<Desc/Clms Page number 1>
Kupplung mit Drehmomentbegrenzung
DieErfindung bezieht sich auf Kupplungen mit Drehmomentbegrenzung, d. 1. auf Einrichtungen, mittels welcher ein Abtriebsglied von einem Antriebsglied selbsttätig abgekuppelt wird, sobald. ein von letzterem aufersteres übertragenes Drehmoment einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Eine bekannte Kupplung dieser Art weist eine im wesentlichen koaxial zu den Gliedern angeordnete Feder und mehrere Rollkörper auf, die von einem der Glieder getragen werden und in radialer Richtung in Nuten oder usnehmungen des andern Gliedes einzutreten vermögen und die bei Eingriff in die Nut bzw.
Ausnehmung von der Feder zur Herstellung einer Triebverbindung gehalten werden. Bei Überschreiten des Grenzmomentes verlassen die Rollkörper die Nuten bzw. Ausnehmungen unter Anspannung der Feder, wodurch die Triebverbindung unterbrochen wird.
Die Ringfeder ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgespannt, übt daher auf die in den Rasten sitzenden Rollkörper keine radiale Kraft aus. Sind die Rollkörper aber unter Überschreitung des Grenzmomentes aus den Rasten ausgetreten, wird die Feder wohl ein wenig gespannt, doch ist ihre Radialkraft auf die Rollkörper im Sinne eines Wiedereinrückens der Kupplung daher verhältnismässig gering. Wurde man, um diesem Mangel abzuhelfen, der Feder eine Vorspannung erteilen, hätte dies eine dauernde radiale Belastung der Rollkörper, also auch im eingerückten Zustande zur Folge, mit der Notwendigkeit einer kräftigeren Ausbildung der dabei einer stärkeren Abnützung unterworfenen Teile.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist die erfindungsgemässe Kupplung gemäss der weiter oben geschilderten Bauart dadurch gekennzeichnet, dass die Feder ringförmig ausgebildet und vorgespannt ist, wobei sie aber bei vollem Einrasten des Rollkörpers in der Nut bzw. Ausnehmung keine radiale Kraft oder Belastung auf denselben ausübt.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung, nämlich die "Vorspannung" der Feder, ist deshalb technisch bedeutungsvoll, weil der bzw. die Rollkörper nicht nur bei Nichtnützung der Kupplung frei von jeder Belastung sind, sondern auch in den Nuten verbleiben, bis das der Federvorspannung entsprechende Drehmoment erreicht wird. Obgleich diese Vorspannung etwas unter dem Grenzmoment der Kupplung liegt, ist doch klar, dass durch die voll eingerasteten und damit für die Momentenübertragung zur Wirkung kommenden Rollkörper über einen weiten Momentenbereich ein Trieb erzielbar ist.
Weist in an sich bekannter Weise das Abtriebsglied eine zentrale Welle, welche in ihrer Mantelfläche die Nut oder Ausnehmung enthält und das Antriebsglied eine die Welle umschliessende Büchse auf, in welcher Büchse eine den Rollkörper aufnehmende Bohrung oder ein Schlitz vorgesehen ist und ferner die Feder einen die Büchse umgreifenden Federring bildet, welcher den Rollkörper in seiner Nut oder Ausnehmung festhält, ist erfindungsgemäss zur Herstellung der Vorspannung der Feder der Innendurchmesser derselbenim ungespannten Zustand kleiner als der Aussendurchmesser der Büchse.
Zur sicheren Freihaltung der eingerückten Rollkörper von radialen Kräften ist die Kupplung, bei der eine Anzahl von Rollkörpern in getrennten Bohrungen oder Schlitzen der Büchse untergebracht sind und die zentrale Welle ebensoviele Nuten bzw. Ausnehmungen aufweist, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die in ihre Nuten bzw. Ausnehmungen eingerasteten Rollkörper hinsichtlich ihrer nach aussen liegenden Umfangsteile mit der Oberfläche der Büchse fluchten.
Vorteilhaft werden eine Anzahl von Rollkörpern, beispielsweise sechs, verwendet ; soll jedoch die Kupplung bei einer Welle zwischen zwei Universal- oder Kreuzgelenken einer Propeller- oder Antriebswelle verwendet werden, benützt man vorzugsweise zwei in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen der
<Desc/Clms Page number 2>
Büchse gelagerte Rollkörper, die mit zwei Nuten zum Eingriff gebracht werden, die an zwei diametral gegenüberliegenden Stellender Zentralwellenoberfläche vorgesehen sind. Eine solche Massnahme gewährleistet, dass nach einer relativen Drehbewegung oder einem "Schlüpfen" oder "Schleifen" zwischen Antriebs-und Abtriebsglied der Antrieb wieder aufgenommen werden kann, ohne dass die relative Winkelstellung der Kreuzgelenke gestört wurde.
Der Rollkörper kann aus einer Walze oder einer Kugel bestehen, und falls zwei oder mehr Rollkörper erwünscht sind, können diese in der Längsrichtung des sie tragenden Elementes hintereinander angeordnet werden.
Zentralwelle und Büchse können gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung gegeneinander gleitverschiebbar sein, so dass eine axiale Relativ-Verschiebung zwischen diesen Teilen ohne weiters vor sich
EMI2.1
le einer verschiebbaren Verbindung einnehmen.
Wenn eine Anzahl von Walzen und mit ihnen zusammenarbeitende Nuten zur Verminderung des Druckes auf jede Walze vorgesehen sind, wird eine Federkonstruktion verwendet, welche sich der notwendigerweise grösseren Biegung anpasst. Ein federnder Ring mit den erforderlichen Eigenschaften kann durch Lamellierung desselben, d. i. durch Ineinanderpassen einer Anzahl von federnden Ringen, erzielt werden. Eine grössere Biegungsfähigkeit kann erfindungsgemäss durch Verwendung eines geschlitzten Federringes mit zur Kupplungsachse schräg liegendem Spalt oder einer eng gewickelten, schraubenförmigen Feder geschaffen werden.
Für einen geschlitzten Ring oder einen solchen aus schraubenförmigen Windungen muss die Anzahl an verwendeten Walzen so ausreichend gross sein, dass dabei im wesentlichen die kreisförmige Gestalt des geschlitzten oder schraubenförmigen Ringes verbleibt, jedoch sein Durchmesser vergrössert wird. Durch die schräge Anordnung des Spaltes beim Federring wird erreicht, dass die Walzen entlang seiner Innenfläche weiter umlaufen können, wenn der Ring ausgedehnt wird.
Das Fluchten der in ihre Nuten eingerasteten Rollkörper hinsichtlich ihrer nach aussen liegenden Umfangsteile mit der Oberfläche der Büchse kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Büchse nächst jedem Schlitz für die Walzen mit einer örtlichen, nach aussen gerichteten Vorragung versehen ist, wobei die Hüllfläche dieser Vorragungen der Büchsenoberfläche entspricht. Eine entsprechende Vorbelastung kann alsdann dadurch erzielt werden, dass man den Innendurchmesser des Federringes etwas kleiner als den Aussendurchmesser der Büchse an diesen örtlich vergrösserten Stellen macht, wodurch wohl die Walzen ihre Nuten unterhalb des Grenzmomentes nicht verlassen können, jedoch keinem ständigen, nach innen gerichteten Druck ausgesetzt sind.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemässe Kupplung in beispielsweiser Ausführung mit einem Glied dargestellt, welches auch den Bügel eines Hooke'schen Kreuzgelenkes bildet.
Fig. l ist eine Seitenansicht der Kupplung, teilweise ein Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und zeigt die Teile der Kupplung, wenn sie Antrieb überträgt, und Fig. 3 eine gleiche Ansicht, jedoch bei schleifender Kupplung.
Die dargestellte Konstruktion zeigt eine Momentbegrenzungskupplung, die sowohl in axialer als auch in radialer Richtung nur sehr wenig Raum einnimmt, wenn sie bei einem Trieb mit einem Kreuzgelenk verwendet wird. Der Bügel l besitzt die üblichen Backen la für den Anschluss von zwei einander gegen- überliegenden Lagerbolzen des Sternes eines Kreuzgelenkes. Dieser Stern und der übrige Teil des Gelenkes sind wie üblich gebaut und in der Zeichnung nicht dargestellt. An seinem von den Backen la in axialer Richtung abgewendeten Ende weist der Bügel l einen axial gebohrten rohr-oder büchsenartigen Teil 2 auf und dieser Teil dient zur Aufnahme des im Durchmesser verjüngten Endteiles 3 eines zentralen, rohrförmigen Kupplungsteiles 4. Der Bügel 1 mit der Büchse 2 einerseits und der zentrale Kupplungsteil 4 anderseits bilden das An-bzw.
Abtriebsglied der Kupplung.
Das Abtriebsglied 4 ist an seiner Mantelfläche an sechs im Winkel regelmässig verteilten Stellen mit sichten, in Längsrichtung verlaufenden, im wesentlichen V-förmigen Nuten oder Rasten 5 versehen. Die Büchse 2 weist, sechs entsprechend angeordnete Schlitze 6 auf, welche ihre ringförmige Wand durchsetzen.
In jedem dieser Schlitze liegt eine längliche zylindrische Walze 7 von etwas grösserem Durchmesser als die Wandstärke der Büchse 2.
Rund um die Büchse liegt ein geschlitzter Federring 8mit schräg zur Achsrichtung der Kupplung verlaufendem Spalt und von annähernd gleicher axialer Länge wie die Walzen. Wegen des grösseren Durchmessers der Walzen 7 drückt bei ausgerückter Kupplung der Federring 8 auf die nach aussen vorragenden Teile der zylindrischen Oberflächen der Walzen. Wenn jedoch die Walzen in den zugehörigen Nuten 5 der Mantelfläche des Abtriebsgliedes 4 eingerastet sind, übt der Federring keinen Druck mehr auf die Walzen
<Desc/Clms Page number 3>
aus, verhindert aber ein Austreten derselben aus den Nuten und ein Entkuppeln, soferne das Grenzmoment nicht überschritten wird.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass bei in ihren Nuten 5 festliegenden Walzen 7 deren äussere Umfangsteile mit der Aussenumfläche der Büchse 2 fluchten, der Federring sich also an die Aussenfläche der Büchse anlegt. Eine entsprechende Vorbelastung wird dadurch erzielt, dass der Innendurchmesser des Federringes 8 etwas kleiner als der Aussendurchmesser gemacht wird ; dadurch können bei unter der gegebenen Grenze liegendem Drehmoment die Walzen 7 aus den zugehörigen Nutungen nicht austreten, sind aber dabei, wie erwähnt, keiner ständigen, nach innen gerichteten Belastung bzw. keinem solchen Druck ausgesetzt.
Das Abtriebsglied 4 weist eine Keilnut 9 auf, mit deren Hilfe es mit der Abtriebswelle verkeilbar ist, die aber lösbar sein kann. Die Welle wird in ihrer Stellung durch eine Fixierschraube festgehalten, die in eine Gewindebohrung 10 des Abtriebsgliedes 4 einführbar ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kupplung sind das Antriebs- und Abtriebsglied gegeneinander axial gleitverschiebbar. Soll hingegen-wie dies bereits vorgeschlagen wurde-eine axiale Relativbewegung zwischen den Gliedern 1 und 4 verhindert werden, ordnet man zweckmässig einen Block 11 in einer Ausnehmung am Ende des verjüngten Teiles 3des Abtriebsgliedes 4 an. Der Block 11 kann z. B. eingeschweisst oder eingelötet sein und besitzt einen koaxialen Stummel 12, der durch eine axiale am Innenende der Büchse 2 befindliche Bohrung 13 des Gliedes 1 hindurchragt. Ein abgesetzter, mit Gewinden versehener Endteil 14des Stummels 12 liegt in einer sich an die Bohrung 13 anschliessenden Bohrung 15 und trägt eine Mutter 16, die eine Scheibe 17 an einer Schulter des Stummelendteiles 14 festlegt.
Auf diese Weise befindet sich jener Teil der Wand des Gliedes 1 zwischen der Bohrung 15 und der Büchse 2 zwischen dem Block 11 und der Scheibe 17 und verhindert dadurch eine axiale Relativbewegung zwischen den Gliedern 1 und 4. Beim Schleifen der Kupplung dreht sich der Stummel 12 ungehindert in der Bohrung 13. Die Bohrung 15 ist mit Schmierfett gefüllt und durch eine gewölbte Abdeckung 18 verschlossen, welche in eine anschliessende Bohrung 19 eingesprengt ist.
Am andern Ende der Büchse 2 befindet sich ein gestufter federnder Festhaltering 20, welcher die Feder 8 zwischen sich und einer Schulter festlegt, die im Glied 1 am Innenende der Büchse 2 ausgebildet ist.
Eine abdichtende Hülse 21 umgibt die Feder 8 und besitzt nach einwärts gebogene Ränder 22, mit welchen sie das Glied 1 und den Ring 20 anfasst, um die Kupplung abzudichten und den Ring 20 in seiner Lage festzulegen. Letzterer hat einen Dichtungsteil 23, in welchem ein elastischer Dichtungsring 24 eingelegt ist, der sich an den Aussenmantel des abgesetzten Teiles 3 des Abtriebsgliedes 4 anlegt, so dass die Kupplung zur Gänze abgedichtet ist. Diese Abdichtung dient zum Zurückhalten des Fettes, mit dem die Räume in- nerhalb der Bohrung 15und der Büchse 21 beim Zusammenbau gefüllt werden sowie zur Verhinderung einer Verschmutzung dieses Fettes.
Da bei der dargestellten Kupplung mehr als zwei Walzen 7 verwendet sind, kann sie nicht in eine Propellerwelle zwischen zwei Kreuzgelenken eingebaut werden, da nach einem Schlupf die relative Winkelstellung der Gelenke nicht beibehalten werden würde, wenn der Trieb neuerlich aufgenommen wird.
Wie im Zusammenhang mit dem Bügel 1 des Abtriebsgliedes der Kupplung beschrieben, würde letztere an die Ausgangsseite des im Antriebssinne rückwärts gelegenen Kreuzgelenkes angeordnet werden. Dagegen kann das Abtriebsglied 4 als Abtriebskupplungsteil verwendet werden, in welchem Falle die Kupplung an der Eingangsseite des vorderen Kreuzgelenkes angeordnet wird..
Bei Übertragung von Momenten in jeder Richtung zwischen den Gliedern 1 und 4 besteht das Bestreben, die Walzen 5 aus ihrer innersten Stellung nach Fig. 2 gegen ihre äusserste Stellung nach Fig. 3 zu verlagern, und diesem Bestreben wirkt der Federring 8 entgegen, der mit den Walzen 7 in Kontakt steht. Wird das Grenzmoment überschritten, dann wird jede Walze 7 aus ihrer Nut 5 ausgestossen und es tritt ein Schlei-
EMI3.1
und innen am Federring 8 um.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
Coupling with torque limitation
The invention relates to torque limiting clutches; 1. to devices by means of which an output member is automatically decoupled from a drive member as soon as. a torque transmitted from the latter to the former exceeds a predetermined value.
A known coupling of this type has a spring arranged essentially coaxially to the links and a plurality of rolling bodies which are carried by one of the links and are able to enter in the radial direction into grooves or recesses in the other link and which when engaged in the groove or
Recess to be held by the spring to produce a drive connection. When the limit torque is exceeded, the rolling elements leave the grooves or recesses under tension of the spring, whereby the drive connection is interrupted.
In this embodiment, the annular spring is not pretensioned and therefore does not exert any radial force on the rolling elements seated in the notches. If, however, the rolling elements emerged from the notches while exceeding the limit torque, the spring is probably tensioned a little, but its radial force on the rolling elements in terms of re-engagement of the clutch is therefore relatively low. If, in order to remedy this deficiency, the spring was given a preload, this would result in a permanent radial load on the rolling elements, also in the engaged state, with the necessity of a stronger design of the parts that are subject to greater wear.
In order to avoid this disadvantage, the coupling according to the invention according to the design described above is characterized in that the spring is ring-shaped and pretensioned, but does not exert any radial force or load on it when the roller body is fully engaged in the groove or recess .
The essential feature of the invention, namely the "preload" of the spring, is technically significant because the rolling element (s) are not only free of any load when the clutch is not in use, but also remain in the grooves until the torque corresponding to the spring preload is achieved. Although this preload is somewhat below the limit torque of the clutch, it is clear that a drive can be achieved over a wide torque range through the fully engaged rolling elements that are effective for the torque transmission.
In a manner known per se, the output member has a central shaft which contains the groove or recess in its outer surface and the drive member has a sleeve surrounding the shaft, in which sleeve a bore or slot receiving the roller body is provided and the spring also has a The spring ring encompasses the bush and holds the roller body in its groove or recess. According to the invention, in order to produce the pretensioning of the spring, the inside diameter of the spring in the unstressed state is smaller than the outside diameter of the bush.
To safely keep the engaged rolling elements free from radial forces, the coupling, in which a number of rolling elements are housed in separate bores or slots in the bushing and the central shaft has just as many grooves or recesses, is characterized according to a further feature of the invention in that the Rolling bodies engaged in their grooves or recesses are aligned with the surface of the sleeve with regard to their outwardly lying peripheral parts.
A number of rolling elements, for example six, are advantageously used; however, if the coupling is to be used on a shaft between two universal joints or universal joints of a propeller or drive shaft, two recesses in the opposite one another are preferably used
<Desc / Clms Page number 2>
Bush-mounted rolling bodies which are brought into engagement with two grooves which are provided at two diametrically opposite positions on the central shaft surface. Such a measure ensures that the drive can be resumed after a relative rotational movement or a "slipping" or "grinding" between the drive and output members without the relative angular position of the universal joints being disturbed.
The roller body can consist of a roller or a ball, and if two or more roller bodies are desired, these can be arranged one behind the other in the longitudinal direction of the element carrying them.
According to a further feature of the invention, the central shaft and the bushing can be slidable relative to one another, so that an axial relative displacement between these parts can easily occur
EMI2.1
take le of a sliding connection.
If a number of rollers and co-operating grooves are provided for reducing the pressure on each roller, a spring construction is used which adapts to the necessarily greater deflection. A resilient ring with the required properties can be made by lamination of the same, i.e. i. by fitting a number of resilient rings into one another. According to the invention, greater flexibility can be achieved by using a slotted spring ring with a gap inclined to the coupling axis or a tightly wound, helical spring.
For a slotted ring or one made of helical windings, the number of rollers used must be sufficiently large that essentially the circular shape of the slotted or helical ring remains, but its diameter is increased. The oblique arrangement of the gap in the spring ring means that the rollers can continue to rotate along its inner surface when the ring is expanded.
The alignment of the rolling elements engaged in their grooves with respect to their outwardly lying peripheral parts with the surface of the sleeve can also be achieved, for example, in that the sleeve is provided with a local, outward projection next to each slot for the rollers, the envelope surface of this Corresponds to projections of the liner surface. A corresponding preload can then be achieved by making the inner diameter of the spring washer slightly smaller than the outer diameter of the bushing at these locally enlarged points, which means that the rollers cannot leave their grooves below the limit torque, but no constant, inward pressure are exposed.
The drawing shows a coupling according to the invention in an exemplary embodiment with a link which also forms the bracket of a Hooke's universal joint.
Fig. 1 is a side view of the coupling, partly a section along the line II of Fig. 2, Fig. 2 is a cross section along the line II-II of Fig. 1 and shows the parts of the coupling when it is transmitting drive, and Fig 3 shows the same view, but with the clutch slipping.
The construction shown shows a torque limiting coupling that takes up very little space in both the axial and radial directions when it is used in a drive with a universal joint. The bracket l has the usual jaws la for the connection of two opposing bearing bolts of the star of a universal joint. This star and the rest of the joint are built as usual and not shown in the drawing. At its end facing away from the jaws la in the axial direction, the bracket l has an axially drilled tubular or sleeve-like part 2 and this part serves to accommodate the tapered end part 3 of a central, tubular coupling part 4. The bracket 1 with the sleeve 2 on the one hand and the central coupling part 4 on the other hand form the connection or.
Output link of the clutch.
The output member 4 is provided on its outer surface at six points regularly distributed at an angle with visible, essentially V-shaped grooves or notches 5 running in the longitudinal direction. The sleeve 2 has six correspondingly arranged slots 6 which penetrate its annular wall.
In each of these slots there is an elongated cylindrical roller 7 with a diameter slightly larger than the wall thickness of the sleeve 2.
Around the bushing there is a slotted spring ring 8 with a gap running obliquely to the axial direction of the coupling and of approximately the same axial length as the rollers. Because of the larger diameter of the rollers 7, when the clutch is disengaged, the spring ring 8 presses on the outwardly protruding parts of the cylindrical surfaces of the rollers. However, when the rollers are engaged in the associated grooves 5 of the outer surface of the output member 4, the spring ring no longer exerts any pressure on the rollers
<Desc / Clms Page number 3>
but prevents the same from emerging from the grooves and uncoupling, provided that the limit torque is not exceeded.
The arrangement is such that when the rollers 7 are fixed in their grooves 5, their outer peripheral parts are aligned with the outer circumferential surface of the sleeve 2, so the spring ring rests against the outer surface of the sleeve. A corresponding preload is achieved in that the inner diameter of the spring ring 8 is made somewhat smaller than the outer diameter; As a result, if the torque is below the given limit, the rollers 7 cannot exit the associated grooves, but, as mentioned, are not exposed to any constant, inwardly directed load or such pressure.
The output member 4 has a keyway 9, by means of which it can be wedged to the output shaft, but which can be detachable. The shaft is held in its position by a fixing screw which can be inserted into a threaded bore 10 of the output member 4.
According to a preferred embodiment of the coupling according to the invention, the drive and output members can slide axially relative to one another. If, on the other hand, as has already been suggested, an axial relative movement between the links 1 and 4 is to be prevented, a block 11 is expediently arranged in a recess at the end of the tapered part 3 of the output link 4. The block 11 can, for. B. be welded or soldered and has a coaxial stub 12 which protrudes through an axial bore 13 of the link 1 located at the inner end of the sleeve 2. A stepped, threaded end part 14 of the stub 12 lies in a bore 15 adjoining the bore 13 and carries a nut 16 which fixes a washer 17 on a shoulder of the stub end part 14.
In this way, that part of the wall of the link 1 between the bore 15 and the sleeve 2 is between the block 11 and the washer 17 and thereby prevents relative axial movement between the links 1 and 4. When the clutch is slid, the stub 12 rotates unimpeded in the bore 13. The bore 15 is filled with lubricating grease and closed by a curved cover 18 which is pressed into a subsequent bore 19.
At the other end of the sleeve 2 is a stepped resilient retaining ring 20 which fixes the spring 8 between itself and a shoulder which is formed in the member 1 at the inner end of the sleeve 2.
A sealing sleeve 21 surrounds the spring 8 and has inwardly curved edges 22 with which it grips the member 1 and the ring 20 in order to seal the coupling and fix the ring 20 in place. The latter has a sealing part 23 in which an elastic sealing ring 24 is inserted, which rests against the outer jacket of the offset part 3 of the output member 4, so that the coupling is completely sealed. This seal serves to hold back the grease with which the spaces within the bore 15 and the bushing 21 are filled during assembly and to prevent this grease from being contaminated.
Since more than two rollers 7 are used in the illustrated coupling, it cannot be installed in a propeller shaft between two universal joints, since after a slip the relative angular position of the joints would not be maintained when the drive is taken up again.
As described in connection with the bracket 1 of the output member of the clutch, the latter would be arranged on the output side of the universal joint located backwards in the drive direction. In contrast, the output member 4 can be used as an output coupling part, in which case the coupling is arranged on the input side of the front universal joint.
When transmitting moments in each direction between the members 1 and 4, there is an effort to move the rollers 5 from their innermost position according to FIG. 2 to their outermost position according to FIG the rollers 7 is in contact. If the limit torque is exceeded, then each roller 7 is pushed out of its groove 5 and a slip occurs.
EMI3.1
and inside on the spring ring 8 around.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.