DE102009022721A1

DE102009022721A1 - Fliehkraftkupplung

Info

Publication number: DE102009022721A1
Application number: DE102009022721A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Berg-Rothermund
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: DE102009022721B4

Abstract

Bei einer Fliehkraftkupplung zur Verbindung einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle, ist ein Kupplungsmittel beweglich zwischen einer ersten und einer zweiten Position angeordnet. Das Kupplungsmittel ist drehfest mit der Antriebswelle verbunden in der zweiten Position ist das Kupplungsmittel drehfest mit der Abtriebswelle lösbar verbunden, wobei ein Rückstellelement auf das Kupplungsmittel eine von der zweiten Position auf die erste Position wirkende Rückstellkraft ausübt. Die Fliehkraftkupplung weist ein Haftmittel auf, welches die Rückstellkraft in der ersten Position erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung.
Aus der DE 196 10 049 B4 ist eine Fliehkraftkupplung bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Fliehkraftkupplung zur Verbindung einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle sind, dass ein Kupplungsmittel beweglich zwischen einer ersten und einer zweiten Position angeordnet ist, wobei das Kupplungsmittel drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und in der zweiten Position drehfest mit der Abtriebswelle lösbar verbunden ist, wobei ein Rückstellelement auf das Kupplungsmittel eine von der zweiten Position auf die erste Position wirkende Rückstellkraft ausübt, wobei die Fliehkraftkupplung ein Haftmittel aufweist, welches die Rückstellkraft in der ersten Position erhöht. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verschleiß an der Kupplung verringert wird. Besonders die bei einem umrichtergesteuerten Elektromotor auftretenden Drehzahlschwankungen um eine Solldrehzahl herum führen sonst zu einem erheblichen Verschleiß, welcher mit dem Haftmittel verringerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung vermindert das Haftmittel die Rückstellkraft in der zweiten Position. Von Vorteil ist dabei, dass der Verschleiß an der Kupplung verringert wird und der Schaltvorgang schneller abläuft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Haftmittel als ein Saugnapf, ein Klettverschluss, ein Klips, ein Klebstoff oder eine Magnetanordnung ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass der Verschleiß an der Kupplung verringert wird und das Haftmittel auf verschiedene Anforderungen anpassbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Magnetanordnung mindestens einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten auf. Von Vorteil ist dabei, dass Verschleiß verringert wird und das Haftmittel gut integrierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material auf. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein einziger Magnet als Haftmittel einsetzbar ist. Weiter ist bei einer Magnetanordnung als Haftmittel, die Oberflächenstruktur aufeinanderliegenden Kupplungsteile, wie Kupplungsschuh und Kupplungstrommel, vernachlässigbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsmittel so angeordnet, dass es auf Grund einer die Rückstellkraft überschreitenden Fliehkraft bei drehender Antriebswelle von der ersten Position in die zweite Position bewegbar ist, vorzugsweise radial. Von Vorteil ist dabei, dass das Verharren in der Bewegung des Kupplungsmittels effektiv in eine Scheinkraft umgelenkt ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsmittel in der zweiten Position kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Abtriebswelle verbunden, insbesondere in Umfangsrichtung, wobei das Kupplungsmittel in der ersten Position kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Drehmoment sicher übertragbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein rohrförmiges Element der Fliehkraftkupplung mit der Abtriebswelle drehfest verbunden und das rohrförmige Element umgibt einen Wellenstumpf der Antriebswelle koaxial radial beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass die Fliehkraftkupplung mit wenigen Elementen realisierbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsmittel zwischen dem rohrförmigen Element und dem Wellenstumpf angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Fliehkraftkupplung kompakt ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich das Kupplungsmittel in der ersten Position in einer radialen Vertiefung, welche sich azimutal erstreckt, an der radialen Außenseite einer Buchse, welche drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Kupplungsmittel leicht montierbar und austauschbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Buchse ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material auf. Von Vorteil ist dabei, dass Magnete als Haftmittel einsetzbar sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsmittel als Fliehgewicht ausgebildet und das rohrförmige Element ist als Kupplungstrommel ausgebildet, gegen deren Innenfläche das Fliehgewicht in der zweiten Position auf Grund der Fliehkraft drückt. Von Vorteil ist dabei, dass das Fliehgewicht als Kupplungsschuh einsetzbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Kupplungstrommel und/oder das Fliehgewicht korrespondierend Kupplungsbeläge auf. Von Vorteil ist dabei, dass der Verschleiß an definierten Verschleißteilen auftritt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:
1 eine Seitenansicht einer Lüfteranordnung mit einer erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung; und
2 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Lüfteranordnung 10 in Seitenansicht. Ein Lüfterrad 12 ist von einem Lüftermotor 14 antreibbar. Vorteilhafterweise ist dafür das Lüfterrad 12 mit dem Lüftermotor 14 drehfest verbunden. Der Lüftermotor 14 ist konzentrisch zum Lüfterrad 12 an einem Ende des Lüfterrads 12 angeordnet. Vorzugsweise ist das Lüfterrad 12 vom Lüftermotor 14 getragen. Der Lüftermotor 14 weist ein Gehäuse auf, welches sich an einer nicht gezeigten, drehfesten Vorrichtung abstütz.
Der Lüfter dient zur Kühlung einer Vorrichtung, welche eine Welle 16 aufweist. Zwischen der Welle 16 und dem Lüfterrad ist eine erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung 20 angeordnet.
Details der Fliehkraftkupplung 20 sind in 2 gezeigt. Die Fliehkraftkupplung 20 weist ein bewegliches Kupplungsmittel 24 auf. Das Kupplungsmittel 24 ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich angeordnet. Das Kupplungsmittel 24 ist drehfest mit der Antriebswelle verbunden. In der zweiten Position ist das Kupplungsmittel 24 drehfest mit der Abtriebswelle lösbar verbunden.
Ein Rückstellelement 22 der Fliehkraftkupplung 20 übt auf das Kupplungsmittel 24 eine von der zweiten Position auf die erste Position wirkende Rückstellkraft aus. Das Rückstellelement 22 ist vorteilhafterweise als Feder ausgeführt. Dabei sind zum Beispiel Schrauben- oder Blattfedern möglich.
In der speziellen, in 2 dargestellten Ausführungsform, entspricht die erste Position dem Zustand, in welchem das Kupplungsmittel 24 in einer azimutal verlaufenden radialen Vertiefung einer Buchse 23 angeordnet ist. Die radiale Vertiefung ist an der äußeren Umfangsfläche der Buchse 23 angeordnet. Das Kupplungsmittel 24 liegt bündig in der radialen Vertiefung der Buchse 23.
In der ersten Position ist das Kupplungsmittel 24 formschlüssig mit der Buchse 23 verbunden. Die Buchse 23 wiederum ist mit der Welle 16 drehfest verbunden. Ein radialer Abstand zwischen dem Kupplungsmittel 24 in der ersten Position und der Innenfläche des rohrförmigen Elementes 34 ist so dimensioniert, dass das Kupplungsmittel 24 in Umlaufrichtung in formschlüssiger Verbindung mit der Buchse 23 bleibt, wenn sich das Kupplungsmittel 24 von der ersten Position in die zweite Position auf Grund der Fliehkraft einer sich drehenden Welle 16 bewegt. Somit ist das Kupplungsmittel 24 über die Buchse 23 drehfest mit der Welle 16 verbunden.
Die zweite Position entspricht dem Zustand in dem das Kupplungsmittel 24 die radiale Vertiefung auf Grund der Fliehkraft verlassen hat und gegen eine Innenfläche eines rohrförmigen Elementes 34 gedrückt wird. Es sind auch andere bekannte Ausführungsformen des Kupplungsmittels möglich.
Die Fliehkraftkupplung 20 weist ein Haftmittel auf, welches die Rückstellkraft in der ersten Position erhöht. Gleichzeitig vermindert das Haftmittel die Rückstellkraft in der zweiten Position. Dadurch lässt sich ein kritischer Drehzahlbereich ab dem die Fliehkraftkupplung 20 ausrückt oder auslöst, dass heißt bei welchem sich das Kupplungsmittel 24 aus der radialen Vertiefung löst und gegen die Innenfläche des rohrförmigen Elementes 34 gedrückt wird, definierter einstellen. Es fördert auch ein schnelleres Lösen und ein schnelleres Anpressen an die Innenfläche. Dadurch wird Verschleiß vermieden.
Das Haftmittel ist zum Beispiel als ein Saugnapf, ein Klettverschluss, ein Klips, ein Klebstoff oder eine Magnetanordnung ausgeführt. Die in 2 gezeigte Magnetanordnung weist mindestens einen Dauermagneten auf. Es sind alternativ auch ein oder mehrere Elektromagneten oder Dauermagneten und Elektromagneten möglich.
In alternativen Ausführungsformen weist die Magnetanordnung nur einen Magneten in oder an der Buchse 23, der Welle 16, dem Kupplungsmittel 24 oder dem röhrenförmigen Element 34 auf. Die Welle 16 als Antriebswelle und/oder das röhrenförmige Element 34 als Abtriebswelle und/oder die Buchse 23 weisen vorzugsweise ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material auf oder sind aus einem solchen Material hergestellt.
Das ferromagnetische oder ferrimagnetische Material ermöglicht, dass die Rückstellkraft in der ersten Position durch die Anziehungskraft eines Magneten 28 im oder am Kupplungsmittel 24 mit der Buchse und/oder der Welle erhöht ist. Dadurch wird das Kupplungsmittel 24 bei steigender Drehzahl der Welle länger in der radialen Vertiefung gehalten. Erst bei überschreiten eines kritischen Drehzahlbereichs ist die Fliehkraft, welche das Kupplungsmittel radial nach außen treibt grösser als die Anziehungskraft auf Grund des Magneten 28. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist in der Buchse 23 ein weiterer Magnet 30 angeordnet, welcher mit dem Magneten 28 korrespondiert, um die Anziehungskraft zwischen Kupplungsmittel 24 und Buchse 23 zu erhöhen.
Da die magnetische Kraft mit dem Abstand zwischen den wechselwirkenden Teilen quadratisch abnimmt, lässt diese Anziehungskraft schnell nach und das Kupplungsmittel 24 löst sich abrupt von der Buchse 23, da eine Federrückstellkraft des Rückstellelementes 22 kleiner ist als die Fliehkraft oberhalb des kritischen Drehzahlbereiches.
Kommt das Kupplungsmittel in die Nähe des rohrförmigen Elementes 34, so zieht der Magnet 28 das Kupplungsmittel zum rohrförmigen Element 34 hin. Dadurch wird die Rückstellkraft um diese Anziehungskraft vermindert. Dies führt dazu, dass das Kupplungsmittel 24 bei abnehmender Drehzahl länger in drehmomentübertragenden Kontakt mit dem rohrförmigen Element 34 bleibt.
Das Kupplungsmittel 24 ist in der zweiten Position in formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger Verbindung mit dem rohrförmigen Element 34, welches die Abtriebswelle darstellt. Dazu umgibt das rohrförmige Element 34 den Wellenstumpf 32 der Welle 16. Die Innenfläche des rohrförmigen Elementes 34 ist von der Welle 16 gleichmäßig radial beabstandet. Dazu ist das rohrförmige Element 34 koaxial zur Welle 16 angeordnet.
Unterschreitet die Fliehkraft unterhalb des kritischen Drehzahlbereichs zusammen mit der Anziehungskraft die Federrückstellkraft, so wird das Kupplungsmittel 24 von dem rohrförmigen Element 34 weggezogen. Dies geschieht wiederum plötzlicher als ohne Magnetanordnung, da die Magnetische Anziehungskraft sehr schnell abnimmt und somit die Rückstellkraft zunimmt, wenn sich das Kupplungsmittel 24 von dem rohrförmigen Element 34 löst.
Eine erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung wird vorzugsweise in einem fremdbelüfteten Elektromotor, Umrichtermotor oder Getriebemotor eingesetzt.

10: Lüfteranordnung
12: Lüfterrad
14: Lüftermotor
16: Welle
20: Fliehkraftkupplung
22: Rückstellelement
23: Buchse
24: Kupplungsmittel
28: Magnet
30: weiterer Magnet
32: Wellenstumpf
34: rohrförmiges Element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19610049 B4 [0002]

Claims

Fliehkraftkupplung zur Verbindung einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle, wobei ein Kupplungsmittel beweglich zwischen einer ersten und einer zweiten Position angeordnet ist, wobei das Kupplungsmittel drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und in der zweiten Position drehfest mit der Abtriebswelle lösbar verbunden ist, wobei ein Rückstellelement auf das Kupplungsmittel eine von der zweiten Position auf die erste Position wirkende Rückstellkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung ein Haftmittel aufweist, welches die Rückstellkraft in der ersten Position erhöht.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel die Rückstellkraft in der zweiten Position vermindert.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel ein Saugnapf, eine Klettverschluss, ein Klips, ein Klebstoff oder eine Magnetanordnung ist.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung mindestens einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten aufweist.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle und/oder die Abtriebswelle ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material aufweisen.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel so angeordnet ist, dass es auf Grund einer die Rückstellkraft überschreitenden Fliehkraft bei drehender Antriebswelle von der ersten Position in die zweite Position bewegbar ist, vorzugsweise radial.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel in der zweiten Position kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Abtriebswelle verbunden ist, insbesondere in Umfangsrichtung, wobei das Kupplungsmittel in der ersten Position kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges Element der Fliehkraftkupplung mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist und das rohrförmige Element einen Wellenstumpf der Antriebswelle koaxial radial beabstandet umgibt.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel zwischen dem rohrförmigen Element und dem Wellenstumpf angeordnet ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel sich in der ersten Position in einer radialen Vertiefung, welche sich azimutal erstreckt, an der radialen Außenseite einer Buchse befindet, welche drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material aufweist.
Fliehkraftkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel als Fliehgewicht ausgebildet ist und das rohrförmige Element als Kupplungstrommel gegen deren Innenfläche das Fliehgewicht in der zweiten Position auf Grund der Fliehkraft drückt.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungstrommel und/oder das Fliehgewicht korrespondierend Kupplungsbeläge aufweisen.