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Die
Erfindung betrifft eine Sperrkupplung mit einem Kupplungszustand
und einem Sperrzustand umfassend eine Antriebswelle, die an einem
Ende Mitnehmerteile aufweist, zwischen denen Klemmkörper beweglich
angeordnet sind, die einen Kopf einer Antriebswelle umgeben, wobei
der Kopf der Antriebswelle Kopplungsflächen aufweist, die im Kupplungszustand
mit den Klemmkörpern
jeweils in Linienkontakt stehen und über die in dem Kupplungszustand die
bei einer Rotation der Antriebswelle von den Mitnehmerteilen mitgenommenen
Klemmkörper
ein Drehmoment von der Antriebswelle auf die Antriebswelle übertragen,
und wobei ein Bremsring mit einer Klemmfläche um die Klemmkörper herum
angeordnet ist, gegen die in dem Sperrzustand die Klemmkörper von
den Kopplungsflächen
gedrückt
werden, wenn ein externes Drehmoment auf die Antriebswelle wirkt.
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Der
Linienkontakt entsteht zwischen den Kopplungsflächen und den Klemmkörpern, indem diese
mit unterschiedlich geformten Flächen
aneinander anliegen. Wegen unvermeidlicher mikroskopischer Unebenheiten
und bei Kontakt auftretenden elastischen oder plastischen Verformungen
berührt beispielsweise
eine zylindrische Walze eine Ebene nicht nur entlang einer geometrisch
exakten, unendlich dünnen Linie,
sondern stets entlang eines schmalen Streifens. In diesem Zusammenhang
ist das Wort Linienkontakt deshalb gemäß dem technischen Sprachgebrauch
nicht einschränkend
im Sinne einer idealen geometrischen Linie zu verstehen.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine rückwirkungsgeschützte Getriebebaueinheit
umfassend ein Getriebe und eine Sperrkupplung.
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Eine
solche Sperrkupplung ist aus der
US 4,706,791 bekannt.
Mit derartigen Sperrkupplungen kann ein Drehmoment beliebiger Drehrichtung
von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle übertragen werden (Kupplungszustand),
während
eine Übertragung
eines Drehmoments von der Abtriebswelle auf die Antriebswelle unterdrückt wird
(Sperrzustand). Drehmomente, die von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen
werden, werden hier als interne Drehmomente bezeichnet. Drehmomente, die
zunächst
an der Abtriebswelle angreifen, beispielsweise von einer angetriebenen
Last zurückwirkende
Drehmomente, werden als externe Drehmomente bezeichnet.
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Durch
Stöße oder
auch durch Trägheitsmomente
abgebremster Lasten können
externe Drehmomente entstehen, die über die Abtriebswelle auf einen
Antrieb zurückwirken.
Antriebseinheiten und Getriebebaueinheiten, bei denen einer solchen Rückwirkung
durch eine Sperrkupplung entgegengewirkt wird, werden als rückwirkungsgeschützt bezeichnet.
Schäden
durch externe Drehmomente, wie sie durch Trägheitskräfte oder Stöße auftreten können, können deshalb
bei einer rückwirkungsgeschützten Baueinheit
weitgehend verhindert werden.
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Idealerweise
sollte eine Sperrkupplung spielfrei sein, so daß ein externes Drehmoment nicht
einmal zu einer kleinen Bewegung der Antriebswelle führen kann.
Tatsächlich
haben Sperrkupplungen aber immer ein mehr oder weniger großes Spiel,
das dazu führt,
daß ein
externes Drehmoment unvermeidlicherweise zu einer gewissen Rotationsbewegung
der Antriebswelle führt,
bevor es von der Sperrkupplung im Sperrzustand aufgenommen werden kann.
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Ferner
sollte eine Sperrkupplung große
externe Drehmomente aufnehmen können,
ohne irreversibel in den Sperrzustand überzugehen. Wirken sehr große externe
Drehmomente auf die Abtriebswelle ein, so kann dies dazu führen, daß die Klemmkörper so
zwischen dem Bremsring und den Kopplungsflächen eingeklemmt werden, daß sie sich
anschließend
durch eine Bewegung der Antriebswelle nicht mehr aus ihren eingeklemmten
Positionen lösen
lassen. In einem solchen Fall muß die Sperrkupplung ersetzt
oder auseinandergenommen werden.
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Bei
Sperrkupplungen, wie sie aus der
US 4,706,791 bekannt
sind, führt
eine Reduktion des Spiels, beispielsweise durch größere Klemmkörper, dazu,
daß die
Gefahr eines irreversiblen Einklemmens der Klemmkörper zunimmt.
Bei vielen Anwendungen muß für einen
störungsfreien
Betrieb das Risiko eines irreversiblen Einklemmens möglichst
gering sein. Aus diesem Grund werden Sperrkupplungen in erster Linie
eingesetzt, um relativ selten auftretende Stöße aufzufangen, während trägheitsbedingte
externe Drehmomente, die von einer angetriebenen Last zurückwirken,
durch motorseitig angeordnete bestromte oder magnetische Bremsen
abgefangen werden.
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Damit
ein unter Umständen
mehrere Tonnen schweres Tor im Notfall mit einer Sperrkupplung rasch
auf einem Bremsweg von wenigen Zentimetern angehalten werden kann,
beispielsweise um ein Einklemmen einer Person zu verhindert, besteht
die Forderung nach einem möglichst
kleinen Spiel der Sperrkupplung, ohne daß es zu einem irreversiblen Einklemmen
der Klemmkörper
kommt. Trägheitskräfte des
Tores bewirken nach abruptem Abschalten des Antriebs nämlich ein
externes Drehmoment, das auf die Abtriebswelle einwirkt und aufgefangen
werden muß,
um das Tor anzuhalten. In einem solchen Fall ist ein Fachmann deshalb
mit dem Problem konfrontiert, zwei gegenläufige Forderungen zu erfüllen, nämlich einem
geringen Spiel einerseits und andererseits einem minimalen Risiko
eines irreversiblen Verklemmens der Sperrkupplung.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Antrieb, insbesondere
ein Torantrieb, besser vor externen Drehmomenten geschützt werden
kann. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sperrkupplung
zu schaffen, bei der ein irreversibles Einklemmen der Klemmkörper weitgehend
ausgeschlossen ist und die ein reduziertes Spiel aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Sperrkupplung der eingangs genannten Art
gelöst,
bei der die Kopplungsflächen
gekrümmt
sind.
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Die
Kopplungsflächen
können
konvex gekrümmt
sein und mit Klemmkörpern
zusammenwirken, die konkave Ausnehmungen haben, in welche der Kopf
der Abtriebswelle mit seinen Kopplungsflächen eingreift. Bevorzugt sind
die Kopplungsflächen aber
konkav gekrümmt,
da konkav gekrümmte
Kopplungsflächen
besonders gut mit zylinderförmigen Klemmkörpern zusammenwirken,
die preisgünstig herstellbar
sind.
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Greift
ein externes Drehmoment an die Abtriebswelle einer Sperrkupplung
an, so werden die Klemmkörper
von den Kopplungsflächen
am Kopf der Abtriebswelle radial nach außen gedrückt. Bei einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung
bewirken die gekrümmten
Kopplungsflächen,
daß die
Klemmkörper
bei einem gegebenen Rotationsschritt der Abtriebswelle unter günstigeren
geometrischen Bedingungen, d.h. um eine größere Distanz oder mit einer größeren Kraft,
radial nach außen
gedrückt
werden, als dies bei den im Stand der Technik bekannten ebenen Kopplungsflächen der
Fall ist. Auf diese Weise kommen bei einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung
die Klemmkörper
schon bei einer kleineren Bewegung der Abtriebswelle mit der Klemmfläche des Bremsrings
mit einer größeren Anpreßkraft in
Kontakt. Folglich hat eine erfindungsgemäße Sperrkupplung ein reduziertes
Spiel und kann schneller vom Kupplungszustand in den Sperrzustand überwechseln.
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Wegen
der gekrümmten
Kopplungsflächen hat
eine erfindungsgemäße Sperrkupplung
zudem den Vorteil, daß die
Gefahr eines irreversiblen Einklemmens der Klemmkörper zwischen
den Kopplungsflächen
und der Klemmfläche
des Bremsrings wesentlich reduziert ist. Selbst nach einer Einwirkung großer externer
Drehmomente auf die Abtriebswelle und einem entsprechend starken
Anpressen der Klemmkörper
an die Klemmfläche
des Bremsrings, kann eine erfindungsgemäße Drehkupplung durch eine
gegenläufige
Rotationsbewegung der Antriebswelle aus dem Sperrzustand wieder
in den Kupplungszustand überführt werden.
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Wie
bereits erwähnt
kann mit Sperrkupplungen ein Antrieb vor externen Drehmomenten geschützt werden,
die beispielsweise von Stößen ausgehen
oder von einer angetriebenen Last zurückwirken können. Wird z.B. ein elektrischer
Torantrieb während
einer Schließbewegung
eines Tores abrupt abgeschaltet, etwa um ein Einquetschen eines
Gegenstandes oder einer Person zu verhindern, so wird durch Trägheitskräfte ein
externes Drehmoment erzeugt.
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Große Garagentore
können
eine Masse von mehreren Tonnen haben, so daß entsprechend große Trägheitskräfte und
dadurch bedingt große
externe Drehmomente auftreten können.
Zum Schutz eines elektrischen Torantriebs vor solchen externen Drehmomenten
kann eine Sperrkupplung eingesetzt werden.
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Im
Normalfall wird beim Schließen
eines Tores der Torantrieb langsam abgefahren, so daß ein Differenzmoment
erzeugt wird und der Motor entstehende Trägheitsmomente aufnehmen kann.
Bei einer Notbremsung, beispielsweise um das Einquetschen einer
Person zu verhindern, müssen
jedoch große externe
Drehmomente rasch aufgenommen werden. Um einen eingeklemmten Gegenstand
oder eine eingeklemmte Person notfalls rasch wieder befreien zu können, muß ein Tor
im Anschluß an
einer Notbremsung wieder geöffnet
werden können.
An diesem Beispiel wird deutlich, daß für viele Anwendungen ein irreversibles
Verklemmen der Sperrkupplung vermieden werden muß.
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Im
Allgemeinen nimmt die Gefahr eines irreversiblen Verklemmens einer
Sperrkupplung mit der Größe der abzufangenden
externen Drehmomente zu. Um ein irreversibles Verklemmen möglichst
ausschließen
zu können,
werden deshalb im Stand der Technik Sperrkupplungen in erster Linie
zum Abfangen externer Stöße eingesetzt
und zusammen mit einer Bremse zum Aufnehmen größerer Lasten zwischen dem Antriebsmotor
und einem nachgeschalteten Getriebe angeordnet.
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Bei
rückwirkungsgeschützten Baueinheiten nach
dem Stand der Technik ist die Antriebswelle der Sperrkupplung an
die Motorwelle des Antriebs gekuppelt oder sogar mit ihr identisch,
während
die Abtriebswelle der Sperrkupplung auf der Antriebsseite des Getriebes
mit diesem gekoppelt ist. Bei einer solchen Anordnung werden externe
Drehmomente durch das Getriebe in wesentlich kleinere Drehmomente übersetzt,
bevor sie auf die Abtriebswelle der Sperrkupplung einwirken. Nach Übersetzung
durch das Getriebe sind die auftretenden Drehmomente so klein, daß auch bei
im Stand der Technik bekannten Sperrkupplungen die Gefahr eines
irreversiblen Verklemmens weitestgehend ausgeschlossen ist. Insbesondere
da zum Halten großer
Lasten oder Auffangen großer
trägheitsbedingter
externer Drehmomente eine bestromte oder magnetische Bremse dient.
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Eine
erfindungsgemäße Sperrkupplung kann,
da sie ohne irreversibel zu verklemmen auch große externe Drehmomente aufnehmen
kann, im Gegensatz zu bekannten Sperrkupplung auch auf der Abtriebsseite
des Getriebes eines Torantriebs angeordnet werden und insbesondere
nicht nur stoßbedingte,
sondern auch große
trägheitsbedingte
externe Drehmomente aufnehmen. Auf diese Weise kann bei einer Notbremsung,
beispielsweise um das Einquetschen einer Person zu verhindern, der
im wesentlichen von dem Spiel der Anordnung bestimmte Bremsweg des
Tores erheblich verkürzt
werden.
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Ist
die Sperrkupplung auf der Antriebsseite des Getriebes angeordnet,
so kommt zu dem Spiel der Sperrkupplung stets noch das Spiel des
Getriebes hinzu, was zu einem wesentlich größeren Bremsweg führt.
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Ein
wichtiger Aspekt der Erfindung ist deshalb eine rückwirkungsgeschützte Getriebebaueinheit
für einen
Motor zum Antrieb einer rückwirkungsgefährdeten
Last, insbesondere eines Tores, umfassend ein Getriebe mit einer
Antriebsseite und einer Abtriebsseite und eine Sperrkupplung, die
auf der Abtriebsseite des Getriebes angeordnet ist, so daß ein externes
Drehmoment von der Sperrkupplung aufgenommen wird und das Getriebe
vor einer Einwirkung des externen Drehmoments geschützt ist.
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Eine
erfindungsgemäße Getriebebaueinheit ist
insbesondere für
Anwendungen geeignet, bei denen große Massen schnell gestoppt
oder große
Lasten ohne zusätzlichen
Leistungsaufwand gehalten werden müssen. Da bei einer erfindungsgemäßen Baueinheit
das Getriebe vor externen Drehmomenten geschützt ist, muß es auch nicht für die Aufnahme großer externer
Drehmomente ausgelegt sein, so daß ein weniger robustes und
deshalb kostengünstigeres
Getriebe für
die Baueinheit verwendet werden kann. Zudem kann auf eine zusätzliche
Bremse auf der Antriebsseite verzichtet werden.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Figuren näher erläutert. Die
darin dargestellten und beschriebenen Besonderheiten können einzeln
oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der
Erfindung zu schaffen. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung
im Kupplungszustand,
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2 einen
Querschnitt einer erfindungsgemäßen Sperrkupplung
im Sperrzustand,
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3 eine
Detailansicht von 2 und
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4 eine erfindungsgemäße Getriebebaueinheit umfassend
ein Getriebe und eine Sperrkupplung.
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Die
in 1 gezeigte Sperrkupplung 1 umfaßt eine
Antriebswelle, die an einem Ende Mitnehmerteile 2 aufweist,
zwischen denen Klemmkörper 3 beweglich
angeordnet sind. Die Gesamtheit der Mitnehmerteile 2 wird
als Krone be zeichnet. Die Klemmkörper 3 umgeben
den Kopf 4 einer Abtriebswelle. Der Kopf 4 der
Abtriebswelle weist konkav gekrümmte
Kopplungsflächen 5 auf,
mit denen die Klemmkörper 3 in
Linienkontakt stehen. 1 zeigt die Sperrkupplung in
einem quer zu der Antriebswelle und der Abtriebswelle verlaufenden
Querschnitt.
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In
dem in 1 gezeigten Kupplungszustand wird ein Drehmoment
von der Antriebswelle über
die Mitnehmerteile 2 auf die Klemmkörper 3 und von diesen über die
Kopplungsflächen 5 auf
die Abtriebswelle übertragen.
Die Klemmkörper 3 und
die Kopplungsflächen 5 sind
geometrisch so geformt, daß sie
sich jeweils nur entlang einer Linie berühren. Das Wort Linie ist hierbei
nicht in einem geometrisch exakten Sinn zu verstehen, da sich reale
Körper schon
wegen elastischen oder plastischen Verformungen selbstverständlich stets
entlang eines mehr oder weniger schmalen Streifens berühren. Jedoch sind
die Klemmkörper 3 und
die Kopplungsflächen
so geformt, daß sie
sich unter Vernachlässigung
unvermeidlicher mikroskopischer Unebenheiten und Verformungen idealerweise
nur entlang einer Linie berühren,
d.h. in Linienkontakt stehen.
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Um
die Klemmkörper 3 herum
ist ein Bremsring 6 mit einer Klemmfläche 7 angeordnet.
Im Kupplungszustand der Sperrkupplung 1 können die Klemmkörper 3 von
der Klemmfläche 7 des
Bremsrings 6 beabstandet sein oder lose an ihr anliegen,
so daß ein
Drehmoment mit möglichst
geringen Reibungsverlusten von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen
werden kann. Um Reibungsverluste zu reduzieren, ist ein von dem
Bremsring 6 umgebener Innenraum, in dem die Klemmkörper 3, die
Mitnehmerteile 2 und der Kopf 4 der Abtriebswelle angeordnet
sind, mit Schmierstoff gefüllt.
Der Bremsring 6 ist in das Gehäuse 22 der Sperrkupplung
eingepreßt.
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Wenn
ein externes Drehmoment auf die Abtriebswelle wirkt, so verdreht
sich die Abtriebswelle relativ zur Antriebswelle, wodurch sich die
Klemmkörper 3 an
den konkav gekrümmten
Kopplungsflächen 5 entlang
bewegen und gegen die Klemmfläche 7 des
Bremsrings 6 gedrückt
werden, so daß die
Sperrkupplung 1 in den in 2 gezeigten
Sperrzustand übergeht.
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Im
Sperrzustand wird durch Reibung zwischen den Klemmkörpern 3 und
der Klemmfläche 7 des
Bremsrings 6 jede Rotationsbewegung gestoppt, so daß ein Drehmoment
von der Abtriebswelle nicht auf die Antriebswelle übertragen
wird. Je größer das auf
die Abtriebswelle wirkende externe Drehmoment ist, desto größer ist
die Kraft, mit der die Klemmkörper 3 von
dem Kopf 4 der Antriebswelle gegen die Klemmfläche 7 des
Bremsrings 6 gedrückt
werden. Auf diese Weise entstehen bei größeren externen Drehmomenten
auch größere Reibungskräfte, die
einer Rotationsbewegung der Abtriebswelle entgegenwirken.
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Durch
die konkave Krümmung
der Kopplungsflächen 5 wird
bewirkt, daß bei
einem gegebenen Rotationsschritt der Abtriebswelle relativ zur Antriebswelle
die Klemmkörper 3 mit
einer größeren Kraft
gegen die Klemmfläche 7 gedrückt werden,
als dies bei einer ebenen Kopplungsfläche der Fall wäre. Die
gezeigte Sperrkupplung 1 weist deshalb ein geringeres Spiel
auf, als vergleichbare Sperrkupplungen mit ebenen Kopplungsflächen.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Kopplungsflächen 5 in
dem gezeigten senkrecht zur Abtriebswelle verlaufenden Querschnitt
kreisbogenförmig.
Die Vorteile eines reduzierten Spiels lassen sich aber auch durch
an dere konkave Krümmungen
erreichen, beispielsweise durch elliptische oder parabelförmige Krümmungen.
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3 veranschaulicht
die geometrischen Verhältnisse
im Sperrzustand anhand einer Detailansicht der 2.
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Ein
irreversibles Einklemmen der Klemmkörper 3 zwischen den
Kopplungsflächen 5 und
der Klemmfläche 7 des
Bremsrings 6, also ein irreversibles Übergehen der Sperrkupplung
in den Sperrzustand, läßt sich
am zuverlässigsten
vermeiden, indem die Klemmkörper 3 und
die Kopplungsflächen 5 so
geformt sind, daß in
dem Sperrzustand eine Tangente in dem Berührpunkt A zwischen jeweils
einer Kopplungsfläche 5 und
dem anliegenden Klemmkörper 3 und
eine Tangente in dem Berührpunkt
C zwischen diesen Klemmkörper 3 und
der Klemmfläche 7 einen
Winkel β von
mindestens 5,7°,
bevorzugt mindestens 7°,
besonders bevorzugt mindestens 8° einschließen. Dies
wird darauf zurückgeführt, daß diese beiden
Tangenten einen sogenannten Reibwinkel einschließen, der für eine Reibung von Stahl auf Stahl
bei etwa 5,7° einen
kritischen Wert hat, bei dem sich die Gefahr eines irreversiblen
Verklemmens sprunghaft erhöht.
Die Tangente in dem Berührpunkt A
tangiert, wie in 3 gezeigt, die Kopplungsfläche 5,
die Tangente in den Berührpunkt
C die Klemmfläche 7.
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Um
die Gefahr eines irreversiblen Einklemmens der Klemmkörper noch
weiter zu reduzieren, ist es günstig,
wenn die Mitnehmerteile 2, die Klemmkörper 3 und die Kopplungsflächen 5 so
geformt sind, daß eine
Tangente in dem Berührpunkt
A zwischen jeweils einer Kopplungsfläche 5 und dem anliegenden
Klemmkörper 3 und
eine Tangente in dem Berührpunkt
B zwischen diesem Klemmkörper 3 und
einem Mitnehmerteil 2 einem Winkel α von weniger als 90°, bevorzugt
zwischen 60° und
85°, einschließen. Liegt
der Klemmkörper 3,
wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
an einer ebenen Mitnehmerfläche 8 an,
so ist die Tangente in dem Berührpunkt
B eine Verlängerung
dieser Mitnehmerfläche
B. In diesem Zusammenhang ist aber zu beachten, daß zwischen den
Klemmkörpern 3 und
den Mitnehmerflächen 8 auch
ein flächiger
Kontakt, beispielsweise über
konkav gekrümmte
Mitnehmerflächen 8,
möglich
ist.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Klemmkörper 3 zylindrisch
geformt und haben deshalb einen kreisförmigen Querschnitt. Statt dessen
können
die Klemmkörper
aber auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben.
Es genügt,
wenn die Klemmkörper 3 in
jenem Bereich, der mit der Kopplungsfläche 5 des Kopfes 4 der
Abtriebswelle in Berührung
kommt, anders als die Kopplungsflächen 5 gerundet sind,
so daß sich
zu den Kopplungsflächen 5 ein
Linienkontakt ergibt.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist jeder Kopplungsfläche 5 genau
ein Klemmkörper 3 zugeordnet,
d.h. an jeder Kopplungsfläche 5 liegt
genau ein Klemmkörper 3 an.
Selbstverständlich
würde die
gezeigte Sperrkupplung 1 – zumindest eingeschränkt – aber auch
noch funktionieren, wenn man einen der Klemmkörper 3 entfernen würde. Die
Anzahl der Kopplungsflächen 5 und
der ihnen zugeordneten Klemmkörper 3 ist
in weiten Grenzen, beispielsweise zwischen 3 und 17,
frei wählbar.
Eine ungerade Anzahl an Klemmkörpern 3 ist
dabei bevorzugt, da sich dann keine Klemmkörper 3 genau gegenüberliegen
und sich deshalb die Bremswirkung gleichmäßiger auf mehrere Klemmkörper 3 verteilen kann.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind zwischen den fünf
Klemmkörpern 3 fünf Mitnehmerteile 2 angeordnet,
mit denen eine Rotationsbewegung der Antriebswelle über die Klemmkörper 3 auf die
Abtriebswelle übertragen
wird. Die Mitnehmerteile 2 haben den Klemmkörpern 3 zugewandte
Mitnehmerflächen 8,
die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eben sind, aber auch konkav gekrümmt
sein können.
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Die
beschriebene Sperrkupplung 1 eignet sich insbesondere für Anwendungen,
bei denen große
Massen schnell gestoppt oder ohne zusätzlichen Leistungsaufwand große Lasten
gehalten werden müssen.
Beispiele hierfür
sind Torantriebe oder Antriebe von Hebebühnen. Bei solchen Anwendungen müssen externe
Drehmomente, wie sie beispielsweise bei einem Abbremsen einer Schießbewegung
eines Tores auftreten können,
aufgenommen werden.
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4 zeigt in einem Querschnitt eine rückwirkungsgeschützte Getriebebaueinheit 10 zum Schutz
eines Torantriebes vor einer lastbedingten Rückwirkung umfassend ein Getriebe 11 mit
einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite und einer Sperrkupplung 1,
wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist, wobei die Sperrkupplung
auf der Antriebsseite des Getriebes 11 angeordnet ist,
so daß ein
externes Drehmoment von der Sperrkupplung 1 aufgenommen
wird und die Abtriebsseite des Getriebes 11 vor einer Einwirkung
des externen Drehmoments geschützt
ist.
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In
der in 4 gezeigten Querschnittsansicht
der Baueinheit 10 lassen sich die Antriebswelle 12,
die Abtriebswelle 13, der Bremsring 6 und zwei Klemmkörper 3 der
im Vorhergehenden beschriebenen Sperrkupplung 1 erkennen.
Ebenfalls zu sehen ist ein Mitnehmerteil 2 der Krone der
Antriebswelle 12. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich sowohl bei der Antriebswelle 12 als auch
bei der Abtriebswelle 13 um Hohlwellen.
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Die
Antriebs- 12 und Antriebswelle 13 können beispielsweise
ineinander gesteckt sein, um eine Drehmomentübertragung zu ermöglichen,
oder nur im Bereich der Klemmkörper 3 in
Eingriff stehen. Wichtig ist, daß die Antriebswelle 12 und
die Abtriebswelle 13 fluchtend angeordnet sind.
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Die
Antriebswelle 12 wird von einem Getriebe 11 angetrieben,
das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Winkelgetriebe ist, wobei alternativ aber auch Stirnrad, Schnecken-,
Planetengetriebe oder Kombinaten solcher Getriebe möglich sind.
Zu dem Getriebe gehören
ein Rad 14, das die Antriebswelle 12 umgibt und
antreibt, eine Ritzelwelle 15 zum Antreiben des Rades 14,
ein Kegelrad 16 und ein Kegelritzel 17, mit denen
ein Drehmoment einer Motorwelle (nicht gezeigt) auf die Ritzelwelle 15 übertragen werden
kann.
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Die
Antriebswelle 12 ist mit zwei Rillenkugellagern 20,21 drehbar
in dem Gehäuse 22 der
Baueinheit 10 gelagert. In ähnlicher Weise ist die Ritzelwelle 15 des
Getriebes 11 mit Rillenkugellagern 23, 24 drehbar
gelagert. Selbstverständlich
sind an Stelle der Rillenkugellager 20, 21, 23, 24 auch
andere Lager möglich.
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Das
Zusammenfassen von einer Sperrkupplung 1 und einem Getriebe 11 in
einer Baueinheit 10 hat den Vorteil, daß nur ein einziges Gehäuse 22 notwendig
ist, um sowohl die Sperrkupplung 1 als auch das Getriebe 11 vor
schädlichen
Umwelteinflüssen, wie
Staub und Feuchtigkeit, zu schützen.
Damit Staub und Feuchtigkeit nicht in das innere des Gehäuses 22 eindringen
können,
sind zwischen der Abtriebswelle 13 und dem Gehäuse 22 ebenso
wie zwischen der Antriebswelle 22 und dem Gehäuse 22 Wellendichtringe 27, 28, 29, 30 angeordnet.
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Die
Wellendichtringe 27 und 28 dichten dabei einen
mit Schmierstoff gefällten
Innenraum 31 ab, in dem sich die Klemmkörper 3 befinden. Durch
den Schmierstoff werden im Kupplungszustand Reibungsverluste durch
an dem Bremsring 6 entlangschleifenden Klemmkörpern 3 reduziert.
Die Wellendichtringe 20, 21 dichten einen weiteren
mit Schmierstoff gefüllten
Innenraum 32 ab, in dem sich das Getriebe 11 befindet.
Im Prinzip können
die Innenräume 31 und 32 als
ein verbundener, gemeinsamer Innenraum der Getriebebaueinheit 10 ausgeführt sein.
Getrennte Innenräume 31 und 32 können aber
mit verschiedenen Schmierstoffen gefüllt werden, die an die unterschiedlichen
Bewegungsgeschwindigkeiten und Drehzahlen des Getriebes 11 und
der Sperrkupplung 1 angepaßt sind. Beispielsweise kann
der Innenraum 31 mit einem Fett und der Innenraum 32 mit
einem Öl
gefüllt
werden.
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Tore
müssen
in einem Notfall zwar rasch gestoppt werden können, werden von dem Torantrieb im
allgemeinen aber nur recht langsam bewegt. Deshalb ist die Abtriebswelle 13 der
beschriebenen Getriebebaueinheit im Betrieb nur relativ geringen
Drehzahlen von maximal 60 Umdrehungen pro Minute ausgesetzt, so
daß der
Schmierstoff im Kupplungszustand den umlaufenden Klemmkörpern 3 nur
einen vernachlässigbaren
Reibungswiderstand entgegensetzt. Das Getriebe 11 der Getriebebaueinheit 10 hat eine Übersetzung
von 1:50 und ist für
einen Elektromotor mit einer Drehzahl von 2700 Umdrehungen pro Minute
konstruiert. Um interne Trägheitsmomente anzupassen
oder Besonderheiten einer Anwendung Rechnung zu tragen, kann selbstverständlich auch ein
Getriebe 11 mit einer anderen Übersetzung oder ein Motor einer
anderen Drehzahl eingesetzt werden. Insbesondere ist auch eine Getriebebaueinheit
möglich,
bei der die Abtriebswelle 13 im Betrieb Drehzahlen von
mehreren tausend Umdrehungen ausgesetzt ist.