AT164669B - Reibungskupplung - Google Patents

Description

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  Reibungskupplung 
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   Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit mehreren, auf einer gemeinsamen Welle hintereinander angeordneten, ringförmigen Reibkörpern von keilförmigem Querschnitt und mehreren zwischen ihnen mit gegengeformten Keilflächen eingreifenden Spannringen, welche die Antriebskraft vom treibenden Teil auf den getriebenen Teil mittels ihres Reibungsdruckes übertragen. Die bekannten derartigen Kupplungen besitzen geschlossene Reib-und Spannringe aus Gusseisen, deren konische Reibflächen ausschliesslich unter axialem Druck aufeinandergepresst werden. 



   Der Erfindung liegt demgegenüber der Gedanke zugrunde, die zur Drehmomentübertragung erforderliche Kupplungsreibung durch Aufweiten oder Zusammenziehen der Spannringe in einer weit vollkommeneren Weise zu erreichen und darüber hinaus einerseits die Kupplung unmittelbar als Getriebeteil eines Übersetzungsgetriebes auszubilden, das als solches eine einfache und schnelle Schaltung auf   Leer-und Vollauf gestattet,   als auch einen äusserst gedrängten kleinen, eine erhebliche Gewichtseinsparung bewirkenden Aufbau, eine grosse Übertragungsleistung und eine denkbar geringe Abnützung der den Reibungsdruck aufnehmenden und übertragenden Getriebeteile und damit eine lange Lebensdauer der Kupplung gewährleistet. 



   Dieser Gedanke wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die zwischen den ringförmigen Reibkörpern im Querschnitt keilförmigen Spannringe an einer Stelle durchtrennt sind und mittels eines ein-und ausschaltbaren Schaltkeiles, Schalthebels oder mehrere Druckstifte od. dgl. durch Zusammenziehen auf einen kleineren Durchmesser oder Aufweiten auf ein grösseres Umfangsmass zwischen die Reibringkörper in die Kuppelstellung einrückbar bzw. aus diesen ausrückbar sind. 



   In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht. 



   In Fig. 1 sind zusammenwirkende Teile des Spannringes mit Teilen des Kupplungsgehäuses und des Schaltteiles teilweise im Querschnitt dargestellt. Die Fig. 2 zeigt den Keilringquerschnitt. In Fig. 3 ist ein im Bereiche der Keilführung liegender Gehäuseausschnitt mit dem Schaltkeil und den Spannringanschlägen im Grundriss veranschaulicht. Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäss ausgebildeten Kupplung im Längsschnitt. Die Fig. 5 und 6 stellen eine Ansicht und einen Querschnitt des mit Schmiernuten versehenen Reibringkörpers dar. Die Fig. 7 und 8 zeigen den Querschnitt und die Frontansicht eines   Kernringes des   Reibringkörpers.

   Die Fig. 9 und 10 sowie 11 und 12 stellen zwei Ausführungsformen eines zickzackförmigen und eines gewellten Kernringsteges im Querschnitt und im Grundriss dar, wobei der aus Pressmasse zu bildende Reibkörperteil durch strichlierte Linien umrissen ist. In den Fig. 13 und 14 ist die in Fig. 4 gezeigte Reibungskupplung je zur Hälfte in Ansicht auf die Schaltseite der Kupplung und im Querschnitt nach der   Linie A-A   der Fig. 4 veranschaulicht. 



  Die Fig. 15 stellt eine zweite Ausführungsform einer Reibungskupplung im Längsschnitt dar, bei der die Spannringe innen und die Reibringkörper aussen gelagert sind. Die Fig. 16 und 17 zeigen je zur Hälfte den Querschnitt der Kupplung nach der Linie A-A der Fig. 15. Die Fig. 18 stellt ein Schaltgestänge für den Schaltkeil dar. 



  Ein zu der in den Fig. 15-17 dargestellten Reibungskupplung gehöriger Schaltkeil ist mit den zugehörigen Spannringanschlägen in den Fig. 19 und 20 im Grundriss und Querschnitt veranschaulicht. Die Fig. 21 und 22 zeigen schematisch einen mit dem Schaltkeil zusammenwirkenden Fliehkraftregler im Längsschnitt und Querschnitt. In den Fig. 23 und 24 ist eine weitere Ausführungsform des Schaltkeiles im Quer-und Längsschnitt durch die Führungen veranschaulicht. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 25-27 veranschaulicht, u. zw. zeigt die Fig. 25 die Kupplung im Längsschnitt, wogegen die Fig. 26 und 27 einen nach der Linie A-A der Fig. 25 geführten Querschnitt zeigen.

   Die Fig. 28 und 29 stellen den Schaltkeil im Zusammenwirken mit einer Anzahl von Druckstiften im Querschnitt und im Längsschnitt dar und schliesslich ist in Fig. 30 eine ausgesprochene Wellenkupplung im Längsschnitt veranschaulicht. 



   Wie aus der Fig. 4 der Zeichnung zu ersehen ist, besteht die Reibungskupplung aus einer Anzahl   Reibringkörpern   o von keilförmigem Querschnitt und einer entsprechenden Anzahl Spannringen a von gleichem, jedoch gegengeformten Querschnitt. Die Reibringkörper o 

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 sind unter Zwischenschaltung von Abstandsscheibenpaketen   1Z   samt Endringen m auf einer Lagerhülse   At   mittels des Keiles s hintereinander aufgekeilt. Zwischen den   Reibringkörpern   o sitzen die Spannringe a, welche am Umfang, wie Fig. 1 zeigt, eine mit b bezeichnete Trennstelle besitzen.

   Jeder Spannring a federt nach aussen, so zwar, dass seine an der Trennstelle einander gegenüberstehenden und mit radial nach aussen abstehenden Anschlägen c und d versehenen Enden zwischen sich einen Spalt frei lassen, dessen Weite die Zusammenziehung des Spannringes auf den erforderlichen Anpressdruck mit Sicherheit gewährleistet. 



   Die Reibringkörper o, die Endringe m, die Spannringe a und die Abstandscheibenpakete n bilden zusammen mit der Lagerhülse At einen einheitlichen Kupplungsblock, der beiderseits durch Kugel-oder Wälzkörperlager   1,     Q   flankiert wird und einerseits durch den Hülsenbund k, andererseits durch eine auf die Lagerhülse h aufschraubbare Ringmutter p den erforderlichen Zusammenhalt auch in axialer Richtung erhält. 



   Dieser Kupplungsblock ist mit seiner Lagerhülse h auf den Wellenstummel g des treibenden Teiles aufgeschoben und auf diesem Stummel durch den Keil j drehungsfest angebracht. Es übernehmen somit die Reibringkörper o die Drehbewegung des treibenden Teiles g und übertragen diese Drehbewegung auf die auf einen kleineren Durchmesser zusammenziehbaren Spannringe a. Diese Spannringe a lagern in einem zylindrischen Gehäuse e, das im Sinne der Erfindung unmittelbar als Getriebezahnrad ausgebildet ist. Dieses Gehäuse e besitzt auf dem zylindrischen Sitz der Spannringe a eine keilförmige Nut F von geringer Tiefe, in welche, wie die Fig. 1, 3 und 4 zeigen, sowohl die radial nach aussen abstehenden Anschläge c, d der Spannringe a und ein längsverschiebbarer Schaltkeil f eingreifen.

   Der Schaltkeil f liegt zwischen den Anschlägen d der Spannringe a unmittelbar 
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 Nutwandung zur Anlage kommen, so dass der Schaltkeil bei seiner Verschiebung in Richtung   zur Keilspitze die Anschläge d gegen dieAnschlägec   drückt und dadurch alle Spannringe a der Kupplung zu gleicher Zeit soweit zusammenzieht, bis der für die Kraftübertragung jeweils erforderliche Anpressdruck zwischen den Spannringen a und den Reibringkörpern o aufgebracht und so die Kupplung zwischen dem treibenden Teil g und dem getriebenen Teil e hergestellt ist. Zum Entkuppeln ist es lediglich notwendig, den   Schaltkeil f zurückzuziehen,   da sich die Spannringe a infolge ihrer Elastizität von selbst öffnen und die Reibringkörper o sofort freigeben.

   Dies ist natürlich nur dann möglich, wenn der Keilwinkel    < x   (Fig. 2) der Reibringkörper o und der Spannringe a so bemessen ist, dass ein Höchstmass an Anpressdruck bei völliger Ausschaltung der Gefahr des Festreibens der Ringe a, o aneinander erzielt wird. Das Gehäuse e ist auf der Schaltseite durch einen Deckel D und auf der Antriebsseite durch einen Dichtungsring u dicht abgeschlossen, so dass eine allseits geschlossene Kammer entsteht, die eine Füllung von Schmieröl für die Kupplungselemente gestattet. 



   Zur Betätigung des   Schaltkeiles f ist   im Gehäuse e ein Kniehebel v,   N) angeordnet, dessen   einer Hebelschenkel   w   mit dem Schaltkeil f gelenkig verbunden ist, wogegen der andere, mit v bezeichnete Hebelschenkel sich mit seinem freien Ende an einer im Deckel D vorgesehenen Rast abstützt. Am Gelenkknie des Kniehebels v, w greift ein als Feder ausgebildetes Druckglied x an, das mit einer im Deckel D und in einer zentralen Bohrung   Y1   des Wellenstummels g axial verschiebbaren und mit einem Knopf z versehenen Schaltstange y gelenkig verbunden ist.

   In der in der Fig. 4 der Zeichnung veranschaulichten Stellung ist die Schaltstange y herausgezogen, der Kniehebel v, w in der Knicklage und der Schaltkeil f druckentlastet, so dass die Spannringe a entspannt sind und der treibende Teil der Kupplung, d. h. das als Zahnrad ausgebildete Gehäuse e ausgeschaltet steht. Zum Einschalten der Kupplung wird die Schaltstange y mittels ihres Knopfes z in die Bohrung y des Wellenstummels g hineingedrückt. Das Druckglied x überträgt diese Bewegung der Schaltstange y auf den Kniehebel und streckt dessen Glieder v,   w   in die Strecklage durch.

   Da sich der Kniehebel mit dem Hebelschenkel v am Gehäusedeckel D abstützt, drückt er mit dem Hebelschenkel w den   Schaltkeil f in   die Nut F hinein, so dass die Spannringe a zusammengezogen werden und den zur   Kraftübertragung   erforder- 
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 den Kniehebel v, w allein in der Druckstellung erhalten wird, bleibt die Schaltstange während der Dauer der Kupplung des treibenden mit dem getriebenen Teil vollkommen druckentlastet. Zum Ausschalten der Kupplung ist es, wie schon erwähnt, nur notwendig, die Schaltstange y in die in der Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Lage herauszuziehen, wodurch der Kniehebel v, w einknickt und den   Schaltkeil f zur   Lösung der Spannringe a von den Reibringkörpern o zurückzieht. 



   In dem Gehäuse e ist an einer dem Schaltkeilf diametral gegenüberliegenden Stelle ein Ausgleichgewicht G zur Ausbalancierung der Kupplung angeordnet. 



   Zur Schmierung der Kupplungselemente sind die Reibringkörper an den Keilflächen mit tangential verlaufenden Schmiernuten qu, wie dies die Fig. 5 und 6 der Zeichnung veranschaulichen, ausgestattet. Ausserdem sind die Reibringkörper o vorteilhaft aus einem, im Querschnitt T-förmigen, metallenen Kernring t und einer auf diesen aufgepressten Pressmasse gebildet. 



  Der aus Temperguss, Stahlguss od. dgl. hergestellte Kernring t umfasst die mit einer Nut r oder einer Klaue R versehene Nabe und einen von ihr radial abstehenden Ringsteg, der, wie die Fig. 8 

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 bis 12 zeigen, eine Zickzack- oder Wellenform oder eine ähnliche Gestaltung aufweist und Ausnehmungen aller Art besitzt, damit die Pressmasse gute Verankerungspunkte an möglichst vielen Stellen des Kernringes t findet. Aus der Pressmasse, welche aus einem, eine lange Lebensdauer und einen möglichst hohen Reibungskoeffizienten gewährleistenden Material besteht, wird der die Keilringflächen aufweisende Keilringkörper durch Aufpressen auf den Kernring t gebildet. 



   Das in den Fig. 15-17 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kupplung unterscheidet sich gegenüber der in der Fig. 4 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Reibringkörper o samt den Abstandscheibenpaketen n im Gehäuse, also im getriebenen Teil gelagert und die Spannringe a auf den   Wellenstummei   g, also am treibenden Teil aufgeschoben sind und dort durch den   Schaltkeil f zur   Herstellung der Kupplung nicht zusammengezogen, sondern aufgeweitet werden. Der   Schaltkeil f steht   in diesem Falle durch einen zweiarmigen, in einer Ausnehmung des Wellenstummels gelagerten Hebel E mit der Schaltstange y in Verbindung, die durch eine Schraubenfeder S in der Ausschaltstellung erhalten wird.

   Dieser Kupplung ist ein in den Fig. 21 und 22 dargestellter Fliehkraftregler beigegeben, dessen Klauen die Schaltstange y entgegen dem Druck der Feder S festhalten und nur dann freigeben, wenn die Drehzahl des treibenden Teiles, also des Wellenstummels unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Die Ausschaltung dieser Kupplung erfolgt somit vollkommen selbsttätig. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt auch noch die räumliche Trennung   der Wälzkörperlager   von den Kupplungselementen. Dadurch können die Wälzkörperlager in von den Kupplungselementen getrennten Kammern untergebracht und in Fett gepackt werden, wogegen die Kupplungselemente in ihrer Ölkammer eingeschlossen bleiben und sich beide Schmiermittel nicht miteinander vereinigen können.

   Der Schaltkeil f, der in den Fig. 15-17 dargestellten Kupplung, kann entweder gemäss den Fig. 19 und 20 oder nach der in den Fig. 23 und 24 gezeigten Form ausgeführt werden. An Stelle des Knopfes z kann auch ein Schaltgestänge H, wie es die Fig. 18 zeigt, zur Betätigung der Schaltstange y dienen. 



   Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform der Kupplung ist in den Fig. 25-27 veranschaulicht. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Transmissionen. So können beliebig viele solcher unmittelbar als Übersetzungszahnrad oder Riemenscheibe ausgebildete Kupplungen auf der Transmissionswelle angeordnet werden und die vom treibenden Teil aufgewendete Leistung direkt auf die Arbeitsmaschinen übertragen. Zum Ein-und Ausschalten kann ein Druckring   Z2   mit einer axial verschiebbaren Muffe   Y2   auf der Welle g vorgesehen sein. 



   In den Fig. 28 und 29 ist die Ausführung einer Schaltung veranschaulicht, bei welcher die auf eine Hohlwelle aufgeschobenen, im Querschnitt strichliert dargestellten Spannringe durch einzeln in entsprechende Öffnungen der Hohlwelle eingesetzte Druckstifte nach Einschieben der entsprechend abgeschrägten Schaltstange gleichzeitig gehoben bzw. die Spannringe auseinandergepresst werden. 



   Eine Ausführungsform der Kupplung zur Verbindung von Wellen gleichen oder verschiedenen Durchmessers ist in der Fig. 30 im Längsschnitt veranschaulicht. Wesentlich hiebei ist, dass die beiden Wellen während des Betriebes miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können. Auch in diesem Falle wird an Stelle der Schaltstange eine auf der einen Welle verschiebbar gelagerte Muffe   Y2   mit einem Druckring   Z2   zur Betätigung des Kniehebels   o. N)   dienen. Die Muffe ist vorteilhaft mit einer Rolle versehen, die an dem einen Hebelschenkel v des Kniehebels abrollt und diesen entgegen dem Druck einer Feder in die Strecklage durchknickt.
Das Gehäuse dieser Kupplung ist vorteilhafterweise bei T-T geteilt, um den Zusammenbau der Teile auf den miteinander zu verbindenden Teilen zu erleichtern.

   Hiebei wird das Kupplungsgehäuse e mit einem auf der anderen Welle aufgekeilten Flansch el mit Büchse durch Schrauben Sch verbunden, welche an der Fugstelle durch eine Stahlhülse St gegen Abscherung verstärkt sind. Da die Schaltelemente   v, N)   für den Schaltkeil f den Flansch er durchsetzen, ist letzterer mit einem, den gleichen Aussendurchmesser wie das Gehäuse e aufweisenden Deckungsring versehen, in den ein Dichtungsring zum Abschliessen des, sämtliche Kupplungselemente einschliessenden, mit Öl gefüllten Gehäusehohlraumes dicht abschliesst. 



   Zum Schluss sei noch erwähnt, dass die zwischen den Reibringkörpern o eingeschalteten Abstandscheibenpakete n bei eingetretener Abnützung der Reibringkörper o um eine oder mehrere Abstandscheiben in der Stärke verringert werden können. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Reibungskupplung mit mehreren auf einer gemeinsamen Welle hintereinander angeordneten, ringförmigen Reibkörpern von keilförmigem Querschnitt und mehreren zwischen ihnen mit gegengeformten Keilflächen eingreifenden Spannringen, welche die Antriebskraft vom treibenden auf den getriebenen Teil, mittels ihres Reibungsdruckes übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den ringförmigen Reibkörpern (o) eingreifenden, im Querschnitt keilförmigen Spannringe (a) an einer Stelle durchtrennt sind und mittels eines ein-und ausschaltbaren Schaltkeiles (f), Schaltknebels oder mehrerer Druckstifte od. dgl.

   durch Zusammenziehen auf einen kleineren Durchmesser oder Aufweiten auf ein grösseres Umfangsmass zwischen die Reibring- <Desc/Clms Page number 4> körper (0) in die Kupplungsstellung einrückbar bzw. aus dieser ausrückbar sind.

   2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibringkörper (o) an den Keilflächen mit Schmiernuten (q) versehen sind und entweder am treibenden oder am getriebenen Teil der Kupplung durch Nut und Feder drehungsfest angebracht sind.

   3. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilringkörper aus einem metallenen, die Klauen und Nuten aufweisenden Kernring und einem auf EMI4.1 von keilförmigem Querschnitt bestehen, der aus einer, einen günstigen Reibungseffekt, einen hohen Widerstand gegen Abnützung, eine grosse Haftfähigkeit auf den Kernringen aufweisenden Pressmasse gebildet wird. EMI4.2 gekennzeichnet, dass die Kernringe aus einem die Nuten und Klauen aufweisenden Nabenring und einem radial nach aussen abstehenden Hafting bestehen, der zwecks guter Haftung der Pressmasse eine gewellte Form oder eine ZickzackForm und Aussparungen oder Löcher aller Art besitzt.

   5. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reibringkörpern (o) Abstandscheibenpakete (n) eingesetzt sind, die aus einzelnen, in ihrer Anzahl dem Keilquerschnitt eines Spannringes entsprechenden Scheiben bestehen, die je nach der Abnützung der Keilflächen von den Paketen einzeln abnehmbar sind.

   6. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannringe (a) haltenden Reibringkörper (o) und die Abstandscheibenpakete (n) einer Kupplung zusammen mit zwei Wälzlagerringen (1) auf einer Tragbüchse (li) aufgekeilt und zusammengespannt sitzen, mit welcher sie als Ganzes auf den treibenden Teil, z. B. einen Wellenstummel (g) aufgeschoben und drehungsfest aufgekeilt werden.

   7. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (a) in einem die Kupplungsteile (g, a, o, J, h) umschliessenden Gehäuse (e) sitzen, in welchem auch der ein-und ausrückbare Schaltkeil (f) parallel zur Kupplungsachse (p) zum Zusammen- ziehen oder Aufweiten der Spannringe (a) gelagert ist und im gespannten Zustand der Spannringe (a) deren Drehbewegung als Mitnehmer unmittelbar auf das Gehäuse (e) überträgt.

   8. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkeil (f) in einer Nut (F) des Gehäuses längs Anschlägen (d) der Spannringe (a) verschiebbar ist und über ein sich am Gehäuse abstützendes, an sich bekanntes Kniehebegelenk (v, w) und eine Spannfeder (x) mit einem Schaltorgan einund ausrückbar ist, das durch das sich am Gehäuse abstützende Kniehebelgelenk im gespannten Zustand der Spannringe (a) druckentlastet bleibt.

   9. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (a) und ihr Schaltkeil (f) auf dem treibenden Teil, z. B. der Antriebswelle (p) gelagert und durch Aufweiten zwischen die Reibringkörper einpressbar sind, die samt den Abstandscheibenpaketen (n) im Kupplungsgehäuse drehungsfest sitzen (Fig. 15).

   10. Reibungskupplung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkeil (f), der Schaltknebel oder die Schaltstifte mit einem zweiarmigen Hebel (E) in mittelbarer oder unmittelbarer Verbindung stehen, welcher mittels einer durch einen Druckknopf (z) oder durch ein Schaltgestänge (H) oder durch einen Fliehkraftregler (K) entgegen dem Druck einer Feder (S) betätigbaren Schaltstange (y) einbzw. ausschaltbar ist.

   11. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der treibende Kupplungsteil (h) als auch der getriebene Kupplungsteil (e) aus künstlichem Werkstoff oder Pressmasse hergestellt ist.

   12. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drehmomentübertragung erforderlichen Reibflächen auf so viele Reibringkörper (o) und Spannringe (a) aufgeteilt sind, dass der Aussendurchmesser der Kupplung auf ungefähr das Doppelte des Wellendurchmessers herabgesetzt ist, so dass die Kupplung direkt als Riemen-oder Zahnradtrieb verwendbar ist.