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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Sicherheitskupplungen
der zuvor genannten Art sind beispielweise zwischen einer Antriebsmaschine
und einer Arbeitsmaschine angeordnet und dienen der Unterbrechung
der Drehmomentübertragung zwischen den vorgenannten Maschinen,
sofern ein vorbestimmbares maximales Drehmoment überschritten
wird. Sie dienen dazu, Bauteile in einem Antriebsstrang vor Schäden
zu schützen.
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Grundsätzlich
können zwei Arten von Sicherheitskupplungen unterschieden
werden.
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Einerseits
sind Sicherheitskupplungen bekannt, die sich dadurch auszeichnen,
dass sie ab dem Erreichen eines maximalen Drehmoments auskuppeln
und nach Unterschreiten des maximalen Drehmoments selbsttätig
wieder einkuppeln. Vertreter dieser Bauart sind beispielsweise einfache Rutschkupplungen.
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Andererseits
sind Sicherheitskupplungen bekannt, die ab dem Erreichen eines maximalen
Drehmoments auskuppeln, jedoch nicht selbsttätig wieder einkuppeln.
Bei einem unzulässig hohem Drehmoment unterbricht die Sicherheitskupplung
den Drehmomentfluss, so dass die nachfolgend angeordneten Bauteile
sicher und Restdrehmomentfrei von der Antriebsmaschine getrennt
sind. D. h. die Antriebsmaschine kann grundsätzlich weiterdrehen,
während die Arbeitsmaschine jedoch still steht. Es bedarf
eines manuellen Eingriffs, die Sicherheitskupplung wieder einzukuppeln.
Diese Art von Sicherheitskupplung ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung.
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Eine
Sicherheitskupplung der vorgenannten Art ist aus der
DE 32 08 182 A1 bekannt
geworden. Es handelt sich hierbei um eine federbelastete Formschlusskupplung.
Als Feder kommt eine Tellerfeder zum Einsatz, die zwei Schaltpositionen
einnehmen kann. In der ersten Schaltposition übt die Tellerfeder eine
Druckkraft auf eine Druckscheibe aus, die mehrere Formkörper
in Form von Kugeln in an einem der Kupplungsteile vorgesehene Vertiefungen
eindrückt. Dieser Formschluss bewirkt in der ersten Schaltposition
die kraftschlüssige und drehfeste Verbindung der beiden
Kupplungsteile. Die Kugeln werden hierbei in einem Käfig
geführt, der gegenüber einer der beiden Kupplungshälften
verdrehbar ist. Beim Überschreiten eines maximalen Drehmomentes
spricht die Kupplung an und bewirkt durch das Verdrehen des Käfigs die Überführung
der Tellerfeder in eine zweite Schaltposition. Hierbei gleiten die
Kugeln aus den Vertiefungen des Kupplungsteils heraus. Durch die Überführung
der Tellerfeder wird die Trennung der beiden Kupplungsteile voneinander
bewirkt, wobei die Tellerfeder in der zweiten Position verbleibt
und die Kupplung durch manuelles Umlegen der Tellerfeder in die erste
Position eingekuppelt wird.
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Die
Patentschrift
DE 197
39 469 C2 beschreibt ebenfalls eine Sicherheitskupplung
der eingangs genannten Art, wobei die form- und kraftschlüssige
Verbindung durch die Verwendung von Formkörpern in Form
von Wälzkörpern erzielt wird, die durch eine Tellerfeder
mit einer Druckkraft beaufschlagt werden. Die Anordnung der Tellerfeder
erfolgt hierbei an einem Zwischenteil, das auf dem treibenden Kupplungsteil
angeordnet ist, und an einem koaxial zu dem treibenden Kupplungsteil
angeordneten Schaltlagerring. Der innere und der äußere
Umfang der Tellerfeder sind dabei jeweils in einer dafür vorgesehenen
Nut auf dem Zwischenteil bzw. dem Schaltlagerring festgelegt. Bei
dieser Erfindung wird das Umschalten der Tellerfeder durch das Herausgleiten
der Wälzkörper aus an dem angetriebenen Kupplungsteil
vorgesehene Vertiefungen bewirkt.
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Die
Verwendung von Kugeln beziehungsweise Wälzkörpern
hat den Nachteil, dass diese durch die auftretenden Kräfte
bei der Drehmomentübertragung einer starken Reibkorrosion
ausgesetzt sind. Dies tritt insbesondere bei zu übertragenden
Drehmomenten auf, deren Größe nahe dem maximal
zulässigen zu übertragenden Drehmoment liegt,
da in diesem Grenzbereich der Verschleiß durch Radkorrosion
stark ansteigt. Entsprechend häufig müssen die
Kugeln beziehungsweise Wälzkörper einer solchen
Sicherheitskupplung ausgetauscht werden.
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Ein
anderes Konzept für eine Sicherheitskupplung ist aus der
DE 27 44 908 bekannt geworden.
Hier ist ein Zahnrad in einer Gleitbuchse drehbar auf einer Nabe
angeordnet. Ferner ist ein Mitnehmerring auf der Nabe angeordnet,
der axial verschiebbar auf der Nabe aufgenommen ist und zur Übertragung eines
Drehmoments auf die Nabe eingerichtet ist. Zwischen dem Zahnrad
und dem Mitnehmerring ist eine ineinandergreifende Verzahnung vorgesehen. Der
Mitnehmerring wird grundsätzlich mittels einer Anordnung
aus Tellerfedern auf das Zahnrad gedrückt. Sofern das zwischen
Zahnrad und Mitnehmerring zu übertragende Drehmoment einen
vorbestimmbares maximales Drehmoment überschreitet, wird
der Mitnehmerring gegen die Federkraft in axialer Richtung verschoben.
Dies wird durch die schrägen Zahnflanken der Verzahnung
erreicht, die bei einer Verdrehung gegeneinander eine axiale Bewegung
des Mitnehmerrings ermöglichen. Zwischen der Tellerfeder
und dem Mitnehmerring ist ein Schnappring vorgesehen, der in eine
axiale Nut der Nabe einrasten kann. Sobald der Mitnehmerring über
eine vorbestimmbare axiale Strecke verschoben ist, rastet der Schnappring
in die radiale Nut ein und es kann keine Federkraft mehr auf den Mitnehmerring
ausgeübt werden. In Folge dessen werden die Verzahnungen
des Mitnehmerrings und des Zahnrades nicht mehr ineinander gedrückt,
so dass ein Eingriff nicht mehr stattfindet.
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Nachteilig
in diesem Zusammenhang ist jedoch, dass die Zähne der Verzahnung
zwischen dem Zahnrad und dem Mitnehmerring aufeinander ratschen
werden, solange sich das Zahnrad oder die Nabe weiterdrehen. Zwar
wird die Verzahnung des Mitnehmerrings nicht mehr durch Federkraft
gegen die Verzahnung des Zahnrades gedrückt, jedoch werden
die Zahnflanken bereits durch Unwuchten oder Fliehkraft aufeinandertreffen,
so dass es zu unerwünschtem Abrieb und störenden
Geräuschen kommen wird.
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Ein
Konzept, welches ohne eine Kombination aus Kugeln oder Rollen im
Kraftfluss und auch ohne eine Verzahnung zwischen einem Zahnrad
und einem Mitnehmer auskommt, ist in dem Gebrauchsmuster
DE 295 11 328 U1 offenbart.
Hier wird eine Vorrichtung zum Abschalten des Antriebs eines Maschinenaggregats
bei auftretender Drehmomentüberlastung vorgeschlagen. Die
Vorrichtung umfasst eine auf einer antriebsseitigen Welle befestigte Rutschnabe.
Die Rutschnabe ist über Reibbeläge kraftschlüssig
mit einem angetriebenen Kettenrad verbunden, wobei die Anpresskraft über
eine Tellerfeder aufgebracht wird. Die Rutschnabe ist von einem
axial verschieblichen Schaltring umgeben. Das Kettenrad ist auf
seiner dem Schaltring zugewandten Seite mit Rastelementen versehen,
die in an der dem Kettenrad zugewandten Stirnseite des Schaltrings vorgesehene
Vertiefungen eingreifen. Bei Erreichen einer Überlast wird
die Haftreibung zwischen den Reibbelegen und dem Kettenrad überwunden
und das Kettenrad beginnt sich relativ zur Rutschnabe zu drehen.
In die Vertiefungen des Schaltringes eingreifende Rastelemente bewirken
eine axiale Bewegung des Schaltrings. Der Schaltring stößt
gegen einen Schalter, der hierdurch betätigt wird und das
Abschalten der Antriebsmaschine einleitet.
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Als
nachteilig an der Vorrichtung zum Abschalten des Antriebs erweist
sich, dass der Drehmomentfluss nicht unterbrochen wird. Durch das
trägheitsbedingte Nachlaufen der Kupplungsteile können die
Antriebseinheit und die anzutreibende Einheit beschädigt
werden. Ferner muss hier eine elektrische Verkabelung in dem Bereich
der Sicherheitskupplung verlegt werden, wodurch sich das Einsatzgebiet
der Sicherheitskupplung stark einschränken kann.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe,
eine Sicherheitskupplung vorzuschlagen, die gegenüber den
erstgenannten Prinzipien mit Kugeln oder Rollen einen geringeren Verschleiß aufweist
und ohne ein elektrisches Betätigungsmittel auskommt.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Sicherheitskupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch,
dass die Sicherheitskupplung mit einer Schalteinrichtung ausgestattet
ist, die mindestens dazu eingerichtet ist, den Kupplungszylinder
gegen die Kraft der Federanordnung zu verschieben, sofern die Reibscheibe
gegenüber dem Kupplungszylinder eine vorbestimmte relative
Drehbewegung ausführt, wird eine Sicherheitskupplung bereitgestellt,
die eine sofortige Trennung des Drehmomentflusses im Falle einer Überlast
ermöglicht. Bekannte Lösungen mit reibschlüssigen
Kupplungen ermöglichen bislang nur eine elektrische Abschaltung
der Antriebseinrichtung, wodurch jedoch keine restdrehmomentfreie
Abschaltung gewährleistet werden kann. Ferner kommt die
vorgeschlagene Sicherheitskupplung ohne einen elektrischen Schalter
aus, so dass die vorgeschlagene Sicherheitskupplung in einem weitaus
größeren Anwendungsgebiet zum Einsatz kommen kann,
beispielsweise auch in Umgebungen, wo keine elektrischen Schalter
zugelassen sind.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Sicherheitskupplung
kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung einen Zahnkranz und
eine Antriebsnabe umfasst, wobei die Antriebsnabe zur drehmomentübertragenden
Verbindung mit der Antriebswelle einer Antriebsmaschine eingerichtet
ist, wobei der Zahnkranz zur Übertragung des Drehmomentes
auf die Reibscheibe eingerichtet ist. Entsprechend der vorgenannten
Aufteilung der Antriebseinrichtung können die Aufgaben,
sprich Einleitung des Drehmomente in die Antriebseinrichtung und Übertragung
des Drehmomentes auf den äußeren Umfang der Reibscheibe,
vorteilhafterweise wahrgenommen werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Sicherheitskupplung
kann vorgesehen sein, dass der Zahnkranz und die Reibscheibe mit
einer zur Übertragung von Drehmomenten geeigneten Verbindung
miteinander verbunden sind, wobei die zur Übertragung von
Drehmomenten geeignete Verbindung gleichermaßen dazu eingerichtet
ist, eine axiale Verschiebung der Reibscheibe entlang der Drehachse
zu ermöglichen. Entsprechend kann die Reibscheibe eine
axiale Ausgleichsbewegung ausführen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Sicherheitskupplung
kann vorgesehen sein, dass die zur Übertragung von Drehmomenten
geeigneten Verbindung zwischen dem Zahnkranz und der Reibscheibe
als Schiebeverzahnung ausgestaltet ist, wobei der Zahnkranz zumindest
abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgestaltet ist und
auf der Innenseite mit einer umlaufenden Schiebeverzahnung ausgestattet
ist, wobei die Reibscheibe entlang ihres Umfangs mit einer zu dem Zahnkranz
korrespondierenden Schiebeverzahnung ausgestattet ist und axial
verschiebbar gegenüber dem Zahnkranz aufgenommen ist. Durch
die angemessene axiale Verschiebbarkeit der Reibscheibe kann die
Reibscheibe beispielsweise zwischen einer axial festgelegten Reibfläche,
beispielsweise einem Kupplungsteller mit einer Reibfläche,
und einer axial verschiebbaren Reibfläche, beispielsweise
einem axial fixierten Kupplungszylinder, angeordnet sein, wobei
durch die axial verschiebbare Lagerung der Reibscheibe eine einseitige
Ansteuerung der Kupplungseinrichtung durch eine Verschiebung des
Kupplungszylinders möglich wird.
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Es
kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Antriebsnabe
ein Zahnkranzanschlusselement und ein Antriebsnabenelement aufweist,
wobei das Antriebsnabenelement eine axiale Bohrung zur drehmomentübertragenden
Aufnahme einer Welle einer Antriebsmaschine aufweist, wobei das
Zahnkranzanschlusselement über einen zylinderförmigen
Absatz und Schrauben mit dem Zahnkranz verbunden ist, wobei zwischen
dem Zahnkranzanschlusselement und dem Antriebsnabenelement eine
drehnachgiebige Kupplung angeordnet ist. Durch die Zweiteilung der
Antriebsnabe wird die Zwischenschaltung einer drehnachgiebigen Kupplung, beispielsweise
einer Habix®-Kupplung ermöglicht,
so dass die Sicherheitskupplung gleichermaßen und in einer
kompakten Bauweise dazu geeignet ist, Drehmomentstöße
zu dämpfen.
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Zur
Verbindung von Antriebseinrichtung und Abtriebseinrichtung ist eine
Lagerung vorgesehen, insbesondere ist vorteilhafterweise vorgesehen,
dass die Antriebseinrichtung mit einer axialen Bohrung ausgestattet
ist, wobei die axiale Bohrung als Lagersitz ausgestaltet ist, wobei
der Lagersitz mit mindestens einem Radiallager ausgestattet ist,
welches zur Aufnahme sowohl radialer als axialer Kräfte
eingerichtet ist, wobei die Abtriebseinrichtung eine Lagerwelle
mit einem Absatz und einer Nut aufweist, wobei die Lagerwelle drehbar
in dem mindestens einen Radiallager der Antriebseinrichtung aufgenommen
ist, wobei die Lagerwelle mit einem Sicherungsring in der Nut gegen
axiale Verschiebung gesichert ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann
vorgesehen sein, dass die Abtriebseinrichtung eine Abtriebsnabe,
einen Kupplungsteller und eine Lagerwelle aufweist. Entsprechend
können durch die Abtriebseinrichtung mehrere Aufgaben innerhalb
der Sicherheitskupplung übernommen werden, insbesondere
kann die Abtriebsnabe sowohl Aufnahme für den axial verschiebbaren Kupplungszylinder
und die Federanordnung sein. Ferner ist die Abtriebsnabe zur Koppelung
mit einer Arbeitsmaschine eingerichtet. Der Kupplungsteller kann
als weitere axial fixierte Reibfläche fungieren und entsprechend
zur Drehmomentübertragung geeignet sein. Die Lagerwelle
dient zur Koppelung mit der Antriebseinrichtung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abtriebseinrichtung kann vorgesehen
sein, dass es sich bei der Abtriebseinrichtung um ein achsensymmetrisches
und/oder einteiliges Bauteil handelt.
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Entsprechend
kann die Abtriebseinrichtung in einem Stück beispielsweise
auf einer Drehbank gefertigt werden.
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Es
kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass es sich
bei dem Kupplungsteller um eine flache Scheibe handelt, welche sich
radial von der Drehachse der Abtriebseinrichtung erstreckt, wobei
der Kupplungsteller randseitig mit einer Reibfläche ausgestattet
ist, wobei die Reibscheibe zwischen dem Kupplungszylinder und dem
Kupplungsteller angeordnet ist, wobei die Federanordnung dazu eingerichtet
ist, die Reibfläche des Kupplungszylinders zur Herstellung
einer reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Kupplungszylinder
und der Reibscheibe sowie zwischen dem Kupplungsteller und der Reibscheibe,
gegen die Reibscheibe zu drücken. Ein Anteil des Drehmoments
kann dementsprechend von der Reibscheibe auf den Kupplungsteller übertragen werden,
wodurch weniger Drehmoment in den Kupplungszylinder eingeleitet
wird. Zwar ist der Kupplungszylinder neben seiner axialen Verschiebbarkeit ebenfalls
zur Übertragung von Drehmomenten auf die Abtriebseinrichtung
geeignet, jedoch ist es von Vorteil nicht das gesamte Drehmoment über
den Druckzylinder einzuleiten, um die Passfederverbindung zwischen
Abtriebsnabe und Druckzylinder nicht zu überlasten.
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Um
ein hohes Drehmoment über die Sicherheitskupplung zu übertragen,
bei vergleichsweise geringer Federkraft der Federanordnung, ist
vorteilhafterweise vorgesehen, Sicherheitskupplung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Reibscheibe mit einer Reibbeschichtung mit einem Reibungskoeffizienten
zwischen 0,2 und 0,6 ausgestattet ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass die Abtriebsnabe hohlzylinderförmig
ausgestaltet ist und eine axiale Bohrung zur drehmomentübertragenden
Verbindung mit einer Welle einer Arbeitsmaschine aufweist. Entsprechend
kann die Sicherheitskupplung über die Abtriebsnabe mit
einer Welle einer Arbeitsmaschine verbunden werden.
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Vorzugsweise
besteht die Schalteinrichtung aus zwei korrespondierenden Schaltmitteln,
insbesondere kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung
mindestens ein Schaltmittel auf der Reibscheibe und mindestens ein Schaltmittel
aufweist, welches mit dem Kupplungszylinder verbunden ist, wobei
die Schaltmittel dazu eingerichtet sind, dass sie bei einer relativen
Drehung der Reibscheibe gegenüber dem Kupplungszylinder
in Kontakt treten können, so dass der Kupplungszylinder
zumindest abschnittsweise in axialer Richtung zur Lösung
der reibschlüssigen Verbindung verschoben werden kann.
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In
einer vorteilhaften und robusten Ausgestaltung der vorgeschlagenen
Sicherheitskupplung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Schaltmittel
der Reibscheibe um mindestens eine Rampe handelt. Eine Rampe ist
leicht auf der dem Kupplungszylinder zugewandten Seite der Reibscheibe aufbringbar
und ermöglicht eine sichere Ansteuerung eines korrespondierenden
Schaltmittels auf dem Kupplungszylinder.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem mit dem Kupplungszylinder
verbundenen Schaltmittel um drehbare Rollen handelt. Derartige,
in gleichem radialen Abstand wie die Rampen von der Drehachse angeordneten
Rollen, können bei einer relativen Drehung der Reibscheibe
gegenüber dem Kupplungszylinder auf den Rampen laufen und
ermöglichen dementsprechend eine sehr verschleißarme
Interaktion der korrespondierenden Schaltmittel.
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Es
kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Schaltmittel
des Kupplungszylinders einen Rollenkranz aufweist, wobei der Rollenkranz
drehfest mit dem Kupplungszylinder verbunden ist, wobei der Rollenkranz
axial verschiebbar gegenüber dem Kupplungszylinder aufgenommen
ist und in einer axialen Position gegenüber dem Kupplungszylinder
festlegbar ist, wobei der Rollenkranz mit der mindestens einen Rolle
ausgestattet ist. Die axiale Verstellbarkeit des Rollenkranzes berücksichtigt,
dass der Federweg s vom jeweiligen Arbeitspunkt bis zum Umstülppunkt
der Feder verschieden ist. Dementsprechend wird durch die vorgeschlagene Maßnahme
sichergestellt, dass durch die relative Verdrehung der Reibscheibe
und dementsprechend das Auftreffen der Rampen auf die Rollen eine
axiale Bewegung des Kupplungszylinders ausgelöst wird, die
ausreichend ist, die Tellerfeder über den Umstülppunkt
zu bewegen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann
vorgesehen sein, dass mindestens drei Rollen und drei Rampen vorgesehen sind,
die auf einer Kreisbahn mit gleichem Radius, jeweils auf der Reibscheibe
bzw. dem Kupplungszylinder angeordnet sind. Die Anordnung mindestens dreier
Rampen bzw. Rollen hat sich aus handhabungstechnischen Gründen
und zur sicheren Schaltung der Sicherheitskupplung als vorteilhaft
erwiesen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass der axial entlang der Drehachse verschiebbare Kupplungszylinder
mindestens eine Betriebsposition einnehmen kann, bei der die Reibfläche
des Kupplungszylinders an der Reibscheibe anliegt, sowie eine Parkposition,
bei der die Reibfläche des Kupplungszylinders nicht an
der Reibscheibe anliegt, wobei die Federanordnung dazu eingerichtet
ist, dass der Kupplungszylinder in der Betriebsposition in Richtung
der Reibscheibe gedrückt wird, wobei die Federanordnung
ferner mindestens dazu eingerichtet ist, dass der Kupplungszylinder
in der Parkposition von der Reibscheibe in einem axialen Abstand
gehalten wird. Durch die hier vorgeschlagene Maßnahme kann
der eingekuppelte und der ausgekuppelte Zustand der Sicherheitskupplung
in vorteilhafter Weise festgelegt werden.
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Insbesondere
die durch die Federkraft sichergestellte Parkposition des Kupplungszylinders verhindert
ein unbeabsichtigtes Schleifen des Kupplungszylinders und der Reibscheibe,
was auftreten könnte, wenn der Kupplungszylinder zwar nicht
mehr in Richtung der Reibscheibe gedrückt wird, sich jedoch
in undefinierter Weise auf der Abtriebsnabe hin und her bewegen
würde.
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Es
kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Federanordnung
eine Tellerfeder mit einer degressiven Federkennlinie umfasst, wobei
die Tellerfeder zwischen der Abtriebsnabe und dem Kupplungszylinder
angebracht ist. Durch eine derartige Tellerfeder lassen sich die
genannten Betriebszustände der Kupplungseinrichtungen vorteilhafterweise
darstellen, da die Tellerfeder einerseits dazu geeignet ist, den
Kupplungszylinder gegen die Reibscheibe zu drücken und
andererseits den Kupplungszylinder in seine Parkposition zu ziehen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann vorgesehen sein, dass die Abtriebsnabe eine Aufnahmeeinrichtung
für die Tellerfeder aufweist, wobei die Aufnahmeeinrichtung
dazu eingerichtet ist, die Tellerfeder in mindestens zwei verschiedenen
axialen Position bezogen auf die Abtriebsnabe zu fixieren. Durch
die vorgeschlagene Aufnahmeeinrichtung für die Tellerfeder kann
auf komfortable Weise die Vorspannung der Tellerfeder bzw. der Arbeitspunkt
der Tellerfeder und damit die Kraft auf die Reibflächen
im Betriebszustand festgelegt werden.
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In
diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass
die Aufnahmeeinrichtung für die Tellerfeder einen Absatz
und eine Sicherungsnut mit einem Sicherungsring auf der Abtriebsnabe
aufweist, die in einem axialen Abstand voneinander auf der Abtriebsnabe
angeordnet sind, wobei die Tellerfeder mindestens zwischen einer
Anzahl von Distanzscheiben zwischen dem Sicherungsring und dem Absatz
axial fixiert ist. Durch geeignete Schichtung bzw. Umschichtung
der Distanzringe lässt sich auf einfache Art und Weise
sowohl eine Fixierung der Tellerfeder auf der Abtriebsnabe sicherstellen,
als auch die axiale Position der Tellerfeder auf der Abtriebsnabe
einstellen.
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Zur
Rückstellung des Kupplungszylinders aus der Parkposition
in die Betriebsposition muss eine gewisse Federkraft überwunden
werden. Um eine einfache Rückstellung zu gewährleisten,
kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Kupplungszylinder
mindestens ein Eingriffsmittel, insbesondere eine umlaufende Nut
und der Zahnkranz mindestens eine Bohrung aufweist, durch welche
ein stabförmiger Gegenstand, beispielsweise ein Moniereisen
durchführbar ist, wobei das Eingriffsmittel und die Bohrung
derart angeordnet sind, dass der Kupplungszylinder durch Umlegen
des stabförmigen Gegenstandes aus der Parkposition in die
Betriebsposition verschoben werden kann.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 eine
seitliche Schnittansicht auf eine erfindungsgemäße
Sicherheitskupplung;
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2 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Sicherheitskupplung;
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3 eine
Abwicklung der Reibscheibe mit einer Rampe und einer Rolle;
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4 eine
Draufsicht auf einen Kupplungszylinder mit Rollenkorb;
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5 Federkennlinie
der Tellerfeder.
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Zunächst
wird auf 1 Bezug genommen.
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Eine
erfindungsgemäße Sicherheitskupplung weist eine
Antriebseinrichtung, eine Abtriebseinrichtung und eine zwischen
der Antriebseinrichtung und der Abtriebseinrichtung angeordnete
Kupplungseinrichtung auf, wobei die Kupplungseinrichtung wahlweise
dazu eingerichtet ist, einen Drehmomentfluss zwischen der Antriebseinrichtung
und der Abtriebseinrichtung zu ermöglichen (eingekuppelter
Zustand) bzw. vollständig zu unterbrechen (ausgekuppelter
Zustand). Ferner weist die Sicherheitskupplung eine Schalteinrichtung
zur Betätigung der Kupplungseinrichtung auf, wobei die
Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Kupplungseinrichtung
bei Erreichen eines unzulässig hohen Drehmomentes (Auskuppeldrehmoment)
aus dem eingekuppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand zu überführen.
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Die
Antriebseinrichtung umfasst im Wesentlichen einen Zahnkranz 1 und
eine Antriebsnabe.
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Der
Zahnkranz 1 ist zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig
ausgestaltet und weist einen Boden mit einer mittigen Bohrung auf.
Der Boden, insbesondere die mittige Bohrung, dienen zum Anschluss
an die Antriebsnabe. Des Weiteren ist der Zahnkranz auf seiner Innenseite
mit einer Schiebeverzahnung 2 ausgestattet. Die Schiebeverzahnung 2 ist
entlang des Umfangs des Zahnkranzes 1 angeordnet und erstreckt
sich über einen Abschnitt des Zahnkranzes in axialer Richtung.
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Die
Antriebsnabe ist zweigeteilt und weist ein Zahnkranzanschlusselement 3 und
ein Antriebsnabenelement 4 auf. Zwischen dem Zahnkranzanschlusselement 3 und
dem Antriebsnabenelement 4 ist eine drehnachgiebige Kupplung 5 in
Form einer Habix®-Kupplung vorgesehen.
Zu diesem Zweck weisen das Zahnkranzanschlusselement 3 und
das Antriebsnabenelement 4 axiale und ineinandergreifende
Klauen auf, wobei zwischen den Antriebsnabenelementen ein sternförmiger
elastischer Formkörper angeordnet ist, dessen Dämpfungselemente
wiederum zwischen den Klauen angeordnet sind. Die Habix®-Kupplung
ist demnach dazu geeignet, rasche Drehmomentänderungen
durch die Dämpfungselemente zu dämpfen.
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Das
Antriebsnabenelement 4 ist zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig
ausgestaltet und weist eine axiale Bohrung 6 auf. Die Bohrung 6 dient der
drehmomentübertragenden Aufnahme einer Antriebsmotorwelle
(nicht dargestellt). Zur Herstellung einer drehmomentübertragenden
Welle-Nabe Verbindung zwischen der Antriebsmotorwelle und dem Antriebsnabenelement
ist die Bohrung 6 mit einer axialen Nut 7 ausgestattet,
so dass eine mit einer korrespondierenden Passfeder ausgestattete
Antriebsmotorwelle in die Bohrung 6 eingeschoben und das Motordrehmoment
mindestens per formschlüssiger Verbindung auf das Antriebsnabenelement 4 übertragen
werden kann. Bei formschlüssigen Wellen-Naben Verbindungen
kann eine axiale Sicherung der Kupplung durch eine radiale Klemmschraube
erfolgen. Alternativ kann auch eine kraftschlüssige (beispielsweise
durch Presspassungen) bzw. kraft- und formschlüssige Verbindung
zwischen der Antriebsmotorwelle und dem Antriebsnabenelement vorgesehen
sein.
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Das
Zahnkranzanschlusselement 3 weist einen zylinderförmigen
Absatz 8 auf, auf den der Zahnkranz 1, insbesondere
die Bohrung des Zahnkranzes 1 aufgeschoben ist. Entsprechend
kann eine zentrierte und unwuchtfreie Verbindung zwischen der Antriebsnabe
und dem Zahnkranz 1 hergestellt werden. Der Zahnkranz 1 wird
mittels Schrauben 9 mit dem Zahnkranzanschlusselement 3 verbunden.
Ferner weist das Zahnkranzanschlusselement 3 auf der dem
Zahnkranz zugewandten Seite eine axiale Bohrung 10 auf,
die als Lagersitz ausgestaltet ist. In dieser Bohrung 10 sind
zwei Kugellager 11 aufgenommen, die zur Verbindung und
Lagerung der Abtriebseinrichtung gegenüber der Antriebseinrichtung
dienen. Zu diesem Zweck ist eines der Lager als Loslager und das
andere als Festlager ausgestaltet.
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Die
Abtriebseinrichtung umfasst eine Abtriebsnabe 12, einen
Kupplungsteller 13 und eine Lagerwelle 14. Es
ist vorgesehen, dass die Abtriebseinrichtung einstückig
und als achsensymmetrisches Drehteil ausgebildet ist, wobei die
vorgenannten Elemente in der genannten Reihenfolge in axialer Richtung
angeordnet sind.
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Die
Lagerwelle 14 ist in den Kugellagern 11 des Zahnkranzanschlusselementes 3 drehbar
gelagert. Die Lagerwelle 14 weist einen Absatz 15 und endseitig
eine Nut 16 auf, so dass die Lagerwelle 14 mittels
eines Sicherungsringes 17 gegenüber den Kugellagern 11 axial
festgelegt werden kann. Entsprechend sind Antriebseinrichtung und
Abtriebseinrichtung um die gemeinsame Drehachse drehbar, jedoch
axial fixiert, miteinander verbunden.
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Der
Kupplungsteller 13 erstreckt sich in radialer Richtung
von der Drehachse der achsensymmetrischen Abtriebseinrichtung und
bildet in seinem Randbereich über den Umfang des Kupplungstellers 13 eine
Reibfläche 18 aus.
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Die
Abtriebnabe 12 ist im Wesentliche zylinderförmig
ausgestaltet und weist im Bereich ihres freien Endes eine axiale
und mittige Bohrung 19 auf, die zur drehmomentübertragenden
Aufnahme einer Arbeitsmaschinenwelle (nicht dargestellt) eingerichtet
ist. Entsprechend weist die Bohrung 19 eine Nut 20 in
axialer Richtung auf, die zur Aufnahme einer wellenseitigen Passfeder
eingerichtet ist, so dass eine zur Übertragung von Drehmomenten
geeigneten formschlüssige Welle-Nabe Verbindung hergestellt
werden kann. Alternativ kann auch hier eine kraftschlüssige
bzw. kraft- und formschlüssige Wellen-Naben Verbindung
vorgesehen sein.
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Die
Kupplungseinrichtung weist eine Reibscheibe 21, einen Kupplungszylinder 22,
den Kupplungsteller 13 und eine Federanordnung auf.
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Der
Kupplungszylinder 22 weist in Umfangsrichtung eine im Querschnitt
etwa U-förmige Gestalt auf und ist axial verschiebbar auf
der Abtriebsnabe 12 aufgenommen. In dem Boden des Kupplungszylinders
sind eine Anzahl von Öffnungen 23, vorzugsweise
Langlöchern vorgesehen, durch die später noch
zu beschreibende Rollen hindurchtreten können. Darüber
hinaus ist eine Passfeder 24 zwischen der Abtriebsnabe 12 und
dem Kupplungszylinder 22 vorgesehen, so dass grundsätzlich
auch ein Drehmoment zwischen dem Kupplungszylinder 22 und
der Abtriebsnabe 12 übertragen werden kann. Denkbar sind
auch alternative Verbindungsmittel, die eine Verschiebung des Kupplungszylinders 22 auf
der Antriebsnabe 12 bei gleichzeitiger Drehmomentübertragung
ermöglichen, wie beispielsweise eine Schiebeverzahnung
oder eine Polygonverbindung. Der Kupplungszylinder 22 bildet
eine umlaufende Reibfläche 25 aus, die der Reibfläche 18 des
Kupplungstellers 13 gegenübersteht. Ferner ist
der Kupplungszylinder 22 mit einer umlaufenden Nut 26 ausgestattet,
die zum Eingriff eines Moniereisens dienen kann.
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Die
Reibscheibe 21 ist zwischen dem Kupplungsteller 13 und
dem Kupplungszylinder 22 angeordnet und weist im wesentliche
die Form einer kreisrunden Scheibe mit einer mittigen Bohrung auf.
Entlang des Umfangs ist die Reibscheibe 21 mit einer Schiebeverzahnung 27 ausgestattet,
die in die korrespondierende Schiebeverzahnung 2 des Zahnkranzes 1 eingreifen
kann. Entsprechend kann ein Drehmoment von dem Zahnkranz 1 auf
die Reibscheibe 21 übertragen werden, wobei die
Reibscheibe 21 durch die Schiebeverzahnung axial verschiebbar
gegenüber dem Zahnkranz 1 aufgenommen ist. Denkbar
sind auch alternative Verbindungsmittel, die eine Verschiebung der
Reibscheibe 21 gegenüber dem Zahnkranz 1 bei
gleichzeitiger Drehmomentübertragung ermöglichen,
wie beispielsweise eine Polygonverbindung. Der Bereich der Reibscheibe 21,
der zwischen der Reibfläche 25 des Kupplungszylinders 22 und
der Reibfläche 18 des Kupplungstellers 13 angeordnet
ist, weist eine Reibbeschichtung 28 mit einem geeigneten,
vorteilhafterweise hohen Reibungskoeffizienten auf. Die Reibbeschichtung 28 kann beispielsweise
aus Reibbelägen bestehen, die auf die Reibscheibe aufgeklebt
oder auf sonstige Weise ggf. auch lösbar mit der Reibscheibe 21 verbunden
sind. In einer Draufsicht auf die Reibscheibe 21 ergibt
sich eine kreisrunde Reibbeschichtung in einem Randbereich der Reibscheibe 21.
In dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine Reibscheibe 21 verwendet. Denkbar ist jedoch
ebenfalls die Verwendung mehrerer Reibscheiben.
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Die
Federanordnung ist grundsätzlich dazu eingerichtet, den
Kupplungszylinder 22 in Richtung der Reibscheibe 21 bzw.
des Kupplungstellers 13 zu drücken, so dass eine
für die Übertragung eines Drehmomentes zwischen
der Reibscheibe 21 und dem Kupplungszylinder 22 bzw.
Kupplungsteller 13 notwendige Andruckkraft bereitgestellt
werden kann.
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Die
Schalteinrichtung weist mindestens ein Schaltmittel auf der Reibscheibe 21 auf,
das mit mindestens einem Schaltmittel auf dem Kupplungszylinder 22 derart
zusammenwirken kann, dass eine relative Verdrehung der Reibscheibe 21 gegenüber
dem Kupplungszylinder 22 eine axiale Verschiebung des Kupplungszylinders 22 und
damit ein Auskuppeln der Kupplungseinrichtung bewirkt werden kann.
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Das
Schaltmittel des Kupplungszylinders 22 umfasst eine Anzahl
von Rollen 29, wobei das Schaltmittel der Reibscheibe 21 eine
Anzahl von Rampen 30 umfasst. Denkbar ist selbstverständlich auch
eine entgegengesetzte Anordnung, sprich die Rampen sind mit dem
Kupplungszylinder 22 verbunden, während die Rollen 29 auf
der Reibscheibe angeordnet sind.
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Die
Rollen 29 des Kupplungszylinders 22 sind auf einem
Rollenkranz 31 angebracht. Der Rollenkranz 31 ist
kreisförmig ausgestaltet und weist in Umfangsrichtung eine
im Querschnitt etwa L-förmige Gestalt auf. Der Rollenkranz 31 ist
derart ausgestaltet, dass er in dem U-förmige Profil des
Kupplungszylinders 22 axial geführt und in einer
vorbestimmten axialen Position festgelegt werden kann. Hierzu sind Stellschrauben 32 und
Konterschrauben 33 vorgesehen. Ferner sind in Umfangsrichtung
des Rollenkranzes 31 eine Anzahl von Öffnungen 34 angeordnet, die
zur Aufnahme der Rollen 29 eingerichtet sind. Die Rollen 29 sind
drehbar auf Achsen 35 gelagert, welche die Öffnungen 34 durchqueren.
Vorzugsweise sind die Achsen 35 auf den Mittelpunkt des
Rollenkranzes 31 ausgerichtet, so dass sich eine sternförmige
Ausrichtung der Achsen 35 ergibt. Vorzugsweise sind drei
Rollen 29 und drei Rampen 30 vorgesehen, die auf
einer Kreisbahn mit gleichem Radius jeweils auf dem Rollenkranz 31 bzw.
der Reibscheibe 21 angeordnet sind. Alternativ kann es
sich bei den Rollen 29 auch um Wälzlager handeln.
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Die
Federanordnung umfasst eine Tellerfeder 36, eine Aufnahmeeinrichtung
zur Verbindung der Tellerfeder 36 mit der Antriebsnabe,
sowie eine Aufnahmeeinrichtung zur Verbindung der Tellerfeder 36 mit
dem Kupplungszylinder 22.
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Die
Tellerfeder 36 weist die Gestalt eines extrem flachen Kegels
auf und ist mittig mit einer Bohrung 37 zur Aufnahme auf
der Abtriebsnabe 12 ausgestattet. Der umfangsseitige Rand
der Tellerfeder 36 wird von einer Aufnahmeeinrichtung des
Kupplungszylinders aufgenommen, wobei der umfangsseitige Rand der
Tellerfeder auf einem kreisförmigen Absatz aufliegt und
durch eine Anzahl von Halteschrauben 38 auf diesem Absatz
fixiert wird. In der hier beschriebene bevorzugten Ausführungsform wird
eine Tellerfeder 36 verwendet. Denkbar ist jedoch ebenfalls
die Verwendung mehrerer Tellerfedern.
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Die
Aufnahmeeinrichtung für die Tellerfeder 36 auf
der Abtriebnabe 12 umfasst einen Absatz 39 auf
der Abtriebsnabe 12 und eine Sicherungsnut 43 mit
einem Sicherungsring 44 auf der Abtriebsnabe 12.
Der Absatz 39 und die Sicherungsnut 43 sind in einem
axialen Abstand voneinander auf der Abtriebsnabe 12 angeordnet,
wobei die Tellerfeder 36 mindestens zwischen einer Anzahl
von Distanzscheiben 40, sowie zwischen einer ersten Hülse 41 und
einer zweiten Hülse 42 zwischen dem Sicherungsring 44 und
dem Absatz 39 axial fixiert werden kann. Durch eine ausgewählte
Schichtung der Distanzscheiben 40 kann eine Fixierung der
Tellerfeder 36 in unterschiedlichen axialen Position auf
der Antriebsnabe 12 vorgenommen werden. Durch den lösbaren
Sicherungsring 44 ist die Anordnung aus Hülsen 41, 42,
Tellerfeder 36 und Distanzscheiben 40 lösbar
auf der Antriebsnabe 12 fixiert, so dass die Tellerfeder 36,
beispielsweise zu Wartungszwecken abgenommen oder gegen eine andere
Tellerfeder, beispielsweise eine Tellerfeder mit anderen Federeigenschaften,
ausgetauscht werden kann.
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Die
hier zum Einsatz kommende Tellerfeder 36 weist eine degressive
Federkennlinie auf, wie in 5 dargestellt.
Es lassen sich, in Abhängigkeit vom Federweg s, im Wesentlichen
zwei für diesen Anwendungsfall relevante Bereiche bzw.
Punkte ansprechen.
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Der
Betriebsbereich erstreckt sich in Abhängigkeit vom Federweg
theoretisch von der maximalen positiven Federkraft Fmax bis
zur positiven Federkraft F > 0.
Unter technologischen Aspekten wird ein schmalerer Betriebsbereich
gewählt, der sich von einer Federkraft knapp unterhalb
der maximalen Federkraft und knapp oberhalb der Federkraft F > 0 erstreckt. In diesem
Betriebsbereich befindet sich der jeweilige Arbeitspunkt der Tellerfeder,
der durch eine Vorspannung der Tellerfeder eingestellt wird. Die
im Arbeitspunkt durch die Feder bereitgestellte Federkraft ist in
dem vorliegenden Anwendungsfall diejenige Kraft, mit welcher der
Kupplungszylinder 22 auf die Reibscheibe 21 und
den Kupplungsteller 13 bzw. die jeweiligen Reibflächen 18, 25 auf
den Reibbelag 28 drückt. Unter Berücksichtigung
des Reibkoeffizienten lässt sich hieraus die maximale Reibkraft
ermitteln, wovon letztendlich das Auskuppeldrehmoment abhängig
ist. Je nach Kundenwunsch kann die Tellerfeder auf einen Arbeitspunkt
voreingestellt werden. Es sind mehrere beispielhafte Arbeitspunkte
(A1 bis A5) in der 5 eingetragen.
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Darüber
hinaus kann in Abhängigkeit vom Federweg s ein zweiter
Bereich angesprochen werden, der sich durch eine gegenüber
dem Betriebsbereich negative Federkraft auszeichnet. Wegen seines entgegengesetzten
Vorzeichens soll dieser Bereich hier als „inverser Betriebsbereich"
angesprochen werden. In technologischer Hinsicht kann dieser Bereich
ausgenutzt werden um beispielsweise eine Zugkraft bereitzustellen,
bei welcher die Tellerfeder 36 den Kupplungszylinder 22 nicht
in Richtung der Reibscheibe 21 drückt, sondern
von der Reibscheibe 21 wegzieht.
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Zwischen
dem Betriebsbereich und dem inversen Betriebsbereich ist der sogenannte „Umstülppunkt"
(U), der sich dadurch auszeichnet dass die Tellerfeder 36 „umstülpt"
und entsprechend die Federkraft von positiv zu negativ wechselt.
Im Umstülppunkt selbst ist idealerweise keine Federkraft
vorhanden.
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Für
die vorgeschlagene Sicherheitskupplung ergibt sich nachfolgende
Funktionsweise.
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In
einem eingekuppelten Zustand der Sicherheitskupplung drückt
die Tellerfeder 36 den Kupplungszylinder 22 in
Richtung des Kupplungstellers 13. Der Kupplungszylinder 22 befindet
sich in einer Betriebsposition. Entsprechend wird die Reibscheibe 21 zwischen
der Reibfläche 25 des Kupplungszylinders 22 und
der Reibfläche 18 des Kupplungstellers 13 eingeklemmt.
Es wirkt die Kraft der Tellerfeder 36 im Arbeitspunkt auf
die Reibscheibe 21 ein, wodurch die maximal aufnehmbare
Reibkraft und dementsprechend das über die Reibscheibe 21 auf
die Abtriebsnabe 12 maximal übertragbare Drehmoment (Auskuppeldrehmoment)
bestimmt werden kann. In einem eingekuppelten Zustand der Sicherheitskupplung
wird ein über die Antriebsnabe eingeleitetes Drehmoment über
die drehnachgiebige Kupplung 5 (Habix®-Kupplung)
auf das Zahnkranzanschlusselement 3 auf den Zahnkranz 1,
von dort über die Schiebeverzahnung 2, 27 auf
die Reibscheibe 21 und von dort jeweils anteilig über
den Kupplungsteller 13 und den Kupplungszylinder 22 auf
die Abtriebsnabe 12. Der Weg der Drehmomentübertragung
ist schematisch durch die Pfeillinie zwischen TAn und
TAb skizziert. Ferner sind die Rampen 30 jenseits
der Rollen 29 angeordnet.
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Zum
Auskuppeln der Sicherheitskupplung bei Überschreiten des
Auskuppeldrehmomentes wird die Kupplungseinrichtung durch die Schalteinrichtung
betätigt. Die Schalteinrichtung ist dazu eingerichtet den
Drehmomentfluss vollständig zu unterbrechen, sofern das
Auskuppeldrehmoment überschritten wird. In diesem Fall
ist die Reibungskraft zwischen der Reibbeschichtung 28 der
Reibscheibe 21 und den Reibflächen 25, 18 nicht
mehr ausreichend um das in die Antriebseinrichtung eingeleitete
Drehmoment auf die Abtriebseinrichtung zu übertragen. Die
Reibscheibe 21 wird beginnen sich relativ zu dem Kupplungszylinder 22 bzw.
dem Rollenkranz 31 zu verdrehen. Durch diese relative Verdrehung
der Reibscheibe 21 gegenüber dem Kupplungszylinder 22 und
damit auch gegenüber dem Rollenkranz 31, bewegen
sich die Rampen 30 auf die Rollen 29 zu. Sobald
die Rampen 30 auf die Rollen 29 treffen, findet
eine axiale Verschiebung des Kupplungszylinders 22 insbesondere
gegenüber der Reibscheibe 21 und dem Kupplungsteller 13 und
insbesondere gegen die Federkraft der Tellerfeder 36 statt.
Diese axiale Bewegung hat einerseits zur Folge, dass die kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Reibscheibe 21 und dem Kupplungszylinder 22,
sowie dem Kupplungsteller 13 augenblicklich gelöst
wird und ferner, dass die Tellerfeder 36 durch die axiale
Verschiebung des Kupplungszylinders 22 über den
Umstülppunkt bewegt wird, so dass sich die Tellerfeder 36 nunmehr
in dem „inversen Betriebsbereich" befindet und keine Federkraft
mehr in Richtung der Reibscheibe 21 aufbringt, sondern
vielmehr den Kupplungszylinder 22 in die entgegengesetzte
Richtung in eine Parkposition verschiebt und den Kupplungszylinder 22 durch
die negative Federkraft in dieser Position hält. Der Kupplungszylinder 22 wird
demnach in dieser axialen Parkposition verbleiben und es ist sichergestellt,
dass kein Drehmoment mehr von dem Antriebsnabenelement 4 auf
die Abtriebsnabe 12 übertragen werden kann. Die
Sicherheitskupplung befindet sich dementsprechend in einem ausgekuppelten Zustand.
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Um
die Sicherheitskupplung aus dem Auskuppelzustand in den eingekuppelten
Zustand zu überführen, muss der sich in der Parkposition
befindliche Kupplungszylinder 22 in die Betriebsposition, demnach
in Richtung der Reibscheibe 21 verschoben werden. Hierzu
ist mindestens eine Öffnung 45 in dem Zahnkranz 1 vorgesehen,
durch welche beispielsweise ein Moniereisen hindurch gesteckt werden
kann, so dass die Spitze des Moniereisens in die umfangsseitige
Nut 26 des Kupplungszylinders 22 eingebracht werden
kann und der Kupplungszylinder 22 durch Umlegen des Moniereisens
und die daraus resultierende Hebelwirkung aus der Parkposition axial
in Richtung der Reibscheibe 21 in die Betriebsposition
verschoben werden kann. Bis zum Erreichen des Umstülppunktes
muss dabei die Federkraft im „inversen Betriebsbereich"
der Tellerfeder 36 überwunden werden. Nach Überschreiten
des Umstülppunktes wird der Kupplungszylinder 22 durch
die Federkraft der Tellerfeder 36 in Richtung der Reibscheibe 21 bewegt
werden. Der Kupplungszylinder 22 befindet sich nunmehr
in der Betriebsposition und der Kupplungszylinder 22 wird
die Reibscheibe 21 zwischen der Reibfläche 25 des
Kupplungszylinders 22 und der Reibfläche 18 des
Kupplungstellers 13 durch die Federkraft der Tellerfeder 36 einklemmen.
Entsprechend befindet sich die Sicherheitskupplung wieder in einem
eingekuppelten Zustand.
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Das
Abschaltdrehmoment der Sicherheitskupplung kann unter anderem durch
die Veränderung der Kraft der Tellerfeder 36,
die auf den Kupplungszylinder 22 und damit auf die Reibscheibe 21 und
den Kupplungsteller 13 einwirkt, variiert werden. Hierbei
wird der abfallende Bereich der degressiv betriebenen Tellerfeder 36,
vom Maximum bis kurz vor dem Umstülppunkt (Betriebsbereich),
genutzt. Da die Federkraft der Tellerfeder 36 abhängig
von deren Weg ist, kann die Federkraft durch die axiale Position auf
der Abtriebsnabe 12 durch Schichtung der Distanzscheiben 40 eingestellt
werden. Vorteilhafterweise wird die Einstellung der Tellerfeder 36 vorgenommen,
wenn sich die Tellerfeder 36 in ihrem „inversen Betriebsbereich"
befindet. In dem Betriebsbereich wäre der Druck auf den
Sicherungsring zu groß, als dass die Tellerfeder 36 demontiert
werden könnte. Zunächst werden die Halteschrauben 38 herausgeschraubt.
Anschließend wird der Sicherungsring 44 aus der
Nut 43 der Abtriebsnabe 12 entfernt. Nunmehr können
die Hülsen 41, 42, die Tellerfeder 36 und
die Distanzscheiben 40 herausgenommen werden. Durch eine
alternative Schichtung der Distanzscheiben 40 kann die
Tellerfeder 36 an unterschiedlichen axialen Positionen
auf der Abtriebsnabe 12 befestigt werden, wodurch sich
die Vorspannung der Tellerfeder 36 einstellen lässt.
Nach der Schichtung wird der Sicherungsring 44 wieder angebracht
und die Halteschrauben 38 eingeschraubt.
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Ferner
ist zu berücksichtigen, dass der Federweg s vom jeweiligen
Arbeitspunkt bis zum Umstülppunkt der Tellerfeder 36 verschieden
ist. Dementsprechend muss sichergestellt werden, dass durch die
relative Verdrehung der Reibscheibe 21 und dementsprechend
das Auftreffen der Rampen 30 auf die Rollen 29 eine
axiale Bewegung des Kupplungszylinders 22 ausgelöst
wird, die ausreichend ist, die Tellerfeder 36 über
den Umstülppunkt zu bewegen. Hierzu ist vorgesehen, dass
die axiale Lage des Rollenkranzes 31 gegenüber
dem Kupplungszylinder 22 und damit die axiale Lage der
Rollen 29 gegenüber den Rampen 30 einstellbar
ist. Hierzu werden zunächst die Konterschrauben 33 gelöst.
Durch Drehen der Stellschrauben 32 kann die axiale Lage
des Rollenkranzes 31 entsprechend verändert werden,
bis sich die Rollen 29 in einer Lage befinden, dass sie durch
das Auflaufen auf den Rampen 30 der Reibscheibe 21 den
Kupplungszylinder 22 soweit axial verschieben, dass der
Umstülppunkt der Tellerfeder 36 erreicht werden
kann, vorteilhafterweise geringfügig überschritten
wird. Durch eine entsprechende Einstellung kann sichergestellt werden
kann, dass die Tellerfeder 36 den Kupplungszylinder 22 zuverlässig
in eine Parkposition transportiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3208182
A1 [0006]
- - DE 19739469 C2 [0007]
- - DE 2744908 [0009]
- - DE 29511328 U1 [0011]