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Sicherheitskupplung mit Drehmomentbegrenzung in beiden Drehrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau einer Sicherheitskupplung
mit Drehmomentbegrenzung in beiden Drehrichtungen und mit der Betätigung eines Schaltorgans
beim überschreiten des zulässigen Drehmoments.
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Bekannt sind Kupplungen mit einem elastischen Organ zwischen dem Antriebs-
und Abtriebsteil und selbsttätiger Abschaltung bei überlastung, wobei der Abtriebsteil
eine Gewindemutter mitnimmt und diese beim übermäßigen Zurückbleiben des Abtriebsteiles
hinter dem Antriebsteil den von Hand schaltbaren Abtriebskupplungsteil axial für
seine Entkupplung verschiebt, jedoch ohne die elastischen Organe zusammenzudrücken.
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Bei einer bekannten überholungsreibnngskupplung mit einer Vorrichtung
zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebskupplungsteil, in welcher bei Richtungswechsel
des Kraftflusses eine Relativbewegung entsteht und auch bei geschlossener Kupplung
die Möglichkeit zur Relativbewegung erhalten bleibt sowie die Relativbewegung zum
Öffnen und Schließen der Kupplung durch übertragen der Bewegung durch eine Kraftleitung
auf die den Reibungssehluß herstellenden oder lösenden Kupplungsteile benutzt wird,
war es bekannt, die Kupplung als überholungskupplung bei beliebigem Drehsinn des
Antriebsmotors zu verwenden, indem für eine einzige Kupplung zwei Impulsgeber Anwendung
finden bei Ausbildung jedes derselben für je eine der beiden Drehrichtungen und
jeweiliges Unwirksammachen einer der beiden Kraftübertragungsleitungen durch die
zusätzliche Schaltvorrichtung. Hierbei wirkten auch bereits am Abtriebskupplungsteil
ein Zahnrad und eine Kupplungshälfte über ein steilgängiges Gewinde zusammen.
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Für eine Lamellenkupplung mit selbsttätiger Ausrückung des axial verschiebbaren
Kupplungsgliedes bei überschreiten eines durch die Spannung einer Feder festgelegten
Drehmoments war auf einer starr auf der Abtriebswelle sitzenden Buchse eine mit
dem Kupplungsglied verbundene, aber von dessen Drehbewegungen unabhängige Hülse
vor- und rücksehraubbar, welche beim Zurückbleiben der Abtriebswelle gegenüber dem
Umlauf des Motors oder bei plötzlichem Stillstand dieser Abtriebswelle sich zurückschraubt
und dabei das mit ihr verbundene Kupplungsglied entgegen der Spannung der Feder
der Lamellenkupplung axial mitnimmt und die Kupplungshälften in ihrem gegenseitigen
Kraftschluß entkuppelt.
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Bei einer bekannten überlastungskupplung arbeitete eine mit einem
Zahnrad starr verbundene Hülse über eine mit ihr durch ein axiales selbstbremsendes
Gewinde verbundene Zwischenhülse und diese über eine konzentrisch zu der Abtriebswelle
liegende Feder, welche zugleich die Wirkung einer Druckfeder als auch die einer
Torsionsfeder hatte, mit der Abtriebswelle zusammen, und diese Hülse war an einer
Stirnseite als Sperrad für das Zusammenwirken mit einer Sperrklinke und mit dem
Betätigungshebel eines elektrischen Sehalters versehen, über welchen der Antriebsmotor
stillgesetzt werden konnte. In der einen Ausführungsform arbeitete die Einrichtung
als normale Kupplung, in der anderen als überlastungskupplung. Durch Anwendung zweier
z. B. miteinander über Linksgewinde verbundener Zwischenhülsen und Verbindung einer
der Hülsen durch ein Rechtsgewinde mit der treibenden Welle war die Weiterbildung
der Kupplung für eine Wirkung in beiden Drehrichtungen als überlastungskupplung
in Aussicht genommen.
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Bei einer anderen bekannten Überlastungskupplung mit einstellbarer
Drehmomentbegrenzung für beide Drehrichtungen wurden in Kanäle der Antriebskupplungshälfte
gelagerte Kugeln unter der Wirkung von Druckfedern in die Pfannen eines drehbar
an dieser Kupplungshälfte gehaltenen Ringes gepreßt, der über radiale Verzahnung
in Eingriff mit einer Gegenverzahnung an einer starr auf der Abtriebswelle befestib
ten Gegenkupplungsscheibe war. Die genannte Kupplungshälfte trug außerdem einen
konzentrischen Ring, der, sobald bei Drehmomentüberschreitungen und axialen Verschiebungen
der Kugeln entgegen ihren Druckfedern zugleich auch eine oder mehrere axial verschiebbare
Kugelreihen je eine Nase mit gegen deren Längsachse geneigter Stirnfläche radial
verschoben von derAbtriebskupplungshälfte in derDrehrichtung mitgenommen wurde und,
da er eine zwischen zwei ortsfesten, tangential geführten Anschlägen
liegende
Nase besaß, benutzt werden konnte, die Betätigung eines Schalters für einen Elektromotor,
die Verstellung eines Steuerhebels einer Kupplung oder die Unterbrechung eines Zündstromkreises
im Falle eines Verbrennungsmotors herbeizuführen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Kupplung der genannten Art so
auszubilden, daß sie einfacher in ihrem Aufbau und universeller in ihrer Anwendbarkeit
ist sowie bei ihrer Betätigung eine Vorbereitung für die umgekehrte Drehrichtung
aufweist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei einer Sicherheitskupplung
mit Drehmomentbegrenzung in beiden Drehrichtungen und einer Betätigung eines Schaltorgans
beim überschreiten des zulässigen Drehmomentes erfindungsgemäß ein bekannter Schraubtrieb
derart ausgebildet, daß jeder seiner drehungsmäßig mit dem anderen gekuppelten Teile
für sich an dem zugehörigen Kupplungsteil axial verschiebbar ist und die Drehrichtung
des Antriebs den jeweils zu verschiebenden Teil bestimmt. Dabei ist es vorteilhaft,
daß der jeweils axial verschobene Teil außer der Betätigung des Schaltorgans auch
den Kraftschluß in der Kupplung aufhebt. Weiterhin ist vorgesehen, daß bei der relativen
Axialverschiebung des einen Teils des Schraubtriebs zusammen mit der abtriebsseitigen
Kupplungshälfte nur die Betätigungseinrichtung für einen ersten Schalter, bei der
axialen Verschiebung des anderen Teiles des Schraubtriebs zusammen mit der abtriebsseitigen
Kupplungshälfte jedoch die Betätigungseinrichtungen für einen ersten und einen zweiten
Schalter gesteuert werden. Ferner erfolgt die Steuerung jedes der Schalter über
eine Kupplung, eine Schaltmuffe und einen Schwenkhebel. Schließlich sind die Betätigungen
der beiden Schalter derart gegeneinander mechanisch verriegelt, daß die Betätigung
des ersten Schalters unabhängig von der des zweiten Schalters ist, die Betätigung
des zweiten Schalters jedoch zwangläufig die Betätigung des ersten Schalters rückgängig
macht.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel
an Hand der F i g. 1 bis 4 der Zeichnung beschrieben.
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Der Antriebsmotor 1 treibt über ein auf seiner Welle angeordnetes
Ritzel2 die an ihrem Außenumfang mit einer Stirnradverzahnung versehene Antriebskupplungshälfte
3 an. Die Gegenkupplungshälfte 4 wirkt durch eine drehfeste Verbindung über eine
Innenverzahnung ihres Hülsenteiles mit einer Außenverzahnung an der Abtriebswelle
5 zusammen, auf der sie axial entgegen der Druckfeder 9 verschiebbar ist, welche
mittels einer auf einem Schraubengewinde der Welle 5 verstellbaren Gewindemutter
5 a in ihrer Vorspannung einstellbar ist. Zwischen beiden Kupplungshälften 3 und
4 sind Lamellen 8 der Reibungskupplung zur übertragung des Drehmoments vorgesehen,
die abwechselnd auf den mit der Kupplungshälfte 3 verbundenen Mitnehmerbolzen 6
bzw. auf den mit der Kupplungshälfte 4 verbundenen Mitnehmerbolzen 7 axial
verschiebbar angeordnet sind. Der Hülsen-bzw. Nabenteil der Kupplungshälfte 3 ist
an seiner inneren Mantelfläche mit einer Längsverzahnung versehen, die mit einer
entsprechenden Verzahnung an der Außenmantelfiäche des Ringteiles 10 zusammenwirkt.
Ein entsprechender Ringkörper 11 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar mit der
Abtriebswelle 5 verbunden und wirkt über ein Außengewinde mit einem Innengewinde
an dem Teil 10 zusammen. Die Abtriebswelle 5 ist als Hohlwelle ausgebildet.
Sie nimmt ein Schaltgestänge 12 auf. Dieses ist durch einen Querbolzen 13, der sich
durch Längsschlitze 30 in der Welle 5 erstreckt, drehfest mit der Abtriebswelle
5 verbunden. Die Kupplungshälfte 4 weist eine Ringnut 26 und der Gestängeteil
12 eine entsprechende Ringnut 27 auf. In die Ringnut 26 greift ein Hebel
14, in die Ringnut 27 ein Hebel 15 ein. Zu dem Hebel 14
gehört
eine Welle 14 a, zu dem Hebel 15 eine Welle 15 a, wie es aus den F i g. 2
bis 4 hervorgeht.
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In der Vorrichtung sind Endschalter 17 und 18 für Links- und Rechtslauf
vorgesehen. Ein Hebel 19 ist starr mit einem Hebel 14 verbunden, der in die
Scheibe 4 eingreift. Um die gleiche Achse ist ein Schalthebel 20 frei drehbar angeordnet,
der unter Wirkung einer Zugfeder 21 steht und einen Anschlag am Hebel 19 findet.
Ein Schalthebel 22 ist starr mit dem Hebel 15 verbunden und dient zur Betätigung
des Endschalters 18.
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Die Wirkungsweise der genannten Einrichtung ist die folgende: Wird
das an der Lamellenkupplung eingestellte Moment überschritten, so rutscht die Kupplung
durch. Die entstehende Relativbewegung zwischen den Teilen 10 und 11 bewirkt,
daß einer von beiden je nach Drehrichtung gemäß der zeichnerischen Darstellung nach
oben ausweicht, da eine Bewegung nach unten nicht möglich ist.
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In der Darstellung nach F i g. 3 ist der Fall veranschaulicht, daß
das äußere Mutterstück 10 nach oben ausweicht. Dadurch wird der Teil 4 der
Abtriebskupplungshälfte über das axiale Druckkugellager 16 angehoben und damit die
Kupplung zwischen ihren Lamellen gelüftet. Gleichzeitig mit dem Anheben der Scheibe
4 werden gemäß der schematischen Darstellung nach F i g. 3 a der drehfest auf seiner
Welle 14a sitzende Hebel 14 und der mit dieser Welle ebenfalls starr verbundene
Hebel 19 bewegt, wodurch der Hebel 20 freigegeben wird, so daß die Feder
21 zur Wirkung kommt, den Endschalter betätigt und so den Motor abschaltet.
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Da die Gewindelänge in den Teilen 10 und 11 begrenzt ist, läuft nach
einer bestimmten Zahl von Umdrehungen (z. B. bei zu großer Motorwucht) Teil 10 aus
11 heraus, so daß trotz weiterer Relativbewegung keinerlei axiale Verschiebung mehr
stattfindet.
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Beim Rücklauf in umgekehrter Drehrichtung tritt, da die Kupplung noch
gelöst ist, zunächst wieder eine Relativbewegung auf, wobei das Mutterstück 10 unter
der Wirkung der Feder 9 - über die Teile 4 und 16 übertragen - wieder in das Gewinde
von Teil 11
einläuft. Bei der Abwärtsbewegung wird auch die Kupplung wieder
eingerückt, so daß sie das volle Moment auf Welle 5 überträgt. Dabei sind die Hebel
14 und 19 zurückgeschwenkt und dadurch der Schalthebel 20 und der Endschalter 17
in die ursprüngliche Stellung gebracht.
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Der Fall einer überschreitung des an der Kupplung eingestellten Drehmoments
bei anderer Drehrichtung ist in F i g. 4 dargestellt. Bei der dabei auftretenden
Relativbewegung zwischen der Mutter 10 und dem Teil 11 weicht diesmal Teil
11 gemäß der zeichnerischen Darstellung nach oben aus und löst dabei -analog
wie in F i g. 3 dargestellt - die Kupplung. über den Bolzen 13 und das Gestänge
12 wird dabei der Hebel 15 bewegt, andererseits aber über die Scheibe 4 auch
der Hebel 14. Auf Grund der Hebelübersetzung, die zwischen der Länge des Hebels
22 und der Länge des Hebels 20 zwischen seiner Drehachse
14
a und der Angriffsstelle des Endes des Hebels 22 am Hebel 20 besteht, macht der
Hebel 20, nachdem der Hebel 19 freigegeben worden ist, auf der Achse 14a einen größeren
Winkelweg als der Schalthebel 22 um seine Drehachse. Der Schalthebel 22 drückt den
Hebel 20 entgegen der Kraftwirkung der Zugfeder 21 in der entgegengesetzten
Drehrichtung, so daß jetzt der Schalter 18 und nicht der Schalter 17 betätigt wird.
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Es ist auch möglich, für die beiden Arbeitsrichtungen getrennte Betätigungs-
bzw. Signalelemente vorzusehen, wobei an transversal bewegten Teilen je in einer
Richtung je ein Anschlag für das entsprechende Signalelement angeordnet wird. Bei
Anordnungen, bei denen ein Element in der einen Richtung bei beiden Bewegungsrichtungen
angehoben wird, kann hier eine besondere Verriegelung vorgesehen werden, die eine
Betätigung verhindert, falls gleichzeitig auch durch ein nach unten bewegtes Element
eine Betätigung des anderen Elementes erfolgen könnte. Dies kann durch elektrische
Verriegelung der Kontakte durchgeführt werden, oder auch dadurch; daß die übertragung
der Bewegung auf das Signalelement nicht unmittelbar, sondern über Zwischenelemente
erfolgt, die gegebenenfalls eine Feder freigeben oder sperren, die erst ihrerseits
die Bewegung des Signalelementes hervorruft. Man kann auf solche Art auch nach Bedarf
einer Drehrichtung eine Vorzugsstellung geben.