Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung in Form
einer bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes
in Axialrichtung gegen eine Rückstellkraft ausrückende
Kupplung, bei der die einander zugewandten Stirnflächen
zweier koaxialer, gegeneinander verdrehbar gelagerter
Kupplungshälften über eine aus Zahnlücken der einen und
darin eingreifenden Zähnen der anderen gebildeten Verzah
nung mit zur Kupplungsachse radialen, in Richtung der
Kupplungsachse schräg verlaufenden, ebenen Flanken form
schlüssig miteinander verbunden sind.
Derartige Überlastkupplungen sind zur Sicherung von Ma
schinen und Anlagen allgemein bekannt, um das Drehmoment
an geeigneter Stelle des Antriebsstranges auf einen
Wert zu begrenzen, bei dem noch kein Schaden eintritt.
Dabei haben die genannten formschlüssigen Überlastkupp
lungen gegenüber Reibungskupplungen den Vorteil, daß der
hinsichtlich seiner Größe verhältnismäßig unsichere Reib
wert keinen besonderen Einfluß auf das maximal übertrag
bare Drehmoment ausübt.
Bei den erwähnten Überlastkupplungen werden die Stirn
verzahnungen durch eine vorgegebene, ggf. einstellbare
Axialkraft gegeneinander gepreßt, wobei das übertragene
Drehmoment in Abhängigkeit vom Eingriffswinkel der Stirn
verzahnung eine Axialkraft erzeugt, die die Verzahnung
voneinander zu trennen sucht. Sobald daher die drehmoment
abhängige Axialkraft die vorgegebene Maximalkraft über
schreitet, bewegt sich die dazu im bekannten Falle axial
verschiebbare Kupplungshälfte solange, bis die Verzahnung
außer Eingriff kommt und die Kupplung durchdreht oder ab
schaltet.
Bei eingeschalteter Kupplung liegen unter dem Einfluß
des übertragenen Drehmomentes benachbarte Flanken mit
ihren ebenen Flächen aneinander. Nachteilig ist jedoch,
daß die Flächenanlage im Bereich zwischen eingeschaltetem
und ausgeschaltetem Zustand der Kupplung verlorengeht.
Dies hat seine Ursache darin, daß bedingt durch den Flan
kenwinkel mit der Axialbewegung der schaltbaren Kupplungs
hälfte auch eine Drehbewegung einhergeht, die dazu führt,
daß die einander zugeordneten Flanken gegeneinander ver
schwenkt werden. Das hat zur Folge, daß sich über den
Schaltweg der Kupplung die Flanken nur noch an den Außen
kanten der Verzahnung gegenseitig berühren, im Bereich
des Schaltweges also die Berührung entlang einer Kontakt
fläche in eine Kantenberührung übergeht. Dies hat zur
Folge, daß beim Schalten der Kupplung, welches ohnehin
unter maximalen Belastungsbedingungen stattfindet, Kanten
pressung zwischen den aufeinanderliegenden Flanken statt
findet, die einen erheblichen Verschleiß der Stirnverzah
nung zur Folge hat und die Lebensdauer der Kupplung, ins
besondere bei häufig auftretenden Schaltvorgängen herab
setzt.
Ein weiterer Nachteil besteht insbesondere bei Kupplungen
für die Übertragung größter Drehmomente darin, daß für
den Schaltvorgang eine der Kupplungshälften axial gegen
die Rückstellkraft bewegt werden muß, wodurch der für
hohe Drehmomente ohnehin erhebliche Bauraum der Kupplung
noch vergrößert wird zusätzlich zu dem Umstand, daß ein
entsprechend erheblicher Platzbedarf für die Erzeugung
der Rückstellkraft, die in der Regel durch Anpreßfedern
od. dgl. dargestellt wird, besteht, wenn die Rückstell
kraft durch von außen auf die axial verschiebbare Kupp
lungshälfte wirkende Teile aufzubringen ist.
Außerdem wirkt sich insbesondere bei sehr hochbelasteten
Kupplungen der Umstand nachteilig aus, daß während des
Ausschaltvorganges infolge von Fertigungstoleranzen etc.
nicht alle Flanken der Verzahnung gleichmäßig tragen.
Andererseits besteht gerade bei den angesprochenen Fällen
hoher Belastung das Bedürfnis, mit der Kupplung so nahe
wie möglich an die gefährdete und durch die Kupplung zu
schützende Stelle heranzukommen, also eine Kupplung zur
Verfügung zu haben, die im Hinblick auf dieses Ziel von
dem für sie erforderlichen Einbauvolumen her möglichst
günstige Voraussetzungen bietet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überlastkupplung
der eingangs genannten Art insbesondere für Fälle größter
Drehmomentbelastung zu schaffen, die einen vergleichsweise
geringen Einbauraum benötigt, das gleichmäßige Tragen
aller an der gegenseitigen Verzahnung der beiden Kupp
lungshälften beteiligten Flanken gewährleistet und auch
sicherstellt, daß aneinanderliegende Flanken insbesondere
während des Ausrückvorganges in flächenhafter Anlage an
einander bleiben. Das hiermit gesteckte Ziel soll in
konstruktiv einfacher Weise und ohne besonderen Kostenauf
wand erreicht werden.
Diese Aufgabe ist ausgehend von einer Überlastkupplung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
das die Kupplungshälften gegeneinander axial unverschieb
bar sind, daß die Zähne oder die Zahnlücken einzeln oder
zu mehreren am Ende von in der zugeordneten Kupplungshälfte
parallel zur Kupplungsachse axial verschiebbar gelagerten
Bolzen angeordnet sind, daß die Zähne oder die Zahnlücken
je um die Achse des zugeordneten Bolzens bzw. eine damit
zusammenfallende Achse drehbar sind und daß die Bolzen
durch die Rückstellkraft in Richtung auf die gegenüberlie
gende Kupplungshälfte beaufschlagt sind.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist zunächst einmal
erreicht, daß für den Schaltvorgang nicht eine der Kupp
lungshälften axial bewegt werden muß, da dieser Schaltvor
gang an jedem der Bolzen für sich stattfindet, so daß der
im bekannten Falle für die Axialbewegbarkeit einer Kupp
lungshälfte erforderliche Platz gespart ist.
Darüber hinaus ist durch die Drehbarkeit der Zähne oder
der Zahnlücken ggf. auf dem Wege über die Drehbarkeit des
sie tragenden Bolzens sichergestellt, daß die Flanken der
Kupplungsverzahnung auch während des Schaltvorganges in
flächiger Anlage bleiben können, da nunmehr die betrof
fenen Flanken der Zähne bzw. der Zahnlücken beim Schalt
vorgang mit der sich relativ zur gegenüberliegenden Kupp
lungshälfte drehenden Kupplungshälfte eine entsprechende
Schwenkbewegung ausführen können. Dadurch ist auch während
des Schaltvorganges eine Kantenpressung vermieden und
hohe Belastbarkeit gewährleistet.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, können grundsätzlich
die Axialverschiebbarkeit und die Drehbarkeit miteinander
gepaarter Zähne und Zahnlücken auf diese beiden Teile auf
geteilt sein. In der Regel wird es aber zweckmäßig sein,
wenn beide Bewegungsaufgaben von einem Teil, nämlich dem
vom Bolzen getragenen Zahn bzw. der vom Bolzen getragenen
Zahnlücke wahrgenommen werden.
In diesem Zusammenhang ergibt sich außerdem, daß nunmehr
auch hinsichtlich des Materials und des Herstellungsauf
wandes für die betroffenen Bauteile die Anforderungen
herabgesetzt werden können, da für die Verzahnung nicht
mehr die Verwendung hochgehärteter Teile erforderlich ist,
sondern mit vergütetem Stahl gearbeitet werden kann.
Ferner erfordert auch die Erzeugung der Rückstellkraft
keinen zusätzlichen Platzbedarf mehr, da nunmehr die Bol
zen einzeln durch die Rückstellkraft beaufschlagt werden
können, die beispielsweise durch in der zugeordneten Kupp
lungshälfte und damit innerhalb eines ohnehin vorhandenen
Bauteiles angeordnete Federn dargestellt sein können.
Schließlich verbindet sich hiermit, daß nunmehr ein gleich
mäßiges Tragen aller Paarungen aus Zähnen und Zahnlücken
gewährleistet ist, da jetzt über den Umfang der Kupplung
gesehen jedes axial verschiebbare Teil vom anderen unab
hängig verschiebbar und jedes drehbare Teil vom anderen
unabhängig drehbar ist, also bezüglich belastungsbedingter
Bewegungen keine zwangsweise Kopplung untereinander vor
liegt. Dadurch können sich vorhandene Fertigungstoleranzen
aufheben bzw. es kann bei der Herstellung der erfindungs
gemäßen Kupplung mit geringeren Toleranzanforderungen ge
arbeitet werden, womit sich eine erhebliche Verbilligung
verbinden kann.
Entsprechend der vorstehend angesprochenen Materialfrage
besteht nunmehr die Möglichkeit und kann es zweckmäßig
sein, daß die Bolzen aus einem anderen Werkstoff bestehen
oder damit beschichtet sind als die mit ihm in Berührung
befindlichen Kupplungsteile, wobei der andere Werkstoff
Bronze oder Kunststoff, beispielsweise phenolharzgetränktes
Gewebe sein kann. Damit ergibt sich die Möglichkeit einer
erheblichen Verbilligung und vor allem auch des Ausschlus
ses einer Passungsrostbildung, deren Gefahr insbesondere
bei hochbelasteten, beweglichen Teilen besteht und beson
ders unerwünscht ist.
Vorteilhaft ist es, daß die Zähne oder Zahnlücken in der
jeweils zugeordneten Kupplungshälfte in Grenzen bzw. über
Anschlagmittel begrenzt drehbar sind, wobei der mögliche
Drehwinkel geringfügig oberhalb des Winkels der gegensei
tigen Verdrehung der Kupplungshälften zwischen eingerücktem
und geradeausgerücktem Zustand der Kupplung liegt. Um
dies zu erreichen, kann nach der Erfindung beispielsweise
vorgesehen sein, daß die Anschlagmittel durch einen Rast
stift der zugeordneten Kupplungshälfte gebildet sind, der
in eine achsparallele Längsnut des drehbaren Teiles mit
Spiel in Richtung dessen Umfanges eingreift, wobei bei
drehbarem Bolzen die Länge der Nut wenigstens der Axialbe
wegung des jeweiligen Bolzens zwischen eingerücktem und
ausgerücktem Zustand der Kupplung entspricht.
Durch diese Begrenzung des Schwenkwinkels für das jeweils
drehbare Teil (Zahn und/oder Zahnlücke) ist erreicht, daß
das jeweilige drehbare Teil nicht bei ausgerücktem Zustand
der Kupplung eine solche Schwenklage einnehmen kann, die
das Wiedereinkuppeln erschwert, indem hierfür beispiels
weise die einzelnen drehbaren Teile zunächst wieder hin
sichtlich des ihnen gegenüberliegenden Teiles ungefähr in
Radialrichtung ausgerichtet werden müssen.
Was die Erzeugung der Rückstellkraft für die Bolzen be
trifft, so ist es vorteilhaft, daß diese durch wenigstens
eine, jeden Bolzen auf seinem dem Zahn bzw. der Zahnlücke
abgewandten Teil seiner Länge erfassende und gegen die
zugeordnete Kupplungshälfte sowie den Bolzen abgestützte
Druckfeder gebildet ist. Dabei kann diese Druckfeder bei
spielsweise den Bolzen auf dem genannten Teil seiner Länge
umfassen.
Hiervon ausgehend, ist es besonders zweckmäßig, daß der
Bolzen auf einem vom Zahn bzw. der Zahnlücke abgewandten
Teil seiner Länge einen gegenüber seiner übrigen Länge
reduzierten Durchmesser aufweist, daß der Übergang zwi
schen den beiden Bolzendurchmessern konisch ausgebildet
ist, daß die zugeordnete Kupplungshälfte neben der Füh
rung des Bolzenabschnittes mit dem größeren Außendurch
messer eine kegelförmige Erweiterung aufweist, daß der
Bolzenabschnitt mit dem kleineren Durchmesser von Stütz
teilen umgeben ist, die bei eingerasteter Kupplung in An
lage an den Konus sind, daß die Stützteile radial zumin
dest soweit bewegbar sind, bis der von ihnen eingeschlos
sene Innendurchmesser dem größeren Bolzendurchmesser ent
spricht, und daß die Druckfeder ggf. über einen geschlos
senen, auf dem Bolzen verschieblichen Zwischenring gegen
die Stützteile abgestützt ist.
Durch diese konstruktive Ausbildung besteht insbesondere
über die Gestaltung des Winkels von Konus einerseits und
kegelförmiger Erweiterung andererseits die Möglichkeit,
das Ausschaltverhalten der einzelnen Bolzen genau den
jeweils erforderlichen Gegebenheiten anzupassen, insbe
sondere auch unter Berücksichtigung der Schrägstellung der
Verzahnungsflanken, die vom jeweiligen Einsatzfall der
Kupplung abhängt. Andererseits ist aber auch durch die
genannte Konstruktion die Möglichkeit gegeben, daß der
Bolzen im ausgeschalteten Zustand der Kupplung nicht mehr
in Richtung auf das Einschalten der Kupplung federbela
stet ist, vielmehr im ausgeschalteten Zustand gehalten
wird, so daß ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten der
Kupplung nicht auftreten kann.
In diesem Zusammenhang kann die Erweiterung sich unmit
telbar an die Führung des Bolzenabschnittes mit dem größe
ren Durchmesser anschließen. Daraus ergibt sich, daß die
kegelförmige Erweiterung bezogen auf den eingeschalteten
Zustand der Kupplung den Konus koaxial außen umfaßt, so
daß mit dem Ausschaltvorgang für die Kupplung sogleich
die Stützteile radial nach außen bewegt werden.
Mit diesem Vorgang einhergehende Reibung zwischen den
Stützteilen einerseits sowie dem Konus und der kegelför
migen Erweiterung andererseits kann jedoch zu Beginn des
Ausschaltvorganges unerwünscht sein. In diesem Falle ist
es zweckmäßig, wenn die Erweiterung mit axialem Abstand
neben der Führung des Bolzenabschnittes mit dem größeren
Durchmesser angeordnet ist, und daß zwischen Führung und
Erweiterung eine wenigstens dem Platzbedarf der Stützteile
entsprechende zylindrische oder prismatische Mantelfläche
der Kupplungshälfte angeordnet ist. Auf diese Weise ist
die auf den Bolzen wirkende Rückstellkraft zu Beginn des
Ausschaltevorgangs nur geringfügig durch Reibungswider
stände beeinflußt.
Im einfachsten Falle können die Stützteile durch Kugeln
gebildet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
daß die Stützteile von einem radial aufweitbaren Stützring
gebildet sind und daß der Stützring kegelförmige Stirnflä
chen zur Anlage an den Konus und die kegelförmige Erwei
terung aufweist. Hier kann die Aufweitbarkeit des Stütz
ringes durch eine an ihm angebrachte radiale Aufschlitzung
gegeben sein, zweckmäßig erscheint es jedoch, wenn der
Stützring aus mehreren über den Bolzenumfang verteilten
Segmenten besteht, deren jedes unabhängig vom anderen
eine Radialbewegung ausführen kann.
Zum Einrücken der Kupplung können an ihr Schaltmittel ver
stellbar angeordnet sein, durch die die Bolzen in Richtung
auf die gegenüberliegende Kupplungshälfte verschiebbar
sind. Dazu können die Bolzen die zugeordnete Kupplungs
hälfte mit ihrem dem Zahn bzw. der Zahnlücke abgewandten
Ende zumindest bei ausgerückter Kupplung überragen, es
kann an dieser Kupplungshälfte ein Einschaltring ggf. gegen
eine Rückstellkraft undrehbar, aber axial verschiebbar
gelagert sein und es kann der Einschaltring einen radial
gerichteten Bund zur Axialverschiebung der freien Bolzen
enden aufweisen.
Befindet sich eine Kupplung der vorbeschriebenen Art in
ausgerücktem Zustand, so kann sie nach beliebiger Verdre
hung der beiden Kupplungshälften gegeneinander wieder ein
gerückt werden, vorausgesetzt, den Zahnlücken der einen
Kupplungshälfte stehen passende Zähne der anderen Kupp
lungshälfte gegenüber. Nun gibt es jedoch Bedarfsfälle,
bei denen das Wiedereinrücken der Kupplung nur bei einer
bestimmten gegenseitigen Stellung bzw. Einstellung des be
zogen auf die Kupplung antriebsseitigen Teiles der Ma
schine und deren abtriebsseitigen Teiles möglich sein soll
oder darf, um beispielsweise damit einen bestimmten Rapport
im Fertigungsrhythmus einzuhalten oder aber das Anlaufen
der Maschine bei einem Belastungsmaximum oder einer son
stigen unerwünschten oder gar gefährlichen Situation zu
vermeiden. Hier kann man von Hand dafür sorgen, daß die
beiden Kupplungshälften und die damit verbundenen Teile
der Maschine so lange gegeneinander verdreht werden, bis
der für das Wiedereinrücken der Kupplung erwünschte Zu
stand erreicht ist. Eine solche Handhabung bringt jedoch
die Gefahr eines Fehlverhaltens mit sich, das je nach den
Umständen des Einzelfalles sowohl für die Maschine als
auch für betroffene Personen äußerst gefährliche Folgen
haben kann, was bei einer Maschine oder einer Anlage ins
besondere dann bedeutsam ist, wenn, wie im vorliegenden
Falle, größte Drehmomente zu übertragen, d. h. entspre
chende Massen anzutreiben sind.
Daher liegt der Erfindung insbesondere in Weiterbildung
des vorbeschriebenen Gegenstandes die zusätzliche Aufgabe
zugrunde, eine einfache und betriebssichere Möglichkeit
anzugeben, wie für das Wiedereinrücken der Kupplung nur
nach einer bestimmten Verdrehung der beiden Kupplungs
hälften gegeneinander Sorge getragen werden kann, wobei
das Maß dieser Verdrehung unterhalb eines Drehwinkels von
360° liegen, jedoch auch das Mehrfache eines vollen Um
laufes betragen kann. Dabei soll außerdem dafür Sorge ge
tragen sein, daß bei unbeabsichtigter Überschreitung der
für das Wiedereinschalten der Kupplung geforderten gegen
seitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften das Ein
kuppeln nicht bei einer danach folgenden beliebigen Re
lativlage der beiden Kupplungen möglich ist, sondern wie
derum erst die vorgegebene gegenseitige Verdrehung der
beiden Kupplungshälften durchgeführt werden muß, bevor die
Kupplung wieder eingeschaltet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe, für die unabhängig von einer
Kupplung der vorbeschriebenen Art selbständiger Schutz
geltend gemacht wird, gelingt erfindungsgemäß dadurch,
daß die Schaltmittel zum Einrücken der Kupplung bei deren
Einrücken mit wenigstens einem an ihnen angeordneten
Schlüsselteil oder Schloßteil in Eingriff in wenigstens
ein dazu passendes, an der zugeordneten oder der gegenüber
liegenden Kupplungshälfte angeordnetes Schloßteil oder
Schlüsselteil bringbar sind, daß das Schloßteil bzw.
Schlüsselteil bezüglich seiner Koinzidenz mit dem Schlüs
selteil bzw. Schloßteil bei gegenseitiger Verdrehung der
beiden Kupplungshälften durch die gegenüberliegende Kupp
lungshälfte mit wiederkehrendem Turnus bzw. regelmäßig
verstellbar ist und daß dieser Turnus das Ein- oder Mehr
fache der Wiederkehr der Koinzidenz von Zähnen und Zahn
lücken ist.
Soweit sich dieser Erfindungsgegenstand auch auf Kupplun
gen der eingangs genannten Gattung bezieht, bei denen eine
Kupplungshälfte zum Ein- und Ausrücken der Kupplung axial
verschiebbar ist, soll auch diese axial verschiebbare
Kupplungshälfte unter den vorstehend verwendeten Begriff
"Schaltmittel" fallen. In diesem Falle geschieht dann die
mit wiederkehrendem Turnus bzw. regelmäßige Verstellbar
keit des Schloßteiles bzw. Schlüsselteiles durch die der
axial verschiebbaren Kupplungshälfte gegenüberliegende
Kupplungshälfte, indem diese das Schloßteil bzw. Schlüssel
teil selbst darstellt.
Im Falle der vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Kupplung
mit gegeneinander axial unverschiebbaren Kupplungshälften
ist es jedoch so, daß das an der zugeordneten Kupplungs
hälfte angeordnete Schloßteil oder Schlüsselteil an die
ser Kupplungshälfte verdrehbar angeordnet ist und durch
die gegenüberliegende Kupplungshälfte mit wiederkehrendem
Turnus bzw. regelmäßig verstellt wird.
Durch die vorstehend geschilderten Maßnahmen ist in ein
facher Weise dafür Sorge getragen, daß die Schaltmittel
nur dann wirksam betätigt werden können, wenn Schlüsselteil
und Schloßteil zueinander passen und gleichzeitig die Zahn
lücken der einen Kupplungshälfte den Zahnlücken der anderen
Kupplungshälfte gegenüberstehen. Bei jeder anderen, diese
beiden Bedingungen nicht erfüllenden Stellung der beiden
Kupplungshälften passen entweder Schlüsselteil und Schloß
teil nicht zueinander oder aber die Zähne bzw. Zahnlücken
können nicht axial bewegt werden, so daß dann ein Ein
rücken der Kupplung unmöglich ist.
Eine Lösung nach den vorstehenden grundsätzlichen Merkma
len der Erfindung kann für die Kupplung mit axial unver
schiebbaren Kupplungshälften dadurch gegeben sein, daß das
Schlüsselteil wenigstens ein axial vorstehender Stift oder
Nocken des Einschaltringes ist, daß dem freien Ende des
Stiftes gegenüber ein Schloßring mit wenigstens einer
Bohrung oder Ausnehmung für den Stift bzw. Nocken auf der
zugeordneten Kupplungshälfte drehbar gelagert ist und daß
der Schloßring durch die gegenüberliegende Kupplungs
hälfte drehangetrieben ist. Dabei kann der Schloßring eine
Außenverzahnung aufweisen, mit der ein an der zugeordneten
Kupplungshälfte über eine Welle drehbar gelagertes Ritzel
kämmt, und es kann das andere Wellenende durch die gegen
überliegende Kupplungshälfte antreibbar sein.
Zur Gestaltung dieses Antriebes ist es möglich, daß das
andere Wellenende über eine Verzahnung mit einer umlau
fenden Verzahnung der gegenüberliegenden Kupplungshälfte
in Antriebsverbindung steht. Zweckmäßig ist es jedoch, daß
das andere Wellenende das Schaltrad eines Schaltgetriebes
trägt und daß wenigstens ein Triebstock für das Schaltge
triebe an der gegenüberliegenden Kupplungshälfte angeord
net ist. Um hier ungewünschte Bewegungen des Schaltrades
auszuschließen, kann dieses beispielsweise über eine zuge
ordnete Reibfläche in seiner Bewegung gebremst sein. Eine
andere Möglichkeit kann in der Ausbildung des Schaltrades
als Malteserkreuz od. dgl. gegeben sein.
Während bei der vorstehend beschriebenen Überlastkupplung
in der Regel die Bolzen symmetrisch über den Umfang der
Kupplung verteilt angeordnet sind, kann es insbesondere
im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Einschalt
sicherung zweckmäßig sein, daß die Bolzen über den Kupp
lungsumfang unsymmetrisch verteilt angeordnet sind. Im
gleichen Sinne kann eventuell auch zusätzlich vorgesehen
sein, daß an den Schaltmitteln bzw. dem Einschaltring meh
rere Schlüsselteile bzw. Stifte oder Schloßteile über den
Kupplungsumfang unsymmetrisch verteilt angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs
form, die in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 die seitliche Schnittansicht einer Überlast
kupplung gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 3;
Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß der Schnittlinie II-II
in Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise Ansicht der Überlastkupplung
gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 eine ausschnittweise Ansicht gemäß der Schnitt
linie IV-IV in Fig. 1;
Fig. 5 eine Abwandlung einer Einzelheit aus Fig. 1 in
ausschnittweise vergrößerter Darstellung und
Fig. 6 eine Abwandlung einer weitern Einzelheit aus
Fig. 1 auszugsweise in vergrößerter Schnitt
ansicht.
Fig. 1 zeigt in seitlicher Schnittansicht eine Überlast
kupplung mit einer Kupplungshälfte 1 und einer Kupplungs
hälfte 2, die zueinander koaxial und drehbar, nicht jedoch
axial verschiebbar sind. Zur gegenseitigen Verdrehbarkeit
ist die Kupplungshälfte 1 auf einem Vorsatzteil 3 der
Kupplungshälfte 2 über Wälzlager 4, 5 drehbar angebracht.
Die Kupplungshälften 1 und 2 stehen sich mit Stirnflächen 6,
7 einander gegenüber, wobei die Stirnfläche 6 der Kupplungs
hälfte 1 durch einen vorgesetzten und mit Schrauben 8 be
festigten Ring 9 gebildet ist. Der Ring 9 enthält gleich
mäßig über den Umfang verteilt Zahnlücken in Form von V-förmigen,
radial gerichteten Einschnitten 10, in die von
der Kupplungshälfte 2 getragene Zähne 11 eingreifen, die
passend zu den Zahnlücken vorne V-förmig ausgebildet sind
und dadurch ebene Flanken 12, 13 aufweisen, die sich bei
eingeschalteter Kupplung in Anlage an ebensolchen ebenen
Flanken 14, 15 der Zahnlücken 10 befinden.
Die Zähne 11 befinden sich an der Kupplungshälfte 1 zuge
wandten Ende von Bolzen 16, die in der Kupplungshälfte 2
parallel zu deren Achse 17 drehbar und axial verschiebbar
gelagert sind. Sowohl die Drehbarkeit als auch die axiale
Verschiebbarkeit der Bolzen 16 ist begrenzt durch in der
Kupplungshälfte 2 angebrachte Raststifte 18, die in Längs
nuten 19 der Bolzen 16 eingreifen (siehe auch Fig. 2).
Die Länge der Nuten 19 entspricht dem Axialweg, den die
Bolzen 16 benötigen, damit die Zähne 11 aus dem Eingriff
mit den Zahnlücken 10 gelangen können. In Umfangsrichtung
der Bolzen 16 ist der Querschnitt der Nut 19 größer als
der der Raststifte 18 so weit, daß die Bolzen 16 beim Aus
rücken der Kupplung bezüglich der Anlage ihrer tragenden
Zahnflanke an der tragenden Flanke der zugeordneten Zahn
lücke die Schwenkbewegung ausführen können, die sich aus
der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften 1,
2 zueinander ergibt. Dadurch können die jeweils tragenden
Flanken der Zahnlücken 10 und der Zähne 11 während des ge
samten Ausrückvorganges der Kupplung in flächiger Anlage
bleiben, so daß keine Kantenpressung entstehen kann, wäh
rend sich andererseits aber die Bolzen 16 nicht so weit
verdrehen können, daß die Richtung der Zähne 11 überhaupt
nicht mehr zu der der Zahnlücken 10 paßt, was beim Wieder
einschalten der Kupplung zumindest hinderlich wäre.
Die Bolzen 16 sind an ihrem hinteren Teil 20, der einen
geringeren Durchmesser aufweist als der vordere Teil 21,
von einer Tellerfederanordnung 22 umgeben, die einerseits
über einen Ring 23 und einen Sprengring 24 an der Kupp
lungshälfte 2 und andererseits über einen Zwischenring 25
und einen Stützring 26 am Bolzen 16 abgestützt ist. Letz
tere Abstützung erfolgt gegen einen Konus 27, der den Über
gang zwischen den Teilen 20 und 21 des Bolzens 16 bildet
und dessen Schrägung die entsprechende Vorderkante des
Stützringes 26 angepaßt ist. Andererseits befindet sich
der Stützring 26 über eine weitere Schrägfläche in Anlage
an eine kegelförmige Erweiterung 28 der den jeweiligen
Bolzen 16 aufnehmenden Bohrung 29 der Kupplungshälfte 2.
Schließlich ist noch zu bemerken, daß der Stützring 26 in
Radialrichtung aufweitbar ist, beispielsweise aus mehreren
über den Umfang des Bolzens 16 verteilt angeordneten Seg
menten besteht.
Diese Konstruktion bewirkt einmal, daß die Bolzen 16 durch
die Feder 22 in Richtung auf die Kupplungshälfte 1 bela
stet sind, wodurch entsprechend der Einstellung der Kraft
der Feder 22 die Zähne 11 in den Zahnlücken 10 gehalten
werden, solange das durch die Kupplung begrenzte zulässige
Drehmoment in der durch sie gebildeten Antriebsverbindung
nicht überschritten wird. Wird dieses Drehmoment über
schritten, so wird die Feder 22 überdrückt und es wandern
die im Eingriff befindlichen Flanken der Zähne 11 an den
mit ihnen gepaarten Flanken der Zahnlücken 10 hoch. Die
Gesetzmäßigkeit dieses Hochwanderns und damit der Drehmo
mentverlauf beim Ausrücken der Kupplung ist bestimmbar
durch die Neigung des Konus 27 einerseits und der kegel
förmigen Erweiterung 28 andererseits, an denen der Stütz
ring 26 unter radialer Aufweitung beim Zusammendrücken der
Feder 22 hochwandert. Ist schließlich bei diesem Hochwan
dern eine radiale Aufweitung des Stützringes 26 erreicht,
bei der dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des
Teiles 21 entspricht, kann der Bolzen 16 nach bezogen auf
Fig. 1 rechts mit seinem Teil 21 in den Stützring 26 hinein
rutschen, wonach dann auf ihn nur noch eine radial nach
innen gerichtete Klemmkraft des Stützringes 26 wirkt, je
doch keine durch die Feder 22 verursachte Axialkraft.
Der Zeitpunkt, zu dem der Teil 21 des Bolzens 16 in den
Stützring 26 hineinrutschen kann, entspricht dem Augenblick,
bei dem der jeweilige Zahn 11 von der ihm zugeordneten
Zahnlücke 10 freikommt.
Befindet sich die Kupplung in ausgerücktem Zustand, ste
hen die Bolzen 16 mit ihrem zahnabgewandten Ende über die
Kupplungshälfte 2 vor. Um nun die Kupplung wieder einzu
rücken, wird ein auf der Kupplungshälfte 2 undrehbar,
aber axial verschiebbar angeordneter Schaltring 30 mittels
einer Handhabe 31 entsprechend axial verschoben, so daß
sein Bund 32 die Bolzen 16 in Richtung auf die Kupplungs
hälfte 1 verschiebt. Dabei kann die Bewegung des Einschalt
ringes 30 gegen die Wirkung von Federn 33 erfolgen.
Um sicherzustellen, daß die dargestellte Kupplung nur dann
wieder eingerückt werden kann, wenn zwischen den beiden
Kupplungshälften 1 und 2 eine bestimmte gegenseitige Ver
drehung erfolgte, beispielsweise eine gegenseitige Verdre
hung von 180° oder aber auch von mehreren Umläufen, ist die
nachfolgend beschriebene Einrücksicherung vorgesehen.
Die Einrücksicherung weist einen Schloßring 34 auf, der
auf der Kupplungshälfte 2 drehbar, aber mittels eines
Sprengringes 35 axial unverschiebbar gelagert ist. Im vor
liegenden Falle weist der Schloßring 34 zwei diametral
einander gegenüberliegende Bohrungen 36 auf, zu denen im
positiven Falle, also im gewollten Fall der Einschaltmög
lichkeit, zwei Schlüsselteile in Form von ebenfalls dia
metral einander gegenüberliegenden Stiften 37 passen, die
im Einschaltring 30 auf den Schloßring 34 weisend befe
stigt sind.
Am Umfang ist der Schloßring 34 mit einer umlaufenden Ver
zahnung 38 versehen, mit der ein Ritzel 39 kämmt, das in
der Kupplungshälfte zur Achse 17 parallel über eine Welle 40
drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Welle 40 ist ein
Schaltrad 41 eines Schaltgetriebes angeordnet (siehe
hierzu auch Fig. 4), mit dem ein Triebstock 42 zusammen
wirkt, der am Ring 9 und damit an der Kupplungshälfte 1
befestigt ist. Die Wirkungsweise dieses schrittweise ar
beitenden Schaltgetriebes ist bekannt und wird daher nicht
näher erläutert.
Wie aus der Darstellung auch anhand der Fig. 3 ersichtlich,
wird im vorliegenden Falle das Schaltrad 41 immer dann um
eine Teilung, im vorliegenden Falle um einen Winkel von
72° weitergeschaltet, wenn die beiden Kupplungshälften 1
und 2 gegenseitig um einen Winkel von 360° verdreht worden
sind. Da andererseits die Bohrungen 36 des Schloßringes 34
erst wieder das Einschalten der Kupplung ermöglichen, wenn
der Schloßring um einen Winkel von 180° verdreht worden
ist, läßt sich über eine entsprechende Bemessung der Ver
zahnung zwischen Schloßring 34 und Ritzel 39 festlegen,
nach wievielen gegenseitigen Verdrehungen der beiden
Kupplungshälften 1 und 2 wieder die Möglichkeit besteht,
die Kupplung einzurücken. Dieses Einrücken setzt voraus,
daß dann, wenn den Stiften 37 gerade die Bohrungen 36 gegenüberstehen,
auch die Zähne 11 mit den Zahnlücken 10 über
einstimmen. Ist dies nicht der Fall, insbesondere bei be
wußt über den Umfang der Kupplung unsymmetrischer Anordnung
der Zähne und Zahnlücken, müssen die Kupplungshälften so
lange gegeneinander weitergedreht werden, bis beide vorge
nannten Bedingungen erfüllt sind. Die Zahl der hierzu not
wendigen gegenseitigen Verdrehungen der Kupplungshälften
läßt sich rechnerisch und konstruktiv auf das gewünschte
Maß festlegen. Andererseits ist aber auch verhindert, daß
die Kupplung nach unbeabsichtigter Überschreitung einer
solchen passenden Situation alsbald wieder eingerückt wer
den kann, da diese Überschreitung eine entsprechende Mit
bewegung des Schloßringes 34 bewirkt. Um dies beispiels
weise schon nach kurzer Überschreitung der genannten pas
senden Situation sicherzustellen, kann in der vorgesehenen
Drehrichtung dem Triebstock 42 unmittelbar ein weiterer
Triebstock nachgeschaltet sein, der zwar rechnerisch be
rücksichtigt werden muß, der aber bei Überschreitung der
genannten passenden Situation sofort wieder das Einschalten
der Kupplung verhindert.
Sollte auf der anderen Seite eine passende Situation zwi
schen Schloßring 34 und Schlüsselstiften 37 eintreten,
ohne daß die Zähne 11 zu den Zahnlücken 10 passen, ist
auch hier ein Einschalten der Kupplung unmöglich, da die
Bolzen und damit auch der Einschaltring 30 nicht in Rich
tung auf die Kupplungshälfte 1 bewegt werden können.
Es versteht sich von selbst, daß die beschriebene Ein
schaltsicherung nicht nur bei einer Überlastkupplung der
vorliegend beschriebenen und dargestellten Art anwendbar
ist. Vielmehr ist sie für alle Kupplungen brauchbar, bei
denen zwei Kupplungshälften im ausgeschalteten Zustand der
Kupplung gegeneinander verdrehbar sind, was z. B. auch
bei Reibungskupplungen der Fall ist, also bei nicht form
schlüssigen Kupplungen. Denkt man an die von der Darstel
lung in Fig. 1 abweichende Bauform von Kupplungen, bei
denen eine der Kupplungshälften für den Schaltvorgang
axial verschiebbar ist, bei denen also die Axialverschieb
barkeit der dargestellten Bolzen 16 durch die Verschiebbar
keit der Kupplungshälfte ersetzt ist, so könnte verglichen
mit Fig. 1 der Schloßring 34 eine Baueinheit mit der Kupp
lungshälfte 1 bilden, so daß es einer verstellbaren An
ordnung des Schloßringes 34 also nicht bedarf, und es
könnten die Schlüsselstifte 37 direkt an der Kupplungs
hälfte 2 angeordnet sein.
Fig. 5 zeigt noch eine gegenüber der Darstel
lung in Fig. 1 abgeänderte Konstruktion im Bereich des
Bolzens 16 mit seinem Konus 27. Dabei sind gemäß Fig. 5
die dem Stützring 26 in Fig. 1 vergleichbaren Stützteile
als Kugeln 43 ausgebildet. Was die der Kupplungshälfte 2
in Fig. 1 vergleichbare Kupplungshälfte 44 betrifft, so
ist in dieser die kegelförmige Erweiterung 45 mit axialem
Abstand gegenüber dem Ende der den Bolzen 16 aufnehmenden
Bohrung 46 angeordnet. Die Kugeln 43 sind wieder über ein
Tellerfederpaket 47 und einen Zwischenring 48 beaufschlagt.
Fig. 5 zeigt in der oberen Hälfte der Darstellung die Po
sition des Bolzens 16 bei eingerückter Kupplung, während
in der unteren Hälfte der ausgerückte Zustand ersichtlich
ist. Wie danach zu ersehen ist, führt der axiale Abstand
zwischen dem Ende der Bohrung 46 und der kegelförmigen Er
weiterung 45 dazu, daß beim Ausschalten der Kupplung die
Kugeln 43 zunächst entlang der so gebildeten zylindrischen
Mantelfläche 49 bewegt werden, ohne daß sie eine radiale
Verlagerung erfahren, insbesondere entlang dem Konus 27.
Erst nach Zurücklegen eines über die Distanzierung der
kegelförmigen Erweiterung 45 vorherbestimmbaren Weges
können die Kugeln 43 an der kegelförmigen Erweiterung 45
radial nach außen in Richtung auf den in Fig. 5 unten ge
zeigten Ausschaltzustand wandern, so daß auch erst dann
die wesentlich größeren Reibkräfte auftreten, die sich mit
der Bewegung der Kugeln 43 entlang dem Konus 27 und der
kegelförmigen Erweiterung 45 verbinden. Bis dahin ist die
Bewegung entlang der Fläche 49 und auf dem Teil 20 des Bol
zens 16 nur mit sehr geringem Reibwiderstand verbunden.
Schließlich zeigt Fig. 6 noch eine Variante zu den in
Fig. 1 dargestellten Schaltmitteln. Gemäß Fig. 6 trägt
der Bolzen 16 an seinem hinteren Ende einen Kolben 51,
der in einem Zylinder 50 verschiebbar ist, den man sich
an der Kupplungshälfte 2 befestigt oder einstückig aus
dieser gebildet vorstellen kann entsprechend der ver
gleichsweisen Darstellung in Fig. 1. Auch die Tellerfe
dern 22 und der Ring 23 entsprechen der Darstellung und
Funktion gemäß Fig. 1.
Ist nun die Kupplung ausgeschaltet, d. h. der Bolzen 16
bezogen auf Fig. 6 nach rechts verschoben, so kann durch
Beaufschlagung des Zylinderraumes 52 mit einer über die
Leitung 53 zugeführten Druckmittel die Verschiebung des
Bolzens 16 nach links und damit die Wiedereinschaltung
der Kupplung erfolgen.