Überlastkupplung mit akustischer Anzeige des Überlastzustandes Es sind L7berlastkupplungen in Form von Sicher heitslamellen-Rutschkupplungen bekannt, die bei Überschreitung eines eingestellten Drehmomentes gleiten, bis die Störung, welche die überschreitung verursacht hat, beseitigt ist. Bekannt sind ferner Lamellen-Sicherheits-Rutschkupplungen, die beim Durchrutschen im überlastungsfalle einen elektrischen Kontakt lösen und dadurch den Antriebsmotor der Maschine abschalten.
Ferner sind magnetisch wir kende Induktionskupplungen bekannt, deren Rutsch moment durch die Stärke des Erregerstromes gege ben ist.
Bei diesen Kupplungen entsteht bei längerem, un bemerktem Rutschen eine grosse Reibungswärme, die bei Lamellenkupplungen eine Zerstörung der Lamel len zur Folge hat. Die Lamellen beginnen dann zu fressen, was wiederum zur Übertragung eines sehr hohen Drehmomentes führt.
Bei den bekannten Induktionskupplungen ist eine sogenannte Sicherheitsschaltung notwendig, bei wel cher mehrere elektrische Glieder vorgesehen werden müssen, welche dafür sorgen, dass bei längerem Rut schen der Kupplung der Erregerstrom unterbrochen wird.
Bekannt sind auch federbelastete, formschlüssige Verbindungen, etwa in Form federzahnartiger Kur venstücke, derart, dass bei Überschreitung des Dreh momentes die sich berührenden Flanken gegeneinan der auflaufen, dadurch eine axiale Verschiebung der Kupplungsflansche entgegen der aufgebrachten Feder kraft bewirken, bis der Formschluss gelöst ist.
Durch die Erfindung soll mit einfachen Mitteln eine genau einstellbare überlastkupplung geschaffen werden, deren Rutschmoment unabhängig vom Schmierzustand und der Drehrichtung ist, und welche ohne Beschädigung beliebig lange durchrutschen kann und dabei die eingetretene Überschreitung des Drehmomentes deutlich hörbar anzeigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Antriebs- und der Abtriebskörper Ausnehmungen zur Aufnahme von Wälzkörpern, vor zugsweise Stahlkugeln, aufweisen, die durch Feder kraft in die Ausnehmungen des einen Körpers ge drückt werden, um eine formschlüssige Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebskörper herzustellen,
und die bei überschreitung eines bestimmten Dreh momentes entgegen der Federkraft ihre Formschluss- stel'lung im genannten Körper verlassen und ihm ge genüber eine ratschenartige Bewegung ausführen. Als Wälzkörper werden vorzugsweise Stahlkugeln verwen det, die vorzugsweise in zylindrischen Ausnehmungen im einen Körper gelagert sind und durch eine Feder je in eine korrespondierende, im Durchmesser kleiner als die Kugeln gehaltene Ausnehmung des Gegen körpers gepresst werden.
Da die Kugeln käfigartig im An- oder Abtriebskörper lagern und durch Federkraft eine Kalotte jeder Kugel in eine vorzugsweise axiale Ausnehmung des Gegenkörpers gepresst wird, besteht in Umfangsrichtung zwischen An- und Abtriebskör- per Formschluss derart, dass ein bestimmtes Dreh moment übertragen werden kann. Dieses Dreh moment ist umso grösser, je grösser der Eingriffswin kel der Kugeln in den Gegenkörper ist.
Der Maximal wert des Eingriffswinkels zwischen den Kugeln und dem Gegenkörper ist durch den Durchmesser der Löcher bzw. Lochansenkungen im Gegenkörper gege ben. Unter Eingriffswinkel ist der Winkel zu verste hen, welcher die an die Angriffsstelle gelegte Kugel tangente mit der Umfangsrichtung einschliesst.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Antriebs- und der Abtriebskörper je mit einem Kupplungsflansch versehen, in welchem axiale Aufnahmebohrungen für die Stahlkugeln ange ordnet sind. Axial neben dem die Kugeln käfigartig aufnehmenden Kupplungsflansch ist eine Druckplatte vorgesehen, welche die auf :sie ausgeübte Federkraft beispielsweise einer Tellerfeder direkt auf die Kugeln überträgt.
Wenn bei Überlastung der Kupplung der Form schluss zwischen dem Antriebs- und Abtriebsflansch aufgehoben ist und die Stahlkugeln ratschenartig am einen Flansch umlaufen, werden auf die Druckplatte durch die axiale Bewegung der Kugeln ständig Stösse ausgeübt, welche zusammen mit denen an diesem Flansch eine deutlich hörbare Signalwirkung ergeben. Es ist denkbar, dass statt einer Tellerfeder mehrere Tellerfedern vorgesehen sind, so dass man die Grösse des auf die Kugeln wirkenden Anpressdruckes ein stellen kann.
Die Tellerfeder bzw. mehrere Teller federn können gegebenenfalls auf bekannte Weise, beispielsweise mit einem Nachstellring oder derglei chen, einstellbar sein.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungs gemässe Kupplung, Fig. 2 eine Ansicht auf den Kugelkäfig, Fig. 3 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Auf einer durchgehenden, dem An- oder Abtrieb zugeordneten Welle 13 ist die Nabe 9 eines Kupp lungsflansches 3 aufgekeilt. Auf derselben Welle 13 sitzt gleichzeitig der Gegenkörper 2, der der Ab- oder Antriebsseite zugeordnet ist. Mit ihm ist der Kupp lungsflansch 8 starr verbunden. Dieser ist seinerseits auf der Nabe 9 mittels Gleitbüchse 11 gelagert. Der Kupplungsflansch 3 hat auf einem zentrischen Kreis einzelne Bohrungen 4 vom Durchmesser der Kugeln 1, durch welche die Kugeln frei hindurchtreten kön nen, jedoch in Umfangsrichtung käfigartig geführt sind.
Ihm gegenüber liegt der Flansch 8, dessen Stirnfläche 12 gehärtet ist und der Ausnehmungen in Form von Durchgangslöchern 7 aufweist, deren Durchmesser kleiner als der der Kugeln ist. Statt der Durchgangslöcher könnten auch Sacklöcher vorge sehen sein. Im Ausführungsbeispiel ist gegen den Flansch 3 eine einfache Platte 5 gelegt, die durch eine Feder, vorzugsweise eine Tellerfeder 6, gegen den Flansch 3 gedrückt wird.
Da die Wandstärke des Kupplungsflansches 3 kleiner als der Durchmesser der Kugeln 1 gehalten ist, liegt die Platte 5 unmittel bar an den Kugeln 1 an und drückt diese in die den Aufnahmebohrungen 4 koaxial gegenüberliegenden Bohrungen 7 des Gegenflansches B.
Die Bohrungen 7 bestimmen den Eingriffswinkel der Kugeln, dessen maximaler Wert durch den Loch bzw. Lochansenkdurchmesser des Gegenflansches 8 gegeben ist.
In der in Fig. 1 dargestellten Stellung, bei der die federbelasteten Kugeln 1 in die Öffnungen 7 des Ge- genflansches_ eingedrückt sind, sind beide Flansche 3, 8 durch Formschluss miteinander verbunden, der bis zu einem bestimmten maximalen Drehmoment be stehen bleibt. Beim Überschreiten dieses Grenzdreh- momentes ändert sich der Eingriffswinkel der Kugeln in den Bohrungen 7 im Sinne einer Verkleinerung.
Die Kugeln treten allmählich aus der Gegenbohrung heraus und wandern entgegen der Kraft der Feder 6 in die zylindrischen Aufnahmebohrungen 4 des Flan sches 3 hinein. Dabei wird also der Eingriffswinkel immer kleiner und erreicht schliesslich den Wert Null, nämlich, wenn er nicht mehr an dem Rand der Boh rung 7 anliegt. Der Antriebsflansch läuft jetzt dem Gegenflansch voraus.
Da die Kugeln unter Feder druck stehen, werden sie ständig gegen den Gegen flansch 8 gepresst und laufen auf der Fläche 12 des Gegenflansches, wobei sie nacheinander in die Boh rungen 7 hörbar einrasten und, solange das Lastdreh moment übergross ist, sofort wieder herausrollen. Es entsteht dabei ein dauerndes ratschenähnliches Klop fen der Kugeln am Flansch 7 und insbesondere an der Druckplatte 5, durch welches die Überschreitung des Drehmomentes deutlich hörbar angezeigt wird. Ein formschlüssiges Einfallen der Kugeln in die Boh rungen 7 und ihr Verbleiben in diesen gelingt erst wieder, wenn das Drehmoment entsprechend abgefal len ist.
Die zylindrischen Aufnahmebohrungen 4 können auch an ihrem inneren Rand abgefasst sein, derart, dass unter Beibehaltung der Winkelverhält nisse im Eingriff eine gewisse Stossminderung bewirkt wird.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf der durchgehenden Welle 13 sind wieder der Körper 10 und der Körper 2 ge geneinander verdrehbar gelagert. Auf dem Körper 2 kann beispielsweise eine vom Motor angetriebene Riemenscheibe 14 sitzen, welche den Teil 2 antreibt. Die engeren Bohrungen 7 sind im Teil 2, die käfig- artigen Aufnahmebohrungen 4 für die Kugeln 1 im Flansch 3 angebracht.
Der Körper 2 trägt Stehbolzen 15, die die Druckplatte 5 durchgreifen und auf wel chen je ein Tellerfedersatz 16 aufgebracht ist. Diese Anordnung ist beispielsweise zweckmässig, wenn die Eindringtiefe der Kugeln gross ist,
so dass ein ent sprechend grosses Drehmoment übertragen werden kann. In diesem Fall muss auch der Federweg ent sprechend gross gehalten sein. Der Vorteil der erläu terten erfindungsgemäss ausgebildeten überlastkupp- lungen liegt in der konstruktiven und fertigungstech nischen Einfachheit, ferner darin, dass die Kupplung sowohl hinsichtlich des Kraftflusses als auch in bezug auf die Drehrichtung unabhängig ist.
In Fig. 1 ist noch dargestellt, wie die Stösse von dem Gegenkörper 2 weitgehend abgehalten werden können. Der Flansch 3 legt sich mit dem Naben bund 17 an den Gegenflansch 8, der mit dem Körper 2 starr, z. B. durch Schrauben, die nicht dargestellt sind, verbunden ist. Wenn dann der Flansch 8, wie in Fig. 1 dargestellt, auf einer mit Bund versehenen Laufbüchse 11 sitzt und von einem Sprengring 18 gehalten wird, so sind die von dem Ein- und Aus rasten der Kugeln 1 herrührenden Stösse in sich abge- fangen und von dem Gegenkörper 2 weitgehend abge halten.
Overload clutch with acoustic indication of the overload state There are L7berlast clutches in the form of safety lamella slipping clutches that slide when a set torque is exceeded until the fault that caused the excess is eliminated. Also known are lamellar safety slip clutches which release an electrical contact when slipping in the event of an overload and thereby switch off the drive motor of the machine.
Furthermore, magnetically we kende induction clutches are known whose slip moment is ben given by the strength of the excitation current.
With these clutches, prolonged, unnoticed slipping creates a large amount of frictional heat, which in the case of multi-plate clutches results in the destruction of the plates. The lamellas then begin to eat, which in turn leads to the transmission of a very high torque.
In the known induction clutches, a so-called safety circuit is necessary, in which several electrical members must be provided, which ensure that the excitation current is interrupted in the event of prolonged slip of the clutch.
Also known are spring-loaded, form-fitting connections, for example in the form of spring-tooth-like curve pieces, such that when the torque is exceeded, the contacting flanks run against one another, thereby causing an axial displacement of the coupling flanges against the applied spring force until the form fit is released.
The invention is intended to create a precisely adjustable overload clutch with simple means, the slip torque of which is independent of the lubrication condition and the direction of rotation, and which can slip for any length of time without damage and clearly indicates that the torque has been exceeded.
This object is achieved according to the invention in that the drive and output bodies have recesses for receiving rolling elements, preferably steel balls, which are pressed into the recesses of one body by spring force in order to establish a positive connection between the drive and output bodies ,
and when a certain torque is exceeded, against the spring force, they leave their form-locking position in the said body and execute a ratchet-like movement in relation to it. Steel balls are preferably used as rolling elements, which are preferably mounted in cylindrical recesses in a body and are pressed by a spring into a corresponding recess in the counter-body, which is smaller in diameter than the balls.
Since the balls are cage-like in the input or output body and a spherical cap of each ball is pressed into a preferably axial recess of the counter body by spring force, there is a form fit in the circumferential direction between the input and output bodies such that a certain torque can be transmitted. This torque is greater, the greater the angle of engagement of the balls in the counter body.
The maximum value of the pressure angle between the balls and the counter body is given by the diameter of the holes or countersunk holes in the counter body. The pressure angle is to be understood as the angle which the ball placed at the point of attack includes tangent to the circumferential direction.
In a preferred embodiment of the invention, the drive and the output body are each provided with a coupling flange in which axial mounting holes for the steel balls are arranged. Axially next to the coupling flange, which receives the balls in a cage-like manner, a pressure plate is provided which transmits the spring force exerted on it, for example a plate spring, directly to the balls.
If, when the coupling is overloaded, the positive connection between the drive and output flange is canceled and the steel balls revolve around one flange like a ratchet, the axial movement of the balls constantly exerts impacts on the pressure plate, which together with those on this flange produce a clearly audible signal effect surrender. It is conceivable that, instead of one disc spring, several disc springs are provided so that the size of the contact pressure acting on the balls can be set.
The plate spring or several plate springs can optionally be adjustable in a known manner, for example with an adjusting ring or the like.
The subject of the invention is shown in the drawing, for example.
Fig. 1 shows a section through a coupling according to the invention, Fig. 2 shows a view of the ball cage, Fig. 3 shows another embodiment of the subject matter of the invention.
On a continuous shaft 13 assigned to the input or output, the hub 9 of a coupling flange 3 is keyed. At the same time, the counter body 2, which is assigned to the output or drive side, sits on the same shaft 13. With him, the coupling flange 8 is rigidly connected. This in turn is mounted on the hub 9 by means of a sliding bush 11. The coupling flange 3 has individual holes 4 on a central circle of the diameter of the balls 1 through which the balls can pass freely, but are guided in the circumferential direction like a cage.
Opposite it is the flange 8, the end face 12 of which is hardened and which has recesses in the form of through holes 7, the diameter of which is smaller than that of the balls. Instead of the through holes, blind holes could also be provided. In the exemplary embodiment, a simple plate 5 is placed against the flange 3 and is pressed against the flange 3 by a spring, preferably a plate spring 6.
Since the wall thickness of the coupling flange 3 is kept smaller than the diameter of the balls 1, the plate 5 rests directly against the balls 1 and presses them into the bores 7 of the counter flange B, which are coaxially opposite the receiving bores 4.
The bores 7 determine the pressure angle of the balls, the maximum value of which is given by the hole or countersunk hole diameter of the counter flange 8.
In the position shown in FIG. 1, in which the spring-loaded balls 1 are pressed into the openings 7 of the counter flange, the two flanges 3, 8 are connected to one another by a form fit that remains up to a certain maximum torque. When this limit torque is exceeded, the pressure angle of the balls in the bores 7 changes in the sense of a reduction in size.
The balls gradually emerge from the counterbore and migrate against the force of the spring 6 into the cylindrical receiving bores 4 of the flange 3 cal. The pressure angle becomes smaller and smaller and finally reaches the value zero, namely when it no longer rests on the edge of the drilling 7. The drive flange now runs ahead of the counter flange.
Since the balls are under spring pressure, they are constantly pressed against the counter flange 8 and run on the surface 12 of the counter flange, where they audibly click into the holes 7 one after the other and, as long as the load torque is oversized, roll out again immediately. The result is a constant ratchet-like knocking of the balls on the flange 7 and in particular on the pressure plate 5, through which the exceeding of the torque is clearly audible. A positive collapse of the balls in the bores 7 and their remaining in these succeeds only again when the torque has fallen accordingly len.
The cylindrical receiving bores 4 can also be tapped at their inner edge in such a way that a certain shock reduction is brought about while maintaining the angular relationships in engagement.
In Fig. 3, another embodiment of the invention is shown. On the continuous shaft 13, the body 10 and the body 2 are ge rotatably mounted against each other. A belt pulley 14 driven by the motor, for example, which drives part 2, can sit on the body 2. The narrower bores 7 are made in part 2, the cage-like receiving bores 4 for the balls 1 in the flange 3.
The body 2 carries stud bolts 15 which reach through the pressure plate 5 and a cup spring set 16 is applied to wel Chen. This arrangement is useful, for example, when the penetration depth of the balls is large,
so that a correspondingly large torque can be transmitted. In this case, the spring travel must also be kept correspondingly large. The advantage of the explained overload clutches designed according to the invention lies in the structural and manufacturing-related simplicity, and also in the fact that the clutch is independent both in terms of the flow of force and in terms of the direction of rotation.
In Fig. 1 it is also shown how the impacts of the counter body 2 can be largely kept away. The flange 3 lies with the hub collar 17 on the counter flange 8, which is rigid with the body 2, for. B. is connected by screws, which are not shown. When the flange 8, as shown in FIG. 1, is seated on a liner 11 provided with a collar and is held by a snap ring 18, the impacts resulting from the locking and unlocking of the balls 1 are intercepted and from the counter body 2 largely keep abge.