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Reibungskupplung mit Drehmomentbegrenzung
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit Drehmomentbegrenzung, bei der die Reibungsglieder sowohl von einer Federkraft belastet sind, deren Grösse sich mit dem übertragenen Moment ändert, als auch unter der Wirkung eines Spreizorganes stehen. Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Kupplung so zu gestalten, dass einerseits nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes das Drehmoment möglichst in voller Höhe erhalten bleibt und dass auch das Grenzdrehmomem sich bei den in Betrieb vor- kommenden Schwankungen des Reibwertes an den Kupplungsscheiben nicht ändern soll.
Es sind Reibungskupplungen mit Drehmomentbegrenzung bekanntgeworden, bei denen die Reibungsflächen unter der Wirkung einer Federkraft stehen, deren Grösse sich mit dem übertragenen Drehmoment ändert, mit dem Ziel, eine hochgradige Unabhängigkeit von Reibwertschwankungen zu erreichen. Diese be- kannten Kupplungen haben aber den Nachteil, dass einerseits nur verhältnismässig geringfügige Schwankungen des Reibwertes ausgeglichen werden können, oder dass die Dimensionen der Federn unwirtschaftlich gross werden. Auch haben die bekannten Kupplungen den Nachteil, dass bei Abnutzung der Reibbeläge oder Lamellen eine unerwünschte Entspannung der Anpresskraft eintritt, so dass der Anpressdruck absinkt und das übertragbare Drehmoment kleiner wird.
Zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Kupplungen wird erfindungsgemäss die Verwendung von an sich bekannten Federmitteln mit abfallender Kennlinie, insbesondere von Tellerfedern, vorgeschlagen, die im eingespannten Zustand einen hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegenden Arbeitsbereich aufweisen.
Die erfindungsgemäss ausgebildete Kupplung ermöglicht eine vom Reibwert unabhängige Aufrechterhaltung des Drehmomentes in konstanter Weise. Das Federmittel kann verhältnismässig klein bemessen werden, wodurch der Raumbedarf der Kupplung und auch die Herstellungskosten gering sind. Die im Betrieb vorkommenden Reibwertschwankungen einschliesslich des Unterschiedes zwischen ruhender und gleitender Reibung können zuverlässig ausgeglichen werden.
Die Erfindung besteht auch darin, dass die Federkennung auf das an sich bekannte, zwischen den Kupplungsscheiben angeordnete, die Federspannung drehmomentabhängig ändernde Spreizorgan abgestimmt ist, wodurch das Produkt aus Reibwert und Anpresskraft bei den im Betrieb vorkommenden Reibwertschwankungen konstant bleibt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in an sich bekannter Weise als Spreizorgan Kugelpaare vorhanden, die einerseits jeweils in Ausnehmungen eines flanschartigen Ansatzes deseinen nabenförmigen Kupplungsteiles angeordnet sind und anderseits sich gegen Vertiefungen in den beiderseits des Ansatzes angeordneten Kupplungsscheiben abstützen. Vorteilhaft sind die Vertiefungen in den Kupplungsscheiben wie bekannt kurvenförmig ausgeführt.
Erfindungsgemäss können die Kupplungsscheiben auf den den Vertiefungen gegenüberliegenden Seiten mit Reibbelägen zusammenarbeiten, die ihrerseits an einem Flansch des einen Kupplungsteiles bzw. an einer im Gehäuse geführten Stdtzscheibe anliegen.
Die Erfindung besteht auch darin, dass die Tellerfeder zwischen der im Gehäuse und auf einem nabenförmigen Kupplungsteil axial verschiebbaren, jedoch gegenüber dem Gehäuse undrehbar angeordneten Stützscheibe und dem Gehäuse eingespannt und durch axial angeordnete Verbindungsschrauben, die den Gehäuseteil mit dem Flansch verbinden, auf die erforderliche Spannung einstellbar ist.
Schliesslich kann die Erfindung auch darin bestehen, dass eine mehrteilige Tellerfeder wie an sich bekannt mehrere lamel-
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lenförmige, teils mit dem Gehäuse, teils mit einem nabenförmigen Kupplungskörper über Ausnehmungen in Eingriff stehende Kupplungskörper über eine im Gehäuse axial verschiebbare, aber unverdrehbar angebrachte Stützscheibe beaufschlagt, wobei die kugelförmigen, in Ausnehmungen gelagerten Spreizkörper bei einer Veränderung des Drehmomentes die Spannung der Tellerfeder ändern.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Kupplung mit zwei Reibscheibenpaaren, zwischen denen ein Reibbelag eingelegt ist, zum Teil geschnitten.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt in Umfangsrichtung durch das Spreizorgan dieser Kupplung. Fig. 3 zeigt eine Lamellenkupplung nach dem gleichen Prinzip im Schnitt. Fig. 4 zeigt das Spreizorgan der Kupplung nach Fig. 3. Fig. 5 zeigt die Kennlinie einer Tellerfeder für eine derartige Kupplung mit Angabe des ausnutzbaren Arbeitsbereiches der Feder.
Beider Reibscheibenkupplung nach Fig. 1 trägt die Antriebsnabe 1 mehrere am Umfang eines flanschartigen Ansatzes angebrachte Bohrungen, in denen Kugeln 2, 3 axial verschiebbar liegen, die sich gegen Vertiefungen abstützen, welche in Kupplungsscheiben 4 und 5 angebracht sind. Die Kupplungsscheiben 4,5 sind drehbar, teils auf der Antriebsnabe 1, teils im Gehäuse 11 gelagert. Ihre Vertiefungen sind in Umfangsrichtung kurvenförmig ausgebildet gemäss Fig. 2. Die Kupplungsscheiben 4 und 5 stützen sich über Reibbeläge 6 und 7 gegen einen Flansch 8 an der Abtriebsseite der Kupplung und gegen eine Stützscheibe 9 ab, welche auf der Nabe 1 axial verschiebbar und drehbar, im Gehäuse 11 jedoch nicht drehbar, aber axial verschiebbar angeordnet Ist.
Drei Stellschrauben 12 verbinden das Gehäuse 11 mit dem Flansch 8 in der Weise, dass der Abstand des Gehäuses 11 vom Flansch 8 verstellt werden kann. Im Raum zwischen dem Gehäuse 11 und der Stützscheibe 9 liegt eine Tellerfeder 10. Die Spannung der Tellerfeder 10 wird mit der Verstellung der Stellschrauben 12 verändert. Die Tellerfeder 10 ist so eingestellt, dass ihre Vorspannung gemäss Fig. 5 hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegt, so dass ihre Kraftwirkung bei weiterer Zusammendrückung absinkt.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind in dem Gehäuse 11'Lamellen 6'angeordnet, die zum Teil in die Aussenverzahnung der Nabe l'und zum Teil in die Innenverzahnung eines Mitnehmerringes 4'eingreifen.
Eine mehrteilige Tellerfeder 10'beaufschlagt über eine Stützscheibe 9'die Lamellen 6'und wird ihrerseits in ihrer Spannung verändert durch Kugeln 2',,,, welche in Vertiefungen des Gehäuses 11'und des Anpressringes 5'angeordnet sind. Die Vorspannung der mehrteiligen Tellerfeder 10'kann durch einen Schraubring 12'verstellt werden, welcher mit seinem Aussengewinde in ein Innengewinde des Gehäuses 11' eingeschraubt ist.
Die Wirkungsweise der Kupplung nach Fig. 1 ist folgende : Bei ansteigendem Reibwert werden die Scheiben 4, 5 durch die Kugeln 2, 3 weiter auseinandergespreizt und die Tellerfeder 10 zusammengedrückt.
Da diese Feder aber im abfallenden Arbeitsbereich ausgenutzt wird gemäss Fig. 5, fällt dabei die Anpresskraft ab. Durch die richtige Wahl der Federkennung und des möglichen Spreizweges im Spreizorgan 2, 3, 4, 5 in Abstimmung mit im Betrieb praktisch vorkommenden Reibwertschwankungen ist es möglich, das Produkt aus Anpresskraft und Reibbeiwert konstant zu halten. Umgekehrt wird bei einem Nachlassen des Reibwertes eine Entlastung der Tellerfeder 10 herbeigeführt, wobei infolge der abfallenden Kennlinie ein Ansteigen der Federkraft stattfindet.
Die Kupplung nach Fig. 3 wirkt nach dem gleichen Prinzip. Auch hier wird die Vorspannung der Tellerfeder 10'in Abhängigheit vom Reibwert über die Spreizorgane 11', 2', 5'so verändert, dass das Produkt aus Anpressdruck und Reibwert konstant bleibt.
Nach der Erfindung können auch andere Federmittel mit fallender Kennlinie Verwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Reibungskupplung mit Drehmomentbegrenzung, bei der die Reibungsglieder sowohl von einer Federkraft belastet sind, deren Grösse sich mit dem übertragenen Moment ändert, als auch unter der Wirkung eines Spreizorganes stehen. gekennzeichnet durch die Verwendung von an sich bekannten Federmitteln (10) mit abfallender Kennlinie, insbesondere von Tellerfedern (10), die im eingespannten Zustand einen hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegenden Arbeitsbereich aufweisen.