DE3048090C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehmomentbegrenzende Kupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-AS 16 75 774 bekannten drehmomentbegrenzenden Überlastkupplung erfolgt die Übertragung des Drehmoments von einer Antriebsscheibe auf eine Abtriebsscheibe mittels Kugeln, die in Schlitzen der Antriebsscheibe geführt werden. Die Abtriebsscheibe weist zylindrische Bohrungen auf, in die die Kugeln zur Drehmomentübertragung eingreifen. Eine Druckplatte drückt mit der Federkraft einer Feder die Kugeln gegen die Bohrungen. Im Überlastfall treten die Kugeln aus den Bohrungen und werden entlang der Schlitze geführt, die Druckplatte wird zurückgedrückt und die Kugeln rollen an der ebenen Fläche der Druckplatte und an der Abtriebsscheibe ab; damit ist die Drehmomentübertragung von der Antriebsscheibe zur Abtriebsscheibe unterbrochen. Aufgrund der Schlitzform der Kugelführung in der Antriebsscheibe ist eine spielfreie Drehmomentübertragung nicht möglich.

Aus dem DE-GM 19 06 813 ist eine Überlastkupplung bekannt, bei der die Drehmomentübertragung vom Antriebsteil zum Abtriebsteil über Kuppelbolzen und Kugeln erfolgt. Die Sitze im Abtriebsteil für die Kugeln weisen einen gerundeten Übergang zwischen Rastbohrung und Lauffläche auf.

Bei einer aus der US-PS 28 66 325 bekannten Überlastkupplung wird ein Drehmoment zwischen Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe mittels federnd gelagerter Kugeln übertragen, deren Sitze auf der Antriebsscheibe und deren Führungen auf der Abtriebsscheibe eine korrespondierende unregelmäßige Lochteilung aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine drehmomentbegrenzende Kupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß eine weitestgehend spielfreie Drehmomentübertragung vom Antriebsteil zum Abtriebsteil ermöglicht wird bei einfacher Herstellung der Kupplung.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße drehmomentbegrenzende Kupplung zeichnet sich dadurch aus, daß ein mit dem Antriebsteil verbindbarer Führungsring Ringflächensitze aufweist, die komplementär zur Form der Rastglieder ausgebildet sind. Dadurch erhalten die Rastglieder eine genaue Lagefixierung, was eine weitestgehend spielfreie Drehmomentübertragung vom Antriebsteil zum Abtriebsteil gestattet. Da der Führungsring getrennt vom Antriebsteil gefertigt wird, können die Sitze im Führungsring und im Abtriebsteil in einer gemeinsamen Aufspannung hergestellt werden, womit eine genaue Fluchtung der Sitze des Abtriebsteils zu den Sitzen des Führungsrings erreicht wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Sicherheitskupplung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht der Sicherheitskupplung im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 3,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Sicherheitskupplung und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2 durch die Linie 4-4 umgrenzten Ausschnitts.

Eine in Fig. 1 in einer Gesamtansicht dargestellte drehmomentbegrenzende Sicherheitskupplung gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine mit einer Antriebswelle 2 verbundene Antriebseinheit 1 und ein mit einer Abtriebswelle 3 verbundenes Abtriebsteil 4.

Wie man in Fig. 2 erkennt, weist die Antriebseinheit 1 ein unmittelbar auf der Antriebswelle 2 befestigbares oder mittels Schrauben 6 an einem Flansch einer Antriebs­ welle 2 befestigbares, als Nabe ausgebildetes Antriebsteil 5 auf. Ein mittels der Schrauben 6 und weiterer Befestigungselemente 7′ auf einem Absatz der Nabe 5 befestigter Führungsring 7 weist eine Anzahl von Ringflächensitzen 8 für die Aufnahme jeweils eines als Kugel ausgebildeten Rastgliedes 9 auf.

Wie man in Fig. 3 erkennt, sind in der dargestellten Ausführungsform sieben Ringfächensitze 8 für sieben Kugeln 9 vorgesehen. Je nach dem Verwendungszweck der Kupplung kann die Anzahl der Ringflächensitze 8 und Kugeln 9 auch größer oder kleiner sein. Die Ringflächensitze 8 sind in ungleichmäßigen Ab­ ständen entlang dem Umfang des Führungsrings 7 geformt. Dadurch ist bewirkt, daß das Antriebsteil 5 und das Ab­ triebsteil 4 nach Lösen der Antriebsverbindung dazwischen, d. h. nach dem Austritt der Kugeln 9 aus den Sitzen, eine volle Drehung relativ zueinander voll­ führen müssen, bevor sämtliche Kugeln 9 den ihnen zugeordneten Sitzen 10 im Abtriebsteil 4 wieder gegen­ überstehen.

In einer für ein Auslösedrehmoment zwischen etwa 115 und 346 kpm ausgelegten Sicherheitskupplung der beschriebenen Art sind vorzugsweise etwa neun Rast­ kugeln 9 vorgesehen. Die dargestellte Ausführungsform mit sieben Rastkugeln 9 ist für ein Auslösedrehmoment zwischen etwa 34,6 und ca. 115 kpm ausgelegt. Bei einer kleineren, für ein Auslösedrehmoment von ca. 5,76 bis etwa 23 kpm ausgelegten Sicherheitskupplung sind dagegen beispielsweise nur fünf Rastkugeln 9 notwendig.

Das Abtriebsteil 4 ist in der dargestellten Ausführungs­ form ringförmig ausgeführt und kann direkt mit einem anzutreibenden Teil verbunden sein, beispielsweise mit der Rückseite eines schrittweise fortschaltbaren Drehtisches od. dergl. In einer ringförmigen Lauffläche 11 des Abtriebsteils 4 sind mit den den Führungs­ ring 7 durchsetzenden Ringflächensitzen 8 fluchtende Sitze 10 geformt. Diese sind abwärts durch jeweils eine Blindbohrung 12 verlängert, so daß die Kugeln 9 nicht auf dem Boden der Sitze 10 aufsitzen, sondern nur mit einem um etwa 45° zur Axialrichtung versetzten Bereich daran in Anlage kommen. Wie man in Fig. 4 erkennt, haben die Sitze 10 im wesentlichen den gleichen Radius wie die Rastkugeln 9, so daß diese sich in satter Anlage an den Sitzflächen befinden und ein stets gleichbleibendes Drehmoment erforderlich ist, um sie aus den Sitzen zu heben. Um Beschädigungen der Kugeln 9 beim Austritt aus den Sitzen 10 zu vermeiden, ist zwi­ schen den Sitzen 10 und der Oberfläche 11 des Abtriebs­ teils 4 jeweils ein gerundeter Übergang 13 geformt, so daß die Kugeln 9 beim Auslösen der Kupplung über keine scharfe Kante hinwegzurollen brauchen. Die Kugeln 9 befinden sich mit einem um ca. 45° zur lotrechten Achse versetzten Bereich in Anlage an den tragenden Flächen der Sitze 10. Wie man ferner in Fig. 4 erkennt, grei­ fen die Ringflächensitze 8 des Führungsrings 7 in einem um weniger als 90° zur lotrechten Achse versetzten Bereich der Kugeln 9 an diesen an, so daß sich also die Anlage­ flächen zwischen der Kugel 9 und den Sitzen 8 und 10 jeweils auf einer Halbkugel befinden. Daraus ergibt sich, daß die Kugeln 9 bei Auftreten eines übermäßigen hohen Drehmoments in Axialrichtung vom Führungsring 7 und vom Abtriebsteil 4 abgehoben werden, um die Antriebs­ verbindung zwischen den beiden Teilen zu unterbrechen. Die Kugeln 9 brauchen also nicht, wie dies bei bekannten Ausführungen der Fall ist, aus einander diametral gegenüber­ liegenden Sitzen gehoben zu werden und sind deshalb einem erheblich verringerten Verschleiß unterworfen.

An der dem Abtriebsteil 4 abgewandten Seite des Führungsrings 7 ist ein von Durch­ lässen 15 für die Aufnahme jeweils einer Kugel 9 durch­ setzter Haltering 14 mittels Schrauben 16 befestigt. Die Durchlässe 15 fluchten mit den Ringflächensitzen 8 der Füh­ rungsscheibe 7, so daß die Kugeln 9 bei ihrem Austritt aus den Sitzen 10 darin geführt sind. Die Lauffläche 11 des Abtriebsteils 4 bildet eine ringförmige Lauffläche, auf welcher die Kugeln 9 nach ihrem Austritt aus den Sitzen 10 umlaufen. Da die Sitze 10 und Kugeln 9, wie vor­ stehend anhand von Fig. 3 erläutert, in ungleichmäßigen Umfangsabständen angeordnet sind, ist jeweils eine volle Umdrehung notwendig, bis sämtliche Kugeln 9 den ihnen zugeordneten Sitzen 10 wieder gegenüberstehen. Dadurch sind die Kugeln 9 beim Überrollen der übrigen Sitze 10 keinen stärkeren Stoßbelastungen unterworfen, wie dies bei einer Anordnung in gleichmäßigen Umfangsabständen der Fall wäre. Die Sitze 10 und Kugeln 9 sind vorzugsweise so angeordnet, daß sich jeweils wenigstens drei Kugeln auf der Lauffläche 11 abstützen, solange nicht sämtliche Kugeln 9 den ihnen zugeordneten Sitzen 10 gegenüberstehen.

Oberhalb des Halterings 14 ist ein ringförmiger Lager­ deckel 17 angeordnet, welcher um ein kleines Stück in Axialrichtung verschieblich ist, wie durch den gestri­ chelt gezeichnetem Umriß 17 a angedeutet. Der Lager­ deckel 17 enthält einen mit seiner Unterseite auf den Rastkugeln 9 aufliegenden unteren Drucklagerring 18, eine Anordnung von auf dessen Oberseite laufenden Wälz­ körpern 19 und einen auf diesen liegenden oberen Lager­ ring 20, welcher sich an einer Innenstufe 21 des Lager­ deckels 17 abstützt. Ein Bund 22 des Lagerdeckels 17 dient als Auflage für eine hier als ein Stapel von Tellerfedern 23 dargestellte elastische Einrichtung, welche am oberen Ende durch eine Stell­ mutter 24 abgestützt ist. Die Mutter 24 ist auf ein Außengewinde 25 der Nabe 5 geschraubt und läßt sich auf diesem auf und nieder schrauben, um damit die von den Federn 23 über den Lagerdeckel 17 auf die Kugeln 9 aus­ geübte Kraft einzustellen. Zur Anpassung der Sicherheits­ kupplung an ein größeres oder kleineres Auslösedrehmo­ ment kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Tellerfedern 23 eingesetzt werden. Nach dem Einstellen des Auslösedrehmoments ist die Stellmutter 24 mittels einer Madenschraube 26 feststellbar, so daß die einmal gewonnene Einstellung des Auslösedrehmoments erhalten bleibt.

Bei einem Blockieren oder einer zum Ansprechen der Sicherheitskupplung führenden Drehzahlverringerung des Abtriebsteils 4 ist es offensichtlich nachteilig, wenn sich das Antriebsteil 1 mit unverminderter Drehzahl weiterdreht, da die Kugeln 9 nach einer vollen Umdrehung wieder den ihnen zugeordneten Sitzen 10 gegenüber­ stehen. Dabei können die Kugeln sehr heftig auf den gerundeten Übergängen 13 der Sitze 10 aufprallen, was zu Beschädigungen der Kugeln 9 und/oder Sitze 10 führen kann. Um dies zu vermeiden, ist gegenüber einem oberen Rand des Lagerdeckels 17 ein Schalter 27 angeordnet, welcher bei einer Aufwärtsbewegung des Lagerdeckels 17 relativ zum Abtriebsteil 4 und des in Axialrichtung unverschieblichen Führungsrings 7 durch den Rand des Lagerdeckels 17 betätigt wird, um den mit der Antriebseinheit verbundenen Antrieb stillzusetzen. Da die Antriebseinheit 1 dabei jedoch nicht plötzlich abgebremst wird, kann es gewöhnlich noch eine volle Umdrehung relativ zum Abtriebsteil 4 vollführen, so daß die Kugeln 9 den ihnen zuge­ ordneten Sitzen 10 wieder gegenüberstehen und in diese einfallen können. Auf diese Weise wird der Kraftschluß der Kupplung selbsttätig wiederhergestellt.

Claims (14)

1. Drehmomentbegrenzende Kupplung, mit
einem drehbaren Antriebsteil,
einem drehbaren Abtriebsteil,
einer am Antriebsteil angeordneten Führungseinrichtung zur Führung von Rastgliedern,
am Abtriebsteil geformten Sitzen für die Aufnahme der Rastglieder, welche ein Drehmoment vom Antriebsteil zum Abtriebsteil übertragen und welche beim Überschreiten eines vorbestimmten Drehmoments zum Unterbrechen der Antriebsverbindung aus den Sitzen des Abtriebsteils heraustreten,
einer dem Abtriebsteil gegenüberliegenden, ringförmigen Platte, mit deren einen ebenen Fläche die Rastglieder in Druck-Kontakt befindlich sind und auf deren einen ebenen Fläche die Rastglieder beim überschreiten des vorbestimmten Drehmomentes abrollen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungseinrichtung zur Führung der Rastglieder (9) ein Führungsring (7) ist, der mit dem Antriebsteil (5) lösbar verbunden ist,
daß der Führungsring (7) komplementär zur Form der Rastglieder (9) ausgebildete Ringflächensitze (8) aufweist, und
daß die Rastglieder (9) mit einem Ringflächenbereich ihrer dem Sitz (10) des Abtriebsteils (4) zugewandten Seite mit den Ringflächensitzen (8) des Führungsrings (7) und den Sitzen (10) des Abtriebsteils (4) in Eingriff befindlich sind.

2. Kupplung mit Kugeln als Rastglieder (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitze (10) im Abtriebsteil (4) einen komplementär zur Form der Kugeln (9) ausgebildeten Ringflächenbereich aufweisen.

3. Kupplung mit Kugeln als Rastglieder (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (7) mit einem von Durchlässen (15) für die Aufnahme jeweils einer Kugel (9) durchsetzten Kugelhaltering (14) verbunden ist, in dessen Durchlässen (15) die Kugeln beim Austritt aus den Sitzen (10) des Abtriebsteils (4) in begrenztem Maße bewegbar sind.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Druck-Kontakt erzeugende elastische Einrichtung (23) am Antriebsteil (5) angeordnet ist.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung (23) mindestens eine Feder aufweist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Feder (23) eine Tellerfeder ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Abtriebsteil (4) gegenüberliegende ringförmige Platte (18) ein Drucklagerring ist, auf dessen einer Seite die Rastglieder (9) abrollen und auf dessen gegenüberliegender Seite Wälzkörper (19) eines Lagers (18, 19, 20) abrollen.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (18, 19, 20) von einem Lagerdeckel (17) gehalten ist, der in Axialrichtung des Abtriebsteils (4) verschieblich ist.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Wirkbeziehung zum Lagerdeckel (17) angeordneter Schalter (27) beim Austritt der Rastglieder (9) aus den Sitzen (10) des Abtriebsteils (4) zum Abschalten des Antriebs betätigbar ist.

10. Kupplung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel (17) durch die elastischen Einrichtungen (23) belastet ist.

11. Kupplung mit Kugeln als Rastglieder (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (4) ringförmig ist und eine ringförmige Lauffläche (11) für die Kugeln (9) nach deren Austritt aus den Sitzen (10) aufweist, wobei die Sitze in der Lauffläche (11) geformt sind.

12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Sitzen (10) und der Lauffläche (11) jeweils ein gerundeter übergang (13) für den stoßfreien Austritt der Kugeln (9) aus den Sitzen (10) geformt ist.

13. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächensitze (8) und dazu korrespondierende Sitze (10) in ungleichmäßigen Kreisbogenabständen derart angeordnet sind, daß eine volle Umdrehung des Antriebsteils (5) relativ zum Abtriebsteil (4) notwendig ist, bis sämtliche Rastglieder (9) den ihnen zugeordneten Sitzen (10) wieder gegenüberstehen.

14. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (5) und das Abtriebsteil (4) jeweils in Form einer Welle, eines Flansches, einer Scheibe oder dergleichen ausgeführt oder mit einer bzw. einem solchen verbunden sind.