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Zylinderreibungskupplung Die Erfindung betrifft eine Zylinderreibungskupplung
für Wellen, bei der ein oder mehrere Kupplungselemente mit Reibbelägen durch Federkraft
an die Innenfläche einer Kupplungstrommel angedrückt werden und bei der Mittel vorgesehen
sind, um das durch die Abnutzung der Kupplungselemente auftretende Nachlassen der
Federkraft auszugleichen.
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Derartige Kupplungen werden für Hebezeuge, Aufzüge und Werkzeugmaschinen
benötigt, bei denen das übertragene Kupplungsmoment möglichst über einen längeren
Zeitraum konstant bleiben soll. Die Einhaltung dieser Forderung wird jedoch durch
eine Ab-
nutzung der Kupplungsbeläge beeinträchtigt, da hierdurch ein Nachlassen
der Federkraft bedingt ist, mittels derer die Kupplungsbeläge gegen die Kupplungstrommel
angedrückt werden. Das Nachlassen der Vorspannkraft der Federn führt jedoch einen
Abfall des durch die Kupplung übertragenen Drehmomentes herbei. Falls ein derartiger
Abfall nicht als zulässig erachtet wird, werden in an sich bekannter Weise Einrichtungen
vorgesehen, durch die von Hand eine Nachstellung der Vorspannung der Federn möglich
ist. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Nachstellung, wie schon erwähnt, von
Hand erfolgt, so daß die Kupplungseinrichtungen von Zeit zu Zeit überwacht werden
müssen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Nachstellung nicht kontinuierlich,
sondern schrittweise erfolgt, so daß das gewünschte Kupplungsdrehmoment nur sehr
kurzzeitig mit ausreichender Genauigkeit vorliegt.
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Weiterhin ist eine Zylinderreibungskapplung mit Innenbacken bekannt,
die mit auf einer Nabe befestigten, in Richtung von Kegelstumpfmantellinien verlaufenden,
federnden Armen versehen ist, die an ihren äußeren freien Enden achsparallele, mit
Reibflächen versehene Abbiegungen besitzen, die die Kupplungsbacken bilden. Auf
einer Nabe ist eine Schaltmuffe mit einem glockenförmigen Ansatz axial verschiebbar
angeordnet, mittels derer die federnden Arme entgegen ihrer Federkraft außer Eingriff
schwenkbar sind. Zu dieser Nabe kann eine zweite Nabe axial verschiebbar angeordnet
werden, die in gleicher Weise wie die erstgenannte Nabe einen Bund aufweist. An
diesen beiden Bunden sind sodann die federnden Arme, die die Reibbeläge an ihren
äußeren Enden tragen, befestigt. Zwischen den beiden Bunden der gegeneinander verschieblichen
Naben ist ein Federelement angeordnet, das die beiden Naben auseinanderdrückt, wodurch
eine Abnutzung des Reibbelages ausgeglichen und nachgestellt wird. Nachteilig hierbei
ist jedoch, daß bei einer Ab-
nutzung des Reibbelages dieser mit verminderter
Kraft gegen die Kupplungstrommel angedrückt wird, da die Vorspannkraft der zwischen
den beiden Naben angeordneten Feder nachläßt.
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Ausaehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung,
eine Kupplung in Vorschlag zu bringen, bei der das durch die Abnutzung der Reibbeläge
auftretende Nachlassen der Federkraft selbsttätig ausgeglichen wird und die somit
ein konstantes und von der Abnutzung der Reibbeläge unabhängiges Kupplunü"sdrehmoment
aufweist, ohne daß hierbei irgendwelche Nachstellungen von Hand nötig wären. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reibbelag des Kupplungselementes
im Ausgangszustand schräg zu der Kupplungstrommel angeordnet ist und daß bei Abnutzung
des Reibbelages ein immer größer werdender Ab-
schnitt des Reibbelages in
Eingriff mit der Kupplungstrommel kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Kupplungselemente
aus Blattfedern und je einem auf dem freien Ende dieser Blattfedern angeordneten
Reibbelag.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsforin
einer erfindungsgemäßen Kupplung, F i g. 2 einen Schnitt längs Linie A-A
in F i g. 1,
F i g. 3 ein einzelnes Reibelement.
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In F i g. 1 ist eine Wellenkupplung für zwei Wellen
1 und 2 dargestellt. Mit der Welle 1 fest verbunden sind eine Scheibe
3, ein Ring 4 und Kupplungs- oder Reibelemente 5; mit der Welle 2
ist eine Kupplungstrommel 6 verbunden. Das, Drehmoment wird über die Reibelemente
5 auf diese Kupplungstrommel 6 übertragen, oder umgekehrt,
je nachdem, ob die Welle 1 oder die Welle 2 treibend ist.
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Ein einzelnes Reibelement ist in F i g. 3 dargestellt. Es besteht
aus einer Blattfeder 10, je einem Versteifangsblech 11 an den beiden
freien Enden der
Blattfeder 10 und Reibbelägen 12 auf diesen
Versteifungsblechen 11. Die Teile 10, 11 und 12 können beispielsweise
durch Vernieten und Punktverschweißen bzw. Verkleben miteinander verbunden werden.
Aus diesem Aufbau der Reibelemente ergibt sich, daß die Feder 10 als solche
im wesentlichen in ihrem mittleren Teil beansprucht wird. Die Feder 10
gibt
sowohl auf Biegebeanspruchungen als auch auf Torsionsbeanspruchungen elastisch nach.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist zwischen der Kupplungstrommel
6 und dem Reibbelag 12 ein keilförmiger Zwischenraum 13 vorhanden.
Dieser keilförmige Zwischenraum 13 verkleinert sich mit fortlaufender Abnutzung
der Reibbeläge 12. Bei Lieferung der Kupplung bzw. nach Auswechseln der Reibelemente
sind also die Oberflächen der Kupplungstrommel 6
und des Reibbelaaes 12 schräg
zueinander angeordnet und liegen nur an den beiden Enden der Blattfedern
10 aneinander an.
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Wenn sich nun die Reibbeläge 12 abnutzen, werden diese mit einer größeren
Auflagefläche gegen die Kupplungstrommel. 6 angedrückt. Die Blattfeder
10
ist nun so dimensioniert und eingespannt, daß in dem Maß, wie sich durch
eine Abnutzung des keibbelages 12 die Federkraft verringert, die Auflagefläche zwischen
dem Reibbelag 12 und der Kupplungstrommel 6
vergrößert wird, so daß das Produkt
aus spezifischer Flächenpressung und gedrückter Fläche, d. h. die Anpreßkraft
der Reibbeläge, in etwa konstant bleibt. Das durch die Kupplung übertragene Drehmoment
ist somit unabhängig von der Abnutzung der Reibbeläge und über den gesamten Bereich
der Lebensdauer in etwa konstant, ohne daß eine Nachstellung von Hand notwendig
wäre.
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Bei der dargestellten Kupplung werden Fluchtfehler der Wellen
1 und 2, welche im Rahmen der üblichen Abweichungen liegen oder diese übersteigen,
ausgeglichen. Dies liegt daran, daß die Blattfedern 10
eine Elastizität quer
zu ihrer Längserstreckung aufweisen, d. h. bei Torsionsbeanspruchungen sich
elastisch um ihre Länasachse verformen. Solche Torsionsbeanspruchungen der Blattfedern
10 treten auf, wenn die Wellen 1 und 2 nicht genau fluchten. Wenn
also beispielsweise die Welle 2 gegenüber der Welle 1
nach unten geneijo ,t
ist, dann wird eine Kantenpressung des Reibbelages 12 auf der rechten Seite des
in F i g. 1 gezeigten Reibelementes 12 vorkommen. Die durch die Torsionsbeanspruchung
sich rechnerisch ergebende größere Anpreßkraft wird wiederum durch eine Verkürzuno,
des Hebelarmes ausgeglichen. Das übertragbare Drehmoment bleibt also trotz der auftretenden
Fluchtfehler noch konstant.
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Die relative Größe und Anzahl der Reibelemente 5
wird entsprechend
dem beabsichtigten Verwendungszweck - drehzahlunabhängige Kupplung oder drehzahlabhängige
Kupplung gewählt. Auch die Größe -und die Dicke der Versteifungsbleche
11 spielen bei dieser Wahl eine Rolle. Sind nämlich die Reibelemente relativ
klein, die Federkraft der Blattfeder 10
groß, die Masse der Versteifungsbleche
klein, dann ist der Einfluß der Fliehkraft der Reibelemente vernachlässigbar klein.
Wenn jedoch relativ große Reibelemente verblendet werden und die Versteifungsbleche
schwer sind, dann wirkt sich der Einfluß der Fliehkraft stark aus, und das übertragene
Drehmoment ist stark drehzahlabhängig. Die drehzahlunabhängige Kupplung ist vor
allem für Motoren mit wechselnder Drehzahl gedacht, wie es polumschaltbare Motoren
sind.
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Herrscht bei einem Antrieb jedoch nur eine Drehzahl vor und wird ein
besonders sanfter Anlauf verlangt, dann werden die Welle 2 als treibend und die
Welle 1 als getrieben gewählt. Die Reibbeläge 12 werden mit einer relativ
geringen Federkraft gegen die Kupplungstrommel,6 gedrückt und können somit noch
kein großes Drehmoment Übertragen. Die Beschleunigung der Welle 1 ist demnach
gering. In dem Maß, wie sich die Drehzahl der Welle 1 erhöht, wird die Anpreßkraft
der Beläge 12 an die Kupplungstrommel 6 vergrößert, und das übertragene Drehmoment
erhöht sich. Wenn die getriebene Welle 1
die Nenndrehzahl erreicht, wird das
Nenndrehmoment übertragen. Diese Antriebsart, Welle 2 treibend, Welle
1 angetrieben und Wahl einer drehzahlabhängigen Kupplung, ist vor allem im
Zusammenhang mit der Verwendung von Asynchron-Kurzschlußläufermotoren vorteilhaft.
Diese Kurzschlußläufermotoren haben nämlich die unangenehme Eigenschaft, schnell
hochzulaufen und, wenn sie z. B. mit einem Hebezeug verbunden sind, große Beschleunigungskräfte
auf die Tragkonstruktion zu übertragen. Bei der Verwendung der beschriebenen sanft
anlaufenden Kupplung werden diese durch den Kurzschlußläufermotor bedingten Nachteile
vermieden.
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Die dargestellte Kupplung ist mit symmetrischen Kupplungs- oder Reibelementen
5 versehen, d. h., es besteht keine Richtungsabhängigkeit der Kupplung
zum Drehsinn der Wellen 1 und 2. Soll jedoch eine solche Abhängigkeit geschaffen
werden, dann werden die Reibelemente entsprechend unsymmetrisch ausgebildet. An
Stelle doppelseitig wirkender Reibelemente kommen auch einseitig wirkende in Betracht,
bei denen also eine Seite eingespannt ist und nur die andere Seite einen Belag trägt.