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Überlastkupplung Die Erfindung betrifft eine als Reibungskupplung
ausgebildete Überlastungskupplung, deren Reibelemente vermittels eines durch ein
Druckmittel beaufschlagten Druckkörpers aneinandergedrückt werden, wobei die Wirkung
des Druckmittels bei auftretender Überlastung und Relativverdrehung des treibenden
und getriebenen Kupplungsteiles durch Verschwenken eines Steuerschiebers unterbrochen
wird.
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Es sind Lamellenkupplungen als Überlastungskupplungen bekannt, bei
denen der gegenseitige Schlupf der beiden Kupplungshälften eine Ausrückvorrichtung
derart betätigt, daß durch die jeweilige Überlastung Winkelverdrehungen zwischen
beiden Kupplungshälften hervorgerufen werden, bei welchen eine mit der am Umfang
einer Lamelle angebrachten Verzahnung im Eingriff stehende Zahnsegmentscheibe drehend
verstellt wird. Die Segmentscheibe öffnet über eine Ventilstange ein Ventil, wodurch
der über einen Kolben auf die Kupplung übertragene Druck beseitigt und die Reibung
aufgehoben wird.
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Bei diesen Kupplungen summieren sich kleine Einzelwege, die durch
den gegenseitigen Schlupf der Lamellen bei kurz auftretenden kleinen Überlastungsstößen
oder durch den Schlupf hervorgerufen werden, der auch dann auftritt, wenn das Drehmoment
noch nicht erreicht ist, zu dem Weg, der zum Abschalten der Kupplung vorgesehen
ist. Diese unerwarteten Unterbrechungen ziehen mehr oder weniger große Störungen
im Betriebsablauf nach sich.
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Dann sind noch derartige Kupplungen bekannt, bei denen außerhalb des
eigentlichen Kupplungssystems Ventile oder Steuerzylinder vorgesehen sind, welche
mittels Übertragungsorganen wie Hebel, Nocken od. dgl. bei Überlastung oder Stößen
innerhalb der Kupplung angesprochen und so gesteuert werden, daß die Druckzufuhr
zur Kupplung gesperrt und der herrschende Druck aufgehoben wird. Bei diesen Einrichtungen
ist jedoch eine verhältnismäßig große Anzahl empfindlicher und voneinander abhängiger
Steuerungsteile sowie Einstellorgane, Federn u. dgl. erforderlich, wodurch die Anlage
kompliziert und kostspielig wird und die Anzahl der möglichen Fehlerquellen sich
vermehrt.
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Zur Vermeidung dieser Mängel ist nach der Erfindung im wesentlichen
vorgesehen, daß der verschwenkbare Steuerschieber konzentrisch zur Kupplungsachse
angeordnet und mit dem getriebenen Teil der Kupplung durch ein Mitnehmerstück verbunden
ist.
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Zum Merkbarmachen der Überlastung kann es zweckmäßig sein, wenn im
angetriebenen Kupplungsteil zwischen dem mit dem treibenden Teil in Verbindung stehenden
Außenkranz und der Nabe drehelastische Organe angeordnet sind. Im einzelnen kann
dabei die Anordnung so getroffen sein, daß der innenliegende verschwenkbare Steuerschieber
aus einem mit Radialbohrungen und mit am Außenumfang liegenden Kanälen versehenen
Ringkörper besteht, wodurch die Druckzuleitung zu bzw. von dem Druckkanal geöffnet
bzw. geschlossen wird.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß der
Steuerschieber nach erfolgter Entlastung der Kupplung selbsttätig oder durch besondere
zur Wirkung zu bringende Hilfsmittel z. B. eine Rückholfeder in die den Druckmittelzustrom
wieder öffnende Lage zurückgeht.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von zwei Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung und an Hand der schematischen
Zeichnung. In dieser stellt dar Abb. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine
beispielsweise als pneumatisch bzw. hydraulisch gesteuerte Lamellenreibungskupplung
ausgeführte Überlastungskupplung, die mit einem drehelastischen Kupplungssystem
verbunden ist, dessen Relativverdrehung zum Ein- und Ausschalten des Reibschlusses
dient, Abb. 2 einen Querschnitt nach Abb. 1 in Richtung A-B durch den hülsenförmigen
Ansatz und durch den Schaltring, Abb. 3 einen Längsschnitt durch eine als pneumatisch
bzw. hydraulisch gesteuerte Lamellenreibungskupplung ausgeführte Überlastungskupplung,
die mit einem drehelastischen Kupplungssystem verbunden ist; dessen Verdrehungsweg
lediglich zum Ausschalten des Reibschlusses dient, Abb. 4 einen Ouerschnitt nach
Abb. 3 in Richtung C-D durch den hülsenförmigen Ansatz und durch den Schaltring.
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Der Aufbau bzw. die Wirkungsweise der Erfindung seien im folgenden
beschrieben.
Auf der Welle 1 einer Antriebsmaschine befindet sich
gemäß Abb. 1 verkeilt das die linke Kupplungshälfte darstellende Nabenstück 2, auf
dessen Verzahnung 3 Innenlamellen 4 angeordnet sind.
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Gegen diese Lamellen greifen beiderseits die Außenlamellen 5 an, die
in der Mitnehmerglocke 6 der rechten Kupplungshälfte angeordnet sind.
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Die sauber bearbeitete Ringfläche 7 an dem rechts angeordneten Innenteil
der Mitnehmerglocke 6 dient als Zylinderbohrung für den mit oder ohne Kolbenringe
8 versehenen scheibenförmigen Kolben 9, der axial nach beiden Richtungen verschiebbar
eingesetzt ist und der im eingeschalteten Zustand der Kupplung mit seinem Druckring
10 gegen das Lamellenpaket 4, 5 drückt und dadurch die Außenlamellen 5 und die Innenlamellen
4 in Reibschluß hält. Das den Kolben 9 im eingeschalteten Zustand der Kupplung gegen
das Lamellenpaket pressende Druckmedium, das vornehmlich aus Preßluft oder Drucköl
besteht, befindet sich in dem Zuleitungsrohr Z, von wo es beispielsweise über den
mit einem nutförmigen Ringkanal 11 des Schleifringes 12 und die Bohrung 13 in einen
bogenförmigen überströmkanal 14 des drucksicher und gleichzeitig doch verdrehbar
eingesetzten Steuerringes 15 strömt, um von dort aus durch die Einströmöffnung 16
in den Zylinderraum 17 und damit gegen die Fläche des Kolbens 9 zu gelangen. Zwischen
dem hülsenartigen Ansatz 18 des Kupplungsteiles 6 und des auf der getriebenen Welle
19 befestigten Nabenteiles 20 befinden sich gleichmäßig verteilt angeordnete elastische
Bolzen 24, die aus ölfestem Gummi, Buna oder einem anderen synthetischen Gummi hergestellt
sind. Es können als elastisches Gelenk auch nachgiebige Kupplungen mit einstellbarer
Verdrehung, z. B. mit Federvorspannung und außer den Kupplungen mit gerader oder
progressiver Federkennlinie sowie solche mit und ohne Dämpfung auch die bekannten
Gummidrehfedern, Schwingmetalldrehschutzfedern oder eine geeignete Konstruktion
mit Gummisträngen oder Gummiringkupplungen sowie auch Verdrehungsfedern gewählt
werden, mit deren Hilfe jedenfalls ein genügend großer Verdrehungswinkel erreicht
wird.
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Beim Auftreten unvermuteter Überlastung bzw. Stöße im getriebenen
Kupplungsteil wird nun das ebenfalls gleichmäßig umlaufende Nabenteil 20 verzögert
oder sogar kurzfristig angehalten, wobei ein an ihm befestigter Mitnehmerstift 21,
welcher in die Aussparung 22 des Schaltringes 15 hineinragt, diesen so weit verdreht,
daß je nach Drehrichtung entweder die eine oder die andere der in Abb. 2 in einem
bestimmten Winkel zueinander angeordneten Auslaßöffnungen 23 oder 23' mit der senkrecht
dargestellten Einströmöffnung 16 in Überdeckung steht und den im Zylinderraum 17
herrschenden Überdruck an Preßluft oder Öldruck hierdurch entweichen läßt. Gleichzeitig
wird aber auch die Zufuhr des Druckmediums in den bogenförmigen Überströmkanal 14
abgesperrt, so daß das Druckmittel aus dem Zuleitungsrohr Z in den Zylinderraum
17 nicht nachfließen kann. Bei nachlassender Überlastung zieht das Nabenteil 20
alsdann den Schaltring 15 mittels des Mitnehmerstiftes 21 wieder in die ursprüngliche
Lage zurück, so daß das Druckmedium wieder durch den Überströmkanal 14 und die Einströmöffnung
16 in den Zylinderraum 17 hineingelangen kann, um dort von neuem gegen den Kolben
9 zu drücken, wodurch das Lamellenpaket wieder zusammengepreßt wird.
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Die vorstehend beschriebene Kupplung hat den Vorteil, daß sie für
beide Drehrichtungen eingerichtet ist. Während die Überlastungskupplung gemäß der
vorstehenden Beschreibung nach Aufhebung des Belastungsstoßes ihre Reibungselemente
sich selbsttätig wieder zusammendrücken läßt, stellt die nunmehr im folgenden beschriebe
Abwandlung dieser Überlastungskupplung (s. Abs. 3) eine Ausführung dar, bei der
die Reibungselemente bei einem zu großen Belastungsstoß zwar auseinandergerückt
werden, daß dieser Zustand aber erst nach dem von Hand vorzunehmenden Lösen eines
Sperrstiftes einer Sperrvorrichtung wieder aufgehoben werden kann. Der Vorgang hierbei
ist folgender: Wie aus der Abb. 3 ersichtlich, strömt durch das manuelle Öffnen
des Absperrschiebers 30 einer unter Druck stehenden Rohrleitung R zur Inbetriebnahme
der Kupplung ein Druckmedium durch die Einströmöffnung und den Ringkanal 32 des
Schleifringes 29 sowie durch die Bohrung 31 und den Überströmkanal 33 des Schaltringes
34 und die Einströmbohrung 35 in den Zylinderraum 36, wodurch der Kolben 37 betätigt
wird, der die Reibungselemente, nämlich die Lamellensätze 38 und 38' dieser Kupplung,
gegenseitig anpreßt. Nunmehr wird das Drehmoment der Antriebswelle 50 über die Mitnehmerglocke
39 und deren hülsenförmigen Ansatz 40 sowie über die elastischen Rollen 41 und das
Nabenteil 42 auf die getriebene Welle 43 übertragen. Infolge unvermuteten Auftretens
eines Überlastungsstoßes innerhalb des Systems der getriebenen Maschine erfährt
das Nabenteil 42 gegenüber dem weiterlaufenden Mitnehmersystem eine starke Relativverdrehung.
Diese überträgt sich über den Mitnehmerstift 44 auf den Schaltring 34, so daß ebenfalls
der bogenförmige im Schaltring 34 befindliche Überströmkanal 33 aus dem Durchlaßbereich
für das Druckmedium herauswandert und dadurch die weitere Druckzufuhr in den Zylinderraum
36 unterbricht. Gleichzeitig kommt hierbei eine der Auslaßöffnungen 47 bzw. 47'
mit der Einströmöffnung 31 zur Deckung. Hierbei ist der durch die beiden Auslaßöffnungen
47 und 47' gebildete Winkel gleich dein doppelten Verdrehungswinkel der elastischen
Kupplung bei maximaler Leistungsübertragung. Dadurch tritt der im Zylinderraum 36
vorhandene Druck ins Freie, und der Kolben 37 gibt die zusammengepreßten Reibungsorgane
38 und 38' frei, wodurch das Kupplungssystem ausgeschaltet ist. In diesem Augenblick
rastet der vorschnellende und bis dahin unter Federdruck stehende Stift 45 der Sperrvorrichtung
46 in einem Einrastloch 45' auf dem Außenumfang des Schaltringes 34 ein. Die Sperrvorrichtung
46 selbst ist auf dem der Mitnehmerglocke 39 zugewandten Teil des hülsenförmigen
Ansatzes 40 angebracht, und ihr Stift 45 verbleibt so lange in der eingerasteten
Stellung, bis er zwecks weiterer Inbetriebnahme der Kupplung von Hand wieder ausgelöst
wird. Nach Lösung des Stiftes 45 wird der Schaltring 34 innerhalb eines durch die
Führungsnut 48 und Mitnehmerstift 44 begrenzten Weges wieder freigegeben und durch
eine beispielsweise spiralig aufgewickelte uhrfederähnliche Rückholfeder 49 so verdreht,
bis der Überströmkana133 wieder mit der Einströrnöffnung 35 verbunden ist, so daß
das Druckmedium wieder nachströmen und damit der Kolben 37 die Lamellensätze 38
und 38' wieder zusammendrücken kann.
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Die Vorteile des beschriebenen Erfindungsgegenstandes gegenüber den
bisher bekanntgewordenen Überlastungskupplungen sind folgende: Selbsttätige Unterbrechung
der Zufuhr des die Reibungsorgane betätigenden Druckmediums bei auftretenden Überlastungen.
Selbsttätige
Wiedereinschaltung der Zufuhr des die Reibungsorgane betätigenden Druckmediums nach
Nachlassen der Überlastungen.
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Weiche und stoßfreie Übertragung des Drehmomentes innerhalb des Antriebsystems.
Größte Sicherheit und Schonung der Gesamtlage. Geringe Wartung. Keine ungünstige
Wärmeerzeugung durch Schlupf. Keine unbeabsichtigten Betriebsunterbrechungen durch
Schlupf. Keine sich abnutzenden Teile.