DE10344869B3

DE10344869B3 - Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE10344869B3
Application number: DE2003144869
Authority: DE
Inventors: Henning Lindquist; Peter Orthmann
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: JP2005106283A; JP4619727B2

Abstract

Bei einer Sicherheitskupplung mit zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegenden, reibschlüssig zusammenwirkenden Kupplungshälften (5, 6), die mittels einer axialen Spanneinrichtung in axialer Richtung gegeneinander verspannbar sind, wobei die Spanneinrichtung im Falle einer gegenseitigen Drehbewegung der beiden Kupplungshälften (5, 6) zerstörbar ist, lassen sich dadurch eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit erreichen, dass die Spanneinrichtung aus einer zur Kupplungsachse koaxialen Zugankereinrichtung besteht, die an voneinander abgewandten, axialen Stützflächen (19, 21) der beiden Kupplungshälften (5, 6) angreift und einen mit einem Gewinde versehenen Schaft (15) sowie einen an diesem angebrachten, die beiden Kupplungshälften (5, 6) drehschlüssig miteinander verbindenden Torsionskopf (16) aufweist, der mit zwei durch eine Sollbruchstelle (22) voneinander getrennten, jeweils mit einer zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) drehschlüssig zusammenwirkenden Eingriffsbereichen versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung mit zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegenden, reibschlüssig zusammenwirkenden Kupplungshälften, die mittels einer axialen Spanneinrichtung in axialer Richtung gegeneinander verspannbar sind, wobei die Spanneinrichtung im Falle einer gegenseitigen Drehbewegung der beiden Kupplungshälften zerstörbar ist.

Eine Sicherheitskupplung dieser Art ist aus der US-A 4 944 379 bekannt. Hierbei enthält die Spanneinrichtung mehrere, auf einem zugeordneten Teilkreis angeordnete Spannschrauben, die beim Überschreiten eines zulässigen Drehmoments abgeschert werden sollen. Der Bruch durch Scherung erfordert jedoch ein vergleichsweise hohes Drehmoment. Es ergibt sich daher ein vergleichsweise breiter Toleranzbereich zwischen dem Überschreiten des zulässigen, durch Reibschluss übertragbaren Drehmoments und dem Bruch der Spannschrauben durch Abscheren. Dies wirkt sich ungünstig auf die erzielbare Sicherheit aus und kann zu Beschädigungen des unter Zwischenschaltung der Sicherheitskupplung angetriebenen Aggregats führen. Außerdem besteht bei der bekannten Anordnung die Gefahr, dass die einzelnen Spannschrauben nicht eine exakt gleiche Vorspannung aufweisen, wodurch die oben genannten Nachteile noch verstärkt werden. Die bekannte Anordnung erweist sich daher als nicht sicher und zuverlässig genug.

Ferner zeigt die Schrift US 4 411 635 eine Kupplung zwischen einer Antriebswelle und einer angetriebenen Welle, wobei ein Torsionselement vorgesehen ist, das formschlüssig mit der jeweiligen Kupplungshälfte zusammenwirkt und mit einer Sollbruchstelle versehen ist. Nach dem gleichen Prinzip arbeitet die in Dokument DE 767 844 offenbarte Überlastungskupplung, bei der ein beim Überschreiten des höchstzulässigen Drehmoments an einer Sollbruchstelle brechender Sicherungsbolzen eine Hohlwelle mit einer darin befindlichen Innenwelle verbindet.

Des Weiteren zeigt die internationale Offenlegungsschrift WO 00/36316 A1 eine Spanneinrichtung, die einen im Falle einer gegenseitigen Drehbewegung zweier miteinander verspannter Kupplungshälften zerstörbaren Bolzen aufweist. Der Bolzen ist dazu über einen Querstift mit der einen Kupplungshälfte verbunden und durchgreift einen Innenabsatz der anderen Kupplungshälfte. Zwischen dem Innenabsatz und dem diesen durchgreifenden Ende des Bolzens ist eine Feder angeordnet, die die beiden Kupplungshälften über zwei Kupplungsbacken gegeneinander vorspannt. Bei Überlastung der Kupplung und damit Verdrehung der beiden Kupplungshälften zueinander schert der Bolzen ab. Ähnlich ist die in der Offenlegungsschrift WO 90/05248 A1 gezeigte Drehmomentenbegrenzungswelle aufgebaut. Dabei sind die Kupplungsbacken so aufgebaut, dass der Bolzen bei einer entgegengesetzt der erwünschten Drehrichtung erfolgenden Kraftübertragung an seiner Sollbruchstelle auf Zug belastet wird und reisst.

Über Spannschrauben vorgespannte Sicherheitselemente sind dagegen aus den beiden weiteren Dokumenten DE 101 57 576 A1 und DE 295 02 074 U1 grundsätzlich bekannt.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitskupplung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spanneinrichtung aus einer zur Kupplungsachse koaxialen Zugankereinrichtung besteht, die an voneinander abgewandten axialen Stützflächen der beiden Kupplungshälften angreift und einen mit einem Gewinde versehenen Schaft und einen an diesem angebrachten, die beiden Kupplungshälften drehschlüssig miteinander verbindenden Torsionskopf aufweist, der mit zwei durch eine Sollbruchstelle voneinander getrennten, jeweils mit einer zugeordneten Kupplungshälfte drehschlüssig zusammenwirkenden Eingriffsbereichen versehen ist.

Die hier als Spanneinrichtung dienende, zentrale Zugankereinrichtung ergibt automatisch einen zur Kupplungsachse symmetrischen Kraftfluss und führt daher in vorteilhafter Weise nicht nur zu einer vergleichsweise einfachen Bauweise und Montage, sondern auch zu gleichmäßigen Anpresskräften über dem ganzen Umfang der miteinander zusammenwirkenden Kupplungsflächen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, dass der Bruch hier durch Torsion herbeigeführt wird. Ein derartiger Bruch im Bereich der Sollbruchstelle erfolgt in vorteilhafter Weise bereits bei einem vergleichsweise geringen Drehmoment. Der Toleranzbereich zwischen dem Überschreiten des zulässigen, durch Reibschluss übertragbaren Drehmoments und dem Bruch ist daher vergleichsweise eng, wodurch eine hohe Sicherheit gegen Beschädigungen des angetriebenen Aggregats erreicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So können die Eingriffsbereiche des Torsionskopfes zweckmäßig als durch die Sollbruchstelle voneinander distanzierte Radialflansche ausgebildet sein, die in eine zumindest stirnseitig offene Eingriffsausnehmung der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte eingreifen. Hierbei ergeben sich in vorteilhafter Weise vergleichsweise große Radien für die am Torsionskopf angreifenden Umfangskräfte, was zu einem vergleichsweise großen Moment im Bereich der Sollbruchstelle und damit zu einem schnellen Torsionsbruch im Bereich der Sollbruchstelle führt. Außerdem können die Radialflansche bei Bedarf auch eine gegenseitige Führung und radiale Ausrichtung der beiden Kupplungshälften bewirken.

Vorteilhaft können wenigstens ein Eingriffsbereich, vorzugsweise beide Eingriffsbereiche des Torsionskopfes mit der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte formschlüssig verbunden sein. Dies gewährleistet nicht nur eine besonders zuverlässige Drehmomentübertragung, sondern ermöglicht auch eine besonders einfache Montage beim Einbau eines neuen bzw. Austausch eines zerstörten Torsionskopfes, da eine in axialer Richtung lose Verbindung vorgesehen sein kann.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung kann darin bestehen, dass wenigstens ein Eingriffsbereich, vorzugsweise beide Eingriffsbereiche des Torsionskopfes durch eine Klebverbindung drehschlüssig an der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte festlegbar ist bzw. sind. Dies ermöglicht eine besonders einfach herstellbare Gestaltung der Eingriffsbereiche sowie der zugeordneten Eingriffsausnehmungen als rotationssymmetrische Flächen.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der Torsionskopf wenigstens einen jeweils einer Kupplungshälfte zugeordneten, umfangsseitigen Führungsbereich aufweisen, der mit einem Sitzbereich einer Bohrung der zugeordneten Kupplungshälfte zusammenwirkt. Vorzugsweise sind beiden Kupplungshälften zugeordnete Führungsbereiche vorgesehen. Diese Maßnahmen erleichtern eine exakte gegenseitige Zentrierung und radiale Ausrichtung der beiden Kupplungshälften. Zweckmäßig können die Führungsbereiche jeweils als Umfangsfläche eines einen Eingriffsbereich enthaltenden, torsionskopfseitigen Radialflansches ausgebildet sein. Dies ergibt eine besonders einfache und kompakte Bauweise.

Zur Bildung einer einteiligen Zugankereinrichtung kann der Torsionskopf an den Schaft angeformt sein. Eine andere, besonders zu bevorzugende Ausführung kann darin bestehen, dass der Torsionskopf als vom Schaft separates Bauteil ausgebildet ist. Der Schaft kann dabei als Kopfschraube ausgebildet sein, die mit ihrem vorderen Gewindeabschnitt in eine Gewindebohrung des Torsionskopfes einschraubbar ist. Diese zweiteilige Ausführung der Zugankereinrichtung stellt sicher, dass im Falle einer Zerstörung des Torsionskopfes nur dieser ersetzt werden muss und der Schaft erhalten bleibt.

Zweckmäßig kann die schaftseitige Stützfläche der Zugankereinrichtung über ein Distanzelement an der zugeordneten Kupplungshälfte abgestützt sein. Dies ermöglicht eine vergleichsweise große Schaftlänge, was sich vorteilhaft auf die Erzielung exakter, im Bereich der Reibflächen wirksamer Anpresskräfte auswirkt.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen können eine Kupplungshälfte einen Kragen und die andere Kupplungshälfte einen in den Kragen in axialer Richtung einführbaren Zapfen aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise sowie eine gegen äußere Einflüsse geschützte Aufnahme des Torsionskopfes. Außerdem kann auf der Außenseite des Kragens ein vorzugsweise zwischen den beiden Kupplungshälften angeordneter Reibring aufgenommen werden, der die Einhaltung besonders exakter Reibkräfte ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
1 ein Anwendungsbeispiel in Form einer durch einen Motor antreibbaren Pumpe,
2 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung mit formschlüssig an die Kupplungshälften angeschlossenem Torsionskopf.
3 einen Schnitt entlang der Linie III/III in 2,
4 ein Beispiel für eine mit einem austauschbaren Torsionskopf versehene Zugankereinrichtung,
5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung mit einem radiale Führungsflächen aufweisenden Torsionskopf und
6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßer Sicherheitskupplung mit durch eine Klebverbindung an die beiden Kupplungshälften angeschlossenem Torsionskopf.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Großmotoren, durch die bezüglich einer Überlastung empfindliche Aggregate, z.B. hydraulische Pumpen, angetrieben werden, denen Hydraulikmotoren nachgeordnet sein können, wie das z.B. bei den auf Schiffen vorgesehenen Antriebssystemen vorkommt.
Die 1 zeigt einen Großmotor 1, durch den eine Hydraulikpumpe 2 angetrieben wird. Beim Großmotor 1 kann es sich um einen vergleichsweise langsam laufenden Zweitakt-Großdieselmotor handeln, dem ein Übersetzungsgetriebe 3 nachgeordnet ist. Zwischen dem Ausgang des Übersetzungsgetriebes 3 und dem Eingang der Hydraulikpumpe 2 ist eine Sicherheitskupplung 4 angeordnet, die so aufgebaut ist, dass das übertragene Drehmoment begrenzt wird und zwar derart, dass die Sicherheitskupplung 4 beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments irreversibel gelöst wird.
Die Sicherheitskupplung 4 enthält zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende, reibschlüssig zusammenwirkende Kupplungshälften 5, 6, von denen die eingangsseitige Kupplungshälfte 5 dem treibenden Organ, hier dem Ausgang des Übersetzungsgetriebes 3, und die ausgangsseitige Kupplungshälfte 6 dem angetriebenen Organ, hier dem Antriebsstutzen der Hydraulikpumpe 2, zugeordnet sind. Die eingangsseitige Kupplungshälfte 5 besitzt einen von der Kupplungshälfte 6 abgewandten, seitlich abstehenden Wellenstummel 7, der drehschlüssig in ein zugeordnetes Antriebselement des Übersetzungsgetriebes 3 eingreift. Hierzu ist der Wellenstummel 7, wie am besten aus 2 erkennbar ist, mit einem umfangsseitigen Zahnkranz 8 versehen, der zum Eingriff mit einem eine entsprechende Innenverzahnung aufweisenden Organ bringbar ist. Die ausgangsseitige Kupplungshälfte 6 ist, wie 2 weiter zeigt, nach Art einer abstehende Trommel ausgebildet, die einen innenverzahnten Bereich 10 aufweist, der auf einen außenverzahnten Antriebsstutzen der Pumpe 2 aufsteckbar ist, wie in 1 angedeutet ist.
Zwischen den beiden Kupplungshälften 5, 6 ist ein umlaufender Reibring 11 angeordnet, an dessen voneinander abgewandten Seitenflanken die beiden Kupplungshälften 5, 6, wie am besten aus 2 erkennbar ist, mit einer jeweils zugeordneten, ringförmigen Reibfläche 12 anliegen. Die Reibflächen 12 sind jeweils an einen axialen Bund der zugeordneten Kupplungshälfte 5 bzw. 6 angeformt. Die Breite der Reibflächen 12 ist geringer als die radiale Breite des Reibrings 11, so dass ein optimaler Reibungskoeffizient erreicht werden kann. Der Reibring 11 ist auf einem axial vorspringenden Kragen 13 einer Kupplungshälfte, hier der ausgangsseitigen Kupplungshälfte 6, aufgenommen. Die jeweils andere Kupplungshälfte, hier die eingangsseitige Kupplungshälfte 5, besitzt einen axial vorspringenden, mit Axial – und Radialspiel in den Kragen 13 eingreifenden Zapfen 14.
Die über den Reibring 11 reibschlüssig zusammenwirkenden Kupplungshälften 5, 6 werden durch eine axiale Spanneinrichtung in axialer Richtung gegeneinander verspannt, hier mit ihren Reibflächen 12 an die Seitenflanken des zwischengeordneten Reibrings 11 angepresst. Die beiden Kupplungshälften 5, 6 sind dementsprechend in axialer Richtung mit ausreichend gegenseitiger Beweglichkeit zusammenführbar. Zur Bildung der Spanneinrichtung ist eine zur Kupplungsachse koaxiale Zugankereinrichtung 9 vorgesehen, an deren einander gegenüberliegenden Endbereichen sich die beiden Kupplungshälften 5, 6 abstützen.
Die Zugankereinrichtung 9 besitzt einen in axialer Richtung an einer Kupplungshälfte, hier der Kupplungshälfte 5 angreifenden Schaft 15 und einen an diesem angebrachten Torsionskopf 16, der mit beiden Kupplungshälften 5, 6 drehschlüssig zusammenwirkt und in axialer Richtung an einer Kupplungshälfte, hier der Kupplungshälfte 6 angreift. Der Schaft 15 ist auf der vom Torsionskopf 16 abgewandten Seite mit einem Gewindeabschnitt 17 versehen, auf den eine Mutter 18 aufschraubbar ist. Der Torsionskopf 16 und die Mutter 18 greifen an voneinander abgewandten Stützflächen 19 bzw. 21 der beiden Kupplungshälften 5, 6 an. Der Torsionskopf 16 liegt mit einer rückwärtigen Schulteranordnung an der hiervon hintergriffenen, zugeordneten Stützfläche 19 der ausgangsseitigen Kupplungshälfte 6 an. Die Mutter 18 ist über eine als Distanzstück 20 fungierende, den Schaft 15 umfassende Büchse an einer zugeordneten Stützfläche 21 der eingangsseitigen Kupplungshälfte 5 abgestützt.
Der Torsionskopf 16 enthält eine Sollbruchstelle 22, die sich zwischen zwei hierdurch voneinander distanzierten, drehschlüssig mit den beiden Kupplungshälften 5, 6 zusammenwirkenden Eingriffbereichen befindet. Zur Bildung der Sollbruchstelle 22 ist der Torsionskopf 16 mit einer umlaufenden Nut versehen, die von zwei radialen, die Eingriffsbereiche bildenden Flanschen 24, 25 flankiert wird. Diese besitzen im dargestellten Beispiel gemäß 2 eine von der Kreisform abweichende Umfangskontur, wodurch eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung mit der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte 5 bzw. 6 ermöglicht wird. Im dargestellten Beispiel sind die Flansche 24, 25, wie 3 anschaulich zeigt, mit wenigstens einer umfangsseitigen Abflachung 26 versehen. Zweckmäßig sind jeweils, wie 3 weiter erkennen lässt, zwei einander gegenüberliegende, parallele Abflachungen 26 vorgesehen.
Die hier durch die abgeflachten Flansche 24 bzw. 25 gebildeten Eingriffsbereiche greifen jeweils in eine zumindest stirnseitig offene Eingriffsausnehmung 28 bzw. 29 der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte 5 bzw. 6 ein. Die Eingriffsausnehmungen 28 bzw. 29 besitzen, wie 3 weiter erkennen lässt, einen den abgeflachten Flanschen 24 bzw. 25 angepassten, lichten Querschnitt, so dass sich der erwünschte Formschluss ergibt. Die Eingriffsausnehmungen 28, 29 sind im dargestellten Beispiel, wie aus 3 entnehmbar ist, langlochartig ausgebildet, wobei die Breite dem Abstand der seitlichen Abflachungen 26 entspricht, die zur Übertragung eines Drehmoments an den jeweils benachbarten Flanken der zugeordneten Eingriffsausnehmung 28 bzw. 29 zur Anlage kommen, wie in der 3 durch Kraftpfeile 30 angedeutet ist. In der Länge können die Eingriffsausnehmungen 28 bzw. 29 den jeweils zugeordneten, abgeflachten Flansch 24 bzw. 25 etwas überragen. Zur Bewerkstelligung von Formschluss kann auch eine Stift-Schlitz-Verbindung, wie in 5 rechts angedeutet ist, vorgesehen sein.
Die Kupplungshälften 5 bzw. 6 sind jeweils, wie aus 2 weiter ersichtlich ist, mit einer axialen Durchgangsausnehmung 31 bzw. 32 versehen, deren der jeweils anderen Kupplungshälfte zugewandter Endbereich die zugehörige, oben erwähnte Eingriffsausnehmung 28 bzw. 29 enthält. Die Eingriffsausnehmung 29 der ausgangsseitigen Kupplungshälfte 6 ist dabei an einen nach radial innen vorspringenden Bund zwischen dem innenverzahnten Bereich 10 und dem Innenraum des Kragens 14 angeformt. Da der innenverzahnte Bereich 10 einen größeren Durchmesser als die Eingriffsausnehmung 29 aufweist, ergibt sich praktisch eine die Stützfläche 19 bildende Hinterschneidung.
An dieser liegt der Torsionskopf 16 mit einem rückwärtigen Bund 34 seines schaftfernen Radialflansches 25 direkt oder indirekt an. Im in 2 dargestellten Beispiel ist zwischen der Stützfläche 19 und dem Bund 34 ein auf dem Flansch 25 aufgenommener Ring 35 vorgesehen, der einen radialen und axialen Abstand überbrücken kann. Hierdurch ergibt sich automatisch ein Abstand zwischen dem Bund 34 und den diesen benachbarten Abflachungen 26, was deren Bearbeitung erleichtert. Die Eingriffsausnehmung 28 der eingangsseitigen Kupplungshälfte 5 wird durch einen die der Büchse 20 zugeordnete Stützfläche 21 enthaltenden, vom Schaft 15 durchgriffenen Bund begrenzt. Da der Durchmesser des der Büchse 20 zugeordneten Bereichs der Durchgangsausnehmung 31 größer als der Durchmesser des Schafts 15 ist, ergibt sich auch hier eine die Stützfläche 21 bildende Hinterschneidung.
Bei normalem Betrieb wird das vom Ausgang des Getriebes 3 zum Eingang der Hydraulikpumpe 2 zu übertragende Drehmoment durch Reibschluss zwischen dem Reibring 11 und den Reibflächen 12 der Kupplungshälften 5, 6 übertragen. Sobald das auftretende Drehmoment das durch den genannten Reibschluss übertragbare Drehmoment überschreitet, werden die beiden Kupplungshälften 5, 6 und dementsprechend auch die durch die Sollbruchstelle 22 voneinander getrennten Eingriffsbereiche des Torsionskopfes 16 gegeneinander verdreht. Dies führt bereits nach einem kurzen Drehwinkel zu einem Torsionsbruch im Bereich der Sollbruchstelle 22, wodurch die axiale Spanneinrichtung zerstört und so die beiden Kupplungshälften 5, 6 irreversibel voneinander gelöst werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise die eingangsseitige Kupplungshälfte 5 weiter angetrieben werden kann, während die ausgangsseitige Kupplungshälfte 6 im Stillstand verharren kann.
Der Torsionskopf 16 kann, wie im Beispiel gemäß 2, einteilig mit dem Schaft 15 ausgebildet sein. Im Falle eines Bruchs im Bereich der Sollbruchstelle 22 muss dabei die gesamte Zugankereinrichtung 9 einschließlich Schaft 15 und Torsionskopf 16 ausgetauscht werden. Der 4 liegt eine Ausführung zugrunde, bei der ein durch eine Schraubverbindung mit dem Schaft 15 verbundener Torsionskopf 16 vorgesehen ist. Hier bildet der Torsionskopf 16 ein Austauschteil, das im Falle eines Bruchs im Bereich der Sollbruchstelle 23 ausgetauscht werden kann, ohne dass gleichzeitig auch der Schaft 15 ausgetauscht werden müsste. Der Schaft 15 ist dabei, wie aus 5 ersichtlich ist als Kopfschraube ausgebildet, die mit ihrem rückwärtigen Schraubenkopf über die Büchse 20 an der Stützfläche 21 der Kupplungshälfte 5 abgestützt ist und mit ihrem vom Kopf abgewandten Gewindeabschnitt 37 in eine Gewindebohrung 38 des als separates Bauteil ausgebildeten Torsionskopfes 16 einschraubbar ist.
Beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung werden die beiden Kupplungshälften 5, 6 exakt gegeneinander zentriert. Hierzu kann ein in 2 angedeutetes Zentrierstück 39 Verwendung finden, das als Verlängerung auf den Zapfen 13 der Kupplungshälfte 5 aufgeschraubt werden kann und in die zentrale Bohrung der Kupplungshälfte 6 eingreift. In den dargestellten Beispielen ist die Kupplungshälfte 6 mit einem innenverzahnten Bereich 10 versehen. Das Zentrierstück 39 besitzt dementsprechend eine in diese Innenverzahnung spielfrei eingreifende Außenverzahnung. Nach dem Zusammenbau der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung wird das Zentrierstück 39 entfernt, so dass der innenverzahnte Bereich 10 der Kupplungshälfte 6 frei ist.
Eine andere Möglichkeit zur gegenseitigen Zentrierung und radialen Ausrichtung der beiden Kupplungshälften 5, 6 ist in 5 angedeutet. Der grundsätzliche Aufbau der der 5 zugrundeliegenden Sicherheitskupplung entspricht dem der vorstehend geschilderten Beispiele. Die nachstehende Beschreibung beschränkt sich daher im wesentlichen auf die Unterschiede wobei für gleiche Teile dieselben Bezugsziffern wie oben Verwendung finden.
Bei der Ausführung gemäß 5 sind an den Torsionskopf 16 angeformte Führungsbereiche 40, 41 vorgesehen, die mit Sitzbereichen 42, 43 der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte 5 bzw. 6 zusammenwirken. Der der Kupplungshälfte 5 zugeordnete Führungsbereich 40 des Torsionskopfes 16 ist als Umfangsfläche eines dem Radialflansch 24, der hier zur Bewerkstelligung eines formschlüssigen Eingriffs seitlich abgeflacht ist, benachbarten Kragens 44 ausgebildet, der zur Vereinfachung nur in 4 beziffert ist. der Dieser Kragen 44 greift in eine von der Eingriffsausnehmung 28 der Kupplungshälfte 5 ausgehende Bohrung 45 ein, deren Wandung den Sitzbereich 42 bildet. Der der Kupplungshälfte 6 zugeordnete Führungsbereich 41 ist als Umfangsfläche des in die zugeordnete Eingriffsausnehmung 29 der Kupplungshälfte 6 eingreifenden Radialflansches 25 des Torsionskopfes 16 ausgebildet. Der zugeordnete Sitzbereich 43 wird durch die Wandung der die Eingriffsausnehmung 29 bildenden Bohrung der Kupplungshälfte 6 gebildet.
Um hier eine möglichst präzise gegenseitige Führung zu gewährleisten, ist der den Führungsbereich 41 enthaltende Radialflansch 25 nicht seitlich abgeflacht. Zur Bewerkstelligung einer formschlüssigen Verbindung ist hier vielmehr eine oben bereits erwähnte Stift-Schlitz-Verbindung vorgesehen. Hierzu ist der Radialflansch 25, wie 5 weiter zeigt, mit einer umfangsseitigen Axialnut 46 versehen, in die ein radial vorspringender Riegel 47 der zugeordneten Kupplungshälfte 6 eingreift. Der Riegel 47 ist hier als radialer Stift ausgebildet.
Anstelle eines formschlüssigen Anschlusses eines einen Führungsbereich enthaltenden Radialflansches an die zugeordnete Kupplungshälfte könnte auch eine durch eine Klebverbindung bewerkstelligte drehschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Eine derartige Ausführung liegt der 6 zugrunde. Der grundsätzliche Aufbau der der 6 zugrundeliegenden Sicherheitskupplung entspricht wiederum dem der oben beschriebenen Beispiele. Die nachstehende Beschreibung beschränkt sich dementsprechend im Wesentlichen auf die Unterschiede, wobei für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen wie oben Verwendung finden.
Der Torsionskopf 16 der Ausführung gemäß 6 enthält zwei durch die Sollbruchstelle 22 voneinander getrennte Radialflansche 24, 25, deren Umfangsflächen als umlaufende Eingriffsbereiche und Führungsbereiche fungieren. Die Kupplungshälften 5, 6 enthalten durch koaxiale Bohrungsabschnitte gebildete, den Radialflanschen 24, 25 zugeordnete Eingriffsausnehmungen 28, 29, deren Wandungen den Führungsbereichen der Radialflansche 24, 25 zugeordnete Sitzbereiche bilden. Zur Bewerkstelligung einer drehschlüssigen Verbindung sind die Umfangsflächen der Radialflansche 24, 25 mit den gegenüberliegenden Sitzflächen verklebt, wie in 6 durch einen durch Klebstoff gebildeten Film 48 angedeutet ist. Die Führungs- und Sitzbereiche können hier rotationssymmetrisch ausgebildet sein, was die Herstellung vereinfacht.
Der Klebstoff wird beim Zusammenbau aufgetragen. Die auf den Schaft 15 aufschraubbare Mutter bzw. die den Schaft 15 bildende, in den Torsionskopf 16 einschraubbare Kopfschraube müssen dabei angezogen werden, bevor der Klebstoff abgebunden hat.
Beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung werden zunächst die beiden Kupplungshälften 5, 6 und gegebenenfalls der Reibring 11 in gegenseitigen Eingriff gebracht, indem der Reibring 11 auf den Kragen 13 aufgeschoben und der Zapfen 14 in den Kragen 13 eingeschoben werden. Anschließend werden bei einteiliger Zugankereinrichtung diese mit ihrem Torsionskopf 16 bzw. bei zweiteiliger Zugankereinrichtung nur der Torsionskopf 16 von der Ausgangsseite der den größeren Innendurchmesser aufweisenden, ausgangsseitigen Kupplungshälfte 6 her in Stellung gebracht. Danach können das Distanzelement 20 eingeschoben und bei einteiliger Ausführung die Mutter 18 aufgeschraubt bzw. bei zweiteiliger Ausführung die den Schaft 15 bildende Kopfschraube eingeschraubt werden.

Claims

Sicherheitskupplung mit zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegenden, reibschlüssig zusammenwirkenden Kupplungshälften (5, 6), die mittels einer axialen Spanneinrichtung in axialer Richtung gegeneinander verspannbar sind, wobei die Spanneinrichtung im Falle einer gegenseitigen Drehbewegung der beiden Kupplungshälften (5, 6) zerstörbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung aus einer zur Kupplungsachse koaxialen Zugankereinrichtung besteht, die an voneinander abgewandten, axialen Stützflächen (19, 21) der beiden Kupplungshälften (5, 6) angreift und einen mit einem Gewinde versehenen Schaft (15) sowie einen an diesem angebrachten, die beiden Kupplungshälften (5, 6) drehschlüssig miteinander verbindenden Torsionskopf (16) aufweist, der mit zwei durch eine Sollbruchstelle (22) voneinander getrennten, jeweils mit einer zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) drehschlüssig zusammenwirkenden Eingriffsbereichen (24, 25) versehen ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsbereiche des Torsionskopfes (16) als durch die Sollbruchstelle (22) voneinander distanzierte Radialflansche (24, 25) ausgebildet sind, die in eine zumindest stirnseitig offene Eingriffsausnehmung (28, 29) der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) eingreifen.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Eingriffsausnehmung (28, 29) als stirnseitiger, hinterschnittener Endbereich einer axialen Durchgangsausnehmung (31,32) der jeweils zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) ausgebildet ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Schaft (15) abgewandte Radialflansch (25) einen eine die axiale Stützfläche (19) der zugeordneten Kupplungshälfte (6) hintergreifende, axiale Stützfläche enthaltenden Bund (34) aufweist.
Sicherheitskupplung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Eingriffsbereich (24, 25) des Torsionskopfes (16) mit der zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) formschlüssig zusammenwirkt.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder einen Eingriffsbereich (24, 25) bildender Radialflansch (24, 25) eine von der Kreisform abweichende Umfangskontur aufweist und dass die zugeordnete Eingriffsausnehmung (28, 29) einen an seine Umfangskontur angepassten lichten Querschnitt aufweist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Radialflansch (24, 25) umfangsseitig abgeflacht ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitige Abflachung (26) des vom Schaft (15) abgewandten Radialflansches (25) von dessen Bund (34) distanziert ist, der über einen Zwischenring (35) an der benachbarten Stützfläche (19) der zugeordneten Kupplungshälfte (6) abgestützt ist.
Sicherheitskupplung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Radialflansch (24, 25) wenigstens eine umfangsseitige Axialnut (46) aufweist, in die ein im Bereich der Eingriffsausnehmung der zugeordneten Kupplungshälfte vorgesehener Riegel (47) eingreift.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Eingriffsbereich (24, 25) des Torsionskopfes (16) durch eine Klebverbindung (48) drehschlüssig an der zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) festlegbar ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionskopf (16) wenigstens einen jeweils einer Kupplungshälfte (5 bzw. 6) zugeordneten, umfangsseitigen Führungsbereich (40, 41) aufweist, der mit einem Sitzbereich (42, 43) der zugeordneten Kupplungshälfte (5, 6) zusammenwirkt.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionskopf (16) beiden Kupplungshälften (5, 6) zugeordnete Führungsbereiche (40, 41) aufweist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Führungsbereich (43) als Umfangsfläche eines einen Eingriffbereich enthaltenden, torsionskopfseitigen Radialflansches (25) ausgebildet ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (22) als umlaufende Nut ausgebildet ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionskopf (16) an den Schaft (15) angeformt ist, auf dessen vom Torsionskopf (16) abgewandten Gewindeabschnitt (17) eine Mutter aufschraubbar ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (15) als Kopfschraube ausgebildet ist, die mit ihrem Schraubbkopf (36) an einer Kupplungshälfte (5) abgestützt ist und mit ihrem vorderen Gewindeabschnitt (37) in eine Gewindebohrung (38) des als separates Bauteil ausgebildeten Torsionskopfes (16) einschraubbar ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaftseitige Stützfläche der Zugankereinrichtung über ein Distanzelement (20) an der zugewandten Stützfläche (21) der zugeordneten Kupplungshälfte (5) abgestützt ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (20) als den Schaft (15) umfassende Büchse ausgebildet ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungshälften (5, 6) über einen zwischengeschalteten Reibring (11) reibschlüssig zusammenwirken.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungshälften (5, 6) dem Reibring (11) zugeordnete, ringförmige Reibflächen (12) aufweisen, deren Breite kleiner als die Ringbreite ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungshälfte (6) einen gegebenenfalls den Reibring (11) aufnehmenden Kragen (13) enthält, in den ein stirnseitiger Zapfen (14) der gegenüberliegenden Kupplungshälfte (5) einführbar ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungshälfte (6) als Trommel mit einem innenverzahnten Bereich (10) ausgebildet ist und dass die andere Kupplungshälfte (5) ein umfangsseitiges Getriebeelement (8) aufweist.