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Drehmomentkupplung
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentkupplung mit einer Kupplungstrommel einerseits und einer Kupplungsnabe mit zumindest einer Kupplungsscheibe anderseits und zumindest einem in den Kupplungsscheiben um eine zur Kupplungsachse parallele Achse schwenkbar gelagerten Kuppelglied, das mit einem Mitnehmerfortsatz in eine Nut der Kupplungstrommel eingreift und durch eine Federung in Eingriff gehalten ist, bei Erreichung des Ausrückmomentes jedoch um seine Achse ausser Eingriff geschwenkt wird.
Bei einer bekannten Drehmomentkupplung dieser Art ist die Lagerung des Kuppelgliedes in den Kuppelscheiben radial geführt und durch eine radial wirkende Federung nach aussen gedrückt, um das Kuppelglied mit der Kupplungstrommel in Eingriff zu halten. Bei Überschreitung des zulässigen Drehmoments kippt das Kuppelglied um seine Achse und gerät ausser Eingriff. Nach Stillsetzung des Antriebes wird dann das Kuppelglied durch Verdrehung mittels eines Schlüssels von aussen wieder in Eingriff gebracht.
Der Nachteil dieser bekannten Drehmomentkupplung ist zunächst der, dass die Fliehkräfte der radial wirkenden Federn und radial geführten Lagerung zusätzlich zur Federkraft das Kuppelglied beaufschlagen.
Dies hat zur Folge, dass verschiedenen Drehzahlen verschiedene Ausrückdrehmomente zugeordnet sind, wie dies bei einer kombinierten Drehzahl- und Drehmomentkupplung der Fall ist. Aufgabe einer reinen Drehmomentkupplung ist aber, bei jeder Betriebsdrehzahl selbsttätig auszukuppeln, sobald das übertragene Drehmoment ein und denselben bestimmten Wert übersteigt.
Ein weiterer Nachteil ist insbesondere beim Vorhandensein mehrerer Kuppelglieder dadurch gegeben, dass das Einkuppeln durch Verdrehen der Kuppelglieder mittels eines Schlüssels von Hand aus erfolgen muss. Dieser Umstand bedeutet nicht nur eine zeitraubende Beanspruchung der Bedienungsperson, sondern auch eine Gefahrenquelle, wenn nämlich die Bedienungsperson vergisst, vor dem Einschalten des Antriebes den Schlüssel abzuziehen.
Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile eine reine Drehmomentkupplung der eingangs beschriebnen Art zu schaffen, welche durch blosses Stillsetzen des Antriebes auch selbsttätig wieder einkuppelt. Die Erfindung erreicht dieses Ziel dadurch, dass das Kuppelglied einen Hebel aufweist, der durch die in Umfangsrichtung wirkende Federung in radialer Lage gehalten ist, in welcher der Mitnehmerfortsatz des Kuppelgliedes in die Nut der Kupplungstrommel eingreift.
Die in Umfangsrichtung wirkende Federung ist drehzahlunabhängig, da die Fliehkräfte ihrer Teile normal zur Federkraft wirken. Weiters kann die in Umfangsrichtung wirkende Federung das übertragene Drehmoment direkt aufnehmen, ohne dass wie bei einer radial wirkenden Federung, erst durch teure radiale Führungen die erforderliche Abstützung zur Mitnahme hergestellt werden muss.
Der Hebel des Kuppelgliedes wird beim Auskuppeln aus der radialen Lage in eine tangentiale Lage geschwenkt und in dieser durch Fliehkraft gegen die Federkraft festgehalten. Beim Stillsetzen des Antriebes verschwindet die Fliehkraft und die Federung drückt den Hebel wieder in die radiale Lage, in welcher sich der Mitnehmerfortsatz des Kuppelgliedes in Eingriff befindet und die Kupplung eingerückt ist.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Federung aus tangential verlaufenden Schraubfedern und in Umfangsrichtung geführten Ringstücken, wobei zwei Ringstücke voneinander entgegengesetzten Richtungen gegen den Hebel des Kuppelgliedes drücken, während ein drittes Ringstück dem Kuppelglied gegenüber-und auf den Kupplungsscheiben festliegt. Damit ist die Federung in beiden Umfangsrichtungen symmetrisch und die Kupplung in beiden Drehrichtungen verwendbar.
Erfindungsgemäss liegt die Schwenkachse des Kuppelgliedes in der durch die gegen den Hebel drückenden Ringstücke bestrichenen Ringzone, wobei vorzugsweise der Hebel an seinem Ende schneidenförmig ausgebildet ist. Diese Massnahme ergibt eine günstige Verriegelung des Kuppelgliedes in der ausgerückten bzw. verschwenkten Stellung, um ein vorzeitiges Einschwenken bzw. Einrücken bei niedrigen Drehzahlen zu verhindern.
In diesem Falle ist das Wiedereinrücken bei Stillstand des Antriebes dadurch unterstützt und gewährleistet, dass die Schwenkung des Kuppelgliedes von einer durch Fliehkraft verstellbaren Feder, vorzugsweise einer offenen Ringfeder, begrenzt ist, welche sich bei Stillstand der Kupplungsnabe einwärts stellt und den
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Hebel des Kuppelgliedes so weit aus der verriegelten tangentialen Lage einwärts zieht, bis der in Umfangs- richtung wirkenden Federung die Rückstellung des Hebels in die radiale Betriebslage ermöglicht ist.
Um bei beiden Drehrichtungen gleiche Federn für die in Umfangsrichtung wirkende Federung zur
Begrenzung des übertragenen Drehmomentes verwenden zu können, sind Hebel und Mitnehmerfortsatz s des Kuppelgliedes auf dessen Achse um 1800 gegeneinander versetzt.
Um auch bei grösseren Drehmomenten leichte Federn verwenden zu können, ist der Hebel des Kuppel- gliedes länger als dessen Mitnehmerfortsatz.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Teile einer Drehmomentkupplung in schaubildlicher, axial auseinandergezogener Dar- stellung, Fig. 2 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt und Fig. 3 einen Querschnitt nach der
Linie 3-3 der Fig. 2. Fig. 4 stellt einen Längsschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2 dar.
In den Figuren bildet im wesentlichen die Kupplungsnabe 7 den treibenden Teil 5 und die Kupplungstrom- mel 50 den angetriebenen Teil 6. Mit der Nabe 7 sind Scheiben 12 und 8 in axialem Abstand voneinander verbunden, im Falle der Scheibe 8 durch einen in eine Keilnut 26 der Scheibe 8 eingreifenden Keil 27.
Zwischen den Scheiben 12 und 8 sind Ringstücke 18, 38 und 43 angeordnet und mit ringförmigen
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Zwischen den Ringstücken 38 und 43 befindet sich ein Kuppelglied 32, welches mit Zapfen 33 und 34 in
Bohrungen 13 und 31 der Scheiben 12 bzw. 8 schwenkbar gelagert ist. Die Zapfen 33 und 34 des Kuppel- gliedes 32 liegen innerhalb der von den Ringstücken bestrichenen Ringzone.
Dieses Kuppelglied greift mit seinem durch einen Zahn 36 gebildeten Mitnehmerfortsatz in eine achsparallele Nut 51 der Kupplungstrommel50 und mit seinem schneidenförmig ausgebildeten Hebel 35 zwischen die Ringstücke 38 und 43. Der Hebel 35 ist länger als der Zahn 36. Hebel 35 und Zahn 36 des
Kuppelgliedes 32 sind auf dessen durch die Zapfen 33,34 gebildeten Achse um 1800 gegeneinander ver- setzt.
Zwischen dem Ringstück 18 einerseits und den Ringstücken 38 bzw. 43 anderseits ist je eine Schraub- feder 40 bzw. 45 tangential angeordnet und in Ausnehmungen 24, 39 bzw. 44 der Ringstücke gesichert.
Das mittlere Ringstück 18 ist durch achsparallele Bolzen 19, 20, 28, 29 auf den Scheiben 12 und 8 festge- legt. Damit bilden die Federn 40 und 45 mit den in Ringnuten 15, 30 geführten Ringstücken 38 und 43 eine in Umfangsrichtung wirkende Federung, welche den Hebel 35 des Kuppelgliedes 32 in radialer Lage hält, in der der Zahn 36 des Kuppelgliedes 32 in die Nut 51 der Kupplungstrommel 50 eingreift und der treibende Teil 5 mit dem getriebenen Teil 6 gekuppelt ist.
Auf einem Absatz 14 einer Eindrehung 17 der Scheibe 12 ist eine offene Ringfeder 48 stramm anliegend gelagert und mit einer Ausbiegung 49 gegen Verdrehung relativ zur Scheibe 12 gesichert. Die Enden der
Ringfeder 48 wirken mit einem Anschlagzapfen 37 des Kuppelgliedes 32 zusammen, indem sie dessen
Schwenkausschlag begrenzen.
Von den übrigen Teilen der dargestellten Drehmomentkupplung ist die Antriebswelle mit 11 und die Abtriebswelle mit 58 bezeichnet. Für die Verkeilung der Antriebswelle in der Bohrung 9 der Kupplungsnabe 7 ist eine Keilnut 10 vorgesehen. Der Keil 59 sichert die Abtriebswelle 58 in der Bohrung 57 der Nabe 56 der Kupplungstrommel50 und ist selbst durch eine Schraube 60 in seiner Stellung gehalten. Die
Scheibe 8 ist auf der Kupplungsnabe 7 durch einen Sprengring 55 axial gesichert. Die über die mit der Kupplungsnabe 7 verbundene Scheibe 12 greifende Kupplungstrommel 50 ist durch eine Blende 53 abgeschlossen und durch einen in die Nut 54 der Trommel 50 eingesetzten Sprengring 52 in dieser axial gesichert.
Die Wirkungsweise der gezeigten Drehmomentkupplung gemäss der Erfindung ist die folgende : Im Betrieb überträgt das Kuppelglied 32 mit seinem in die Nut 51 der Kupplungstrommel 50 eingreifenden Zahn 36 das Drehmoment vom antreibenden Teil 5 auf den angetriebenen Teil 6 der Kupplung. Durch seinen zwischen den Ringstücken 38 und 43 der in Umfangsrichtung wirkenden Federung eingespannten Hebel 35 wird das Kuppelglied 32 mit seinem Zahn 36 in der radialen Eingriffslage gehalten.
Wenn das übertragene Drehmoment einen bestimmten zulässigen Wert überschreitet, drückt das Kuppelglied 32 mit seinem Hebel 35 die Ringstücke 38 und 43 auseinander, wobei es um seine Achse 33,34 kippt und mit seinem Zahn 36, die Kupplung lösend, ausser Eingriff gerät.
Einmal aus der radialen Lage gebracht, kippt das Kuppelglied 32 unter Einwirkung der Fliehkraft des gegenüber dem Zahn 36 längeren Hebels 35 in eine etwa tangentiale Lage, in welcher der schneidenförmig ausgebildete Hebel 35 dem Ringstück 38 oder 43 Ge nach der Drehrichtung) der in Umfangsrichtung wirkenden Federung keinen Hebelarm für die Rückstellung bietet und der Zapfen 37 an der durch Fliehkraft auswärts verstellten Ringfeder 48 anschlägt, wodurch die Verschwenkung des Kuppelgliedes 32 begrenzt ist.
Um nun die Kupplung wieder einzurücken, genügt es, den Antrieb 5 stillzusetzen. Dabei verschwinden die Fliehkräfte des Hebels 35 und der Ringfeder 48, welche sich wieder einwärts stellt und dabei unter Vermittlung des Anschlagzapfens 37 den Hebel 35 des Kuppelgliedes 32 so weit aus der tangentialen Lage hereinholt, bis ihn das Ringstück 38 oder 43 (je nach der Drehrichtung) vollends in die radiale Betriebsstellung zurückstellt, in welcher der Zahn 36 des Kuppelgliedes 32 in die Nut 54 der Kupplungstrommel 50 eingreift und die Kupplung wieder eingerückt ist.
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Torque coupling
The invention relates to a torque clutch with a clutch drum on the one hand and a clutch hub with at least one clutch disc on the other hand and at least one coupling member which is pivotably mounted in the clutch discs about an axis parallel to the coupling axis and which engages with a driver extension in a groove in the clutch drum and is held in engagement by a suspension is, but is pivoted about its axis out of engagement when the disengagement torque is reached.
In a known torque coupling of this type, the bearing of the coupling element is guided radially in the coupling disks and is pressed outward by a radially acting suspension in order to keep the coupling element in engagement with the clutch drum. If the permissible torque is exceeded, the coupling element tilts around its axis and disengages. After the drive has been shut down, the coupling element is brought into engagement again from the outside by turning it using a key.
The disadvantage of this known torque coupling is first of all that the centrifugal forces of the radially acting springs and radially guided bearings act on the coupling element in addition to the spring force.
As a result, different release torques are assigned to different speeds, as is the case with a combined speed and torque clutch. The task of a pure torque clutch, however, is to automatically disengage at any operating speed as soon as the transmitted torque exceeds one and the same specific value.
A further disadvantage is given in particular when there are several coupling elements that the coupling must be carried out by turning the coupling elements by hand using a key. This circumstance means not only a time-consuming stress on the operator, but also a source of danger, namely if the operator forgets to remove the key before switching on the drive.
The aim of the invention, while avoiding the disadvantages mentioned, is to create a pure torque clutch of the type described at the beginning which also automatically engages again by simply stopping the drive. The invention achieves this aim in that the coupling element has a lever which is held in a radial position by the spring action acting in the circumferential direction, in which the driver extension of the coupling element engages in the groove of the clutch drum.
The suspension acting in the circumferential direction is speed-independent, since the centrifugal forces of its parts act normally to the spring force. Furthermore, the suspension acting in the circumferential direction can absorb the transmitted torque directly, without the necessary support for entrainment having to be established first by means of expensive radial guides, as is the case with a radially acting suspension.
The lever of the coupling element is pivoted when the coupling is disengaged from the radial position into a tangential position and held in this position by centrifugal force against the spring force. When the drive is stopped, the centrifugal force disappears and the suspension pushes the lever back into the radial position in which the driver extension of the coupling element is engaged and the clutch is engaged.
According to a preferred embodiment, the suspension consists of tangential helical springs and circumferentially guided ring pieces, two ring pieces pressing in opposite directions against the lever of the coupling element, while a third ring piece is fixed opposite the coupling element and on the coupling disks. This means that the suspension is symmetrical in both circumferential directions and the coupling can be used in both directions of rotation.
According to the invention, the pivot axis of the coupling element lies in the ring zone swept by the ring pieces pressing against the lever, the lever preferably being designed in the shape of a blade at its end. This measure results in a favorable locking of the coupling element in the disengaged or pivoted position in order to prevent premature pivoting or engagement at low speeds.
In this case, the re-engagement when the drive is at a standstill is supported and ensured that the pivoting of the coupling element is limited by a centrifugal adjustable spring, preferably an open ring spring, which moves inward when the clutch hub is at a standstill and the
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The lever of the coupling element is pulled inward out of the locked tangential position until the spring acting in the circumferential direction enables the lever to be returned to the radial operating position.
In order to use the same springs for the suspension acting in the circumferential direction in both directions of rotation
To be able to use limitation of the transmitted torque, the lever and driver extension s of the coupling element are offset from one another by 1800 on its axis.
In order to be able to use light springs even with larger torques, the lever of the coupling element is longer than its driver extension.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
1 shows the parts of a torque coupling in a diagrammatic, axially exploded view, FIG. 2 shows a side view with a partial longitudinal section and FIG. 3 shows a cross section according to FIG
Line 3-3 of FIG. 2. FIG. 4 shows a longitudinal section along line 4-4 in FIG.
In the figures, the clutch hub 7 essentially forms the driving part 5 and the clutch drum 50 the driven part 6. Disks 12 and 8 are connected to the hub 7 at an axial distance from one another, in the case of the disk 8 by a keyway 26 the wedge 27 engaging the disc 8.
Between the disks 12 and 8, ring pieces 18, 38 and 43 are arranged and with annular
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Between the ring pieces 38 and 43 there is a coupling element 32, which with pins 33 and 34 in
Bores 13 and 31 of the disks 12 and 8 is pivotably mounted. The pins 33 and 34 of the coupling element 32 lie within the ring zone swept by the ring pieces.
This coupling element engages with its driver extension formed by a tooth 36 in an axially parallel groove 51 of the clutch drum50 and with its blade-shaped lever 35 between the ring pieces 38 and 43. The lever 35 is longer than the tooth 36. Lever 35 and tooth 36 of the
Coupling elements 32 are offset from one another by 1800 on its axis formed by pins 33, 34.
Between the ring piece 18 on the one hand and the ring pieces 38 and 43 on the other hand, a helical spring 40 or 45 is arranged tangentially and secured in recesses 24, 39 and 44 of the ring pieces.
The middle ring piece 18 is fixed on the disks 12 and 8 by axially parallel bolts 19, 20, 28, 29. Thus, the springs 40 and 45 with the ring pieces 38 and 43 guided in the annular grooves 15, 30 form a circumferential suspension which holds the lever 35 of the coupling element 32 in a radial position in which the tooth 36 of the coupling element 32 enters the groove 51 of the Clutch drum 50 engages and the driving part 5 is coupled to the driven part 6.
An open annular spring 48 is seated tightly on a shoulder 14 of a recess 17 in the disk 12 and is secured against rotation relative to the disk 12 with a bend 49. The ends of the
Annular spring 48 cooperate with a stop pin 37 of the coupling element 32 in that it
Limit swivel deflection.
Of the remaining parts of the illustrated torque coupling, the drive shaft is denoted by 11 and the output shaft is denoted by 58. A keyway 10 is provided for wedging the drive shaft in the bore 9 of the clutch hub 7. The wedge 59 secures the output shaft 58 in the bore 57 of the hub 56 of the clutch drum 50 and is itself held in its position by a screw 60. The
Disk 8 is axially secured on clutch hub 7 by a snap ring 55. The clutch drum 50, which engages via the disk 12 connected to the clutch hub 7, is closed off by a cover 53 and axially secured in this by a snap ring 52 inserted into the groove 54 of the drum 50.
The mode of operation of the torque coupling shown according to the invention is as follows: During operation, the coupling element 32 with its tooth 36 engaging in the groove 51 of the coupling drum 50 transmits the torque from the driving part 5 to the driven part 6 of the coupling. Through its lever 35 clamped between the ring pieces 38 and 43 of the suspension acting in the circumferential direction, the coupling element 32 is held with its tooth 36 in the radial engagement position.
When the transmitted torque exceeds a certain permissible value, the coupling element 32 pushes the ring pieces 38 and 43 apart with its lever 35, tilting about its axis 33,34 and disengaging its tooth 36, releasing the coupling.
Once brought out of the radial position, the coupling element 32 tilts under the action of the centrifugal force of the lever 35, which is longer than the tooth 36, into an approximately tangential position, in which the blade-shaped lever 35 corresponds to the ring piece 38 or 43 Ge according to the direction of rotation) that acts in the circumferential direction The suspension does not offer a lever arm for resetting and the pin 37 strikes the annular spring 48, which is displaced outward by centrifugal force, whereby the pivoting of the coupling element 32 is limited.
In order to re-engage the clutch, it is sufficient to shut down the drive 5. The centrifugal forces of the lever 35 and the annular spring 48 disappear, which moves inwards again and, with the mediation of the stop pin 37, pulls the lever 35 of the coupling element 32 out of the tangential position until the ring piece 38 or 43 (depending on the direction of rotation ) completely returns to the radial operating position in which the tooth 36 of the coupling element 32 engages in the groove 54 of the clutch drum 50 and the clutch is re-engaged.