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Uberlast-Wellenkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlast-Wellenkupplung, die aus einem auf der einen Welle sitzenden Nabenteil mit einer Mehrzahl von in Bohrungengeführten, federnd auswärts gedrUckten Kupplungs - bolzen und aus einem mit der andern Welle verbundenen Hülsenteil besteht, der Innenlängsnuten mit etwa sägezahnförmigem Querschnitt für den Eingriff der Kupplungsbolzen aufweist. Solche Kupplungen haben die Aufgabe, die Übertragung eines einen bestimmten Wert überschreitenden Drehmomentes zu verhindern und damit eine Überlastung der treibenden oder getriebenen Teile auszuschliessen. Bei den bekannten Kupplungen dieser Art sind die Führungsbohrungen für die Kupplungsbolzen im Nabenteil radial zur Wellenachse angeordnet und das vorragende Ende der Kupplungsbolzen ist zweiseitig dachförmig abgeschrägt.
Sobald das zu übertragende Drehmoment den durch die auf die Kupplungsbolzen drückenden Federn bestimmten Wert überschreitet, werden die Kupplungsbolzen zufolge der besonderen Querschnittsform der Innenlängsnuten desHülsenteiles und der Abschrägungen ihres in diese Nuten eingreifenden Endes in den Nabenteil einwärts gedrückt, so dass der Kraftfluss kurzzeitig unterbrochen ist, bis die Kupplungsbolzen wieder in die nächste Nut einrasten, worauf sich der Vorgang so lange wiederholt, bis das Drehmoment den Sollwert erreicht hat bzw. der Antrieb abgeschaltet wird. Der bekannten Ausführung haften verschiedene Nachteile an. So ist aus konstruktiven Gründen die Führungslänge der Kupplungsbolzen verhältnismässig gering.
Da ausserdem die Resultierende der bei der Drehmomentübertragung auf die Kupplungsbolzen wirkenden Kräfte mit der Bolzenachse einen vergleichsweise grossen Winkel einschliesst, ergeben sich hohe Kantenpressungen an denRändem derFührungsbohrungen und somit unkontrollierbare Reibungsverhältnisse an diesen Stellen, so dass das zu übertragende Höchstdrehmoment nicht mit Sicherheit festgelegt werden kann. Ausserdem besteht die Gefahr, dass sich die Kupplungsbolzen beim Einwärtsdrfik- ken in die Führungsbohrungen verdrehen und dann ihre Aufgabe nicht mehr erfüllen können. Ein weiterer Mangel ist auch darin zu erblicken, dass die bekannte Kupplung bei Überschreitung eines bestimmten Drehmomentes in beidenDrehrichtungen auslöst, obwohl in vielen Fällen eine starre Kupplung in der Gegendrehrichtung erwünscht wäre.
Es ist auch schon eine Sicherheitskupplung bekanntgeworden, bei der der Nabenteil an seinem Umfang die Längsnuten mit etwa sägezahnförmigem Querschnitt aufweist, wogegen im Hülsenteil als zweiarmige Hebel ausgebildete, schwenkbare Mitnehmerkörper gelagert sind, auf deren einen Hebelarm jeweils eine in einem verschiebbaren Topf angeordnete Feder einwirkt. Die Führungsbohrungen für die Federtöpfe sind dabei tangential zu einem gedachten Zylinder um die Wellenachse angeordnet. Bei Überlast werden die Mitnehmerkörper gegen die Federkraft verschwenkt, wobei dann die Federtöpfe in die Mitnehmerkörper derart einrasten, dass eine bleibende Lösung der Kupplung erfolgt.
Hier handelt es sich also um eine zufolge der zusätzlichen Mitnehmerkörper und deren Lagerbolzen verhältnismässig komplizierte Konstruktion, die einen beträchtlichen Aussendurchmesser des Hülsenteils voraussetzt und die nach erfolgter Lösung erst wieder umständlich in die Kupplungsstellung versetzt werden muss.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und die Schaffung einer verbesserten Über- last-Wellenkupplung der eingangs geschilderten Art, bei der trotz einfachem Aufbau das vorbestimmte Höchstdrehmoment stets eingehalten wird und die zugleich als Einwegkupplung ausgebildet ist.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Führungsbohrungen für die Kupplungsbolzen in an sich bekannter Weise tangential zu einem gedachten gemeinsamen Zylinder um die Wellenachse angeordnet sind und jeweils eine der beiden Flanken der Innenlängsnuten normal zur Führungsbohrungsachse verläuft, so dass die Kupplungsbolzen mit ihren Stirnflächen an diesen Flanken anliegen. Zufolge dieser Anordnung bzw. Nutenausbildung ist die Resultierende der bei der Drehmomentübertragung auf die Kupplungsbolzen wirkenden Kräfte im wesentlichen parallel zur Bolzenachse gerichtet, so dass die Reibungskräfte keinen merkbaren Einfluss mehr ausüben können, keine Kantenpressungen zu befürchten sind und somit allein die Federkräf te für den Wert des maximal übertragbaren Drehmomentes massgeblich sind.
Die Führungsbohrungen können bei tangentialer Anordnung auch bedeutend länger als bei radialer Anordnung ausgeführt werden, so dass sich eine verbesserte Führung der Kupplungsbolzen mit günstigeren Verhältnissen hinsichtlich etwaiger Querkräfte ergibt. Da die Kupplungsbolzen mit ihrer zu ihrer Achse normalen Stirnfläche an der betreffenden Flanke der Innenlängsnut des Hülsenteils anliegen, ist ein ZurückdrUcken der Bolzen nur bei Relativverdrehung in einer Richtung möglich, die Kupplung stellt also eine Einwegkupplung dar.
In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen die Kupplungsbolzen an ihrem aus der Führungsbohrung vorragenden Ende an der dem Hülsenteil abgekehrten Seite eine ebene Stützfläche auf, mit der sie an jeweils zur Bolzen- und Wellenachse parallelen Führungsflächen des Nabenteils anliegen. Es ist also die Führungslänge der Kupplungsbolzen über die Führungsbohrung hinaus vergrössert und es wird zugleich eine Verdrehung der Bolzen verhindert. Ausserdem ergibt sich eine günstige Abstützung der Kupplungsbolzen in unmittelbarer Nähe der auf sie wirkenden Kräfte für den Fall, dass der Antrieb in Gegendrehrichtung ohne Drehmomentbegrenzung erfolgt.
Erfindungsgemäss weisen schliesslich die Kupplungsbolzen an der der Stützfläche gegenüberliegenden Seite eine jeweils zur zweiten Nutflanke parallele Abschrägung auf. Die Bolzen liegen daher in Gegendrehrichtung, bei der kein Lösen stattfinden soll, mit den Abschrägungen satt an den zugehörigen Nutflanken an, wodurch die spezifische Flächenpressung auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
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Querschnitt nach der Linie II - II der Fig. l.
Die zu kuppelnden Wellen sind mit 1 und 2 bezeichnet. Die Kupplung selbst besteht aus einem auf der Welle 1 sitzenden Nabenteil 3 und aus einem diesen umschliessenden Hülsenteil 4, der drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Der Nabenteil 3 weist Bohrungen 5 auf, die je um 900 gegeneinander versetzt und zu dritt nebeneinander angeordnet sind. Die Bohrungen verlaufen tangential zu einem gedachten gemeinsamen Kreiszylinder 6 um die Achse der Wellen 1, 2. Die Bohrungen 5 dienen zur Aufnahme und Führung verschiebbarer Kupplungsbolzen 7, die durch je eine Feder 8 nach auswärts gedrückt werden. Der Hülsenteil 4 der Kupplung weist Innenlängsnuten 9 auf, die einen etwa sägezahnförmigen Querschnitt besitzen und in die die Kupplungsbolzen 7 einrasten.
Dabei ist jeweils die eine Nutflanke 9a normal zur Achse der Bohrungen 5 bzw. der Kupp lungsbolzen 7 gerichtet, so dass die Kupplungsbolzen mit ihren Stirnflächen an diesen Flanken anliegen.
DieKupplungsbolzen 7 sind an ihren aus den Führungsbohrungen 5 vorragenden Enden nicht zy- lindrisch ausgebildet, sondern besitzen an der dem Hülsenteil 4 abgekehrten Seite eine ebene Stützfläche 10, mit der sie an zur Bolzen- und Wellenachse parallelen Führungsflächen 11 des Nabenteiles 3 anliegen. An der der Stützfläche 10 gegenüberliegenden Seite weisen die Kupplungsbolzen 7 eine Abschrägung 12 auf, die parallel zur zweiten Nutflanke 9b verläuft.
Es sei angenommen, dass der Hülsenteil 4 der treibende Teil mit der in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung ist. Sobald das zu übertragende Drehmoment einen durch die Summe aller Federkräfte bestimmten Wert überschreitet, werden die Kupplungsbolzen 7 in die Führungsbohrungen 5 zurückgedrückt und es ergibt sich eine kurzzeitige Unterbrechung des Kraftflusses, bis die Kupplungsbol- zen in die jeweils nächste Längsnut 9 einrasten. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Drehmoment den Sollwert erreicht hat bzw. der Antrieb abgeschaltet ist.
Erfolgt der Antrieb im Gegendrehsinn, so wirkt die Kupplung als starre Kupplung, da sich dann die Kupplungsbolzen 7 mit den Abschrägungen 12 satt an die Nutflanken 9b anlegen und der Winkel der Abschrägung so gewählt ist, dass kein Einwärtsdrücken der Kupplungsbolzen stattfinden kann (Selbsthemmung).