DE2348047A1

DE2348047A1 - Drehmomentgeschaltete sicherheitskupplung mit formschluessiger drehmomentuebertragung

Info

Publication number: DE2348047A1
Application number: DE19732348047
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Timtner
Original assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Current assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2348047B2; CH566493A5; ES419720A1; AT325357B; JPS5521217B2; FR2212881A5; IT1008578B; JPS4997150A; GB1411468A

Description

DIP L.-IN G. RUDOLF δ. KODnON-PATENTANWALT SS MAINZ/RHEIN, AD AM-KAR R I LLO N-STR AS«I »β

Patentanmeldung und Gebrauclismuster-Hilfsanraeldung der Firma Ringspann Albrecht Maurer KG, Bad Homburg v.d.H.

Drehmomentgeschaltete Sicherheitskupplung mit formschlüssiger Drehmomentübertragung

Die Erfindung betrifft eine drehmomentgeschaltete Sicherheitskupplung mit formschlüssiger Drehvmentübertragung mittels zwischen den Kupplungshälften angeordneten Välzkörpern,

Es ist beispielsweise aus dem DBGM 7 008 3^5 und aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 931 ^97 bekannt, das Drehemoment einer Kupplung formschlüssig mittels zwischen den Kupplungshälften angeordneten Wälzkörpern zu übertragen. Hierdurch entfernt man sich bereits einen Schritt von den Eigenschaften einer Reibkupplung, die als Sicherheitskupplung den Nachteil hat, daß Reibkräfte sehr ungenau einstellbar und mit der Zeit auch sehr wechselhaft sind. Die erwähnten bekannten Sicherheitskupplungen mit Wälzkörpern sind jedoch immer noch mit dem Nachteil behaftet, daß sie das Auftreten von Reibkräften nicht gänzlich ausschalten. Die beiden Kupplungshälften sind nämlich durch Nut und Paßfeder ineinander geführt und in Axialrichtung verschiebbar, wenn das Grenzdrehoment überschritten wird_o

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Das Drehmoment erzeugt an diesen Verbindungsstellen Umfangkräfte, die z-u starken Reibkräften rühren« Aufgrund dieser Tatsache können diese Sicherheitskupplungen niemals für eine hohe Genauigkeit und damit Reproduzierbarkeit des Ansprechdrehmoments gebaut werden« Streuungen in der Größenordnung von 20 bis 30 i° sind unvermeidbar« Eine hohe Ansprechgenauigkeit von Sicherheitskupplungen ist jedoch insbesondere bei den heutigen Maschinen erforderlich, die aus Preisgründen oft mit geringerer Sicherheit dimensioniert werden als früher«

Bei den vorbekannten Sicherheitskupplungen tritt noch hinzu, daß längere Standzeiten die Wirkungsweise noch mehr verschlechtern» Mehrfache Reibungen führen zu Verschleiß, so daß eine sichere Fun*ktion zeitlich sehr begrenzt ist« Wenn derartige Kupplungen längere Zeit nicht rutschen, arbeiten sie sehr unzuverlässig, was auf die Umgebungseinflüsse wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Schmutz und Rost zurückgeführt werden kann. Zu der einfachen Gleitreibung tritt dann noch die Haftreibung hinzu, die am Beginn der Verschiebungsbewegung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Sicherheitskupplungen entscheidend zu verbessern und eine Konstruktion zu schaffen, die wirtschaftlich herstellbar ist und gleichzeitig jegliciie Reibkräfte vermeidet, so daß ausschließlich die elastischen Eigenschaften des verwendeten Werkstoffes ausgenutzt werden. Erst der ganzliehe Portfall von Reibungskräften enaöglicht die ge-

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wünschte hohe Einstellgenauigkeit und die Konstanz dieser Genauigkeit über längere Standzeiten hinweg·

Gelöst wird diese Aufgabe nacli der Erfindung bei einer drehemomentgeschalteten Sicherheitskupplung der eingangs erwähnten Art dadurch, daß Wälzkörper mit der einen Kupplungshälfte formschlüssig verbunden sind, von denen einige in Einrastvertiefungen einer Anschlagfläche der zweiten Kupplungshälfte eingreifen und federnd angedrückt sind und einige gegen eine zweite, der ersten Anschlagfläche gegenüberliegende ebene Anschlagfiäche der zweiten Kupplungshälfte federnd angedrückt sind, wobei eine der genannten Anschlagflächen Teil eines, nur in Axialrichtung ν federnd zusammendrückbaren Federorgans der Kupplungshälfte ist.

Zweckmäßig besitzt die eine Kupplungshälfte einen ringscheibenförmigen Ansatz Mit mindestens drei radial vom Innen- oder Aussenrand verlaufenden Ausnehmungen, in denen je ein in Axialrichtung ausgerichtetes Wälzkörperpaar untergebracht ist·

Das Federorgan kann aus Mehreren miteinander fluchtenden, im Abstand zueinander stehenden und.nur abschnittsweise miteinander verbundenen Ringscheiben bestehen* Dieses Federorgan kann aus einem Kreiszylindemohr bestehen, das in an sich bekannter Weise dur.ch Einsägen in radialer Richtung abwechselnd von der einen und anderen Seite hergestellt wird*

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Vorteilhaft sind zwischen dem Federorgan und der zugehörigen Kupplungshälfte zusätzliche Federn eingebaut, die zur Verstärkung der Andruckkraft des Federorgane dienen·

Die Bewegung des Federorgans bei dessen Zusammendrückung kann durch eine unter Federdruck stehende Abtasteinrichtung nach aussen übertragen werden und auf einen Endschalter oder elektronischen Näherungsschalter einwirken, der den Drehantrieb abschaltet.

Die eine Kupplungshälfte kann auch noch mittels eines Stifts in eine größer bemessene Ausnehmung der anderen Kupplungshälfte eingreifen, so daß nur eine begrenzte Drehbewegung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander möglich ist·

Die zweite Kupplungshälfte kann zweckmäßig als die erste KupplungshäJLfte umschließendes Gehäuse ausgebildet werden, das zum Zweck der Dämpfung mit Fett oder zähflüssigem Öl gefüllt ist.

Die Verwendung von Wälzkörperpaaren kann bei einer ersten abgewandelten Ausführungsform auch dadurch ersetzt werden, daß einige Wälzkörper von den anderen durch einen eingelegten, losen Scheibenring getrennt sind, auf dessen beiden gegenüberliegenden Seitenflächen die Wälzkörper abrollen können·

Ein· zweite abgewandelte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß auf der Zylindermantelfläche der •inen Kupplungshälfte um radial verlaufende Achsen

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Wälzkörper drehbar gelagert sind, die alternativ an der einen oder der andren der beiden Anschlagflachen der zweiten Kupplungshälfte anschlagen.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen f

Figur 1 t die Kupplung im Längsschnitt,

Figur 2 s einen Querschnitt entlang Schnittlinie XI-II in Figur 1,

und
Figur 3 * eine Seitenansicht auf einen Teilschnitt entlang Schnittlinie IXI-III in Figur 1,

Die in Figur 1 dargestellte Kupplung besteht im wesentlichen aus den beiden Kupplungshälften 1 und 6 -letztere mit Einschluß des zugehörigen Federorgans 6' - die das beispielsweise in Richtung des Pfeils 27 eingeleitete Drehemoment über das Wälzkörperpaar 2,3 und das Federorgan 6^f übertragen, so daß es in Richtung des Pfeils 28 weitergeleitet werden kann.

Die erste Kupplungshälfte 1 i3t bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nabenförraig ausgebildet und besitzt einen ringscheibenförmigen Ansatz 8, «L in den in regelmäßigenr Verteilung Randausnehmungen 9 eingelassen sind,

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in denen ein in Axialrichtung ausgerichtetes Wälzkörperpaar 2,3 untergebracht ist. Die Randausnehmunfⁿ9 sind zweckmäßig beiderseitig mit den Verschleißplä%tohen 26 ausgekleidet, so daß diese das Wälzkörper·» paar 2,3 geoäß Figur 3 foreschlüssig halten·

Das Wälzkörperpaar 2,3 ist zwischen der ebenen Anschlagfläche 7 eines nach innen gerichteten Bundes 2k der gebäuseartig ausgebildeten Kupplungshälfte 6 und zwischen einer gegenüberliegenden Anschlagfläche 5 des Federorgans 6* eingepspannt, wobei der jeweils rechte Wälzkörper 3 des Wälzkörperpaares in eine hierfür vorgesehene, entsprechend-ausgebildete Einrastvertiefung 4 in der Anschlagfläche 5 eingreift. Das Wälzkörperpaar 2,3 wird also durch die zweite Kupplungshälfte 6 von zwei gegenüberliegenden Seiten her eingespannt, so daß das von dem ringscheibenförmigen Ansatz 9 der Kupplungshälfte 1 aufgenommene Drehmoment formschlüssig auf die beiden Anschlagflächen 5 und 7 übertragen wird.

Wird jedoch das eingestellte Grenzdrehmoment überschritten, so tritt eine Verschiebung des ringscheibenförmigen Ansatzes 8 der Kupplungshälfte 1 in Drehrichtung relativ zu den beiden Anschlagflächen 5 und der anderen Kupplungshälfte 6 »in, wobei das Wälzkörperpaar 2,3 ausschließlich eine Rollbewegung vollzieht und an keiner Stelle irgendwelche Reibungskräfte auftreten. Beim Grenzdrehwment drückt sich das Federorgan 6* in AkIa !richtung zusammen, da das Federorgan 6' so gebaut

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ist, daß es nur in Axialrichtung Federungseigenschaften besitzt· In Tief angsrichtung gesehen ist es völlig starr und übertragt das aufgenommene Drehmoment rein formschlüssig· Diese gewünschte Federungseigenschaft ergibt sich aus der besonderen Bauform des Federorgans 6 *, welches aus mehreren miteinander fluchtenden, im Abstand zueinander stehenden und nur abschnittsweise 'miteinander verbundenen Lochscheiben 10 besteht. An dem linken äußeren Ende dieses Federorgans 6» ist die oben erwähnte Anschlagfläche 5 mit den Einrastvertiefungen h» Ferner befindet sich an diesem Ende ein nach außen gerichteter Bund 23» gegen welchen sich zusätzliche durch Spannhülsen 19 geführte Federn 11 abstützen, die soatLt die Andruckkraft des Federorgans 6* verstärken· £s ist klar, daß diese zusätzlichen Federn 11 es nach ihrer Form, Verstellbarkeit und Anzahl ermöglichen,die Gesamtdruckkraft in dem gewünschten und geforderten Sinne zu verändern·

Das rechte Ende der Federn It ist an einer Ringscheibe 21 abgestützt, die Mehrere Bohrungen für Befestigungsschrauben 20 besitzt, die die gehäuseartige Kupplungshälfte 6 über die Ringscheibe 21 mit dem Federorgan 6¹ lösbar verbinden*

In der Kupplungshälfte 6 und. in dem zugehörigen Federorgan 6* sind Bohrungen 18 vorgesehen, w die zum Anschluß eines beliebigen Organs dienen, welches den Abtrieb des Drehmomentes besorgen kann·

An dem oben erwähnten nach, außen stehenden Bund 23 des Federorgans 6 kann sich aber auch eine unter dem Druck der Schraubenfedern 12 stehend» Abtasteinrich-

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abstützen, die aus den Bolzen 13 und einer Ringscheibe 14 besteht· Die Ringscheibe 14 besitzt zweckmäßig mehrere Bohrungen ZZ zum freien Durchlaß der BefestigungsBchrauben 20* Bewegt sich bei Überschreiten des Grenzdrelnomentes der Bund 23 des Federorgans 6^l von links nach rechts, so wird diese Bewegung der Zusammendrückung des Federorgans 6* durch die erwähnte Abtasteinrichtung 13,14 nach außen über·» tragen und kann entsprechend durch einen elektronischen Näherungsschalter 15 registriert werden, der daraufhin sofort den Drehantrieb abschaltet, so daß etwaige durch die Grenzdrehmomentüberschreitung entstehende Folgeschäden vermieden werden·

Venn die beschriebene Kupplung mit der oben erwähnten Absehalteinrichtung ausgerüstet ist, so machtlos auch nichts aus, wenn die Kupplung mit einer Vorrichtung zur Begrenzung dex· Drehbewegung der beiden Kupplungshälf ten relativ zueinander ausgerüstet ist· Sine solche Einrichtung könnte beispielsweise den Zweck haben, daß die WälzMrper nicht; voll aus den Mulden herausrollen können, so daß die Kupplung bei Wegfall der Überlast wieder automatisch eingeschaltet ist. Ohne eine solche Einrichtung, die zweckmäßig aus einem in einer Bohrung 25 der Kupplungehälfte 6 steckenden Stift 16 besteht, der in eine größer bemessene Ausnehmung 17 der anderen Kupplungshälfte eingreift, könnte nämlich die Kupplung frei durchrutschen, was mit großen Torsionsschwingungen durch die gespeicherte und wieder freiwerdende Energie und außerdem mit einer starken Geräuschentwicklung verbunden wäre·

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Abschließend sei noch, erwähnt, daß infolge der Gehäuseform der Kupplungshälfte 5 die Möglichkeit besteht, in den Zwischenraum zwischen beiden Kupplungshälften zum Zweck der Dämpfung Fett oder zähflüssiges Öl einzufüllen.

Die Vorteile der beschriebenen Kupplung liegen auf der Hand. Das DretaDinent wird formschlüssig übertragen, wobei nur die elastischen Eigenschaften des hier verwendeten Werkstoffs ausgenutzt werden. Da die Drehvmenktübertragung ohne jede Reibung erfolgt, spricht die Kupplung unabhängig von allen Ukgebungsbedingungen stets gleichmäßig an, denn "J.er Elastizitätsmodul des Stahles ändert sich beispielsweise mit diesen Einflüssen nicht*

Die Eigenschaften der Kupplung werden auoli nach beliebig vielen Überlastvorgängen nicht beeinflußt, denn durch die Rollbewegung der Wälzkörper und durch die Zusammendrückung des Federorgans tritt keinerlei Verschleiß auf. Auch die Frage einer längeren Standzeit spielt keine Rolle, da diese Kupplung auch nach sehr «langer Zeit immer wieder auf das einmal eingestellte Grenzdrehemoment anspricht. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Grenzdrehmoment sehr feinstufig mit Hilfe der zusätzlichen Federn einzustellen.) Ein weiterer Vorteil besteht darin_f daß die Kupplung unabhängig von der Drehrichtung des Drehmomentes anspricht.

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Claims

Patentansprüche

Drehmomentgeschaltete Sicherheitskupplung rait formschlüssiger Drehmomentübertragung mittels zwischen den Kupplungshälften angeordneten Wälzkörpern,

dadurch gekennzeichnet, daß Wälzkörper (2,3) ^mi* der einen Kupplungshälfte (1) formschlüssig verbunden sind, von denen einige (3) in. Einrastvertief untren (k) einer Anschlagfläche (5) der zweiten Kupplungehälfte (6,6*) eingreifen und federnd angedrückt sind und einige (2) gegen eine zweite, der ersten Anschlagfläche (5) gegenüberliegende ebene Anschlagfläche (7) der zweiten Kupplungshälfte (6,6*) federnd angedrückt sind, wobei eine der genannten Anschlagflächen (5) Teil eines nur in Axialrichtung federnd zusammendrückbaren Federorgans (6*) der Kupplungshälfte (6,6*) ist·

2· Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kupplungshälfte (1) einen ringecheibenförmigen Ansatz (8) mit mindestens drei radial vom Innen- oder Aussenrand verlaufenden Ausnehmungen (9) besitzt, in denen je ein in Axialrichtung ausgerichtetes Wälzkörperpaar (2,3) untergebracht ist·

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3e Sicherheitskupplung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (6¹) aus mehreren Miteinander fluchtenden, im Abstand zueinander stehenden und nur abschnittsweise Biiteinander verbundenen Ringscheiben (1O) besteht·

4, Sicherheitskupplung nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß das Fad-arorgan (6*) aus einen Kreiszylinderrohr besteht, das in an sich bekannter Veise durch Einsägen in radialer Richtung abwechselnd von der einen und anderen Seite hergestellt wird·

5. Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, doi3 swischim dem Federorgan (6¹) und der zugeh& .?££--» a iCupplisngshälfte {6) zusätzliche Federn (11) dlng^baut sind, die smr Verstärkung der Andruckkraf 1; des Fed«rorgajia (6¹) dienen·

>· Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung bei Zusanendrückung des Federorgans durch eine unter Federandruck (12) stehende Abtasteinrichtung (13t1*0 nach außen übertragen wird und auf einen Endschalter oder elektronischen Näherungsschalter (15) »inwirkt, der den Drehantrieb abschaltet·

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6AD ORJGINAi,

7· Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungshälfte mittels eines Stifts (i6) in eine größer bemessene Ausnehmung· (17) der anderen Kupplungshälfte eingreift, so daß nur eine begrenzte Drehbewegung der beiden Kupplungshälften (1;6,6·) relativ zueianander möglich ist·

8« Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungshälfte (6) als die erste Kupplungshälfte (1) umschließen«des Gehäuse ausgebildet let, das zum Zweck der Dämpfung mit Fett oder zähflüssigem Öl gefüllt ist.

9· Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige Wälzkörper von den anderen durch einen eingelegten,Hosen Scheibenring getrennt sind, auf dessen beiden gegenüberliegenden Seitenflächen die Wälzkörper abrollen können·

10· Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zylindermantelfläche der einen Kupplungshälfte um radialverlaufende Achsen Wälzkörper drehbar gelagert sind, die alternativ an der einen oder der anderen der beiden Anschlagflächen der zweiten Kupplungshälfte anschlagen·

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