DE2821079A1

DE2821079A1 - Drehmomentbegrenzungskupplung

Info

Publication number: DE2821079A1
Application number: DE19782821079
Authority: DE
Inventors: Jakob Ing Grad Ludwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-13
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1979-11-22

Description

Anmeldung zum Patent mit gleichzeitiger Gebrauchs-
muster-Hilfsmeldung Bezeichnung: Drehmomentbegrenzungskupplung Anmelder : Jakob Ludwig, Ing. (grad.), 8751 Kleinwallstadt Erfinder : Jakob Ludwig, Ing. (grad.), 8751 Kleinwallstadt Drshmomentbegrenzungskupplung Blatt 1 - 7 Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Begrenzung des Drehmoments zwischen zwei Wellen. Derartige Kupplungen werden benötigt um den Kraftfluß zwischen beiden Wellen bei Auftreten unzulässig hoher Drehmomente zu unterbrechen.
z.B. bei der Ankupplung von Servoantrieben ist eine vollkommen spielfreie Kraftübertragung erforderlich, bei der sichergestellt ist, daß sich der Drehwinkel beider Wellen zueinander nicht ändern kann, An automatisierten Anlagen, z.B. ist es oft erforderlich bei Überlastung ein elektrisches Signal zu erzeugen, um ein automatisches Abschalten des Antriebes oder der Anlage zu ermöglichen.
Auch bei Absinken des Drehmoments auf einen zulässigen Wert darf hier die Kupplung häufig nicht selbsttätig wiedereinschalten. In vielen Fällen ist es erforderlich, daß die Kupplung in nur einer exakt bestimmten Winkelstellung einrückbar ist.
Allgemein bekannt sind Kupplungen, die das Drehmoment mit federbelasteten Reibbelägen, Planverzahnungen oder Wälzkörpern übertragen, bei Überlast den Kraftfluß unterbrechen und die Verbindung selbsttätig wiederherstellen, wenn das Drehmoment auf einen zulässigen Wert sinkt.
Die erforderliche Axialverschiebung einer Kupplungshälfte wird dort z.B. durch eine Zahnwellenverbindung ermöglicht, die Kraftübertragung zum Wellenzapfen erfolgt meist durch Paßfedern, Drehmomentbegrenzungskupplung: Fortsetzung: Blatt 2 An der Zahnwelle und an den Paßfedern entsteht störendes Torsionsspiel. Bei Flormschlußkupplungen steigt bei Anjiic'Iien der Kupplung das Drehmoment noch um einen bestimmten Beirag an, bis Zähne oder Wälzkörper außer Eingriff sind.
En@@ dann sinkt das Drehmoment auf nahezu 0 ab. Um selhsttätiges Wiedereinrücken zu vermeiden sind aufwendige, kostspielige und störanfällige Konstruktionen notwendig. ("Anwendungen der Antriebstechnik, Band 2 : Kupplungen" Krausskopf-Verlag 1974, S. 274 von 0. Dittrich, R. Schumann ) Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden uiid durch einen Aufbau mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Fjunktion zu erreichen.
Erfindungsgemäß läßt sich dies erreichen, wenn eine spielfrei ausgeführte Planverzahnung mit einer ungleichen Zahnteilung, welche ein Einrücken nur in einer bestimmten winkelposition ermöglicht, durch eine oder mehrere Tellerfedern mit einem Verhältnis ho/s >7 belastet eird. Dabei ist ho die Djurchbiegung der Tellerfeder im unbelasteten Zustand und s die Materialstärke der Tellerfeder. Bei solchen Tellerfedern verläuft die Federkraft abhängig vom Federweg wie folgt: Ansteigen der Kraft von 0 (N1) auf ein positives Maximum (M1); Abfall der Kraft von M1 auf 0 (N2); Anstieg der Eraft von N2 auf ein negatifves Maximum (M2); Abfallen der Kraft von M2 auf 0 (N3). Die Federkraft ist durch ein Feingewinde zwischen M1 und N2 stufenlos einstellbar.
])rehlìlolllelltbegrenzungskupplung: Fortsetzung: Blatt 3 Da in diesen Bereich die Federkraft im steigendem Federweg sinkt, sinkt auch das übertragbare Drehmoment sofort beim Ansprechen der Kupplung. Durch die Axialversohiebung einer Kupplungshälfte, welche im Betrag durch die Zahnhöhe bestimmt wird, wird die Feder in den Bereich N2 - N3 bewegt und Übt eine negative Kraft aus, die ein selbsttätiges Einrücken der Kupplung verhindert.
In Weiterbildung der Erfindung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anordnung, wenn eine Kupplungshälfte mit einer torsionssteifen, jedoch winklig, radial und axial elastischen Ausgleichskupplung, z.B. Metallbalg, spielfrei verbunden wird. Diese Ausgleichskupplung ermöglicht im Betriebszustand ein absolut spielfreies Arbeiten und nimmt bei Uberlast die durch das Ausrücken der Planverzahnung verursachte Axialbewegung auf.
Gleichzeitig erlaubt diese Ausgleichskupplung radialen, axialen oder Winkelversatz beider Wellenzapfen.
Weiter kann durch kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung, z.B., mittels konischer Zeischenbüchse zwischen Nabe und Welle eine Paßfederverbindung und damit Torsionsspiel vermieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft wird erreicht wenn die Axialbewegung der einen Kupplungshälfte über einen handels-Üblichen mechanischen oder berührungslosen Endschalter erfaßt und daraus ein elektrisches Signal erzeugt wird.
Drelmomentbegrenzungskupplung: Blatt 4 Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer, sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt den Längenschnitt eines Ausführungsbeispiels der srfindungsgemäßen Knpplung.
Auf die unzutreibende Welle (1) einer Arbeitsmaschine ist Welle Zeischenbüchse (2) mit einer konischen Nabe (3) aufgescheben, welche durch die Schrauben (4) in den Druckring (5) gepreßt wird und diesen durch die Keilwirkung mit der Welle(1) verklemmt.
Druckring (5) ist über eine spielfreie Planverzahnung (6) mit; trapezförmiger Zahnform mit dem Balgträger (7) verbunden und wird durch eine oder mehrere Tellerfedern (8) Über den Mautel (9) und dessen Gewinde (10) mit dem Balgträger (7) in Eingriff gedrückt.
Der Baitgtrüger <?) ist mit einem torsionssteifen Metallbalg (11) spielfrei verbunden, welcher in gleicher Weise mit dem Balgträger (12) der zweiten Kupplungshälfte verbunden ist. diese 2. Kupplungahälfte ist wie die erste Über die konische Zwischenbüchse (2') und den Schrauben (4') mit der antreibenden Welle (13) Z.B. eines Segomotors kraftschlüssig verbunden.
Bei Ausrücken der Kupplung wird die Axialbewegung von Mantel (9) durch den Endschalter (14) erkannt und ein elektrisches Signal erzeugt.
Wesentllch für die Punktion der Kupplung ist die Federkennlinie der Tellerfeder (8). Das Verhältniß ho/s (ho= Durchbiegung der Feder von der Planlage in der kräftefreien Ausgangslage, s= Materlalstärke) muß so hoch gewählt werden(3) 8), daß die Federkraft über einen Tellbereich des Federweges positiv und danach nochmals über einen kleineren Teilbereich negativ wird, bevor sie wieder ins positive geht.
Drehmomentbegrenzungskupplung: Fortsetzung: Blatt5 Der Arbeitsbereich der Kupplung liegt im Bereich negativer Steigung der Federkennlinie, d.h. weiteres Zustellen des Mantels (9) oder beginnendes Ausdrücken der Verzahnung (6) entspricht sinkender Federkraft der Tellerfedern (8). Die Zahnhöhe der Verzahnung (6) reicht aus, um in der Fedrkennlinie in den Bereich negativer Federkraft zu kommen. Die Tellerfedern üben dort eine negative Kraft aus, die die Verzahnung zusätzlich außer Eingriff drückt, dadurch ist selbsttätiges Einrücken ausgeschlossen.
Das Einrücken erfolgt dann durch eine äußere Kraft, die z.B.
am Mantel (9) eingeleitet werden kann.
Durch unterschiedliche Teilung in der Planverzahnung (6) kann diese so ausgeführt werden, daß das Einrücken nur in einer exakt bestimmten Winkelstellung beider Kupplungshälften zueinander möglich ist Dadurch ist nuch ein Verschieben der Lage des Antriebs zur Maschine ausgeschlossen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Drchmonentbegrenzungskupplung zur Begrenzung des Drrehmementes zwischen 2 Wellen mittels federbelasteter Planverzahnung (6), dadurch gekennzeichnet, daß als Federn eine oder mehrere Tellerfedern (8) mit einem Verhältnis ho/s ?iY' verwendt werden.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftübertragung zwischen Druckring (5) und Balgträger (7) eine Planverzahnung (6) dient, deren Kopfspiel so groß gewählt ist, saß eine Berührung beider Seiten nur in den Zahnflanken möglich ist.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung mit ungleicher Teilung so ausgeführt ist, daß beide Hälften in nur einer bestimmten Stellung zuejnander eingerückt werden können.
4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Gewinde (10) zwischen Mantel (9) und Balgs trager (7) der Mantel (9) stufenlos verstellt und damit die Federn (8) stufenlos vorgespannt werden können.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel (9) zwei Markierungen und am Balgträger (7) eine Markierung so angebracht werden, daß damit der Einstellungsbereich begrenzt wird.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftübertragung zwischen beiden Kupplungsnaben ein torsionssteifer, jedoch radial, axil und winklig elastischer Metallbalg verwendet wird.
7. Kupplung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verbindung der Naben mit den Wellen eine konische Zwischenbüchse (2,2) durch die Schrauben (4) und (4) zwischen Druckring (5) und Welle (1) sowie zwischen Balgträger (12) und Welle (13) eingepreßt wird und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Welle und Nabe herstellt.

8, Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen mechanischen oder berührungslosen Endschalter (14) die Axialverschiebung des Mantels (9),bei Ansprechen der Kupplung erfaßt und daraus ein elektrisches Signal erzeugt wird.