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Patent Searching and Data


Title:
OVERLOAD PROTECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/016972
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to overload protection for a gear running against a limit stop. According to the invention, at least one spring arm (6) is provided in the gear, which interacts with a toothed wheel (1) in the gearing in such a manner that the spring arm is impinged upon by force via the toothed wheel (1) before the gear runs onto the limit stop and braking of the gear takes place due to the action of the spring.

Inventors:
WAHLER TORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/002038
Publication Date:
February 26, 2004
Filing Date:
June 18, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WAHLER TORSTEN (DE)
International Classes:
F16H19/00; F16H35/10; (IPC1-7): F16H19/00
Foreign References:
US5960670A1999-10-05
US2771782A1956-11-27
US3768325A1973-10-30
US5182957A1993-02-02
US3242771A1966-03-29
GB2352792A2001-02-07
GB1273507A1972-05-10
US3315862A1967-04-25
DE20015100U12000-12-21
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 05 14 September 2000 (2000-09-14)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Überlastschutz für ein gegen ein Endanschlag laufendes Ge triebe, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebe zumindest ein Federarm (6) vorgesehen ist, der mit einem Zahnrad (1) im Getriebe so zusammenwirkt, dass der Federarm (6) durch das Zahnrad (1) vor einem Laufen des Getriebes auf Endanschlag kraftbeaufschlagt wird und somit durch seine Federwirkung das Getriebe abbremst.
2. Überlastschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzer für den Federweg des Federarms (6) vorgesehen ist, der den Federweg so begrenzt, dass der Federarm gleich zeitig auf die Begrenzung trifft, wie das Getriebe auf den Endanschlag fährt.
3. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) eine Nut (4) aufweist und an dem Federarm (6) ein Bolzen (5) vorgesehen ist, der in die Nut (4) eingreift.
4. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zahnrad (1) ein Bolzen absteht, der vor dem Fahren des Getriebes auf Endanschlag auf den Federarm (6) trifft.
5. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) und der Federarm (6) aus Kunststoff herge stellt sind.
6. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Federarme (6) vorgesehen sind und jeder für eine Dreh richtung des Getriebes wirkt.
7. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Federarm (6) vorgesehen ist und dieser für beide Drehrichtungen des Getriebes wechselseitig wirkt.
8. Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Antriebszahnrad (1), ein Abtriebszahnrad (2) und eine Zahnstange (3) aufweist und der Federarm (6) mit dem Antriebszahnrad (1) zusammenwirkt.
9. Überlastschutz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (1) einen größeren Durchmesser als das Abtriebszahnrad (2) aufweist und der Federarm auf den Bereich des Antriebszahnrads (1) einwirkt, der außerhalb des Ab triebszahnrads (2) liegt.
Description:
Beschreibung Überlastschutz Die Erfindung betrifft einen Überlastschutz für ein gegen ei- nen Endanschlag laufendes Getriebe.

Getriebe werden vielfältig eingesetzt, so werden zum Beispiel bei einem digitalen Fahrtenschreiber (DTCO) die Chipkarten über ein Getriebe ausgeworfen. Dabei ist es möglich, dass das Getriebe beim erstmaligen Inbetriebnehmen auf einen Endan- schlag laufen kann und dabei eine Beschädigung erfährt. Die- ses auf Endanschlag laufen hat seine Ursache darin, dass bei der Montage der fertig aufgebauten Getriebeeinheit mit Trä- germodul dem gesamten System über Gabellichtschranken die eindeutige Stellung einer Stelleinheit, welche zum Auswerfen der Chipkarten dient, mitgeteilt werden muß. Dies geschieht, indem der Motor in eine Richtung hin angesteuert wird und da- bei eine Codierfahne die Gabellichtschranken durchfährt. Be- findet sich die Stelleinheit schon in der hintersten Positi- on, so kann dies das System noch nicht erkennen und läßt den Motor bis zum ersten Endanschlag weiterhin bestromen. Somit fährt das Getriebe ungebremst auf den Endanschlag, was zu Be- schädigungen innerhalb des Getriebes führen kann.

Da dem System die eindeutige Stellung jetzt immer noch nicht bekannt ist, wird der Motor umgepolt, wobei nun die Codier- fahne die Gabellichtschranken durchfährt. Somit ist nun ein Anfahren des Nullpunktes möglich und das Auffahren auf einen mechanischen Endanschlag kommt in der Regel nicht mehr vor.

Um Beschädigungen durch ein Fahren des Getriebes auf den End- anschlag zu verhindern, wurde bisher versucht, den Endan- schlag über Gummipuffer abzufedern oder Kupplungselemente im Antriebsstrang zu integrieren, um die Kraftentwicklung über das Fahren auf den Endanschlag über die Kupplung abzufangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung aufzu- zeigen, bei der trotz ein Fahren des Getriebes auf den Endan- schlag die Gefahr von Beschädigungen im Getriebe weitestge- hend reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Getriebe zumindest ein Federarm vorgesehen ist, der mit einem Zahnrad im Getriebe so zusammenwirkt, dass der Federarm durch das Zahnrad vor dem Laufen des Getriebes auf den Endan- schlag kraftbeaufschlagt wird und somit seine Federwirkung das Getriebe abbremst.

Der große Vorteil dieser Lösung liegt insbesondere darin, dass ein Zahnrad gewählt werden kann, welche im Antriebs- strang liegt und somit mit wesentlich weniger Energie das Ge- triebe abgebremst werden kann, als wie wenn man im Abtriebs- strang beziehungsweise wie im vorliegenden Beispiel die Stelleinheit, die zum Auswerfen der Chipkarten dient, abbrem- sen muß.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Begrenzer für den Federweg des Federarms vorgesehen, der den Federweg so begrenzt, dass der Federarm gleichzeitig auf den Begrenzer trifft, wie das Getriebe auf den Endanschlag fährt.

Dies hat den Vorteil, dass der letzte Kraftabbau durch das Fahren des Federarms auf den Begrenzer sowie durch das Ge- triebe auf den Endanschlag und somit an zwei Stellen im Ge- triebe erfolgt und dadurch keine Belastungsspitzen an einer Stelle auftreten.

Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das gesamte Getriebe aus Kunststoff hergestellt ist, da nahezu jeder Kunststoff eine gewissen Elastizität aufweist und somit der Kraftabbau durch das Treffen des Federarms auf den Begrenzer sowie des Getriebes auf den Endanschlag durch die Elastizität des Kunststoffes abgefangen werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Zahnrad, auf welches der Federarm einwirkt, eine Nut aufweist und an dem Federarm ein Bolzen vorgesehen ist, welcher in die Nut eingreift.

Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Getriebe nur für eine Hin-und Herbewegung verwendet wird und sich die Zahnräder nicht um 360° drehen müssen. Dies ist zum Beispiel beim Antrieb einer Zahnstange der Fall, wie sie auch zum Auswerfen von Chipkarten aus einem Fahrtenschreiber eingesetzt wird.

Alternativ zur Ausführungsform mit Bolzen am Federarm und Nut im Zahnrad kann ebenso ein Bolzen am Zahnrad abstehen, der auf einen Federarm vor dem Fahren des Getriebes auf den End- anschlag einwirkt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht zwei Federarme vor, wobei jeder für eine Drehrichtung des Getriebes verwendet werden kann. Ebenfalls können die Federarme parallel oder kurz hintereinander geschaltet zum Einsatz kommen.

Wie eingangs der Beschreibung angedeutet, kann die Effizienz der erfindungsgemäßen Lösung erheblich dadurch gesteigert werden, dass der Federarm mit einem Antriebszahnrad im Ge- triebe zusammenwirkt, da am Antriebszahnrad noch keine Unter- setzung erfolgt ist und somit mit wenig Krafteinwirkung das gesamte Getriebe über den Federarm abgebremst werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbart.

Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spieles wird nun die Erfindung näher erläutert. In den Zeich- nungen zeigen :

Figur 1 einen Ausschnitt von einem Getriebe eines digitalen Fahrtenschreibers, Figur 2 den Schnitt Y1-Y1 aus Figur 1, Figur 3 den Schnitt A-A aus Figur 1 und Figur 4 den Schnitt Y-Y aus Figur 3.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt von einem Getriebe eines digi- talen Fahrtenschreibers, welches zum Auswerfen von Chipkarten dient.

Von dem Getriebe dargestellt sind ein Antriebszahnrad 1, ein Abtriebszahnrad 2, welches einstückig mit dem Antriebszahnrad 1 ausgebildet ist, jedoch einen wesentlich geringeren Durch- messer aufweist.

Das Abtriebszahnrad 2 wirkt auf eine Zahnstange 3 ein, welche ein Teil einer Stelleinheit darstellt, die zum Auswerfen der Chipkarten dient.

Wie eingangs erläutert, besteht nun die Gefahr, dass beim In- betriebnehmen des Getriebes die Zahnstange 3 bzw. die Stell- einheit auf einen linksseitigen oder rechtseitigen Endan- schlag läuft. Die Endanschläge sind nicht dargestellt.

Um dies zu vermeiden, ist in dem Antriebszahnrad 1 im Be- reich, in welchem es über das Abtriebszahnrad 2 übersteht, eine Nut 4 eingearbeitet, in welche zwei Bolzen 5 von oben eingreifen, welche an Federarmen 6 festgelegt sind.

Da die Nut 4 nur über einen gewissen Winkelbereich ausgebil- det ist ergibt sich jeweils an den Enden der Nut eine An- schlagfläche 7 für die Zapfen 5.

Die Federarme 6 sind in einer Abdeckung 8 für das gesamte Ge- triebe integriert und aus dieser Abdeckung 8 über einen im wesentlichen u-förmigen Schnitt erzeugt.

Durch den u-förmigen Schnitt ergibt sich ein definiertes Spaltmaß zwischen der Abdeckung 8 und den Federarmen 6, zu- mindest an den Stellen, an welchen die Bolzen 5 an den Feder- armen 6 angeordnet sind. Das Spaltmaß ist so eingestellt, dass bei einem Auftreffen des Bolzens 5 auf die Anschlagflä- che 7 sich der Federarm 6 genau um dieses Spaltmaß seitlich verformen kann und danach der Federarm 6 seitlich auf die Ab- deckung 8 trifft und diese somit gleichzeitig als Begrenzer wirkt. Der Spalt seitlich der Federarme 6 zur Abdeckung 7 ist so bemessen, dass der Federarm 7 gleichzeitig auf die Abde- ckung 8 trifft, wie das Getriebe auf den Endanschlag fährt.

Somit wird die letzte Kraftspitze sowohl hier zwischen An- triebszahnrad 1, Bolzen 5, Federarm 6 und Abdeckung 8 sowie auch zwischen Getriebe und Endanschlag abgebaut.

Die Figur 2 zeigt den Schnitt Y1-Y1 aus Figur 1, wobei in diesem Schnitt zu erkennen ist, dass Antriebszahnrad 1 einstückig mit dem Abtriebszahnrad 2 hergestellt ist. Die Zahnstange 3 liegt gleitend auf dem Antriebszahnrad 1 auf und ist gegenüberliegend über einen Zapfen 9 in einer Aussparung 10 der Abdeckung 8 geführt. Die Abdeckung 8 erstreckt sich nahezu über die gesamte Oberseite des Getriebes und im unte- ren Bereich sind aus ihr die Federarme 6 mit den daran ange- ordneten Zapfen 5 ausgeschnitten, welche in die Nut 4 An- triebszahnrad 1 eingreift.

Der Federarm 6 wirkt in dem Bereich mit dem Antriebszahnrad 1 zusammen, welcher möglichst weit außen im Umfang des An- triebszahnrads 1 und somit außerhalb des Abtriebszahnrads 2 liegt.

Figur 3 zeigt den Schnitt A-A aus Figur 1.

Figur 4 zeigt den Schnitt Y-Y aus Figur 3. In diesem Schnitt ist die Nut 4 unverdeckt dargestellt, wobei sich diese über einen Winkelbereich von ca 300° im dargestellten Ausführungs- beispiel erstreckt. Die Bolzen 5 an den Federarmen 6 sind ge- schnitten dargestellt und treffen bei entsprechender Drehung des Antriebszahnrad 1 und Abtriebszahnrad 2 auf die jeweilige Anschlagfläche 7. Die Position der Bolzen 5 relativ zur An- schlagfläche 7 ergibt sich aus dem notwendigen Verschiebeweg am Abtriebszahnrad 2 minus dem Spaltmaß, zwischen den Feder- armen 6 und der Abdeckung 8 beziehungsweise dem Begrenzer für den Federarm 6.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel 141°.

Das Antriebszahnrad 1, das Abtriebszahnrad 2 sowie auch die Zahnstange 3 für die Stelleinheit sind aus Kunststoff herge- stellt, wodurch noch zusätzliche Federeigenschaften erzielt werden.

Das Einbringen der Nut 4 in das Antriebszahnrad 1 ist mög- lich, da sich das Zahnrad mit Antriebs-und Abtriebszahnrad weniger als 180° je Seite dreht.

Die dargestellte Lösung stellt einen idealen Überlastschutz dar, welcher leicht realisiert werden kann. Insbesondere da- durch, weil die Teile aus Kunststoff gespritzt sind und somit die Integration Federarme 6 in die Abdeckung 8 keinen großen Aufwand darstellt. Desweiteren wird auch kein zusätzlicher Raum für den Überlastschutz benötigt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei- spiel beschränkt, so ist es zum Beispiel ebenso auch möglich, von dem Antriebszahnrad 1 Zapfen nach oben abstehen zu las- sen, welche auf die jeweiligen Federarme 6 treffen.




 
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