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Fliehkraftreib tmgskupplung.
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, welche insbesondere dazu bestimmt ist, für Elektromotoren mit Kurzschlussankern Anwendung zu finden, bei welchen die die Kraft ableitende Riemscheibe od. dgl. erst zur Ankupplung kommen soll, nachdem der Motor eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht hat. Zum Schliessen der Kupplung werden die an sich bekannten, unter Federwirkung stehenden Schleudergewichte, jedoch in neuartiger Weise, benutzt. Die Schleudergewichte sind winkelhebelartig ausgebildet und so gelagert, dass der eine Arm des Winkelhebels kniehebelartig den Anpressungsdruck auf die Kuppelteile (Reibscheiben) überträgt. Dabei sind die Gewichte so ausgebildet und gelagert, dass in der Ruhe-oder Anfangsstellung weitgehende Ausbalancierung besteht, indem ihr Schwerpunkt nur um ein Geringes von der durch ihre Aufhänge-bzw.
Drehpunkte gedachten Querebene zur Kupplungs- drehaehse entfernt liegt. Infolge dieser Schwerpunktlage tritt ein wirksamer Einfluss der Schleuderkraft auf die Gewichte derart, dass sie zum Einrücken der Kupplung ausschlagen, erst ein, wenn die Umdrehungzahl eine so grosse geworden ist, dass die Gegenwirkung der Belastungsfedern, welche auf Festhalten der Gewichte in der Ruhelage hinwirkt, überwunden wird.
Die Belastungsfedern sind dabei so angeordnet oder gelagert, dass sie in der Ruhe-oder Anfangslage die Gewichte mit einem Maximum belasten, dass ihre Belastungswirkung aber mit dem Ausschlage der Gewichte stark abnimmt und in der Arbeitsstellung der Gewichte, also in der Kuppelstellung, zu einem Minimum wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt die Kupplung im Längsschnitt und Fig. 2 in Stirnansicht. Die Fig. 3 und 4 zeigen herausgezeichnet ein Schleudergewicht in verschiedenen Stellungen.
Bei der gezeichneten Kupplung ist angenommen, dass ein Elektromotor bzw. die Motorwelle b, mit einer Riemseheibe a zu kuppeln ist. Die Riemscheibe a sitzt mit ihrer Nabe a'lose drehbar auf der Achse b. Fest auf dieser Achse sitzt der treibende Teil des Kupplungsgehäuses, welches zwischen einer
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enthält, die abwechselnd durch äussere bzw. innere Verzahnungen ebenso wie der Ring c auf Mitnahme teils mit dem Gehäuse c, teils mit der Riemseheibe a verbunden sind.
In einem vorspringenden Gehäuseteil, dem sogenannten Hebelkasten es, sind drei gleichmässig verteilte Schleudergewichte f auf geeignet gelagerten Zapfen fl drehbar angeordnet, so dass die Druck- fläche oder Nase g eines jeden Hebels gegen ein Druckstück h des Ringes e zur Wirkung kommen kann.
Verbindet man den Schwerpunkt k jedes Hebels t ; wie in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist, mit der Mitte des Drehzapfens tri und die letztere mit der wirkenden Kante, der Nase g, so erkennt man, dass die Sehleudergewichte f Winkelhebel bilden, wobei der Arm f1, g kniehebelartig zwischen seinem Dreh-oder Stützpunkt fi und seinem Widerlager h am Ringe c wirkt.
In einer ringförmigen Deckelscheibe 1'4 sind Schraubenfedern m derart gelagert, dass jede Feder sich mit dem einen Ende unmittelbar gegen den Ring c4, mit dem andern Ende gegen einen Bund ml eines Führungsbolzens ts stützt, der mit einem Querzapfen Mg innerhalb des Schleudergewichtes f gelenkig angreift. In der Zeichnung ist aus Deutlichkeitsgründen der innere Durchmesser der Schraubenfedern m grösser als der Durchmesser des Bolzens m angegeben. Es empfiehlt sich indessen, den Bolzen so stark zu wählen, dass er von der Feder so eng umschlossen wird, dass der Bolzen Biegungen der Feder verhindert.
Die Bolzen m selbst können sich in den zu ihren Führungen vorgesehenen Bohrungen e, frei hin-und herbewegen.
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Die eigenartige Anordnung oder Lagerung der Feder m ist aus den Fig. 3 und 4, die die Anfangsund die Endlage, d. h. die Los-und die Kuppelstellung zeigen, deutlich zu erkennen. Das Widerlager der Feder am Ring C4 befindet sich ungefähr in der Höhe des Gewichtshebeldrehpunktes f1, d. h. in der Entfernung des letzteren von der geometrischen Kupplungsachse. Die zur letzteren durch 11 parallel verlaufende Linie ist in den Fig. 3 und 4 strichpunktiert eingetragen und mit 1V bezeichnet. Die senkrechte Entfernung des Angriffspunktes ma der Feder m vom Drehpunkte h ist in Fig. 3 mit a, in Fig. 4 mit X2 bezeichnet.
In der Ruhelage nach Fig. 3 bildet die Achse der Feder m zu der Waagrechten 1V einen verhältnismässig grossen Winkel, der sich mit dem ausschlagenden Gewicht f schnell verkleinert und schliesslich
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kuppeln gerade noch ausreicht, um die Gewichte in die Ruhelage der Fig. 3 zu bringen. Eine gegenüber der auftretenden Schleuderkraft nennenswerte Wirkung der Federn m auf Überführung. der Gewichte f in die Ruhelage tritt bei der Stellung nach Fig. 4 nicht mehr auf.
Das Drehmoment, welches jede Feder m auf das Gewicht fin der Ruhelage (Fig. 3) ausübt, ist derart grösser, als das in der Arbeitsstellung nach Fig. 4 auftretende, das, zumal der Schwerpunkt jedes Gewichtes & in der Ruhelage (Fig. 3) nur geringe Entfernung von der Senkrechten s der durch die Gewichtsaufhängepunkte f1 normal zur Kupplungsachse gedachten Ebene liegt, bei Umdrehungszahlen bis zu einer bestimmten Höhe das Gewicht in der Lage nach Fig. 3 festhält.
Die Entfernung des Schwerpunktes jedes Gewichtes k von der Senkrechten s der durch die Gewichtsauf- hängepunkte fl normal zur Kupplungsachse gelegten Ebene ist mittels Stellschrauben t genau einstellbar.
Der Motor läuft infolgedessen ohne Belastung an und kommt so annähernd bis auf die Betriebsumdrehungszahl. Kurz vor Erreichung der letzteren wird die Schleuderkraft der Gewichte f so gross, dass die Gegenkraft der Federn m überwunden wird. Nunmehr erfolgt ein schneller Ausschlag der Gewichte, d. h. ein. Übergang aus ihrer Stellung in Fig. 3 nach Fig. 4, so dass die Kupplung gewissermassen augenblicklich eingerückt wird.
Der Ausschlag der Gewichte f erfolgt, sobald das von der Schleuderkraft auf sie ausgeübte Drehmoment das entgegenwirkende Drehmoment der Federn überwindet ; da sogleich mit dem Ausschlage infolge der auftretenden Verkleinerung der Grösse (x1-x2) das Drehmoment der Federn ständig und schnell von einem Maximum zu einem Minimum sinkt, so ergibt sich auch die oben erwähnte beschleunigte Ausschlag-, also Einrückbewegung der Gewichte f.
Da. das Drehmoment der Federn von ihrer Stärke unmittelbar abhängt, so hat man es in der Hand, ein und dieselbe Kupplung lediglich durch Auswechslung der Federn für recht verschiedenartige Umdrehungszahlen zu benutzen ; man hat die Federn. lediglich so kräftig zu wählen, dass für die jeweilige Umdrehungsgeschwindigkeit das von ihr. ausgeübte Drehmoment durch das von der Schleuderkraft ausgeübte Drehmoment rechtzeitig überwunden wird.
Die Teile Cg und C4 bilden einen sogenannten Hebelkasten, da die Gewichtshebel f in diesen Teilen gelagert sind. Der zylindrische Teil Cg ist dabei mit seiner Nabe p auf der Nabe des Gehäuses c mit Gewinde
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in der Achsenrichtung durch gegenseitige Verdrehung verändert werden kann. In dem Zylinder e ist in schräger, von aussen gut zugänglicher Lage ein Schraubbolzen q gelagert, der in radiale Einschnitte q' der Nabe des Gehäuses c eingreift, um die jeweils gewählte gegenseitige Stellung zwischen dem Gehäuse c und dem Hebelkasten zu sichern. Diese an sich bekannte Längsverschiebbarkeit des Hebelkastens zeitigt bei der neuen Einrichtung eine besondere Wirkung.
Bei bekannten Fliehkraftkupplungen wird 'der Anpressungsdruck der Schleuderkraft verstärkt, wenn der Hebelkasten der eigentlichen Kupplung genähert wird. Hier ergibt sich eine umgekehrte Wirkung ; denn je weiter der Hebelkasten von der Kupplung entfernt, im Sinne der Fig. 1 also nach links bewegt wird, um so flacher wird die End-oder Arbeitsstellung des kniehebelartig wirkenden Winkelhebelarmes i g (Fig. 4), um so grösser also der durch die Nase g ausgeübte Anpressungsdruck. Wird der Hebelkasten der Kupplung genähert, d. h. mehr auf das Gehäuse c aufgeschraubt, so wird der Winkel des Hebelarmes/i yzurwaagrechten bzw. zur geometrischen Kupplungsachse entsprechend grösser ; die Fliehgewichte können nicht mehr ihren vollen Ausschlag ausführen.
Bei eingerückter Kupplung liegen demnach ihre Schwerpunkte auf einem entsprechend kleineren Kreise ; das hat wieder zur Folge, dass ihre Geschwindigkeit und damit ihre Schleuderkraft kleiner wird. Dir Anpressungsdruck ist damit entsprechend vermindert. Es lässt sich hier also durch einfaches Axialeinstellen zwischen der Kupplung und dem Hebelkasten der Kupplungsdruck in weiten Grenzen verändern. Wenn zur Verkleinerung des Arbeitsdruckes gegenüber der Kupplungslage nach
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mit verringertem Druck gegen ihr Widerlager c2 h wirken zu lassen.
Die Fliegewichte kann man auch einzeln oder gruppenweise insofern verschiedenartig anordnen, als die Entfernung ihrer Schwerpunkte von der Ebene, die durch ihre Drehpunkte gelegt ist, verschieden
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gross gemacht oder ihre Belastungsfedern verschieden stark gewählt werden ; natürlich kann man auch von beiden Mitteln gleichzeitig, d. h. bei derselben Kupplung Gebrauch machen. Die verschiedene
Schwerpunktlage der Gewichte lässt sich, wenn ihre sämtlichen Drehpunkte in einer einzigen quer zur
Kupplungsachse stehenden Ebene liegen, durch verschiedenartige Formgebung der Gewichte unschwer erreichen.
Man kann aber auch zu dem Mittel greifen, die Drehpunkte der Gewichte in mehreren um entsprechende Beträge voneinander entfernten Querebenen anzuordnen ; das kann beispielsweise dann mit Vorteil geschehen, wenn die Gewichte in Gruppen eingeteilt werden, wenn also beispielsweise sechs Gewichte in zwei Gruppen von je drei Stück verteilt werden.
Diese Ausführungsart hat besonders Bedeutung bei der Anwendung der Kupplung für Kurzschlussmotoren. Beim Anlassen von solchen entsteht bekanntlich ein unerwünschter elektrischer Stoss, sofern sie nicht wenigstens angenähert ihre volle Drehzahl erreicht haben, wenn volle Belastung vorliegt. Ander- seits darf aus elektro-technischen Rücksichten die volle Last nicht bei Sternschaltung eintreten, sonst geht die Drehzahl des Motors erheblich zurück und es kommt beim Überschalten auf Dreieck der erwähnte schädliche Stoss entsprechend stark zur Wirkung ; bei der erwähnten verschiedenartigen Ausbildung oder Anordnung der Gewichte kann ein Teil von ihnen zunächst soviel Last aufnehmen, wie es bei der
Sternschaltung unter normaler Drehzahlverminderung statthaft ist.
Die übrigen Gewichte rücken dann erst ein, wenn die volle normale Drehzahl entsprechend der Dreieckschaltung erreicht ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fliehkraftreibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehgewichte so gelagert sind, dass ihr Schwerpunkt in ihrer Ruhelage unweit der durch die Drehpunkte der Gewichte gelegten Ebene liegt, so dass in der Ruhelage der grösste Teil der Fliehkraft von den Drehzapfen der Gewichte auf- genommen wird.