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Allgemeines
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehmomentbegrenzende Reib-/ Rutschkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und hat zum Ziel eine drehmomentbegrenzende Reibkupplung zu kreieren, bei der das Drehmoment der Reibkupplung automatisch geregelt wird, wenn sich der Reibungskoeffizient der Reibbeläge infolge von Reibwertschwankungen vergrößert.
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Das Drehmoment der Reibkupplung ist durch den eingebauten Regelmechanismus wesentlich präziser und weist eine geringere Schwankungsbreite auf, als dies bei herkömmlichen Reibkupplungen ohne Regelmechanismus der Fall ist.
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Um Maschinenteile, welche sich in einem Antriebsstrang befinden, vor Überlastdefekten zu schützen, ist es bekannt, die einzelnen Bauteile zu überdimensionieren. Dies ist heute aus Kosten- und Bauraumgründen jedoch nicht mehr zeitgemäß. Die einzelnen Maschinenelemente müssen nahezu bis an die Grenzen ihrer Möglichkeiten ausgenutzt werden. Je kritischer die Auslegung der Bauteile erfolgt, umso wichtiger ist ein präziser Schutz gegen Überlast, damit diese bei einem Überlastfall nicht zerstört werden. Überlastfälle können durch Fehlbedienungen der Antriebsmaschine, Alterungserscheinungen und durch systembedingte Fehler auftreten.
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Es ist bekannt für solche Fälle auf Formschluss basierende Sicherheitskupplungen mit einstellbaren Drehmomenten zu verwenden. Das Überlastmoment dieser Kupplungen ist viel genauer als bei Reib- / Rutschkupplungen. Bei einem Überlastmoment rücken die Sperrkörper derartiger Sicherheitskupplungen aus und erzeugen einen axialen Hub auf einen Druckring, der einen Endschalter bedämpft und den Antrieb automatisch abschaltet. Im Überlastfall fällt das Kupplungsdrehmoment der formschlüssigen Sicherheitskupplungen auf einen ganz geringen Bruchteil des Nennmomentes ab.
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Für spezielle Anwendungen, beispielsweise in Spindelhubgetrieben oder Aufzügen, ist es erforderlich, nach dem Überschreiten eines Grenzmomentes und dem Abschalten des Antriebs ein Rest- oder Haltemoment zu übertragen, um ein Absinken der Last zu verhindern. Die bekannten formschlüssigen Überlastkupplungen sind aufgrund ihres geringen Restmoments für diesen Anwendungsfall nicht geeignet. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Forderungen nach einem präzisen Drehmoment der Kupplung und einem verbleibenden Haltemoment im Überlastfall in vorteilhafter Weise erfüllt. Dies erreicht man, indem das Drehmoment der Reibkupplung von dem erfindungsgemäßen Regelmechanismus beeinflusst wird.
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Aus der Patentanmeldung
EP 0 860 623 A1 ist eine drehmomentbegrenzende Kupplung bekannt, die aus einem ersten Teil, das über einen federbelasteten Rastmechanismus mit einem zweiten Teil verbunden ist und einem dritten Teil, das vom ersten und zweiten Teil angetrieben wird, und mehrere federbelastete Elemente einer Reibkupplung aufweist, besteht. Da sich der Reibungskoeffizient der Elemente obiger Reibkupplung infolge von Reibwert-schwankungen erhöhen kann, rückt der Rastmechanismus bei einem Überlastfall aus, bevor die Reibkupplung zu rutschen beginnt und verringert die Federkraft, welche auf die Reibkupplung wirkt. Dieser Mechanismus verringert das Kupplungsdrehmoment der Reibkupplung bei einer Reibwerterhöhung infolge von Reibwertschwankungen. Es ist jedoch aus praktischen Versuchsreihen bekannt, dass das o. g. System nur unzureichend funktioniert und für Anwendungen mit einem präzisem Drehmoment nicht geeignet ist.
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Aus der Patentanmeldung
DE 32 41 914 A1 ist eine drehmomentbegrenzende Kupplung bekannt. In dieser sind im Kraftübertragungsweg zwischen der Antriebsseite
1 und der Abtriebsseite
26 ein Rastgesperre
2,
8,
9,
11,
12 und eine Reibungskupplung
6,
20 bis
26 in Reihe hintereinander angeordnet. Das auf das Drehmoment einstellbare Rastgesperre
2,
8,
9,
11,
12 dient als Auslöseorgan für die Reibungskupplung
6,
20 bis
26. Dadurch ist gewährleistet, dass die Auslösung schnell erfolgt und nach Auslösung die Kupplung absolut frei läuft.
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Vorliegende Erfindung geht von der zuerst genannten Druckschrift aus und hat die Aufgabe, die Funktion im Sinne eines genaueren Drehmomentes zu verbessern. Durch die Verwendung eines neuartigen Regelmechanismus, der auf eine Reibkupplung wirkt, wird diese Aufgabe erfüllt.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem axialschnitt längs Linie A-A in 3;
- 2 eine weitere Schnittansicht der ersten Ausführungsform längs Linie B-B aus 3;
- 3 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform längs Linie C-C in 1;
- 4 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform längs Linie D-D in 1;
- 5 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform längs Linie E-E in 1;
- 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einem Axialschnitt längs Linie F-F der 7;
- 7 eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform längs Linie G-G in 6;
- 8 eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform längs Linie H-H in 8;
- 9 bzw. 10 den Regelmechanismus im inaktiven bzw. aktiven Zustand;
- 11 den Unterschied zwischen eine steilen und einer flachen Federkennlinie;
- 12 das Drehmomentverhalten der Reibkupplung mit und ohne Regelme chanismus bei einem Überlastfall und steigendem Reigkoeffizienten;
- 13 die Kräfte, die auf den Formkörper des Kraftverteilungsmechanismus wirken;
- 14 ein Krafteck zur Veranschaulichung der Tatsache, daß die zwei Axial kraftkomponenten gleich groß sind wie die gesamte Axialkraft der Tellerfedern;
- 15 ein Flußdiagramm, das den Drehmomentverlauf innerhalb der Kuppklung verdeutlicht.
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Die drehmomentbegrenzende Reibkupplung mit geregeltem Drehmoment ist die Reihenschaltung von einem Regelmechanismus 1 mit einer Reibkupplung 20, wobei der Regelmechanismus 1 das Drehmoment formschlüssig mittels axialkraftbeaufschlagter Rastkörper 9 überträgt (1).
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Der Regelmechanismus 1 besteht aus einem Antriebselement 2, welches mit einem Axialkraft-beaufschlagten Schaltelement 10 über mehrere Rastkörper 9 verbunden ist. Dabei sind auf den Stirnseiten 6,12 von Antriebs- und Schaltelement 2,10 mehrere rampenförmige Freimachungen 3,11 (9,10) vorgesehen in welche die Rastelemente 9 greifen. Die rampenförmigen Freimachungen 3,11 sind derart gestaltet, dass das axialkraftbeaufschlagte Schaltelement 10 einen axialen Hub 63 vom Antriebselement 2 weg ausführt, wenn sich das Schaltelement 10 relativ zum Antriebselement 2 dreht. Dies ist der Fall, wenn das maximal übertragbare Drehmoment des Regelmechanismus 1 überschritten wird, wobei sich die Rastelemente 9 auf den rampenförmigen Freimachungen 3,11 von Antriebs- und Schaltelement 2,10 bewegen. Am Schaltelement 10 ist eine Schulter 13 vorgesehen, die zusammen mit einer Ringfläche 24 der Druckscheibe 23 ein Axialspiel 62 definiert. Das Schaltelement 10 ist drehbar und axial verschieblich mit Hilfe einer Gleitbuchse 19 zum Antriebselement 2 gelagert und umschließt das Antriebselement 2 konzentrisch. Das Antriebselement 2, die Rastkörper 9, das Schaltelement 10 mit seiner Schulter 13, die Gleitbuchse 19 und der Druckring 17 bilden den Regelmechanismus 1.
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Die Reibkupplung 20 ist konzentrisch zum Regelmechanismus 1 angeordnet und in Reihe dazu geschaltet. Sie besteht aus einem Abtriebsteil 28, einer Lagerscheibe 21, zwei ringförmigen Reibbelägen 27 und einer axialkraftbeaufschlagten Druckscheibe 23, wobei das Abtriebsteil 28 zwischen die Reibbeläge 27 geklemmt wird und durch die dabei entstehenden Reibkräfte ein Drehmoment übertragen werden kann. Das Abtriebsteil 28 setzt sich aus einer oder mehreren Abtriebsscheiben 29 und optional aus einem Abtriebsflansch 32 zusammen. Eine Laufbuchse 34 ermöglicht eine drehbare Lagerung vom Abtriebsteil 28 zum Schaltelement 10.
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Das Abtriebsteil 28 kann im einfachsten Fall aus einer einzelnen Abtriebsscheibe 29, z. B. Kettenrad, bestehen. Eine weitere Möglichkeit wäre das Abtriebsteil 28 als zwei ringförmige Abtriebsscheiben 29 auszubilden, die mehrere axiale Nuten 30 auf der äußeren Mantelfläche 31 aufweisen. In diese Nuten 30 greifen Klauen 33 eines Abtriebsflanschs 32 ein und übertragen das Drehmoment. Die Abtriebsscheiben 29 sind drehfest aber axial verschieblich mit dem Abtriebsflansch 32 verbunden. Der Abtriebsflansch 32 ist mit einer Wälzlagerung 36 drehbar und axial nicht verschieblich mit dem Antriebselement 2 verbunden.
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Die Lagerscheibe 21 ist drehbar mit Hilfe eines Axiallagers A 35 zur Stellmutter A 60 oder zum Abtriebsflansch 32 gelagert. Das Schaltelement 10 des Regelmechanismus 1 ist drehfest, jedoch axial verschieblich mit der Lager- und Druckscheibe 21,23 verbunden. Dabei greifen mehrere Klauen 22,25 von Lager- und Druckscheibe 21,23 in axiale Nuten 15, die auf der äußeren Mantelfläche 14 des Schaltelements 10 eingebracht sind. Dadurch ist es möglich, ein Drehmoment formschlüssig vom Regelmechanismus 1 zur Reibkupplung 20 zu übertragen.
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Damit die Reibkupplung 20 und der Regelmechanismus 1 ein Drehmoment übertragen können, müssen das Schaltelement 10 und die Druckscheibe 23 mit einer axialen Kraft beaufschlagt werden. Dies wird mit Mitteln zur Axialkrafterzeugung 37 erreicht, wobei alle Bestandteile 38,45,51 konzentrisch zum Antriebselement 2 angeordnet sind. Diese setzen sich aus einer Axialkrafteinstelleinheit 38, einem Axialkrafterzeugungsmechanismus A oder B 45,51 zusammen.
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Mit der Axialkrafteinstelleinheit 38 kann die Größe der axialen Kräfte FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 auf den Regelmechanismus 1 und die Reibkupplung 20 variiert werden, indem man die axiale Lage der Stellmutter B 42 mit einem Gewinde B 68 relativ zum Antriebselement 2 verändert und dabei die Tellerfedern A 46 oder B und C 52,53 axial zusammenpresst. Die Stellmutter B 42 ist formschlüssig über ein Sicherungsblech 39 und eine Schraube 44 zum Antriebselement 2 gesichert. Hierbei greifen Klauen 40 des Sicherungsblechs 39 in axialer Richtung verlaufende Nuten B 5 auf der äußeren Mantelfläche B 8 des Antriebselements 2, eine Schraube 44 wird in die Gewindebohrung 43 der Stellmutter B 42 gedreht und diese stützt sich in einer axialen Bohrung 41 des Sicherungsblechs 39 ab.
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Um die definierten axialen Kräfte Axial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 auf den Regelmechanismus 1 und die Reibkupplung 20 zu erzeugen bestehen zwei Möglichkeiten für die Ausbildung eines Axialkrafterzeugungs-mechanismus 45,51. In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht der Axialkrafterzeugungsmechanismus A 45 aus einer oder mehreren Tellerfedern A 46, einer Druckhülse 47 und einem Kraftverteilungsmechanismus 49 mit einem Formkörper 50.
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Die Tellerfedern A 46 werden von der Axialkrafteinstelleinheit 38 zusammengepresst und erzeugen hierbei eine gesamte Axialkraft FGesamt-Teller 64, die auf die Druckhülse 47 wirkt. Die Druckhülse 47 ist drehfest und axial beweglich mit dem Antriebselement 2 verbunden. Die gesamte Axialkraft FGesamt-Teller 64, muss nun in zwei definierte axiale Kraftkomponenten FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 aufgeteilt werden, welche die Druckscheibe 23 und das Schaltelement 10 beaufschlagen. Dies wird durch den Kraftverteilungsmechanismus 49 erreicht, der sich zwischen Druckhülse 47, dem Regelmechanismus 1 und der Reibkupplung 20 befindet und aus einem beliebigen Formkörper 50 besteht. Der Kraftverteilungsmechanismus 49 setzt sich aus mehreren Formkörpern 50, welche durch die axialkraftbeaufschlagte Druckhülse 47 in zwei konzentrisch zueinanderliegenden Kegelmantelflächen 18,26 auf Druckring 17 und Schaltelement 10 gepresst werden, zusammen. Beide Kegelmantelflächen 18,26 definieren einen trapezförmigen Ringspalt 69. Durch die spezielle Geometrie der Kegelmantelflächen 18, 26 ergibt sich eine definierte Aufteilung der gesamten Axialkraft FGesamt-Teller 64. 13 zeigt die Kräfte, welche auf den Formkörper 50 des Kraftverteilungsmechanismus 49 wirken. Die Gesamtkraft auf die Reibkupplung FGesamt-Reib wirkt hierbei auf die Kegelmantelfläche 26 der Druckscheibe 23 und die Gesamtkraft auf den Regelmechanismus FGesamt-Regel wirkt auf die Kegelmantelfläche 18 des Druckrings 17.
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Die gesamte Axialkraft 64 der Tellerfedern A 46 teilt sich dabei in zwei axiale Komponenten FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 auf. Zum einen in eine Axialkraft FAxial-Regel 66 auf den Regelmechanismus 1 und zum anderen in eine Axialkraft FAxial-Reib 65 auf die Reibkupplung 20. In ihrer Summe sind die beiden Komponenten FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 gleich groß wie die gesamte Axialkraft FGesamt-Teller 64 der Tellerfedern A 46, was das Krafteck von 14 veranschaulicht.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel s. 6 kommt der Axialkrafterzeugungsmechanismus B 51 zum Einsatz. Hierbei werden zwei verschiedene Tellerfedern B, C 52,53 verwendet, wobei diese konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Tellerfedern B, C 52,53 stützen sich in der einen axialen Richtung über eine Scheibe 54 und ein Axiallager B 55 am Sicherungsblech 39 der Axialkrafteinstelleinheit 38 ab. In der anderen axialen Richtung berührt die Tellerfeder B 52 direkt das Schaltelement 10 des Regelmechanismus 1 und die Tellerfeder C 53 direkt die Druckscheibe 23 der Reibkupplung 20. Mit der Stellmutter B 42 presst man die Tellerfedern B, C 52,53 zusammen und erreicht dabei, dass der Regelmechanismus 1 und die Reibkupplung 20 direkt mit definierten Axialkräften FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 beaufschlagt werden. Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Tellerfedern B, C 52,53 kann auf den Kraftverteilungsmechanismus 49 komplett verzichtet werden.
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Das Axialspiel 62 zwischen der Schulter 13 des Schaltelements 10 und der Ringfläche 24 der Druckscheibe 23 ist mit Hilfe einer axialen Verstelleinheit 57 von einem Wert Null bis hin zu einem Maximalwert stufenlos einstellbar.
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Beim dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 der drehmomentbegrenzenden Reibkupplung besteht die axiale Verstelleinheit 57 aus zwei Abtriebsscheiben 29, einer oder mehreren Druckschrauben 58 und einer oder mehreren Zugschrauben 59. Durch Drehen der Druckschrauben 58 kann der axiale Abstand beider Abtriebsscheiben 29 zueinander stufenlos variiert werden und somit auch das Axialspiel 62. Nachdem das Axialspiel 62 mit den Druckschrauben 58 auf einen festen Wert eingestellt wurde, ist man in der Lage die axiale Position beider Abtriebsscheiben 29 zueinander mit Hilfe einer Zugschraube 59 zusätzlich zu sichern.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der 6 besteht die axiale Verstelleinheit 57 aus einer Stellmutter A 60, welche über ein Gewinde A 67 drehbar und daher axial beweglich mit dem Antriebselement 2 verbunden ist. Das Axialspiel 62 kann durch Drehen der Stellmutter A 60 stufenlos verändert werden. Somit ist es auch möglich unterschiedlich breite Kettenräder als Abtriebsteil 28 zu realisieren. Ein Fixierstift 61, welcher in axiale Nuten A 4 auf der äußeren Mantelfläche A 7 des Antriebselements 2 eingreift, stellt eine formschlüssige Verdrehsicherung für die Stellmutter A 60 dar. Die axiale Position des Schaltelements 10 relativ zum Antriebselement 2 weist eine Endlage auf, die durch ein Berühren einer Ringfläche 16 des Schaltelements 10 mit einem Anschlag 56, der sich auf dem Antriebselement 2 befindet, bestimmt wird. Dabei verhindert der Anschlag 56, dass bei der Montage und Demontage der Kupplung die Rastelemente 9 aus den rampenförmigen Freimachungen 3,11 des Antriebs- und Schaltelements 2,10 herausfallen, indem dieser den axialen Weg des Schaltelements 10 relativ zum Antriebselement 2 begrenzt. Konstruktiv kann man den Anschlag 56 als Sprengring ausführen, der in eine radiale Nut auf der äußeren Mantelfläche B 8 des Antriebselementes 2 montiert wird. Der Anschlag 56 hat für das Funktionsverhalten der Reibkupplung bei Überlast jedoch keine Bedeutung. Vorliegende drehmomentbegrenzende Reibkupplung mit geregeltem Drehmoment arbeitet mit der Reihenschaltung eines Regelmechanismus 1 und einer Reibkupplung 20.
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Der Drehmomentverlauf innerhalb der Kupplung lässt sich anhand eines Flussdiagramms von 15 verdeutlichen. Das gesamte Drehmoment wird vom Antriebselement 2 über die axialkraftbeaufschlagten Rastkörper 9 formschlüssig auf das Schaltelement 10 übertragen. Vom Regelmechanismus 1 wird das Drehmoment formschlüssig über Klauen 22,25, die in axiale Nuten 15 des Schaltelements 10 greifen, auf die Lager- und Druckscheibe 21,23 der Reibkupplung 20 übertragen. Da das Abtriebsteil 28 zwischen den ringförmigen Reibbelägen 27, der Lagerscheibe 21 und der axialkraftbeaufschlagten Druckscheibe 23 geklemmt ist, erfolgt die Drehmomentübertragung auf das Abtriebsteil 28 reibschlüssig. Die Reibkräfte in den beiden Reibbelägen 27 erzeugen zusammen das gesamte Kupplungsdrehmoment, wobei dieses direkt proportional zur auf die Druckscheibe 23 wirkenden Axialkraft FAxial- Reib 65 ist. In der Theorie liefert jeder Reibbelag 27 genau die Hälfte des gesamten Drehmoments der Kupplung.
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Herkömmliche Reibkupplungen ohne den o. g. Regelmechanismus 1 haben den Nachteil, dass sich bei einem steigenden Reibungskoeffizienten infolge von Reibwertschwankungen der Reibbeläge 27 auch das Kupplungsnenndrehmoment im Überlastfall direkt proportional dazu erhöht. Dabei ist es möglich, dass das Kupplungsdrehmoment auf den doppelten Wert ansteigen kann. Um diesen Effekt zu verhindern und eine Reibkupplung 20 mit einem präzisen Drehmoment, das weitgehend unabhängig von Reibwertschwankungen ist, zu kreieren, wird ein Regelmechanismus 1 eingesetzt. Das Drehmomentverhalten der Reibkupplung 20, mit und ohne Regelmechanismus 1, bei einem Überlastfall und steigendem Reibungskoeffizienten ist in 12 dargestellt.
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Die Mittel zur Axialkrafterzeugung 37, der Kraftverteilungsmechanismus 49, der Regelmechanismus 1 und die Reibkupplung 20 sind derart ausgelegt, dass das übertragene Drehmoment des Regelmechanismus 1 und das der Reibkupplung 20 fast identisch sind und dabei in Höhe des Drehmoments der gesamten Kupplung liegen. Bei einem Überlastfall, d. h. wenn das Betriebsdrehmoment das Drehmoment der Kupplung übersteigt, und bei konstantem Reibungskoeffizienten in den Reibbelägen 27 rutscht einfach das Abtriebsteil 28 durch und der Regelmechanismus 1 ist nicht aktiv (9). Es entsteht ein Schlupf zwischen Antriebselement 2 und Abtriebsteil 28, wobei das Rest- oder Haltemoment der Kupplung im Überlastfall in Höhe des Kupplungdrehmoments liegt.
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Steigt nun der Reibungskoeffizient in den Reibbelägen 27 an (z. B. auf das Doppelte des ursprünglichen Wertes) dann erhöht sich auch das Kupplungsdrehmoment der Reibkupplung 20 dazu direkt proportional und der Regelmechanismus 1 wird bei einem Überlastfall aktiv, da das Drehmoment des Regelmechanismus 1 überschritten wird und dieses kleiner als das der Reibkupplung 20 ist. Dabei bewegen sich die Rastelemente 9 auf den rampenförmigen Freimachungen 3,11 des Antriebs- und Schaltelements 2,10 in Umfangsrichtung, das Schaltelement 10 verdreht sich relativ zum Antriebselement 2, führt einen Hub 63 aus und bewegt sich axial vom Antriebselement 2 weg (10). Die Tellerfedern A 46 oder B, C 52,53 werden solange zusammengepresst, bis das Axialspiel 62 einen Wert von Null aufweist, d. h. die Schulter 13 des Schaltelements 10 berührt die Ringfläche 24 der Druckscheibe 23. Wenn die Federkennlinie der Tellerfedern 46,52,53 möglichst flach verläuft und das Axialspiel 62 klein ist, dann erhöhen sich die Axialkräfte FAxial-Reib 65, und FAxial-Regel 66 auf den Regelmechanismus 1 und die Reibkupplung 20 nur unwesentlich und somit auch das Drehmoment des Regelmechanismus 1. In 11 ist der Unterschied zwischen einer steilen und flachen Federkennlinie dargestellt.
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Wenn der Regelmechanismus 1 aktiv ist, d. h. Axialspiel 62 gleich Null ist, berührt die Schulter 13 des Schaltelements 10 die Ringfläche 24 der Druckscheibe 23. Hierdurch wird die Axialkraft FAxial-Reib 65 auf die Druckscheibe 23 der Reibkupplung 20 reduziert, da ein Teil der Axialkraft FAxial-Reib 65 nicht mehr auf die Druckscheibe 23 wirkt, sondern über die Schulter 13 auf das Schaltelement 10 weitergeleitet wird. Das Abtriebsteil 28 beginnt daher schon bei einem geringeren Kupplungsdrehmoment zu rutschen als dies ohne Regelmechanismus 1 der Fall wäre. Das Kupplungsdrehmoment der Reibkupplung 20 bei einer Überlast und steigendem Reibungskoeffizienten der Reibbeläge 27 weist somit einen präzisen Wert in Höhe des Drehmoments des Regelmechanismus 1 auf. Der Regelmechanismus 1 kompensiert dabei eine deutliche Erhöhung des Drehmoments der Reibkupplung 20, die sich aufgrund eines steigenden Reibungskoeffizienten der Reibbeläge 27 ergeben würde.
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Aus Versuchen ist bekannt, dass die Schwankungsbreite des Drehmoments der Reibkupplung sehr klein ist und nur bei ca. + / - 5 % liegt. Bei herkömmlichen Reibkupplungen ohne Regelmechanismus 1 kann sich das Drehmoment der Kupplung aufgrund von Reibwertschwankungen um bis zu 100% erhöhen. Dieser Effekt wird durch die Erfindung mit dem Regelmechanismus 1 deutlich reduziert.
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Einen Abfall des Reibungskoeffizienten und die damit verbundene Drehmomentreduzierung der Reibkupplung 20 kann der vorliegende Regelmechanismus 1 nicht kompensieren. Der Reibbeiwert ist sehr temperaturabhängig und sinkt bei Temperaturerhöhung. Man muss daher versuchen, die Kupplungstemperatur konstant und niedrig zu halten, d. h. die Rutschzeit des Abtriebsteils bei einem Überlastfall und die damit verbundene Erwärmung der Reibkupplung klein zu halten.
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Bei einem Überlastfall dreht sich das Antriebselement 2 relativ zum Abtriebsteil 28 mit einer Schlupfdrehzahl. Diese Schlupfdrehzahl kann man elektrisch detektieren und somit ist man in der Lage, den Antrieb schnell abzuschalten (identisch wie bei formschlüssigen Kupplungen). Dies hat den Vorteil, dass das Abtriebsteil 28 nur für kurze Zeit rutscht und sich die Reibbeläge 27 nur unwesentlich erwärmen. Der Reibungskoeffizient in den Reibbelägen 27 fällt dadurch kaum ab und das Kupplungsdrehmoment bleibt nahezu konstant.
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Bezugszeichenliste
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Bauteile
- 1
- Regelmechanismus
- 2
- Antriebselement (Nabe)
- 3
- rampenförmige Freimachung (Kegelsenkung im Antriebselement)
- 4
- Nute A (Antriebselement)
- 5
- Nute B (Antriebselement)
- 6
- Stirnseite (Antriebselement)
- 7
- äußere Mantelfläche A (Antriebselement)
- 8
- äußere Mantelfläche B (Antriebselement)
- 9
- Rastkörper
- 10
- Schaltelement
- 11
- rampenförmige Freimachung (Schaltelement)
- 12
- Stirnseite (Schaltelement)
- 13
- Schulter (Schaltelement)
- 14
- äußere Mantelfläche (Schaltelement)
- 15
- Nute (Schaltelement)
- 16
- Ringfläche (Schaltelement)
- 17
- Druckring
- 18
- Kegelmantelfläche (Druckring)
- 19
- Gleitbuchse
- 20
- Reibkupplung
- 21
- Lagerscheibe
- 22
- Klaue (Lagerscheibe)
- 23
- Druckscheibe
- 24
- Ringfläche (Druckscheibe)
- 25
- Klaue (Druckscheibe)
- 26
- Kegelmantelfläche (Druckscheibe)
- 27
- Reibbelag
- 28
- Abtriebsteil
- 29
- Abtriebsscheibe
- 30
- Nute (Abtriebsscheibe)
- 31
- äußere Mantelfläche (Abtriebsscheibe)
- 32
- Abtriebsflansch
- 33
- Klaue (Abtriebsflansch)
- 34
- Laufbuchse
- 35
- Axiallager A
- 36
- Wälzlagerung
- 37
- Mittel zur Axialkrafterzeugung
- 38
- Axialkrafteinstelleinheit
- 39
- Sicherungsblech
- 40
- Klaue (Sicherungsblech)
- 41
- Bohrung (Sicherungsblech)
- 42
- Stellmutter B
- 43
- Gewindebohrung (Stellmutter B)
- 44
- Schraube
- 45
- Axialkrafterzeugungsmechanismus A
- 46
- Tellerfeder A
- 47
- Druckhülse
- 48
- Klaue (Druckhülse)
- 49
- Kraftverteilungsmechanismus
- 50
- Formkörper
- 51
- Axialkrafterzeugungsmechanismus B
- 52
- Tellerfeder B
- 53
- Tellerfeder C
- 54
- Scheibe
- 55
- Axiallager B
- 56
- Anschlag
- 57
- Axiale Verstelleinheit
- 58
- Druckschraube
- 59
- Zugschraube
- 60
- Stellmutter A
- 61
- Fixierstift
- 62
- Axialspiel
- 63
- Hub
- 64
- gesamte Axialkraft
- 65
- Axialkraft auf Reibkupplung, Druckscheibe wirkend
- 66
- Axialkraft auf Regelmechanismus, Schaltelement wirkend
- 67
- Gewinde A
- 68
- Gewinde B
- 69
- Ringspalt
- 70
- „flache“ Federkennlinie
