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Drehmomentübertrager
Gegenstand der Erfindung ist ein Drehmomentübertrager, der eine an ihrem Umfang mit flügelarti- gen Ansätzen versehene Trommel, einen die Trommel ausserhalb der Ansätze umschliessenden, in bezug auf die Trommel drehbarenHohlzylinder sowie einen zwischen derTrommel und dem Hohlzylinder angeordneten, pulverförmigen Fallstoff, z. B. aus Metallsulfid, aufweist. Drehmomentübertrager dieser Art sind bekannt und lassen sich als Anlaufkupplungen, Schaltkupplungen, Überlastrutschkupplungen und als Bremsen verwenden.
Gemäss einer der bekannten Kupplungen bildet das pulverförmige Füllmaterial zwi- schen der Innenfläche der Trommel und dem äusseren Ende der flügelartigen Ansätze eine Schichte, deren Stärke dem vorhandenen Spiel entspricht.
Es wurde nun gefunden, dass man mit einem gegebenen Drehmomentübertrager der beschriebenen Bauweise eine erheblich grössere Leistung übertragen kann, wenn nach der Erfindung unmittelbar an der inneren Umfangsfläche des Hohlzylinders festhaftend ein filmartiger Belag angeordnet ist, der aus einem Gemenge aus einem nicht thermoplastischen Kunstharz und dem pulverförmigen Füllstoff besteht, auf welchem Belag sich im Betriebe der Kupplung eine aus dem pulverförmigen Füllstoff allein gebildete Schichte abstützt. Die zuletzt genannte Schichte wird nicht durch das Kunstharz aa denHohlzylinder ge- bunden, sondern durch Kohäsion an die in das Kunstharz eingebetteten Füllstoffkörner, die dann allerdings ihrerseits mittels des Kunstharze an dem Hohlzylinder haften.
Das Kunstharz ist beim Einbringen des pulverförmigen Füllstoffes in den Zwischenraum zwischen Trommel und Hohlzylinder längst erhärtet und kann daher nicht wie ein Klebemittel wirken. Es geht folglich nicht darum, die aus zusammengepresstem pulverförmigem Füllstoff gebildete Schichte, an der Innenfläche des Hohlzylinders durch ein Haftmittel zu befestigen, das aus Kunstharz besteht. Der erfindungsgemässe filmartige Belag soll eine verhältnismässig geringe Stärke haben, so dass er keinesfalls von dem äusseren Ende der flügelartigen Ansätze berührt wird.
Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, dass ein besserer Halt der aus gepresstem pulverförmigem Füllstoff entstehenden Schichte an dem Hohlzylinder erreicht wird und somit grössere Drehmomente übertragen werden können.
Ein weiterer-Vorteil der Erfindung liegt in der einfachen Weise, wie der aus Kunstharz und pulverförmigem Füllstoff bestehende Belag erzeugt und am Hohlzylinder angebracht werden kann. Erfindungsge-
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bei üblicher Temperatur selbst erhärtenden Kunstharzmasse gleichmässig zu vermischen, das Gemisch dann mittels einer Spachtel od. dgl. auf die Innenfläche des Hohlzylinders aufzustreichen und erhärten zu lassen. Zum Schluss wird der erhärtete Belag durch Überdrehen ausgeglichen, wobei alles überschüssige Kunstharz und Füllmaterial entfernt wird. Eine Feinbearbeitung der Innenfläche des Belages ist nicht erforderlich. Eine gewisse Rauhigkeit erhöht im Gegenteil in-vorteilhafter Weise das Haftvermögen der allein aus pulverförmigem Füllstoff bestehenden Schichte.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend rein beispielsweise erläutert :
Fig. 1 zeigt einen alsSchaltkupplung oder als Bremse benutzbarenDrehmomentübertrager im axialen Schnitt ; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie n-n in Fig. 1 : Fig. 3 stellt einen als automatische Anlaufkupplung dienenden Drehmomentübertrager im axialen Schnitt dar ; Fig. 4 und 5 zeigen je eine andere Ausführungsvariante des mit dem Belag versehenen Hohlzylinders im Querschnitt.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Drehmomentübertrager weist eine Trommel 10 auf, die auf einer
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Nabe 1 auf nicht näher gezeigte Weise befestigt ist. Koaxial zur Trommel 10 ist ein Hohlzylinder 12 angeordnet, welcher den Umfang der Trommel 10 mit Abstand umgibt und mit zwei ringscheibenförmigen axialen Endwänden 13 und 14 durch Schrauben 15 verbunden ist. Die eine Endwand 13 ist an einer Büchse 16 angeschweisst, die mit einem Achsstutzen 17 koaxial in die Nabe 11 eingreift. Der Innenring eines Kugellagers 18 sitzt auf dem Achsstutzen 17, wogegen der Aussenring des Kugellageis 18 in einer Lagerausnehmung der Nabe 11 angeordnet ist.
Die beiden Endwände 13 und 14 weisen an ihren einander zugekehrten Innenflächen je eine Umfangsnut 19. auf, in welche eine entsprechende Umfangsrippe 20 der Trommel 10 mit verhältnismässig geringem Spiel eingreift, zwecks Bildung einer Labyrinthdichtung. Die Trommel 10 und die Nabe 11 sind in bezug auf den Hohlzylinder 12, die Endwände 13 und 14 sowie die Büchse 16 drehbar bzw. umgekehrt.
In der Trommel 10 sind zwei oder mehr radial verlaufende Bohrungen vorhanden. In denen je ein Bolzen 22 radial verschiebbar gelagert ist. Das äussere Ende des Bolzens 22 ist mit einem flügelartigen Ansatz 23 versehen, der sich quer zur Umfangsrichtung der Trommel 10 und des Hohlzylinders 12 erstreckt. Die den axialen Endwänden 13 und 14 unmittelbar gegenüberstehenden Flächen des Ansatzes 23 weisen je eine kerbenartige Ausnehmung 24 auf, die einen Durchlass von der Vorderseite zur Rückseite des Ansatzes bildet.
An dem radial inneren Ende jedes Bolzens 22 ist ein Fuss 26 befestigt, der zwei zueinander parallel verlaufende, gegenüber der Achse der Nabe 11 geneigte Steuernuten 27 aufweist. Der Fuss 26 ist in einer Ausnehmung 28 einer Schiebehülse 29 geführt, die auf der Nabe 11 in axialer Richtung verschiebbar geführt
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In dem ringförmigen Raum zwischen der Trommel 10 und dem Hohlzylinder 12 befindet sich ein nichtmetallischer, pulverförmiger Füllstoff 34, der durch eine im Hohlzylinder vorhandene Öffnung eingebracht werden kann, welche durch einen Schraubzapfen 35 verschlossen ist. Der Füllstoff 34 besteht vorzugsweise aus einem Metalldisulfid, z. B. Molybdändisulfid, Titandisulfid, Selendisulfid oder Eisendisulfid. Ausserdem kann der Füllstoff 34 noch einen fein zerteilten metallischen Stoff, beispielsweise Stahlsand oder Stahlkügelchen, enthalten, wobei die Menge dieses Zusatzes mit Vorteil nicht grösser ist als diejenige des nichtmetallischen Anteiles.
Auch ist es möglich, dem Füllstoff 34 noch einen Anteil von pulverförmigem Kunstharz, vorzugsweise nicht vulkanisierbarem Polymerisationshaz, wie Polytetrafluoräthylen, beizumengen.
Die Innenfläche des Hohlzylinders 12 ist mit einem festhaftenden, filmartigen Belag 36 versehen, welcher aus einem Gemenge aus dem gleichen nichtmetallischen, pulverförmigen Material wie der Füllstoff 34 und einem nichtthermoplastischen Kunstharz besteht. Durch das Kunstharz ist der Belag 36 fest an die Innenfläche des Hohlzylinders 12 gebunden.
Bei der Herstellung des Belages 36 wird zweckmässig wie folgt verfahren : Man vermischt das pulverförmige Füllstoffmaterial gleichmässig mit einer flüssigen Kunstharzmasse, die an der Luft bei Zimmertemperatur selbst erhärtet. Das teigartige Gemisch streicht man mittels einer Spachtel od. dgl. auf die Innenfläche des Hohlzylinders 12 auf. Nach dem Erhärten des Kunststoffes, der nicht thermoplastisch sein soll, kann der Belag 36 durch Überdrehen ausgeglichen werden. Eine Feinbearbeitung ist nicht erforderlich, da eine gewisse Rauhigkeit das Haftvermögen des pulverförmigen Füllstoffes 34 erhöht.
Die Gebrauchs-und Wirkungsweise des beschriebenen Drehmomentübertragers ist wie folgt :
Die Büchse 16 wird auf einer treibendenWelle aufgekeilt, wogegen die Nabe 11 auf einer g1eichach- sig angeordneten, anzutreibenden Welle befestigt wird. Auch der umgekehrte Fall ist möglich. Ist die Schiebehülse 29 in die in Fig. 1 gezeigte Lage verschoben, so befinden sich die Bolzen 22 in einer radial nach innen gerückten Stellung und die flügelförmigen Ansätze 23 ragen nicht oder nur sehr wenig in den den Füllstoff 34 enthaltenden Raum. Da der Füllstoff 34 locker eingefüllt ist, findet keine Drehmomcnt- übertragung'Jon der Büchse 16 auf die Nabe 11 statt.
Durch axiales Verschieben der Schiebehülse 29 in Fig. 1 nach oben werden die Bolzen 22 mittels der Steuemuten 27 und der Bolzen 31 radial nach aussen bewegt, wobei die Ansätze 23 mehr und mehr in den Raum zwischen dem Umfang der Trommel 10 und dem Hohlzylinder 12 eindringen. Der Füllstoff 34 kann dann immer weniger gut zwischen den Ansätzen 23 und der Innenfläche des Hohlzylinders 12 hindurchtre- ten. Teils durch Fliehkrafwirkung und teils durch Gesperrewirkung stauen sich die Teilchen des pulverförmigen Füllstoffes an der einen Seite der Ansätze, wodurch die Kupplung zwischen dem Hohlzylinder 12 und der Trommel 10 immer fester wird.
Wenn die Ansätze 23 dem Belag 36 an der Innenfläche des Hohlzylinders 12 bis auf einen Bruchteil eines Millimeters genähert sind, lassen sich mit der Vorrichtung ver-
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hältnismässig grosse Drehmomente übertragen. Der Belag 36 vermindert die Scblupffähigkeit des Ftillstof- fes 34 bezüglich des Hohlzylinders erheblich, weshalb grössere Drehmomente übertragen werden können als beim Fehlen des Belages 36. Die Erklärung im diese Erscheinung liegt wohl darin, dass die durch das Kunstharz des Belages 36 an die Innenfläche des Hohlzylinders 12 gebundenen pulverförmigen, nichtmetauschen Teilchen auf die aus dem gleichen Material bestehenden Bestandteile des Füllstoffes 34 eine grössere Adhäsionskraft ausüben als das anders geartete Material des Hohlzylinders 12.
Durch Verschieben der Schiebehülse 29 in Fig. l nach unten werden die Bolzen 22 mit den Ansätzen 23 radial nach innen bewegt, wobei die Kupplung zwischen dem Hohlzylinder 12 und der Trommel 10 allmählich wieder gelost wird.
Der beschriebene Drehmomentübertrager eignet sich zur Verwendung 1118 Schaltkupplung, mit deren Hilfe eine anzutreibende Welle nicht schlagartig, sondern allmählich mit einer rotierenden Welle gekuppelt werden kann. Der Drehmomentllbertrager ist aber ebensogut auch als Bremse mit einstellbarer Bremswirkung verwendbar, wenn z. B. die Büchse 16 mit einer Welle und die Nabe 11 mit einem stillstehenden, nicht drehbaren Teil verbunden ist oder umgekehrt.
Die kerbenartigen Ausnehmungen 24 an jedem Ansatz 23 dienen zur Aufnahme von solchem Füllstoff, der zwischen die Endwand 13 bzw. 14 und den Ansatz 23 eingedrungen ist. Dieser Füllstoff kann dann ohne weiteres auf die entgegengesetzte Seite des Ansatzes 23 auftreten und wird nicht mit der Zeit tiefer in die den Bolzen 22 führende Bohrung der Trommel 10 eindringen.
Das in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel betrifft einen als selbsttätige Anlaufkupplung benutzbaren Drehmomentübertrager. Die Trommel 110 besteht hier zusammen mit der Nabe 111 aus einem zusammenhängenden Materialstück. Ebenso sind der die Trommel 110 mit Abstand umgebende Hohlzylinder 112, die eine Endwand 113 und eine Nabe 116 aus einem zusammenhängenden Materialstück gebildet. Die andere Endwand 114 Ist durch nicht dargestellte Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, mit dem Hohlzylinder 112 verbunden. Zwischen der Nabe 111 und dem inneren Umfang der ringscheibenförmigen Endwand 114 ist ein Dichtungsring 101 vorhanden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden axialen Endwände 113 und 114 je mit einer Umfangsnut 119 versehen, in welche eine entsprechende Umfangsrippe 120 der Trommel 110 mit geringem Spiel eingreift.
In radialen Führungsbohrungen der Trommel 110 ist je ein Bolzen 122 radial verschiebbar gelagert, der an seinem äusseren Ende einen flügelartigen Ansatz 123 trägt. Dieser weist, analog dem ersten Aus- fuhrungsbelspiel, kerbenartige Ausnehmungen 124 Auf, die den axialen Endwänden 113 und 114 unmittelbar gegenüberstehen und Durchlässe von der Vorderseite zur Rückseite des Ansatzes bilden. Jeder Bolzen 122 ist von einer Schraubendruckfeder 102 umgeben, die sich mit ihrem einen Ende gegen eine Schulter der Trommel 110 und mit ihrem andern Ende gegen einen Stift 103 abstützt, welcher den Bolzen 122 quer durchsetzt. Die Feder 102 ist bestrebt, den Bolzen 122 radial nach innen zu bewegen.
Im ringförmigen Raum zwischen dem Umfang der Trommel 110 und dem Hohlzylinder 112 befindet sich wieder der Füllstoff 34. wie mit Bezug auf das erste Beispiel beschrieben worden ist. Auch ist die Innenfläche des Hohlzylinders 112 wieder mit dem Belag 36 versehen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Die Gebrauchs-und Wirkungsweise des beschriebenen Drehmomentübenragers ist wie folgt :
Die Nabe 111 wird mit einer z. B. durch einen Motor angetriebenen Welle verbunden, wogegen die Nabe 116 auf einer anzutreibenden Welle befestigt wird. Im Ruhezustand sind die Bolzen 122 unter dem Einfluss der Feder 102 radial nach innen geschoben, wie in Fig. 3 dargestellt. Beim Anlauf der die Nabe 111 tragenden Welle wird zunächst kein Drehmoment auf die Nabe 116 übertragen, da die Ansätze 123 nicht oder nur sehr wenig über die Umfangsfläche der Trommel 110 hinaus vorstehen.
Bei steigender Drehzahl der Trommel 110 werden jedoch die Bolzen 122 infolge Fliehkraftwirkung entgegen dem Einfluss der Federn 102 immer weiter nach aussen bewegt, bis schliesslich, wenn die Federn 102 ganz zusammengepresst sind, die Ansätze 123 bis auf einen Bruchteil eines Millimeters an den Belag 36 heranreichen.
Mittels der Ansätze 123 und des Füllstoffes 34 wird ein Drehmoment von der Trommel 110 auf den Hohlzylinder 112 und somit auf die Nabe 116 übertragen, wie mit Bezug auf das erste Beispiel erläutert worden ist. Die Kupplung zwischen den Naben 111 und 116 erfolgt auch hier wieder nicht schlagartig, sondern allmählich mit steigender Drehzahl der Trommel 110. Wird der die Trommel 110 antreibende Motor stillgesetzt, so kehren beim Abnehmen der Drehzahl die Bolzen 122 unter dem Einfluss der Federn 102. in ihre innere Ausgangslage zurück, wobei die Kupplung automatisch gelöst wird.
Gemäss Fig. 4 kann die Innenfläche des Hohlzylinders 212 mit einer Vielzahl von im Querschnitt dreieckförmigen Rillen 205 versehen sein, die sich quer zur Umfangsrichtung des Hohlzylinders erstrek- ken. Der Belag 236, welcher aus Kunstharz und pulverförmigem Füllstoff besteht, ist in die Rillen 205 hineingestrichen worden und haftet daher ausserordentlich gut am Hohlzylinder 212.
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Die in Fig. 5 veranschaulichte Ausführungsvatiante unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 4 nur durch eine andere Querschnittsform der Rillen 305 im Hohlzylinder 312, die hier etwa halbkreisför- mig ist. Die Wirkung der Rillen 305 und des darin haftenden Belages 33'6 ist gleich wie beim vorherigen Beispiel.
Es sind selbstverständlich auch andere Querschnittsformen der Rillen denkbar. Auch ist es möglich, an der Innenfläche des Hohlzylinders anstatt Rillen andere Vertiefungen anzubringen, was beispielsweise einfach durch Rauhen der Hohlzylinderinnenfläche geschehen kann, sei es z. B. durch Sandstrahlen oder durch Ätzen.
Der Vorteil der beschriebenenDrehmomentUbertrager Ist, dass sie im Vergleich zu Ihren Abmessungen verhältnismässig grosse Drehmomente zu übertragen vermögen, ohne sich dabei in unzulässiger Weise zu erwärmen und ohne die Gefahr eines unbeabsichtigten Durchgleitens, d. h. Löseas der Kupplung.
PATENTANSPRÜCHE :
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Hohlzylinder sowie einen zwischen der Trommel und dem Hohlzylinder angeordneten pulverförmigen Füllstoff, z. B. aus Metallsulfid, aufweist, der an der inneren Umfangsfläche des Hohlzylinders eine Schichte bildet, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an der inneren Umfangsfläche des Hohlzylin-
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aus einem Gemenge aus einem nicht thermoplastischem Kunstharz und dem pulverförmigem Füllstoff besteht, auf welchem Belag sich im Betriebe der Kupplung eine aus dem pulverförmigen Füllstoff allein gebildete Schichte abstützt.