Reibungskupplung Gegenstand der Erfindung ist eine Rei bungskupplung, die vorzugsweise zur Über tragung von Kräften oder Momenten zwi schen bewegten Maschinenelementen ausge bildet und schaltbar oder nicht schaltbar sein kann.
Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art sind mit den kraftübertragenden Elemen ten feste Körper mit Reibflächen verbunden. Durch eine entsprechende Druckkraft und die dadurch bedingte Reibungskraft wird die Übertragung von Kräften ermöglicht.
Die Reibungskupplungen bekannter Art haben den Nachteil, dass beim Rutschen die Reibzahl in hohem Masse von der Gleit- geschwindigkeit, der Temperatur und der Schmierung der Reibflächen abhängig ist. Ausserdem ist es bei Kupplungen mit bekann ten Reibungselementen nicht möglich, die Kupplungen mit vollem Drehmoment längere Zeit rutschen zu lassen, da die erzeugte Rei bungswärme nicht abgeführt werden kann und die Entstehung hoher Temperaturen die Kupplungen beschädigen. Bei Reibungskupp lungen zur Übertragung von Drehmomenten, die als Überlastungsschutz dienen sollen, ist ausserdem das Drehmoment zum Einleiten der Rutschdrehung je nach den Betriebsbe dingungen sehr schwankend.
Bei der Kupplung gemäss der Erfindung können diese Nachteile vermindert oder ver mieden werden. Die Erfindung ist gekenn zeichnet durch mindestens zwei kraftüber- tragende Elemente mit Reibflächen, zwischen denen ein oder mehrere Sätze von Rollen an geordnet sind, die durch Haltemittel minde stens bei der Kraftübertragung so gehalten werden, dass ihre Achsen zur Bewegungs richtung einen Winkel einschliessen, der von 90 abweicht.
Die Form der Rollen kann je nach Er fordernis zylindrisch, kegelig, ballig oder auch anders geartet sein. Die Haltevorrich tung der. Rollen bzw. der Käfig kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen.
Es sind zwar bereits Vorrichtungen be kannt, bei denen Rollen in Käfigen so ge führt werden, dass ihre Achsen einen Winkel zur Achsebene eines andern Elementes ein schliessen. Jene Rollen bewegen sich jedoch nur rollend, senkrecht zu ihrer Achse mit dem Zweck, eine schraubenlinienförmige Bewegung zu erzeugen, aus der sich sekundär andere Wirkungen ergeben.
Im vorliegenden Falle schliessen die Achsen der Rollen einen Win kel zur Bewegungsrichtung ein, der von 90 abweicht, wodurch die Rollen an der reinen Rollbewegung gehindert und gezwungen wer den, gleichzeitig mit der Rollung auch, gegen über den Reibflächen, eine Gleitbewegung in Richtung ihrer Achse auszuführen und Rei bungskräfte entsprechend ihrer jeweiligen von aussen her wirkenden Belastung zu erzeu gen. Die so erzeugten Reibungskräfte dienen unmittelbar der Wirkung der vorliegenden Erfindung. In den Abbildungen sind verschiedene Aus führungsbeispiele dargestellt.
Es zeigen: Abb.1 ein Reibungselement der Kupp lung für geradlinige Kraftübertragung und Relativbewegung in der Pfeilrichtung für ebene Reibflächen, Abb.2 ein Reibungselement der Kupp lung zur Übertragung von Reibungsmomenten für ebene Reibflächen, Abb. 3 ein Reibungselement der Kupplung zur Übertragung von Reibungsmomenten für kegelige Reibflächen im Axialschnitt, Abb. 4 das Reibungselement nach Abb. 3 in Draufsicht, Abb.5 eine Kupplung mit zylindrischer oder ebenen Reibflächen zur Übertragung von Kräften in axialer Richtung im Axialschnitt,
Abb. 6 eine Kupplung im Axialschnitt zur Übertragung von Drehmomenten; Abb.7 eine Kupplung im Axialschnitt, bei welcher der die Rollen führende Käfig das Reibungsmoment überträgt, Abb.8 und 9 eine Kupplung zur Über tragung von Momenten mit schwenkbaren Rollen, in Draufsicht bzw. Axialschnitt.
In der Abb. 1 ist ein plattenförmiger Käfig 1 mit zwei Fenstern wiedergegeben. In jedem Fenster sind 3: Rollen 2 unterge bracht, deren Achsen gegen die Bewegungs richtung den Winkel w haben, der von 90U abweicht. Der Käfig wird zwischen den Reib. flächen der kraftübertragenden Elemente in der Pfeilrichtung geführt. Die die Rei bungsflächen tragenden Elemente - nicht dargestellt - werden mit bekannten Mitteln ebenfalls in der Pfeilrichtung geführt und gegen die Rollen gepresst. Die Anpresskraft ist in alle Abbildungen als senkrecht zu den Reibflächen wirkend vorausgesetzt.
In der Abb. 2 ist ein Reibungselement zur Übertragung von Drehmomenten dargestellt. Es besteht aus einem scheibenförmigen Käfig 3 mit vier Fenstern, die beispielsweise in verschiedenen Grössen ausgeführt sind und ein, zwei, drei bzw. vier Rollen aufnehmen. Die durch die Fensterform des Käfigs vorge schriebenen Neigungswinkel w1, w2, w3 und w4 können gleich oder, wie gezeigt, verschie- den gemacht werden. Der Käfig wird in der Drehrichtung geführt.
Er kann zu diesem Zweck entweder an seinem äussern Durch messer oder in seiner Bohrung konzentrisch zu den kraftübertragenden, im allgemeinen gleichachsig gelagerten Elementen gehalten werden.
Werden nach Abb.1 die Reibflächen in Richtung des Pfeils gegeneinander verscho ben oder nach Abb. 2 gegeneinander ver dreht, so führen die Rollen zwei Bewegungen aus, und zwar eine Drehbewegung um ihre Achse und relativ zu den Reibflächen eine Gleitbewegung in Richtung ihrer Achse. Der Anteil dieser beiden Bewegungen hängt ab von der Grösse des Neigungswinkels w. Es ist der Anteil der Drehung gleich dem Sinus, der Anteil der Gleitbewegung gleich dem Kosinus des Neigungswinkels. Man kann da her das Verhältnis dieser beiden Bewegungen durch entsprechende Wahl des Neigungswin kels in beliebigen Grenzen wählen.
Die Abb.3 und 4 betreffen eine Kupp lung mit Reibungselementen mit kegeliger Reibfläche 23 bzw. 24; Abb. 3: Der Käfig 1 hat ebenfalls eine kegeJige Form. Die Rollen sind beispielsweise tonnenförmig ausgeführt, um eine Auflage mit guter Schmiegung an die Reibflächen 23 und 24 zu ermöglichen. Der Taugens des Kegelwinkels k ist dabei stets grösser als die Reibzahl.
Abb.5 zeigt eine Kupplung, bei welcher ein Dorn 34 in eine passende Ausnehmung eines Hohlkörpers 35 so eingeführt werden kann, dass die Aussenflächen des Dornes 34 und die Innenflächen des Hohlkörpers 35 ganz oder teilweise parallel zueinander zu liegen kommen und eine oder mehrere Rollen reihen 32, 33, die in einem Käfig 31 mit ver schiedenen Winkeln w32, was gehalten werden, zwischen diese Flächen eingefügt werden kön nen. Es wird zunächst angenommen, dass der Dorn 34 sowie die Ausriehmung des Hohl körpers 35 zylindrisch seien.
Durch einen Stift 36, fest in der Stange 34, der in einem axialen Schlitz 37 des Elementes 35 passend gleiten kann, sei angedeutet, dass die beiden Ele mente 34 und 35 wohl axial gegeneinander verschiebbar, aber nicht verdrehbar sind. Die Anpressung zwischen den Elementen 34 und 35 und den Rollen kann durch äussere Kräfte erfolgen, oder aber auch dadurch erzeugt werden, dass die Durchmesser der Rollen und der zylindrischen Reibflächen der Elemente 34 und 35 unter Berücksichti gung der durch die Rollenschränkung ent stehenden Spreizwirkung der Rollen 32 und 33 so gegeneinander abgestimmt werden,
dass die genannten Teile beim Zusammenbauen eine elastische Deformation erfahren, die ihrer seits eine gegenseitige Anpres3ung dieser Teile zur Folge hat.
Verwendet man zylindrische Rollen 32 und 33, so liegen diese an den zylindrischen Flächen der Elemente 34 und 35 nur punkt weise an, und zwar gegen die Stange 34 in der Rollenmitte gegen den Hohlzylinder 35 an den Rollenenden. Dies beeinträchtigt die Wirkung nicht. Bei geeigneter Wahl des Rollendurchmessers findet eine Anschmiegung der Rollen an die Zylinderflächen der Ele mente 34 und 35 statt. In dieser Ausfüh rungsform kann zwischen den Elementen 34 und 35 eine axiale Kraft übertragen werden.
Sind die Querschnitte sowohl des Dornes 34 als auch der Aussparung des Hohlkörpers 3'5 Polygon, beispielsweise quadratisch, und auch der Käfig 31 dieser Form so angepasst, dass die Rollen wieder zwischen den eben falls wieder zueinander parallel liegenden Reibflächen der Elemente 34 und 35 mit Vor spannung eingefügt werden können, so Un- nen ohne weitere Fixierung zwischen diesen Elementen 34 und 35 axiale Kräfte übertra gen werden.
Die in Abb.6 angegebene Reibungskupp lung zur Übertragung von Drehmomenten zeigt nicht nur den Grundgedanken der Über tragung von Momenten bei zylindrischen Reibflächen, sondern auch die Möglichkeit der Erzielung besonderer Wirkungen durch Verbindung verschiedener Ausführungsformen des Erfindungsgedankens. In einem zylin drischen Käfig 41 sitzt eine Anzahl Rollen 42 mit verschiedenen Schränkungswinkeln w14, w.4 zwischen den Reibflächen eines Zy- linders 44 und eines Hohlzylinders 45.. Der Zylinder 44 sei mit der Welle 46,
der Hohl zylinder 45 mit der dazu koaxialenWelle 4'7 fest verbunden. Der Anpressungsdruck der Rollen 42 an die Reibflächen der Elemente 44 und 45 sei wie bei Abb.5 angegeben durch ent sprechende Dimensionierung der Rollen und elastische Deformation aller Teile 42; 44 und 45 in der gewünschten Grösse vorhanden. Es wird also von der Welle 46 auf die Welle 47 über die Rollen 42 ein bestimmtes Rei bungsmoment übertragen. Wenn die Anord nung der Rollen entsprechend gewählt wird, so entstehen ausser den Momenten auch axiale Kräfte zwischen den Elementen 44 und 45.
Diese können beispielsweise von Zylinder 44 über die in einem Käfig 49 geführten Kugeln 48, einer Platte 10 und einem Sprengring 11 ohne ein wesentliches Reibungsmoment züi erzeugen auf das Element 45 übertragen werden.
Man kann aber auch entsprechend der Abb.2 und wie in der Abb.6 links ange geben, Rollen 12, die in einem: Käfig 13 geführt werden, stirnseitig anordnen. Eine auf diese Rollen ausgeübte Kraft wird, wie bei Abb. 2 angegeben, eine von der Grösse der Winkel der Rollen 12 abhängiges Rei bungsmoment erzeugen. Diese Wirkung wird besonders gross, wenn zum Beispiel die Rollen 42 alle mit dem gleichen Winkel w14 ge führt werden.
Es entstehen dann axiale Kräfte zwischen den Elementen 44 und 45, die in einer Drehrichtung eine Belastung der Rollen und damit ein wesentliches zu sätzlicher Reibungsmoment erzeugt, wäh rend bei entgegengesetzter Drehung eine axiale Kraft auf die Kugeln 48 wirkt, die kein nennenswertes Reibungsmoment über tragen.
Man hat also im vorliegenden Falle eine Reibungskupplung, die je nach Drehrichtung verschiedene Drehmomente übertragen kann.
Die gleiche Wirkung kann auch erzeugt werden durch andere Kombinationen von Reibungselementen gemäss der Erfindung in Verbindung mit ebenen, kegeligen oder mit zylindrischen Reibflächen. Im Axialschnitt nach Abb. 7 sind ähnlich wie in Abb. 2 in einem scheibenförmigen Käfig 56 Rollen 52 mit Neigungswinkeln zur Um fangsrichtung angeordnet, in axialer Richtung hierzu jedoch stets zwei oder mehrere Rollen parallel nebeneinander.
Der Käfig überträgt hier ein Moment von der Welle 51 auf die Rollen 52. Diese Rollen 52 leiten dieses Moment auf die Reibflächen der Teile 53 und 54, welche mit der Welle 55 drehfest verbunden sind. Das von der Welle 51 auf die Welle '55 zu übertragende Moment wird also hier über den Käfig geleitet. Zwi schen den Rollen 52 und den Reibflächen 53, 54 tritt jedoch auch die Rollgleitreibung auf. Die Anordnung nach Abb. 7 kann sinngemäss auch zur Übertragung von Kräften und Mo menten nach den Abb.1 bis 6 Anwendung finden.
In den Abb. 8 und 9 ist in der Draufsicht bzw. im Achsschnitt eine Ausführung des Er findungsgedankens für eine Drehmoment- kupplung wiedergegeben, bei welcher der Nei- gungswinkel der Rollenachsen gegen die Dreh richtung veränderlich ist. Der scheibenförmige Käfig 61 trägt mehrere kreisförmige Ausspa- rungen 62, in denen Schwenkhalter 63 dreh bar sitzen. Diese Halter haben in Achsrich tung ein rechteckiges Loch, welches die Rolle 64 passend aufnimmt. In der Abb.8 liegen die Rollenachsen radial.
Die Schwenkhalter 63 besitzen zum Beispiel einen Schwenkarm 65, durch welchen sie von einem zentral gelager ten Antriebselement in bekannter Weise mit einander geschwenkt werden können.
Die gleiche Wirkung kann erreicht werden, wenn die Halter 63 eine Verzahnung tragen, mit der sie in ein zentralgelagertes Zahnrad 66 eingreifen.
Der Käfig 61 mit seinen Haltern 63 und Rollen 64 ist zwischen den die Reibungsflächen tragenden, mit dem An- bzw. Abtriebselement verbundenen Platten 67 und 68 eingesetzt. Eine Kraft P erzeugt den Anpressungsdruck. Wirkungsweise Beim Schwenken der Rollen durch die Hebel 65 bzw. Zahnrad 66 nimmt der Winkel der Rollenachsen zur Umfangsrichtung, der in Abb. 8 90 beträgt, stetig ab.
Damit steigt das übertragbare Drehmoment etwa mit dem ; Cosinus dies genannten Winkels stetig und stoss frei. Die Verdrehung kann bis zu 90 betragen.
Die mit den beschriebenen Reibungsele menten und Reibungskupplungen nach den Abb.1 bis 9 übertragbaren Kräfte und Mo- ; mente sind proportional den Anpresskräften. Sind Einrichtungen vorhanden, durch welche diese- Anpresskräfte geändert oder ganz aufge hoben werden können, so ändern sich die über tragbaren Kräfte bzw. Momente jeweils in g gleicher Weise.
Es ergeben sich folgende Vorteile: 1. Die gemischte Bewegung der Rollen ge genüber den Reibflächen der sie belastenden Elemente erzeugt eine Läppwirkung, die eine i zunehmende Verbesserung der Oberfläche er zeugt und dadurch die Abnützung mehr oder weniger stark vermindert.
Bei Wahl geeigneter Werkstoffe, zum Bei spiel gehärteter Stähle, erlaubt diese gemischte Bewegung eine Belastung der Kupplung, die ein Vielfaches der bisher üblichen Werte be trägt, wobei ausserdem eine hohe Verschleiss festigkeit besteht.
2. Infolge der Drehung der Rollen sind die Reibflächenteile jeweils nur ganz kurzzeitig in gegenseitiger Berührung. Es ist daher mög lich, mittels einer an sich bekannten Kühlein richtung, durch welche eine Kühlflüssigkeit zwischen den Rollen und den andern Reib flächen durchgeführt wird, eine dauernde un mittelbare Kühlung der Reibflächen und damit eine sehr wirksame Abfuhr der Rei bungswärme zu erreichen.
Durch die Läppwirkung einerseits und die Möglichkeit der Wärmeabführung unmittelbar von den Reibflächen kann die Kupplung auch längere Zeit mit vollem Drehmoment rutschen ohne nachteilige Wirkung.
3. Durch das Nichtvorhandensein einer Flächenberührung ist eine _Ölfilmbildung, wie bei andern geschmierten Reibungskupplungen nicht möglich. Der Übergang von relativer Drehung zum relativen Ruhestand geht daher stossfrei vor sich. Die Reibungszahl ist unab- hängig von der Art der Schmierung und der Schmiermittel.
Kupplungen mit Reibelementen nach Abb.1, 2, 3 und 4 sowie Kupplungen nach Abb. 7, 8 und 9 können auch durch Anord nung von mehreren Systemen von Reibflächen und Reibelementen auf einer Achse nach Art von Lamellenkupplungen ausgeführt werden.
4. Die Kupplung ist ausbildbar bzw. auf Grund der genannten Eigenschaften verwend bar als: Schaltbare Kupplung in Triebwerken, Sicherheitskupplung für Überlastschutz, Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingun gen, Stossdämpfer, Bremse.
Friction clutch The invention relates to a friction clutch which is preferably designed to transmit forces or torques between moving machine elements and which may or may not be switchable.
In the known devices of this type solid body with friction surfaces are connected to the force-transmitting Elemen th. The transmission of forces is made possible by a corresponding pressure force and the resulting frictional force.
The known type of friction clutches have the disadvantage that when slipping, the coefficient of friction depends to a large extent on the sliding speed, the temperature and the lubrication of the friction surfaces. In addition, it is not possible for clutches with well-th friction elements to let the clutches slip with full torque for a long time, since the friction heat generated can not be dissipated and the formation of high temperatures damage the clutches. In Reibungskupp lungs for the transmission of torques that are to serve as overload protection, the torque to initiate the slip rotation is also very variable depending on the operating conditions.
With the coupling according to the invention, these disadvantages can be reduced or avoided. The invention is characterized by at least two force-transmitting elements with friction surfaces, between which one or more sets of rollers are arranged, which are held by holding means at least during the force transmission so that their axes include an angle to the direction of movement deviates from 90.
The shape of the roles can be cylindrical, conical, spherical or different, depending on the requirements. The Haltvorrich device of the. Rollers or the cage can consist of one or more parts.
Devices are already known in which rollers in cages are guided in such a way that their axes form an angle to the axial plane of another element. Those rollers, however, only move in a rolling manner, perpendicular to their axis, with the purpose of producing a helical movement, which secondarily results in other effects.
In the present case, the axes of the rollers include a Win angle to the direction of movement that deviates from 90, whereby the rollers are prevented from rolling and forced who, at the same time as the rolling, against the friction surfaces, a sliding movement in the direction of their axis execute and to generate friction forces according to their respective externally acting load. The frictional forces thus generated directly serve the effect of the present invention. Various exemplary embodiments are shown in the figures.
They show: Fig. 1 a friction element of the coupling for straight power transmission and relative movement in the direction of the arrow for flat friction surfaces, Fig. 2 a friction element of the coupling for transmitting frictional torques for flat friction surfaces, Fig. 3 a friction element of the clutch for transmitting frictional torques for conical friction surfaces in axial section, Fig. 4 the friction element according to Fig. 3 in plan view, Fig. 5 a coupling with cylindrical or flat friction surfaces for the transmission of forces in the axial direction in axial section,
Fig. 6 shows a coupling in axial section for the transmission of torques; Fig.7 shows a coupling in an axial section, in which the cage guiding the rollers transmits the frictional torque, Figs.8 and 9 show a coupling for the transmission of moments with swiveling rollers, in plan view or in an axial section.
In Fig. 1, a plate-shaped cage 1 is shown with two windows. In each window 3: Rollers 2 are placed, the axes of which have the angle w against the direction of movement, which differs from 90U. The cage is between the friction. surfaces of the force-transmitting elements in the direction of the arrow. The elements supporting the friction surfaces - not shown - are also guided by known means in the direction of the arrow and pressed against the rollers. In all figures, the contact pressure is assumed to be acting perpendicular to the friction surfaces.
In Fig. 2 a friction element for the transmission of torque is shown. It consists of a disc-shaped cage 3 with four windows, which are designed, for example, in different sizes and accommodate one, two, three or four rollers. The angles of inclination w1, w2, w3 and w4 prescribed by the window shape of the cage can be made the same or, as shown, different. The cage is guided in the direction of rotation.
For this purpose, it can be held either on its outer diameter or in its bore concentrically to the force-transmitting, generally coaxially mounted elements.
If, according to Fig. 1, the friction surfaces are shifted against each other in the direction of the arrow or rotated against each other according to Fig. 2, the rollers perform two movements, namely a rotary movement around their axis and a sliding movement in the direction of their axis relative to the friction surfaces. The proportion of these two movements depends on the size of the angle of inclination w. The portion of the rotation is equal to the sine, the portion of the sliding movement is equal to the cosine of the angle of inclination. You can therefore choose the ratio of these two movements by choosing the angle of inclination within any limits.
The Fig.3 and 4 relate to a hitch be with friction elements with a conical friction surface 23 and 24; Fig. 3: The cage 1 also has a conical shape. The rollers are designed, for example, barrel-shaped, in order to enable them to be supported well against the friction surfaces 23 and 24. The suitability of the cone angle k is always greater than the coefficient of friction.
Figure 5 shows a coupling in which a mandrel 34 can be inserted into a suitable recess of a hollow body 35 so that the outer surfaces of the mandrel 34 and the inner surfaces of the hollow body 35 come to lie completely or partially parallel to one another and one or more rollers are in a row 32, 33, which are held in a cage 31 with ver different angles w32, which can be inserted between these surfaces. It is initially assumed that the mandrel 34 and the lining of the hollow body 35 are cylindrical.
By a pin 36, fixed in the rod 34, which can slide fittingly in an axial slot 37 of the element 35, it is indicated that the two elements 34 and 35 are axially displaceable against each other, but not rotatable. The contact pressure between the elements 34 and 35 and the rollers can be done by external forces, or it can also be generated by the fact that the diameter of the rollers and the cylindrical friction surfaces of the elements 34 and 35, taking into account the expansion effect of the rollers caused by the roller set 32 and 33 are coordinated against each other in such a way that
that the named parts experience elastic deformation during assembly, which in turn results in these parts being pressed against one another.
If cylindrical rollers 32 and 33 are used, they rest only pointwise on the cylindrical surfaces of elements 34 and 35, namely against rod 34 in the middle of the roller against hollow cylinder 35 at the ends of the rollers. This does not affect the effect. With a suitable choice of the roller diameter, the rollers conform to the cylindrical surfaces of the elements 34 and 35. In this embodiment, an axial force can be transmitted between the elements 34 and 35.
If the cross-sections of both the mandrel 34 and the recess of the hollow body 3'5 are polygonal, for example square, and also the cage 31 are adapted to this shape so that the rollers are again between the friction surfaces of the elements 34 and 35, which are again parallel to one another Before tension can be inserted, axial forces are transmitted between these elements 34 and 35 without further fixation.
The friction coupling indicated in Fig.6 for the transmission of torques shows not only the basic idea of the transmission of torques in cylindrical friction surfaces, but also the possibility of achieving special effects by combining different embodiments of the inventive concept. In a cylindrical cage 41 sits a number of rollers 42 with different set angles w14, w.4 between the friction surfaces of a cylinder 44 and a hollow cylinder 45 .. Let the cylinder 44 be with the shaft 46,
the hollow cylinder 45 is firmly connected to the shaft 4'7 coaxial therewith. The contact pressure of the rollers 42 on the friction surfaces of the elements 44 and 45 is given as in Fig.5 by appropriate dimensioning of the rollers and elastic deformation of all parts 42; 44 and 45 available in the desired size. So it is transmitted from the shaft 46 to the shaft 47 via the rollers 42 a certain friction torque. If the arrangement of the rollers is selected accordingly, axial forces also arise between the elements 44 and 45 in addition to the moments.
These can be transmitted to the element 45, for example, from the cylinder 44 via the balls 48 guided in a cage 49, a plate 10 and a snap ring 11 without generating a substantial frictional torque.
But you can also according to Fig.2 and as shown on the left in Fig.6, rollers 12, which are guided in a cage 13, to be arranged at the front. A force exerted on these rollers will, as indicated in Fig. 2, generate a friction torque dependent on the size of the angle of the rollers 12. This effect is particularly great if, for example, the rollers 42 are all guided at the same angle w14.
There are then axial forces between the elements 44 and 45, which in one direction of rotation a load on the rollers and thus a substantial additional frictional torque generated, while rend in the opposite rotation, an axial force acts on the balls 48, which do not carry any significant frictional torque.
So in the present case you have a friction clutch that can transmit different torques depending on the direction of rotation.
The same effect can also be produced by other combinations of friction elements according to the invention in connection with flat, conical or cylindrical friction surfaces. In the axial section according to Fig. 7 similar to Fig. 2 in a disc-shaped cage 56 rollers 52 are arranged at angles of inclination to the circumferential direction, but in the axial direction this always two or more rollers parallel to each other.
The cage here transmits a moment from the shaft 51 to the rollers 52. These rollers 52 direct this moment to the friction surfaces of the parts 53 and 54, which are connected to the shaft 55 in a rotationally fixed manner. The torque to be transmitted from the shaft 51 to the shaft '55 is thus passed here via the cage. Between tween the rollers 52 and the friction surfaces 53, 54, however, the sliding friction also occurs. The arrangement according to Fig. 7 can also be used for the transmission of forces and moments according to Figs. 1 to 6.
In FIGS. 8 and 9, an embodiment of the inventive concept for a torque coupling is shown in plan view and in axial section, in which the angle of inclination of the roller axes against the direction of rotation is variable. The disc-shaped cage 61 has several circular recesses 62 in which pivot holders 63 are rotatably seated. These holders have a rectangular hole in the axis direction, which the roller 64 receives appropriately. In Figure 8 the roller axes are radial.
The swivel holder 63 have, for example, a swivel arm 65, through which they can be pivoted with each other in a known manner by a centrally gelager th drive element.
The same effect can be achieved if the holders 63 have a toothing with which they engage in a centrally mounted gear 66.
The cage 61 with its holders 63 and rollers 64 is inserted between the plates 67 and 68 which carry the friction surfaces and are connected to the input and output elements. A force P generates the contact pressure. Mode of operation When the rollers are pivoted by the lever 65 or gear 66, the angle of the roller axes to the circumferential direction, which is 90 in Fig. 8, steadily decreases.
This increases the transmittable torque approximately with the; Cosine of this angle is steady and free. The twist can be up to 90.
The elements with the described Reibungsele and friction clutches according to Figures 1 to 9 transferable forces and Mo-; ments are proportional to the contact pressure. If facilities are available through which these contact pressure forces can be changed or completely canceled, the forces or moments that can be carried over change in the same way.
The following advantages result: 1. The mixed movement of the rollers ge compared to the friction surfaces of the loading elements creates a lapping effect, which an increasing improvement of the surface he testifies and thereby reduces the wear more or less.
With the choice of suitable materials, for example hardened steels, this mixed movement allows a load on the coupling that is a multiple of the previously usual values, and there is also a high level of wear resistance.
2. As a result of the rotation of the rollers, the friction surface parts are only in mutual contact for a very short time. It is therefore possible, please include, by means of a known Kühlein direction through which a cooling liquid is carried out between the rollers and the other friction surfaces, a permanent un indirect cooling of the friction surfaces and thus a very effective dissipation of the Rei ambient heat.
Due to the lapping effect on the one hand and the possibility of heat dissipation directly from the friction surfaces, the clutch can slip for a long time with full torque without any disadvantageous effect.
3. The absence of surface contact means that an oil film cannot form, as is the case with other lubricated friction clutches. The transition from relative rotation to relative retirement is therefore smooth. The coefficient of friction is independent of the type of lubrication and the lubricant.
Clutches with friction elements according to Fig. 1, 2, 3 and 4 as well as couplings according to Fig. 7, 8 and 9 can also be carried out by arranging several systems of friction surfaces and friction elements on one axis in the manner of multi-plate clutches.
4. The coupling can be designed or, based on the properties mentioned, can be used as: switchable coupling in engines, safety coupling for overload protection, device for damping vibrations, shock absorbers, brakes.