gekoppelt.

In allen Fällen sind im Bereich des freien Endes 13 des Überrohres 11 und dem gegenüberliegend am zweiten Wellenteil 3 Meßelemente 18 vorhanden, die in den Figuren 6 bis

8 im Detail dargestellt sind. Bei einer Drehmomentbeaufschlagung der Gelenkwelle 1 verdrehen sich die Enden, die durch die Flansche 8 dargestellt sind, zueinander und die dazwischenliegenden Bereiche entsprechend geringer. Da das Haltemittel in Form des Überrohres 11 nicht an der Torsion teilnimmt (torsionsfrei ist), verändert sich die Lage eines beliebigen Punktes an seinem freien Ende 13 gegenüber dem gegenüberliegendem Wellenteil 2 oder 3 in Um- ~fangsrichtung. Die Verdrehung kann dabei im Bereich "des elastischen oder plastischen Verformungsyerhaltens der Welle 1 liegen. Im elastischen Bereich erfolgt nach Entlastung eine Rückführung, während bei plastischer Verformung die Verdrehung auch nach Entlastung erhalten bleibt. Auch bei elastischer Verformung können Belastungszustände eintreten, die nicht erwünscht sind, aber nach Entlastung normalerweise nicht mehr erkennbar sind. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erlauben eine bleibende Anzeige auch der Verformungen, die im elastischen Verformungsbereich einer damit ausgerüsteten Gelenkwelle 1 liegen.

Bei der in der Figur 4 dargestellten. Ausführung ist die zentrisch axial verlaufende Innenwelle 19 im ersten Wellenteil 2 drehfest gelagert, wodurch bei gleicher Momentenbelastung der Gelenkwelle 1 im Vergleich zur Ausgestaltung nach Figur 3 durch die größere Verdrehlänge ein größerer Anzeigenausschlag erreicht wird. Die für den Längenausgleich notwendige axiale Relativbewegung kann z.B. durch eine Vierkantführung als Verbindung 10c zwischen der Innenwelle 19 und dem Wellenteil 2 erreicht werden. Dies kann auch durch eine entsprechende Verbindung zwischen der Innenwelle 19 und dem Meßelement 18 erzielt werden. Zur Erhöhung der kritischen Drehzahl der Anzeigewelle 19 ist mindestens eine radial nach innen weisende Abstützung 50 vorgesehen. Das Meßelement 18 gemäß Figur 4

ist in einer Detaiidarsteilung in Figur 9 abgebildet. Ein von der Innenwelle 19 radial abstehender Bolzen 42 wird jeweils durch einen in Umfangsrichtung als Langloch ausgebildeten Ausschnitt 43 in der Gelenkwelle 7 an den Umfang der Gelenkgabel geführt. Dabei legt der Ausschnitt 43 über den Bolzen 42 zum einen die Innenwelle 19 in axialer Richtung fest und ermöglicht zum anderen eine freie Bewegung ,_j;t ' ; des Bolzens 42 in Umfangsrichtung und damit eine Verdre-

"T-fT '-'"'-' ·' "-''-""hung der Innenwelle 19 relativ zum Wellenteil 3 zur '· k / , Auslösung des Schalters 31.

_ _ '■ , 'Figur 5 zeigt das Haltemittel in Form eines einstückig

-' '· , geformten Kunststoffteiles als Überrohr 11 mit zwei HaIb-

U schalen 20, 21, welche koaxial auf der Welle 1 in der

f, ' " ' oberen Hälfte der Figur gelagert sind. In der unteren

!' ' ,Figurenhälfte sind die beiden Halbschalen 20, 21 aufge-

|j ' klappt dargestellt. Die Halbschalen 20, 21 sind üler ein flexibles Scharnier 22 miteinander verbunden und bestehen

( aus einem zylindrischen Mittelstück und jeweils zwei ver-

r stärkten Endstücken 23 in Halbkreisform. In den Endstücken

·' 23 in einer Halbschale 20 sind Bohrungen 24 und in den

) Endstücken 23 der gegenüberliegenden Halbschale 21 sind

jf 'Fixierstifte 25 angeordnet, welche in die korrespondier-

f enden Bohrungen 24 zur Fixierung des Haltemittels auf der

L Welle 1 eingreifen. Ferner ist eine weitere Bohrung 26 zur

I Aufnahme eines Fixierbolzens vorgesehen, der auf dem

j. Wellenteil 3 angeordnet ist.

&iacgr; Figur 6 zeigt in einer vergrößerten Darstellung das Detail

;&ldquor; r -Z der Meßelemente 18 auf dem Wellenteil 3 bzw. den Über- \\ rohr 11. Auf dem Wellenteil 3 ist ein Lagerstift 27 radial [' '- angeordnet, auf dem ein Betätigungshebel 28 drehbar in Axialrichtung der Welle 1 liegend gelagert ist. Dec Betätigungshebel 28 besitzt einen kurzen Hebelarm 2S sowie einen langen Hebelarm 30, wobei der kurze Hebelarm 28 mit

dem Überohr 11 verbunden ist, während der lange Hebelarm 30 zwischen zwei Schaltern 31 ruht und im Falle einer Drehmomentbelastung gegen einen der beiden Schalter gedrückt wird. Hierbei wird die Relativbewegung zwischen dein freien Ende 13 des Überrohres 11 und dem Wellenteil 2 oder 3 zur Betätigung des Schalters genutzt. Der Schaltpunkt wird hierbei exakt auf dem Verformungsweg der Welle bei Grenzüberlastungen justiert und führt über eine elektronische Schaltung zur Anzeige eines Überlastungsfalles. Eine elektronische Schaltung sorgt ggfs. dafür, daß nach einer einmaligen Schalterbetätigung (Überlast) .der Schaltzustand erhalten bleibt. Das Schaltsignal wird dazu benutzt, um eine elektrisch, betriebene optische und/oder akkustische Anzeige auszulösen.

Figur 7 zeigt eine Ausfuhrungsform des Schalters 31, der in diesem Fall aus zwei einzelnen Konktakten besteht, die einem Wellenteil 3 und dem Überrohr 11 zugeordnet sind. Auf der Innenseite 32 des Überrohres 11 ist eine Isolierschicht 33,- zum Beispiel aus Kunststoff aufgetragen, welche ein erstes Kontaktelement 31a aufweist, das aus einem U-förmig geformten Blechteil besteht und zwei Schenkel aufweist, zwischen denen das zweite Kontaktelement 31b angeordnet ist, welches auf dem Wellenteil 3 befestigt ist und durch die Isolierschicht 33 elektrisch von der Welle getrennt ist. Im Falle einer Drehmomentbelastung im elastischen oder plastischen Bereich erfolgt eine Relativverdrehung der Kontaktelemente 31a, 31b zueinander, so daß bei einer einstellbaren maximalen Verdrehung der Kontakt zwischen beiden Elementen 31a, 31b hergestellt ist. Diese Schaltfunktion wird wie in dem zuerst genannten Ausführungsbeispiel zum Auslösen einer optischen und/oder akustischen Anzeige herangezogen.

Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung der Einzelheit X aus der Figur 3. Der von der Innenwelle 19 radial abstehende ■Bolzen 42 wird durch einen ebenfalls in Umfangsrichtung als Langloch ausgebildeten Ausschnitt 43 in der Gelenklsabel 7 an den Umfang der Gelenkgabel 7 geführt und ragt mit seinem Ende in eine Ausnehmung. In der Ausnehmung ist ein elektrischer Schalter 31 eingesetzt, der einen geschlossenen Kontakt mit den Kontaktelementen 47a, 47b -'aufweist, wobei das Kontaktelement 47a doppelt ausgeführt ist. Die Kontaktelemente 47a sind durch Federn 48 an das ^sKontaktelement 47b gedrückt und werden durch deji Bolzen 42 betätigt. Es ist denkbar, daß anstelle der Federn 48 | ifedernd ausgebildete Kontaktelemente 47a verwendet werden. % Die Kontaktelemente 47a, 47b sind in einem Gehäuse 49 | eingebaut, welches aus isolierendem Material besteht und in die Ausnehmung im Zentrum der Gelenkgabel 7 der Gelenkwelle 1 eingesetzt ist. Im Falle einer Drehmomenten-Überlastung, mit einer Verdrehung der beiden Wellenteile 2,3 wird durch den Bolzen 42 der Kontakt zwischen den Kontaktelementen 47a, 47b in beiden Drehrichtungen der Gelenkwelle 1 unterbrochen, so daß der Schalter eine nachfolgende Schaltungsanordnung gemäß der Figuren 10 bis 12 ansteuern kann.

In Figur 9 ist die Einzelheit Y aus Figur 4 in einer Schnittdarstellung abgebildet. Der Schalter 31 befindet sich in einem Gehäuse 49, welches auf die Gelenkgabel 7 aufgesetzt ist. Der Schalter 31 besteht aus aus zwei mit einer Feder 46 gehaltenen Kontaktelementen 44a, welche an zwei Kanten 45 des Gehäuses 49 anliegen. Ein weiteres U-förmig gebogenes Kontaktelement 44b ist fest mit dem Gehäuse über eine Isolierschicht 44c verbunden. Im Falle einer Dreh- moir.anten-Überlastung der Gelenkwelle 1 erfolgt eine Verdrehung des Bolzens 42 relativ gegenüber dem

Gehäuse 49, wobei die Kontakte 44 a und 44b, je nach Drehrichtung, durch den Bolzen 42 gegen das Kontaktelement 44b gedrückt werden. Die Kontakte 44a werden in Ruhestellung durch eine Feder 46 oder durch eine federnde Gestaltung %egen eine Kante 45 gedrückt, so daß auch bei kleinem Kontaktabstand eine Schalterbetätigung durch Schwingungen %er Welle vermieden wird.

Figur 10 zeigt eine relativ einfache Schaltungsanordnung mit einem Thyristor 34, einer Leuchtdiode 35 und zwei Vorwiderständen 36, 37. Der Thyristor 34 ist mit der Leuchtdiode 35 und dem Vorwiderstand 37 in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung an die Versorgungsspannung angeschlossen ist. Zusätzlich ist der zweite Vorwiderstand 36 einerseits mit dem Pluspol der Spannungsversorgung und andererseits mit dem Schalter 31 verbunden. Der zweite Anschluß des Schalters 31 ist mit der Steuerelektrode des Thyristors 34 verbunden, so daß der zunächst gesperrte Thyristor 34 nach Betätigung des Schalters 31 durch Ansteuerung der Steuerelektrode leitend wird und die Leuchtdiode 35 aufleuchtet. Die Leuchtdiode 35 könnte beispielsweise auch durch eine akustische Warnanzeige in Form eines Piezo-Kristallelementes ersetzt werden. Bei dieser Schaltungsanordnung erfolgt eine Anzeige bei Auslösung des Schalters 31.

Figur 11 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die aus dem Schalter 31, der Leuchtdiode 35, zwei Vorwiderständen 36, 37 und einer weiteren Diode 38 besteht. Die beiden Dioden 35, 38 sind mit einem Vorwiderstand 37 in Reihe

geschaltet und an die Versorgungsspannung angeschlossen. Dtjr Schalter 31 und der Vorwiderstand 37 sind in Reihe geschaltet und einerseits mit dem Minuspol der Spannungsversorgung und andererseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden 35, 38 verbunden. Bei dieser Schaltung ist die Schaltdiode 35 im Normalbetrieb der Welle 1 eingeschaltet und erlischt im Falle einer Drehmomentü3>erla~- tung, so daß die Leuchtdiode die Funktion einer Kontrollampe anstatt einer Warnanzeige übernimmt. Wesentlich ist, daß die Diode 38 im Falle einer Schal terbetätigjiing 31 durch einen erhöhten Stromfluß zerstört wird, .so daß die Schaltungsanordnung ohne äußere Eingriffe ihre llormalfunktion nicht mehr aufnehmen

Figur 12 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die aus einer Transistorschaltung besteht und über die iereits bekannten Bauteile hinaus zwei weitere Widerstände 39, 40 als Spannungsteiler aufweist. Die Leuchtdiode 34 wird mit ihrer Anode an die Plusversorgungsspannung angeschlossen, während die Kathode mit dem Kollektor des Transistors 41 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 41 ist über einen Vorwiderstand 37 an den Minuspol der Spannungsversorgung angeschlossen. Der Transistor 41 wird über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 39, 40 über die Basis angesteuert. Der Widerstand 39 ist mit dem Pluspol unmittelbar verbunden, während der Widerstand 40 mit der Anode der Diode 38 und die Kathode mit dem Minuspol verbunden ist, so daß im Normalzustand der Transistor 39 gesperrt ist. Ferner ist der Schalter 31 einerseits mit dem Pluspotential und andererseits mit der Anode von der Diode 38 verbunden. Im Falle einer Betätigung des Schalters 31 wird die Diode 38 verstört, so daß der Transistor 41 über den Widerstand 39 angesteuert wird und die leuchtdiode 34 aufleuchtet. Das zerstörbare Element in Form der

► &iacgr;- - ·«■ *

Diode 38 ist nur durch einen äußeren Eingriff austauschbar, so daß sich der gleiche Vorteil einer leichteren Überprüfbarkeit ergibt. Anstelle der Diode 38 könnte beispielsweise auch eine Sicherung oder dergleichen vorgesehen sein.

GKN Cardantec International

16.01.1991

Gesellschaft für Antriebstechnik mbH De/Go (1203A) Westendhof 7-9 90.132 DE 0

4300 Essen

Drehmoment-Überlastungsanzeige

Bezugszeichenliste

²I Gelenkweile '·, - ■- &ngr; r. * ,.*.·""■$

--2,3 Wellenteil 4'

4 ^? Zapfen ' '

5 Hülse , ■· 6,7 Gelenkgabel

8 Kreuzgelenk

9 Anschlußflansch -10 Verbindungsstelle 10c Verbindung

11 jHaltemittel/Überrohr

12 Äußenoberf lache ' -'- '■

13 Ende

. 14 Überrohrlagerung

15 Schutzrohr

16 Befestigungspünkt

17 Dichtung

18 Meßelement

19 Innenwelle ,120,21 Halbschale

22 Scharnier

_;:23 Endstück

24 Bohrung -,:■'■■

25 Fixierstift 2 6 Bohrung

27 Lagerstift - -

28 Betätigungshebel 29,30 Hebelarm 31 Schalter 31a,31b Kontaktelement

32 Innenseite

33 Isolierschicht

34 Thyristor

35 Leuchtdiode 36,37 Vorwiderstand 38 Diode

39,40 Widerstand ■-%! Transistor _-_: ' ■/ .- %2 Bolzen - ' ' j 43 Ausschnitt 44a,44b Kbhtaktelement 44c Isolierung

45 Kante

46 Feder

47a,47b Kontaktelement

48 Feder

49 Gehäuse

50 (Abstützung

Claims

GKN Cardantec International '·«* >'·· ··' ·'·» 15.01.1991

Gesellschaft für Antriebstechnik mbH De/Go (1203A)

Westendhof 7-9 90.132 DE 0 Essen

Drehmoraent-Überlastungsanzeige

Schutzansprüche

^; ' ~, %· ,,Vorrichtung zur Messung der Drehmomentuberlastung &Lgr; —.,&ldquor; _&Lgr; -.&ldquor;, einer Welle, insbesondere einer längenveränderlichen * - \\ " ' ■ ' . Gelenkwelle (I)₇ mit mindestens einem Wellenteil (2 -" _, _ ·■ - " oder 3) und einem koaxial dazu verlaufenden, torsions- : ~- ,·.- ^%i ' , freien Haltemittel (H)₇ dessen erstes Ende drehfest ",', mit dem Wellenteil (2 oder 3) verbunden ist und dessen , " zweites Ende (13) und ein Wellenteil (2 oder 3) ein Meßelement (18) aufweisen,

; dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens ein Meßelement (18) durch die Torsion des Wellenteiles (2 oder 3) bei einer auftretenden elastischen und/oder plastischen Verformung unter Drehmoment beaufschlagt und mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist, welche eine optische und/oder '' - akustische Warnanzeige auslöst und zumindestens eine

: den zulässigen Torsionsbereich überschreitende

- Drehmomentbelastung anzeigt.

2. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung f einer Welle nach Anspruch 1,

&igr;' dadurch gekennzeichnet,

■ daß das Meßelement (18) ein den Eingangs Stromkreis der

elektronischen Schaltung unterbrechender Reißdraht ist.

3. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung [

5. einer Welle nach Anspruch 1, t

dadurch gekennzeichnet, E

daß das Meßelement (18) ein öffnender oder schließender Schalter (31) mit einem Betätigungsmittel (28) ist, welche jeweils einem Wellenteil (2 oder 3) und dem Haltemittel (il) zugeordnet sind, wobei durch das Betätigungsmittel (28) bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehmomentbelastung der Schalter (31) auslöst.

5. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungsmittel (28) ein federnder Nocken des ersten Wellenteiles (2 oder 3) oder des Haltemittels (11) ist.

daß das Meßelement (18) in Form eines sich öffnenden ^

oder schließenden Schalters (31) mit zwei federnden $

Kontaktelementen (31a,b, 44a,b, 47a,b) ausgebildet \

ist, welche einem Wellenteil (2 oder 3) und dem Halte- f

element (11) zugeordnet sind und daß der Schalter (31) %

bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehmomentbe- f

lastung auslöst. |

4. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung %

einer Welle nach Anspruch 1, |

dadurch gekennzeichnet, |

6. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungsmittel (28) ein drehbar auf dem

-Haltemittel (H) gelagerter Hebel ist, wobei der

größere Hebelarm (30) zum Auslösen des Schalters (31) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßelement (18) aus einem ein codiertes Signal aufweisenden Magnetband oder einem Zahnkranz und einem berührungslos arbeitenden Sensor, insbesondere einem Magnetkopf besteht, welche einem Wellenteil (2 oder 3) und dem Haltemittel (11) zugeordnet sind und daß der Sensor ein zum Verdrehwinkel der Welle proportionales Signal aufnimmt,. welches zur Übertragung an die elektronische Schaltung vorgesehen ist.

.· Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßelement (18) aus einem Band mit einer zumindest teilweise reflektierenden Oberfläche und einer Lichtschranke besteht, welche einem Wellenteil (2 oder 3) und dem Haltemittel (11) zugeordnet sind und daß der Sensor ein zum Verdrehwinkel der Welle proportionales Signal aufnimmt, welches zur Übertragung an die elektronische Schaltung vorgesehen ist.

I 1 · «

9. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Wellenteil (2 oder 3) ein axial verschiebbares Innen- oder Außenteil einer Kreuzgelenkwelle (1) ist und daß das Haltemittel (11) ein Innenoder Überrohr ist, welches keiner Torsionsbelastung ^ausgesetzt ist.

10. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Wellenteil (2 oder 3) eine torsionsbelastete Antriebswelle und das Haltemittel (11) ein Überrohr ist.

11. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung einer Weile nach Anspruch i,

, dadurch gekennzeichnet,

daß die elektronische Schaltung zur wiederholten Registrierung und Speicherung der aufgetretenen Überlastungsfälle vorgesehen ist.

12. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentüberlastung

einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

• t &psgr; *

daß die elektronische Schaltung ein im Falle einer Überlastung zerstörbares Element (38) aufweist, fwelches eine einmalige und dauerhafte optische Überlastungsanzeige auslöst.

13,. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentübexlastung einer Welle nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß das zerstörbare Element (38) aus einem Halbleiter, einer Sicherung oder dgl. besteht.

14. Vorrichtung zur Messung jiner Drehmomentübexlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die optische Anzeige (35) im Überlastungsfall oder im Normalbetrieb wirksam ist.

15. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomentübexlastung einer Welle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die akustische Anzeige im Überlastungsfall· wirksam

ist.

16. Vorrichtung zur Messung einer Drehmomenübexlastung einer Welle nach Anspruch 10 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Überrohr (11) aus zwei Halbschalen (21, 22) besteht.

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