DE102010051870B4

DE102010051870B4 - Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE102010051870B4
Application number: DE102010051870.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rimpel
Original assignee: R+W Antriebselemente GmbH
Current assignee: R+W Antriebselemente GmbH
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: DE102010051870A1

Abstract

Bei Überschreiten eines einstellbaren Überlastdrehmomentes (30) bei Überlast aus einer Antriebslage auskuppelnde Sicherheitskupplung (10), mit einem um eine Drehachse drehbaren treibenden Flansch (12) und einem um dieselbe Drehachse drehbaren angetriebenen Kupplungsteil (13), wobei der Flansch (12) auf einem Lochkreis Ausnehmungen aufweist und das Kupplungsteil (13) eine in der Antriebslage mit Kugeln (17) in die Ausnehmungen (14) unter der Kraft einer Feder (18) eingreifende, eine drehfeste Verbindung zwischen dem Flansch und dem Kupplungsteil bewirkende und bei Überschreiten des Überlastdrehmoments die Freigabe der drehfesten Verbindung unter dauerhaftem Auskuppeln und -bis zum manuellen Wieder-Einkuppeln- das reibungs- und/oder formschlüssige Halten der Kugeln bewirkende Rasteinrichtungen (11) aufweist, wobei sich die Kugeln entgegen der Kraft der Feder in Umfangsrichtung und zugleich in axialer Richtung aus den Ausnehmungen herausbewegen, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Flansch (12) im Bereich des Lochkreises mit zumindest einer die Kugeln (17) der Rasteinrichtungen (11) von der ausgekuppelten Lage in eine von dem Flansch weiter entferntere Position bringenden und dort in der emporgehobenen Lage aufgrund der Wirkung der Rasteinrichtung verbleibenden Anhebevorrichtung versehen ist, dass die Anhebevorrichtung eine sich in Richtung zweier zueinander benachbarter Ausnehmungen (14) erstreckende sowie in den Flansch (12) eingelassene Führung (20) aufweist, dass längs dieser zumindest ein, entgegen der Kraft von zumindest einer Zentrierfeder (21) in einer Neutrallage gehaltener Keil (22) auf einer in der Neutrallage beginnenden Rampe (23) auf dem Grund der Führung auf dieser unter Emporheben der Kugel (17) zum Entfernen des Flanschs (12) von dem Kupplungsteil (13) und nach Freikommen von den Kugeln (17) zurück und zugleich in die Neutrallage nach unten bewegbar ist und dass der Keil (22) in Draufsicht ringförmig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine gattungsgemäße Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Sicherheitskupplungen dieser Art sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt ( DE 41 20 207 A1 , DE 197 39 469 A1 , DE 101 43 583 B4 , DE 10 2006 050 995 A1 , DD 8565 A1 und DE 41 34 919 A1 ) und haben sich bewährt. Dabei können der Lochkreis auf der ebenen Stirnseite oder dem Mantel des Flansches vorgesehen werden und die Rasteinrichtungen entweder als einfache federbelastete Kugeln, oder auch als mehrere am Umfang verteilt angeordnete Stössel, ggf. mit einer vorderen Kugel als sogenannte Schaltsegmente ausgebildet sein, die formschlüssig in eine auf dem Flansch vorgesehenen Kalotte als Ausnehmung mittels der Kraft der Feder eingedrückt sind. Bei Überlast bewegen sich die Kugeln in Umfangsrichtung und zugleich in axialer Richtung entgegen der Kraft der Feder aus der Kalotte und bewirken ein andauerndes Auskuppeln bis zum manuellen Wieder-Einkuppeln der Sicherheitskupplung, weil sie reibungs- und/oder formschlüssig in dieser Stellung gehalten verbleiben.
Gleichermaßen nachteilig ist bei allen dieser bekannten Sicherheitskupplungen, dass die Rasteinrichtungen beim Auskuppeln noch eine geringe Restreibung mit der Folge besitzen, dass sie beim Auskuppeln aus den Ausnehmungen gedrückt werden und dann in dieser Stellung verbleiben, in der sie dann immer noch leicht auf dem Flansch aufliegen. Das hat zur Folge, dass die beiden Teile, nämlich der Flansch und das Kupplungsteil bei relativer Drehbewegung zueinander zwar nur leicht, aber stets aneinander wegen ihrer Restberührung schleifen, was zu der Restreibung führt, was nicht erwünscht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiter auszugestalten, dass die beiden relativ zueinander sich drehenden Teile nach dem Auskuppeln der Sicherheitskupplung nicht mehr mit Restberührung aneinander schleifen.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Diese erfindungsgemäße Anhebevorrichtung kann sich in vielen Ausführungsformen wiederspiegeln. Allen ist gemeinsam, dass die zunächst beim Auskuppeln vorhandene Restreibung infolge der Restberührung des Flansches mit dem Kupplungsteil nach nur einmaligem Überlaufen und Wegdrücken der Anhebevorrichtung, die dann in dieser Stellung dort reibungs- und/oder kraftschlüssig verbleibt, von jeder der Rasteinrichtungen in überraschend einfacher Weise beseitigt ist, ohne dass es aufwändiger Maßnahmen bedarf. Die Vorteile liegen auf der Hand.
Um das Anheben der Rasteinrichtungen zuverlässig zu bewirken, weist die Anhebevorrichtung eine sich in Richtung der zwei benachbarten Ausnehmungen erstreckende in den Flansch eingelassene Führung auf und ist längs dieser zumindest ein, entgegen der Kraft von zumindest einer Zentrierfeder in einer Neutrallage gehaltener Keil auf einer in der Neutrallage beginnenden (tiefsten Tiefe der Führung und zum Ende der Führung an wenigste Tiefe) Rampe auf dem Grund der Führung bewegbar. Vorzugsweise sind aber symmetrisch zu der Ausnehmung zwei Führungen mit je einer Rampe und je einem Keil vorgesehen, um in beiden Drehrichtungen das Anheben zu ermöglichen.
Das Anheben der Rasteirichtungen wird weiter dadurch bewirkt, dass der Keil auf seiner dem Grund der Führung zugewandten Unterseite eben und auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine seine Dicke in Richtung von der Neutrallage weg vergrößernde Schräge aufweist.
Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen die Führung an eine Ausnehmung angrenzt, ist in alternativer Ausgestaltung dazu zwischen zwei der Ausnehmungen im Bereich des Lochkreises die Führung mit zwei in deren Mitte sich treffende Rampen angeordnet, ist der Keil als Doppelkeil ausgebildet und ist auf seiner dem Grund der Führung zugewandten Unterseite eben und weist auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine – dachförmige – Doppelschräge auf, die mit ihre größten Dicke in der Neutrallage versehen ist, wobei zwei Zentrierfedern für der Doppelkeil vorgesehen sind.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der Sicherheitskupplung mit den funktionalen Teilen, in Antriebslage und im schematischen Schnitt;
2 die Sicherheitskupplung gemäß 1, beim Auskuppeln und im schematischen Schnitt;
3 ein Schnitt III-III gemäß 1;
4 ein Schnitt IV-IV gemäß 2;
5 11 verschiedene Schaltzwischenlagen
12 eine zweite Ausführungsform der Sicherheitskupplung, in Antriebslage und im schematischen Schnitt;
13 ein Schnitt XIII-XIII gemäß 12;
14 eine dritte Ausführungsform der Sicherheitskupplung, in Antriebslage und im schematischen Schnitt;
15 eine Draufsicht auf 14 und Sicherheitskupplung;
16 verschiedene Schaltzwischenlagen
Es ist in 1 eine bei Überschreiten eines einstellbaren Überlastdrehmomentes bei Überlast aus einer Antriebslage auskuppelnde Sicherheitskupplung 10 mit einem einzigen Schaltsegment 11 als Rasteinrichtung dargestellt. Sie weist einen um eine Drehachse drehbaren treibenden Flansch 12 und ein um dieselbe Drehachse drehbaren angetriebenen Kupplungsteil 13 auf. Die beiden Teile 12, 13 werden von dem Schaltsegment, wie gezeigt, in der drehfesten Verbindung gehalten. Dieses ist als an dem Kupplungsteil 13 festgelegter Stössel 16 mit einer Kugel 17 an seinem vorderen Ende ausgebildet, die unter der Kraft einer Feder 18 steht.
Der Flansch 12 weist gleichmäßig an Umfang eines Lochkreises verteilte Ausnehmungen 14 (2, 3, 4) an einem eingesetzten Ring bzw. Einrastringflansch 15 auf, in die die Kugel 17 des Stössels 16 der Rasteinrichtung 11 mit der Kraft der Feder 17 eingepresst wird. Beiderseits der Ausnehmung 14 ist die den Flansch 12 im Bereich des Lochkreises mit zumindest einer die Kugeln 17 der Rasteirichtungen 11 von der ausgekuppelten bzw. ausgerasteten Lage in eine von dem Flansch weiter entferntere Position bringende Anhebevorrichtung vorgesehen. Diese weist eine sich in Richtung der zwei benachbarten Ausnehmungen 14 erstreckende in den Flansch 12 eingelassene in Draufsicht rechteckförmige Führung 20 mit einem Anschlag 26 (4) auf, längs dieser ein entgegen der Kraft von zumindest einer Zentrierfeder 21 in einer Neutrallage gehaltener, vorzugsweise aus einem gehärteten Werkstoff bestehender Keil 22 auf einer in der Neutrallage (1) beginnenden Rampe 23 auf dem Grund der Führung 20 entlang bewegbar ist, wie die Draufsicht nach 3 zeigt.
Dabei ist der Keil 22 auf seiner dem Grund der Führung 20 zugewandten Unterseite eben und weist auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine seine Dicke in Richtung von der Neutrallage weg vergrößernde Schräge 24 (2 und 4) aufweist. Beiderseits des die Neutrallage bildenden Rings 15 schließt sich je ein davon entgegen der Kraft je einer Zentrierfeder 21 auf der in der Neutrallage beginnenden (tiefsten Stelle und zum Ende der Führung weniger tiefe Stelle) Rampe 23 auf dem Grund der Führung 20 wegbewegbarer Keil 22 an.
Die beiden Keile 22 fluchten auf der der Führung 20 abgewandten Oberseite in einem an den Ring 15 angrenzenden Anfangsbereich 25 zu dessen Ringebene, wobei sich daran die seine Dicke in Richtung von der Neutrallage weg vergrößernde Schräge 24 anschließt.
Von der in 1 dargestellten Lage wird bei Überschreiten des Überlastdrehmoments die Freigabe der drehfesten Verbindung unter Auskuppeln der Rasteirichtungen 11 unter Bewegung deren Kugel 17, die in dieser Lage verbleibt, entgegen der Kraft der Feder 18 in eine Lage bewirkt, wie sie z. B. in 2 gezeigt ist. Dies erfolgt mit der erfindungsgemäßen Anhebevorrichtung im Einzelnen wie folgt, wobei nur die für die Funktion wichtigen Teile in der Zeichnung im Einzelnen dargestellt sind:
5 zeigt den Zustand nach 1. Mit dem Pfeil 30 wird ein Überlastmoment angedeutet. Das hebt zunächst die Kugel 17 an, so dass diese aus der – teilweise kalottenförmigen – Ausnehmungen 14 des Rings 15 freikommt und sich auf dessen Ringebene rechtwinklig zu der Kraft der Feder gemäß Pfeil 30 auf die Oberseite in dem an den Ring 15 angrenzenden sowie mit dessen Ringebene fluchtenden Anfangsbereich 25 des Keils 22 zu bewegt (6).
Wenn die Kugel die Schräge 24 erreicht hat (7), so wird anschließend, wie 8 zeigt, der Keil 22 entgegen der Kraft der Zentrierfeder 21 so lange geschoben, bis er an dem Anschlag 26 zur Anlage kommt (8). Voraussetzung hierfür ist, dass die Steigung der Rampe geringer als jene der Schräge ist.
Nach Erreichen des Anschlages kann die Kugel 17 den Keil 22 nicht mehr weiterschieben. Hält das Moment 30 weiter an, so wird die Kugel über die Schräge 24 empor (9) und von dort auf den Bereich ausserhalb der Führung 20 also den Bereich des Lochkreises auf dem Flansch 12 bewegt (10), wobei die Rasteinrichtung, wie an sich bekannt, konstruktionsbedingt reibungs- und/oder formschlüssig in dieser emporgehobene Lage verbleibt.
Schließlich nachdem der Keil 22 von der kugel 17 freigekommen ist, wird er aufgrund der Kraft der Zentrierfeder 21 gemäß Richtungspfeil 31 in seine Ursprungslage nach 1 zurück- und dabei zugleich nach unten gefahren. Dreht sich das Kupplungsteil 13 weiter, so läuft die Kugel mit Abstand und ohne Berührung und damit Restberührung und Restreibungsfrei der Rastreinrichtung 11 frei durch.
12 und 13 zeigen eine erste Alternative für die Anhebevorrichtung des Flansches. Statt einer in Draufsicht rechteckförmigen Führung wird eine ovale Führung und statt eines quaderförmigen ein ringförmiger Keil mit Schräge Einsatz findet. Das Kupplungsteil und die Rasteinrichtung entsprechen denen der 1 bis 11.
In den 14 bis 16 ist eine zweite Alternative für die Anhebevorrichtung des Flansches dargestellt. Dort ist zwischen zwei zueinander benachbarter Ausnehmungen die Führung 20 mit zwei in deren Mitte sich treffende Rampen 231 angeordnet. Der Keil 221 ist als Doppelkeil ausgebildet ist und auf seiner dem Grund der Führung zugewandten Unterseite eben und auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine Doppelschräge 241 aufweist, die mit ihre größten Dicke in der Neutrallage versehen ist, und dass zwei Zentrierfedern 211 für den Doppelkeil 221 vorgesehen sind.
Die Wirkungsweise dieser Alternative ist in 16 gezeigt. Liegt ein Überlastmoment an, so wird zunächst die Kugel 17 angehoben, die aus der – teilweise kalottenförmigen – Ausnehmungen 14 des Rings 15 freikommt und sich auf dessen Ringebene rechtwinklig zu der Kraft der Feder gemäß Pfeil 30 auf die Oberseite in dem an den Ring 15 angrenzenden sowie mit dessen Ringebene fluchtenden Lochkreis der Ausnehmungen bewegt (16). Die Kugel läuft über den Bereich der Zentrierfeder 211 und von dort auf den Doppelkeil 221 s lange auf, bis er an der Doppelschräge 241 zur Anlage kommt. Danach bewegt die Kugel den Doppelkeil 221 weiter zu dessen Anschlag 26, wo dieser angehalten wird. Infolgedessen rollt die Kugel die Doppelrampe 241 hinauf und verbleibt auf diesem Abstand von dem Lochkreis, der in der Stirnseite des Flansches liegt. Weil der Doppelkeil nun von der Kugel freigekommen ist, wird er von der Kraft der einen Zentrierfeder 211 in die Neutrallage längs der Doppelrampe zurückgedrückt.

Claims

Bei Überschreiten eines einstellbaren Überlastdrehmomentes (30) bei Überlast aus einer Antriebslage auskuppelnde Sicherheitskupplung (10), mit einem um eine Drehachse drehbaren treibenden Flansch (12) und einem um dieselbe Drehachse drehbaren angetriebenen Kupplungsteil (13), wobei der Flansch (12) auf einem Lochkreis Ausnehmungen aufweist und das Kupplungsteil (13) eine in der Antriebslage mit Kugeln (17) in die Ausnehmungen (14) unter der Kraft einer Feder (18) eingreifende, eine drehfeste Verbindung zwischen dem Flansch und dem Kupplungsteil bewirkende und bei Überschreiten des Überlastdrehmoments die Freigabe der drehfesten Verbindung unter dauerhaftem Auskuppeln und -bis zum manuellen Wieder-Einkuppeln- das reibungs- und/oder formschlüssige Halten der Kugeln bewirkende Rasteinrichtungen (11) aufweist, wobei sich die Kugeln entgegen der Kraft der Feder in Umfangsrichtung und zugleich in axialer Richtung aus den Ausnehmungen herausbewegen, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Flansch (12) im Bereich des Lochkreises mit zumindest einer die Kugeln (17) der Rasteinrichtungen (11) von der ausgekuppelten Lage in eine von dem Flansch weiter entferntere Position bringenden und dort in der emporgehobenen Lage aufgrund der Wirkung der Rasteinrichtung verbleibenden Anhebevorrichtung versehen ist, dass die Anhebevorrichtung eine sich in Richtung zweier zueinander benachbarter Ausnehmungen (14) erstreckende sowie in den Flansch (12) eingelassene Führung (20) aufweist, dass längs dieser zumindest ein, entgegen der Kraft von zumindest einer Zentrierfeder (21) in einer Neutrallage gehaltener Keil (22) auf einer in der Neutrallage beginnenden Rampe (23) auf dem Grund der Führung auf dieser unter Emporheben der Kugel (17) zum Entfernen des Flanschs (12) von dem Kupplungsteil (13) und nach Freikommen von den Kugeln (17) zurück und zugleich in die Neutrallage nach unten bewegbar ist und dass der Keil (22) in Draufsicht ringförmig ausgebildet ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (22) auf seiner dem Grund der Führung (20) zugewandten Unterseite eben ausgebildet und auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine seine Dicke in Richtung von der Neutrallage weg vergrössernde Schräge (24) aufweist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keil (22) gehärtet ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ausnehmungen (14) in der Führung (20) als in diese eingesetzter Ring (15) vorgesehen ist, dass beiderseits des Rings (15) als Neutrallage sich je ein davon entgegen der Kraft je einer Zentrierfeder (21) wegbewegbarer Keil (22) anschliesst und dass jeder Keil auf einer in der Neutrallage beginnenden (tiefsten und zum Ende der Führung höchsten) Rampe (23) auf dem Grund der Führung bewegbar ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Keile (22) auf der der Führung abgewandten Oberseite in einem an den Ring (15) angrenzenden Anfangsbereich (25) zu dessen Ringebene fluchten und dass sich daran die seine Dicke in Richtung von der Neutrallage weg vergrössernde Schräge (24) aufweist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei der Ausnehmungen (14) die Führung (20) mit zwei in deren Mitte sich treffende Rampen (231) angeordnet ist, dass der Keil als Doppelkeil (221) ausgebildet ist und auf seiner dem Grund der Führung zugewandten Unterseite eben und auf der dazu entgegengesetzten Oberseite eine Doppelschräge (241) aufweist, die mit ihre grössten Dicke in der Neutrallage versehen ist, und dass zwei Zentrierfedern (211) für der Doppelkeil (221) vorgesehen sind.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtungen (11) als mehrere, am Umfang verteilt angeordnete Stössel (16) mit der Kugel (17) an seinem vorderen Ende als sogenannte Schaltsegmente ausgebildet sind.
Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebevorrichtung so ausgebildet ist, dass die Kugel (17) bei Erreichen der Schräge (24) den Keil (22) bis zur Anlage an dem Anschlag (26) verschiebt, danach selbst über die Schräge (24) empor und von dort ausserhalb der Führung und den Bereich des Lochkreises auf den Flansch (12) bewegt sowie die Rasteinrichtung (11) in dieser emporgehobenen Lage gehalten wird, wobei der Keil (22) von der Kugel (17) freikommt und aufgrund der Kraft der Zentrierfeder (21) wieder in seine Neutrallage nach unten unter Belassung eines Abstandes der Kugel (17) der Rasteinrichtung (11) ohne Restreibung zurückkehrt.