AT212648B - Reibungskupplung - Google Patents

Reibungskupplung

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AT212648B
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AT
Austria
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rollers
force
friction
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AT346659A
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English (en)
Inventor
Wilhelm Dr Ing Stieber
Original Assignee
Wilhelm Dr Ing Stieber
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/007Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock the torque being transmitted and limited by rolling surfaces skidding, e.g. skew needle rollers

Description


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  Reibungskupplung 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung, die aus mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren, kraftübertragenden Elementen besteht, die mindestens zwei einander zugekehrte Reibflächen besitzen. 



   Die bekannten Vorrichtungen dieser Art, wie beispielsweise Lamellenkupplungen, weisen zwei oder mehrere Reibflächen auf, die entweder unmittelbar oder über auf ihnen befestigte plattenförmige Beläge aufeinander gleiten. Derartige Reibungskupplungen unterliegen einem relativ grossen Verschleiss, können nur schwer ausreichend gekühlt werden und haben überdies den Nachteil, dass die Grösse der zwischen den aufeinander gleitenden Flächen herrschenden Reibung in hohem Masse von der Temperatur und von der
Schmierung der Flächen abhängig ist. Es ist daher bei solchen Kupplungen nicht ohneweiters möglich, die Reibelemente mit vollem Drehmoment längere Zeit aufeinander rutschen zu lassen. Solche Kupplungen sind daher hohen Anforderungen nicht gewachsen und ausserdem sehr störanfällig. 



   Die Erfindung hat sich die Schaffung einer Reibungskupplung zum Ziel gesetzt, die einen möglichst geringen Verschleiss aufweist, gegenüber äusseren Einflüssen unempfindlich und auch hohen Anforderungen gewachsen ist. 



   Die Erfindung besteht in der Kombination folgender und wie aus der anschliessenden Beschreibung hervorgeht, je für sich bekannter Merkmalsgruppen : a) dass die Reibflächen eben ausgebildet sind, parallel zueinander liegen und unter dem Einfluss von senkrechten Anpresskräften stehen, die auf die kraftübertragenden Elemente wirken, und b) dass zwischen je zwei einander zugekehrten Reibflächen Rollen angeordnet sind, deren Achsen mindestens während der Kraftübertragung zu der Bewegungsrichtung der kraft- übertragenden Elemente unter einem von 900 verschiedenen Winkel geneigt sind. 



   Die erfindungsgemässe Reibungskupplung zeichnet sich durch einen robusten Aufbau und durch sehr geringen Verschleiss aus. Durch die Neigung der Achsen der Rollen gegenüber der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente wird erreicht, dass die Rollen während der Kraftübertragung eine teils rollende teils gleitende Bewegung ausführen. Die Reibungskraft hängt dabei von der Grösse des Neigungswinkels zwischen den Achsen der Rollen und der Bewegungsrichtung der   kraftübertragenden   Elemente, sowie von der Grösse der Anpresskraft ab. Sobald die zu übertragenden Kräfte bzw. Momente grösser als die Reibungskraft bzw. als das zwischen den Elementen der Kupplung herrschende Reibungsmoment sind, rutscht die Kupplung so lange durch, bis das Verhältnis umgekehrt ist.

   Auf diese Weise kann also die zu übertragende Kraft bzw. das zu übertragende Moment durch Wahl der Neigung der Rollen und der Anpresskraft beliebig dosiert und begrenzt werden. 



   Infolge der aus einem   Roll-und einem Gleitvorgang zusammengesetzten Bewegung der Rollen   gegen- über den Reibflächen entsteht eine   Läppwirkung, die   eine zunehmende Verbesserung der Oberflächen bewirkt und dadurch die Abnützung wesentlich vermindert. Bei Wahl geeigneter Werkstoffe,   z. B. gehjtiteter   Stähle, ist eine Belastung der Kupplung möglich, die ein Vielfaches der bisher üblichen Werte beträgt. 



  Die dabei entstehende Reibungswärme kann auf einfache Weise besonders wirksam abgeführt werden, da die aufeinander gleitenden Flächen infolge der Drehung der Rollen jeweils nur ganz kurzzeitig in gegenseitiger Berührung sind und zwischen den Rollen und den Reibflächen eine Kühlflüssigkeit hindurchgeführt werden kann. Infolge der Läppwirkung und der Möglichkeit der guten Wärmeabführung kann daher die erfindungsgemässe Kupplung auch längere Zeit ohne nachteilige Folgen mit vollem Drehmoment rutschen. 



  Schliesslich ist auch noch eine Schmierung der aufeinander gleitenden Flächen möglich, ohne dass es dabei zu Funktionsströrungen   kommt. Die Reibungszahl ist weitgehend unabhängig vonderart der Schmierung   

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 und der Schmiermittel. Der Übergang von relativer Drehung zum relativen Ruhestand geht daher stossfrei vor sich. 



   Während die in der Gruppe a) zusammengefassten Merkmale der   erfindungsgemässen Kombination   bereits bei Reibungskupplungen allgemein zum Stand der Technik gehören, sind die Merkmale der Gruppe b) bisher lediglich bei Freilaufkupplungen bekannt gewordne, deren Wirkungsweise aber von jener der erfindungsgemässen Reibungskupplung sehr verschieden ist und die im übrigen einen völlig andern Aufbau aufweisen. Bei den Freilaufkupplungen erfolgt eine Kraftübertragung lediglich in einer Richtung, während diese sich in der andern Richtung frei durchdrehen. Ein weiterer grundlegender Unterschied, gegenüber der   erfindungsgemässen Reibungskupplung   besteht   darin, dass die Kraftübertragung   bei den Freilaufkupplungen nicht durch Reibung sondern durch Festklemmen der Rollen zwischen den beiden Reibflächen erfolgt. 



  Die Neigung der Achsen der Rollen gegenüber der Bewegungsrichtung der   kraftübertragenden Elemente   hat dabei lediglich den Zweck, dieses Festklemmen zu bewirken. Eine genaue Dosierung sowie eine Begrenzung des zu übertragenden Drehmomentes ist bei einer solchen Freilaufkupplung daher nicht möglich. 



   Bei einer   bevorzugten Ausführungsform   der Erfindung sind zum Führen der Rollen in an sich bekannter Weise Käfige vorgesehen, in welchen die Rollen unverschiebbar lagern, und die Käfige sind in allen von der Bewegungsrichtung der   kraftübertragendenElemente   abweichenden Richtungen unverschiebbar geführt. 



  Durch diese Massnahmen ergibt sich eine   genaue Führung   der Rollen, wodurch ein   stossfreies   und exaktes Arbeiten der Kupplung erzielt wird. 



   In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Achse mindestens einer Rolle mit der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente einen Winkel   einschliessen,   der von den Winkeln, die die Achsen der andern Rollen mit der Bewegungsrichtung   der kraftübertragenden Elemente einschliessen, verschie-   den ist. Dadurch ergibt sich noch eine weitere   Möglichkeit,   die zu übertragende Reibungskraft zwischen den Rollen und den Reibflächen unabhängig von der Anpresskraft auf einen   gewünschten Wert   einzustellen. 



  Ausserdem wird auf diese Weise die Läppwirkung verbessert. 



   Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht schliesslich noch darin, dass eines der kraftübertragenden Elemente in an sich bekannter Weise gleichzeitig als Käfig zur Führung der Rollen ausgebildet ist, und dass jeweils zwei Rollen parallel aneinanderliegend angeordnet sind, von welchen jede nur mit einer Reibfläche in Berührung steht, wobei die mit diesen Rollen zusammenwirkenden Reibflächen mindestens in Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente fest miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform hat sich besonders bei der Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei achsgleich aneinanderstossenden Wellen bewährt. 



   An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. In den Fig. 1 und 2 ist je eine Ausführungsform in schematischer Darstellung veranschaulicht und Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt. 



   In Fig. 1 ist ein plattenförmiger Käfig 1 mit zwei Fenstern dargestellt. In jedem Fenster sind drei Rollen 2 untergebracht. Der Käfig mit den Rollen liegt zwischen den Reibflächen der kraftübertragenden Teile der Reibungskupplung, wobei sich die Reibflächen unter Druck an die Rollen anlegen. Von den Reibflächen wird die eine in der Pfeilrichtung angetrieben und setzt dabei die Rollen-ebenfalls in Pfeilrichtung-in Bewegung. Diese rollen dabei auf der andern Reibfläche ab. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, schliessen die Achsen der Rollen mit der Bewegungsrichtung einen Winkel w ein, der von 900 verschieden ist. Infolge dieser Schräglage der Rollen 2 zur Bewegungsrichtung führen sie nicht eine reine Rollbewegung aus, sondern zugleich eine Gleitbewegung, so dass zwischen der Rollenumfangsfläche und den Reibflächen gleitende Reibung entsteht.

   Dies hat zur Folge, dass auch die andere Reibfläche in der Pfeil-   'richtung   mitgenommen wird und eine Kraftübertragung erzielt wird. Der Anteil der Gleitbewegung hängt dabei von der Grösse des Neigungswinkels w ab. Es ist ungefähr der Anteil der Drehung gleich dem Sinus, der Anteil der Gleitbewegung gleich dem Kosinus des Neigungswinkels w. Man kann daher das Verhältnis dieser beiden Bewegungen durch entsprechende Wahl des Neigungswinkels in beliebigen Grenzen wählen. 



   In Fig. 2 ist eine. Reibungskupplung zur Übertragung von Drehmomenten dargestellt. Sie besteht aus einem   drehbaren, scheibenförmigen Käfig 3   mit vier Fenstern, die beispielswiese in. verschiedenen Grössen ausgeführt sind und eine, zwei, drei oder vier Rollen 2 aufnehmen. Ebenso können die durch die Fensterform des Käfigs 3 bestimmten Neigungswinkel   w., w,,. w.   und w. der Rollen 2 gleich oder verschieden sein. Der Käfig wird bei der Übertragung des Drehmomentes in der Drehrichtung geführt. Er kann zu diesem Zweck entweder an seinem äusseren Durchmesser oder in seiner Bohrung konzentrisch zu den kraft- übertragenden, im allgemeinen gleichachsig gelagerten Teilen der Vorrichtung gelagert werden. 



   Im Axialschnitt nach Fig. 3 sind ähnlich wie in Fig. 2 in einem scheibenförmigen Käfig 6 Rollen 8 angeordnet, deren Achsen unter einem von 90  verschiedenen Winkel zur Umfangsrichtung geneigt sind. 

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  In axialer Richtung liegen jedoch stets zwei oder mehrere Rollen parallel nebeneinander. Der Käfig 6 überträgt hier ein Moment von der Welle 7 auf die Rollen 8. Zwischen den Rollen 8 und den die Reibflächen aufweisenden Teilen 4,9 tritt dabei die Rollgleitreibung auf. Die Rollen 8 leiten daher das Moment auf die Reibflächen der Teile4 und 9, welche mit der Welle 5 drehfest verbunden sind. Das von der Welle 7 auf die Welle 5 zu übertragende Moment wird also hier über den Käfig geleitet. Diese Anordnung kann sinngemäss auch zur Übertragung von Kräften und Momenten nach den Fig. 1 und 2 Anwendung finden. 



   Die mit den Ausführungen nach den Fig. 1-3 übertragbaren Kräfte und Momente sind proportional den   Anpresskräften.   Sind Einrichtungen vorhanden, durch welche diese Anpresskräfte zu ändern oder ganz aufzuheben sind, so ändern sich die Übertragbaren Kräfte bzw. Momente in gleicher Weise. 



   Die Reibungskupplung nach der Erfindung ist auf Grund der genannten Eigenschaften mit besonderem Vorteil verwendbar als schaltbare Kupplung in Triebwerken, Rutschkupplung für Überlastschutzvorrichtungen, Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, Stossdämpfer und Bremse. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Reibungskupplung, bestehend aus mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren, kraftübertragenden Elementen, die mindestens zwei einander zugekehrte Reibflächen besitzen, gekennzeichnet durch die je für sich bekannten Merkmale a) dass die Reibflächen eben ausgebildet sind, parallel zueinander liegen und unter dem Einfluss von Anpresskräften stehen, die auf die kraftübertragenden Elemente wirken und b) dass zwischen je zwei einander zugekehrten Reibflächen Rollen angeordnet sind, deren Achsen mindestens während der Kraftübertragung zu der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente unter einem von 90  verschiedenen Winkel geneigt sind.

Claims (1)

  1. 2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Führen der Rollen in an sich bekannter Weise Käfige vorgesehen sind, in welchen die Rollen unverschiebbar lagern, und dass die Käfige in allen von der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente abweichenden Richtungen un- verschiebbar geführt sind.
    3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse mindestens einer Rolle mit der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente einen Winkel einschliesst, der von den Winkeln, die die Achsen der andern Rollen mit der Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente einschliessen, verschieden ist.
    4. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der kraftübertragenden Elemente in an sich bekannter Weise gleichzeitig als Käfig zum Führen der Rollen ausgebildet ist, und dass jeweils zwei Rollen parallel aneinanderliegend angeordnet sind, von welchen jede nur mit einer Reibfläche in Berührung steht, wobei die mit diesen Rollen zusammenwirkenden Reibflächen mindestens in Bewegungsrichtung der kraftübertragenden Elemente fest miteinander verbunden sind.
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