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Drehmomentbegrenzungs-Kupplung Das Zusammenkuppeln einer ruhenden
mit einer sich drehendenAntriebswelle soll bekanntlich zu jedem beliebigen Zeitpunkt
erfolgen können. Die Mitnahme der anzutreibenden Welle muß schonend, stoßfrei und
unter beliebig niedrig gehaltener Beschleunigung geschehen können, ferner bei voller
Einrückung zuverlässig und synchron erfolgen, auch wenn das zu übertragende Moment
innerhalb der jeweils zugelassenen Grenzen schwankt. Bei Überschreitung eines maximalen
Momentes soll die Kupplung als Sicherung gegen Störungen oder Beschädigungen der
Abtriebsseite wirken, also ein Nachgeben, d. h. einen Schlupf zulassen bzw. die
Mitnahme ganz verweigern.
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Es sind nunmehr bereits Drehmomentbegrenzungs-Kupplungen bekanntgeworden,
bei welchen zwischen dem treibenden- und dem getriebenen Teil Abwälzkörper ringförmig
angeordnet sind, die zwischen an beiden Kupplungsteilen angeordneten elastischen
Belägen nachgiebig gehalten werden.
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Derartige Kupplungen finden vorwiegend als reine Überlastungskupplungen
Verwendung. Die Abwälzkörper, z. B. Kugeln oder Rollen, werden dabei durch die eine
Kupplungshälfte formschlüssig gehalten und im Kreise geführt, und sie werden kraftschlüssig
gegen die andere Kupplungshälfte gedrückt, die mit Ausnehmungen, Rasten, Hügeln
Kämmen oder auch mit etwas zurückdrückbaren Gegenkugeln oder dergleichen versehen
sind. Für den Kraftschluß sorgen Federn oder beim Beispiel der Gegenkugeln Unterlägen
aus federndem Stoff, z. B. Gummi, auf dem die Kugeln aufliegen. Je nach Einstellung
der Druckkraft kann ein ganz bestimmtes maximales Übertragungsdrehmoment eingestellt
werden. Bei Überschreitung dieses Drehmomentes gleitet eine Kupplungshälfte auf
der anderen. Solche Kupplungen sind lediglich für die synchrone, unelastische Kraftübertragung
bestimmt, ermöglichen aber keinen längeren Leerlauf oder sanften Anlauf. Bei Überschreitung
des zulässigen Höchstmomentes schnappen die Kugeln oder Rollen über die Rasten,
Anschläge und Gegenkugeln so lange hinweg, wie die Überschreitung andauert. Ein
weicher Schlupf ist daher nicht möglich, sondern der resultierende Antrieb geschieht
ruckweise, was einen entsprechend hohen Verschleiß bedingt.
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Diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß die elastischen
Beläge ebene Flächen oder Ringbahnen aufweisen, in die ein oder mehrere voneinander
unabhängige ringförmige Sätze aus nahe nebeneinanderliegenden Kugeln oder zylindrischen
bzw. schwach konischen Rollen, deren Achsen im Kreise und parallel zur Kupplungsachse
bzw. radial. zu derselben stehen, zur Einstellung des übertragenden Drehmomentes
eindrückbar sind.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf dem einen
Kupplungsteil ein Verstellmittel, wie Gewindemutter, oder ein mechanisch, hydraulisch
oder pneumatisch pressendes Organ vorgesehen, durch welches der Belag dieses Kupplungsteils
dem des anderen so genähert werden kann, daß die Kugeln oder Rollen mit regelbarer
Stärke in die Oberflächen der Beläge eingedrückt werden.
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Bei radialer Anordnung der, Drehachsen der Rollen oder Kugeln werden
laut Erfindung in der Achsenrichtung der Kupplung mehrere Belägepaare hintereinander
vorgesehen, wobei die einzelnen Beläge abwechselnd am treibenden und am getriebenen
Kupplungsteil befestigt sind.
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Mit der Kupplung gemäß der Erfindung ist im Gegensatz zu den bekannten
Rollenkupplungen ein beliebig langer, Betrieb im Leerlauf durchführbar. Die Rollen
oder Kugeln führen zweierlei Bewegungen aus, eine Drehung um ihre eigene Achse und
ein kreisende Bewegung um die Kupplungsachse.
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Die elastischen Rollenbahnen, die ebene Flächen aufweisen und durch
keine Rasten, Anschläge oder Gegenkugeln unterbrochen sind, ermöglichen dank ihrem
veränderlichen Abstand den Kupplungsleerlauf, die Mitnahme unter ruckfreiem Schlupf
oder die feste Mitnahme und gleichzeitige Wirkung als Sicherheitsvorrichtung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind unter, Bezugnahme auf die
Zeichnung näher beschrieben.
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Fig. 1 bzw. 2 sowie 5 bzw. 6 zeigen je eine der Erfindung gemäße Ausführung
im Schnitt bzw. in Ansicht, während Fig.3 bzw. 4 den Grundgedanken besonders ver-.
anschaulichen soll.
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In Fig.1 erkennt man den treibenden Teil der Kupplung, bestehend aus
der Nabe 1, dem Gewindering 2, den beiden Druckscheiben 3 und 4 und dem elastischen
Innenring 5 ; weiter erkennt man den angetriebenen Teil, bestehend aus der Kupplungsschale
6 und dem
elastischen Außenring 7. Zwischen Innenring 5 und Außenring
7 liegen kranzförmig angeordnet die Rollen B. Die den Rollen 8 zugekehrten Durchmesser
des Innenringes 5 und des Außenringes 7, deren Umfänge die Rollenbahnen für die
Rollen 8 bilden, sind in ihren ursprünglichen Abmessungen so gehalten, daß der ringförmige
Spalt zwischen 5 und 7 möglichst nahe dem Durchmesser der Rollen 8 entspricht. In
diesem Zustand kann die Antriebsseite leicht um ihre Achse gedreht werden, ohne
daß sich die Abtriebsseite mitbewegt. Rollen 8 rollen dann ab wie in den bekannten
Wälzlagern. Durch Anziehen des Gewinderinges 2 wird über Druckscheibe 3 der elastische
Innenring 5 axial zusammengedrückt. Druckscheibe 3 und Innenring 5 gleiten dabei
mit ihren Gleitfedern in den Nuten von Nabe 1. (Diese Anordnung ist zweckmäßig um
ein radiales Verdrehen zwischen Nabe 1 einerseits und Druckscheiben 3 und 4 sowie
Innenring 5 andererseits zu vermeiden.) Der elastische Innenring 5 wird dabei gezwungen,
radial auszuweichen. Durch die Durchmesservergrößerung des Innenringes 5 dringen
die Rollen 6 in die Oberflächen des Innenringes 5 und des Außenringes 7 ein. Da
nun der Reibungswiderstand der rollenden Reibung im wesentlichen von der Eindringtiefe
der Rollen in ihre Unterlage abhängt, erhöht sich dieser Widerstand mit dem fortschreitenden
Eindringen der Rollen 8 in ihre Rollenbahnen. Dementsprechend bewegt sich jetzt
die Abtriebsseite im gleichen Sinne wie die Antriebsseite.
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Das zu übertragende Drehmoment ist also abhängig von der Eindringtiefe
der Rollen 8, die ihrerseits durch mehr oder weniger starkes Anziehen des Gewinderinges
2 reguliert werden kann. Es ist vorteilhaft, die Rollen 8 eng aneinanderzulegen,
um möglichst vielen Rollen Platz zu bieten, da sich der, Reibungswiderstand jeder
einzelnen Rolle summiert und man dadurch, wenn erforderlich, eine höhere Kraftübertragung
erreicht.
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Wird nun das Drehmoment derAbtriebsseite größer, als es die eingestellte
Eindringtiefe zuläßt, so werden die Rollen 8 genauso abrollen wie im ungespannten
Zustand, jedoch jetzt bei mehr oder weniger größerem Kraftaufwand. Bei abtriebsseitig
wechselnder Belastung wird also je nach Größe des Drehmomentes die Kupplungsschale
6 entweder voll mitgenommen, mit geringerer Drehzahl in Bewegung bleiben oder ganz
zum Stillstand kommen, ohne daß die Drehzahl der Antriebsseite geändert wird. Die
Antriebsseite kann bei Überbelastung der, Abtriebsseite unbedenklich mit voller
Drehzahl weiterlaufen, ohne daß eine übermäßige Wärmeentwicklung auftritt.
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Das axiale Verschieben des Gewinderinges 2 kann auch bei Fortfall
des Gewindes mit Hilfe eines zusätzlichen Maschinenteils, z. B. eines Hebels, oder
hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Die Art der axialen Anpreßdruck=Erzeugung
ist jedenfalls ohne Bedeutung.
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In Fig.3 und 4 ist der erfindungsgemäße Grundgedanke nochmals veranschaulicht.
Fig.3 zeigt den wesentlichen Teil der Kupplung im ungespannten Zustand. Dabei ist
s der Ringspalt zwischen Innenring 5 und Außenring 7. Fig. 4 veranschaulicht den
gespannten Zustand. Die Rollen 8 sind jetzt um das Maß e in die Rollenbahnen eingedrungen.
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Fig. S bzw. 6 stellen eine andere Bauart der Kupplung gemäß der Erfindung
dar. Der Anpreßdruck erfolgt hier nicht radial wie bei Fig. 1 bzw. 2, sondern axial.
Hierbei können beliebig viele Rolleneinheiten mit ihren zugehörigen Rollenbahnen
hintereinandergeschaltet werden.
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Die Kupplung kann mit allen Merkmalen nach der Erfindung auch da verwendet
werden, wo ein Verdrehen der beiden Kupplungshälften gegeneinander nicht gefordert
wird. In diesem Falle wird die Eindringtiefe und damit der Widerstand auf ein Maximum
erhöht. Es bleibt dabei immer noch der Vorteil eines elastischen Anlaufs, hervorgerufen
durch die Elastizität der Rollenbahnen, übrig.
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Für den im vorigen Abschnitt beschriebenen Verwendungzweck kann man
auch die elastischen Ringe 5 und 7 dem Durchmesser der Rollen 8 entsprechend profilieren,
d. h. die Eindringtiefe bei der, ursprünglichen Formgebung der Ringe 5 und 7 berücksichtigen.
Rollen 8 werden dann in die Profile eingelegt. Ein Nachspannen im Sinne der Erfindung
ist jedoch auch in diesem Falle vorteilhaft.