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Bei Überlast schlüpfende Kupplung Die Erfindung behandelt eine bei
Überlast schlüpfende Kupplung, die sich sowohl zur Übertragung von Drehbewegungen
als auch von Axialbewegungen eignet und die Begrenzung der Übertragungskraft auf
einen ganz bestimmten Wert erlaubt. Solche Kupplungen eignen sich z. B. zum Schutz
von. empfindlichen Antriebsmaschinen gegen Überlastung oder für Bremsanlagen zum
Abfangen von Flugzeugen mit konstanter Bremskraft.
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Bei Überlast auslösende Kupplungen. sind bekannt. Dabei wird aber
die Verbindung zwischen dem treibenden und angetriebenen Teil vollständig unterbrochen.
Die Kupplung muß dann von Hand oder mechanisch erneut wiederhergestellt werden.
Man kennt auch bereits bei Überlast schlüpfende Kupplungen. Diese Kupplungen arbeiten
aber ungenau und gestatten keine genaue Begrenzung der Übertragungskraft.
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Die Kupplung nach der Erfindung gestattet das Einhalten einer konstanten
Übertragungskraft dadurch, daß ein Kupplungsteil elastisch mit einem Druckglied
für das Reiborgan selbstsperrend verbunden ist und der Anpreßdruck des Reiborgans
an den anderen. Kupplungsteil durch ein. mit einem Anschlag am anderen Kupplungsteil
zusammenwirkendes Verstellmittel begrenzbar ist. Die elastische Verbindung kann
z. B. aus einer Zugfeder bestehen.
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Die bei der Erfindung verwendete Selbstsperrung wirkt nach Art eines
Reibungsgesperres. Die Reibungskraft zwischen den beiden zu kuppelnden Elementen
ist dabei stets größer als die zugeführte oder abgegebene Kraft. Die Reibungs- oder
Kupplungskraft wird ausgedrückt durch die Formel d ₧ C, wobei C die durch
die Kupplung zu übertragende Antriebskraft und A ein Koeffizient ist, der größer
als 1 ist und von. den mechanischen Merkmalen der Teile P, F und L abhängt.
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Um die Kupplungskraft auf den Wert der Antriebskraft zu begrenzen
und ein Gleiten zwischen den: Kupplungsteilen zu erlauben, genügt es, die Lösung
der Kupplung zu verzögern. Der Wert. :dieser Verminderungskraft ist gleich (R-1)
₧ C, d.h. der zu übertragenden Kraft C proportional. Die Vorrichtung gemäß
der Erfindung unterscheidet sich von .den eingangs erwähnten bekannten Kupplungen
im wesentlichen durch diese Verminderungskraft, die proportional der von der Kupplung
zu übertragenden Kraft und im übrigen verhältnismäßig gering ist und: ein stabiles
Gleichgewicht der Kupplungselemente und ein genaues Arbeiten sichert.
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Mit der Kupplung gemäß der Erfindung kann man der Verminderungskraft
in jedem Augenblick einen Höchstwert geben, ohne daß die beiden Kupplungsteile aufeinander
gleiten. Diesen Höchstwert kann man auch während des Schlüpfens der Kupplung aufrechterhalten,
unabhängig von der Größe der Drehzahlen der beiden Kupplungsteile. Dieser Wert ist
außerdem vom Zustand der Reibflächen der Kupplung weitgehend unabhängig.
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Der Höchstwert kann von einem Wert Null an fortlaufend eingestellt
werden. Der Wert Null besteht beim Lösen der Kupplung. Der Höchstwert richtet sich
nach dem mechanischen Aufbau der Kupplung. Der Wert dieser Verminderungskraft läßt
sich durch Inbetriebsetzung der Kupplung leicht bestimmen. Ihre Regelung erfolgt
entweder von Hand oder selbsttätig.
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Die Zeichnung bringt zwei Ausführungsbeispiele für :die Erfindung.
Dabei zeigt Fig. 1 einen Axial-Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte
Kupplung zur Übertragung einer Drehbewegung, Fig. 2 einen Schnitt quer zur Achse
der Kupplung nach der Linie y-y,der Fig. 1 zur Darstellung der Auslösevorrichtung
und Fig. 3 eine Kupplung zur Übertragung von Axialkräften in schematischer Darstellung,
zum Teil im Schnitt.
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Die Selbstsperre hat drei Teile, P, F und L. Davon ist
die Scheibe P mit dem treibenden Teil M1 fest verbunden.. Das Zwischenstück F kommt
mit der Scheibe P durch den Ringbelag q in reibende Berührung. Wenn sich das Druckglied
L gegenüber dem Zwischenstück F verschiebt, muß es um die geneinsame Achse x.-x.
eine schraubenartige Bewegung ausführen. Außerdem können sich die Teile F und L
zusammen um die Achse drehen und auf einer bestimmten Länge der Achse gleiten.
Der
Teil L stößt beim Verschieben nach links gegen einen auf der Achse x,-x. befestigten
Flansch p, der die Axialverschiebung des Teils L gegenüber der Scheibe P begrenzt.
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Zur Selbstsperrung ist eine schraubenartige bewegliche Verbindung
der Teile L und F vorgesehen. Sie erfolgt im Beispiel nach der Fig. 1 mittels der
auf dem Teil L sitzenden Druckrollen g, deren Achsen g1 senkrecht zu x,-x. stehen
und die auf Keilflächen r des Zwischenstücks F auflaufen.
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Der in Fig. 1 dargestellte einzige Reibkranz q kann auch durch Scheiben
ersetzt werden, von denen sich abwechselnd die einen mit dem Teil P und die anderen
mit dem Teil F drehen.
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Die zwischen den Teilen F und L (Fig. 1) angeordnete Entkupplungsregelvorrichtung
besteht aus einem Lösehebel D (Fig. 1 und 2), der durch den Zapfen d, der parallel
zu x1-x2 liegt, an den Teil L angelenkt ist, und aus dem Zapfen b, der auf dem Teil
F sitzt und in einen Schlitz des Hebels D greift. Die Abstände der Zapfen d bzw.
b von der Achse x1-x2 sind so bemessen, daß jede auf das andere Ende des Hebels
D ausgeübte Kraft ein Drehmoment zwischen F und L relativ zur Achse erzeugt. Dieses
Drehmoment ist bedeutend größer als die auf den Hebel D -relativ zur Achse ausgeübte
Kraft.
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Das Druckglied L ist mit dem getriebenen Teil M2 durch eine Feder
R verbunden, die jeder Drehung von L gegen M2 um die Achse x, -x. elastisch entgegenwirkt.
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Die Kupplungsvorrichtung wirkt folgendermaßen: Durch eine nicht dargestellte
Vorrichtung läßt man den Teil L sich ein wenig gegenüber dem Teil F in der Richtung
drehen, die wegen der Zusammenarbeit der Druckrollen g mit den Keilflächen r eine
Längsverschiebung des Teils F bis zum Anliegen gegen den Reibkranz q der Scheibe
P bewirkt. Diese Richtung heißt »Selbstsperrichtung«. Jede in dieser Richtung auf
das Druckglied L gegenüber Teil. F ausgeübte Drehwirkung drückt daher den Teil F
gegen die Scheibe P, und zwar so, daß die Reibhaftung von. F auf P, die durch die
Konstruktion der Vorrichtung größer ist als die Wirkung auf L, der Drehung der Einheit
F-L gegenüber der Scheibe P entgegenwirkt. Man erhält so eine Selbstsperrung, deren
Größe durch eine entsprechende Wahl der Werte der Steigung der schraubenartigen
Bewegung von. F-L, des Reibungskoeffizienten zwischen F und P und der Maße der Teile
bestimmt wird. Die Summe dieser Werte muß höher liegen als ein. kritischer Wert,
unter dem die ; Selbstsperre nicht erfolgt.
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Die Selbstsperreinheit L-F-P wirkt also jeder Drehung der Einheit
F-L der Scheibe P gegenüber entgegen, ganz gleich, welche Wirkung auf L in Sel.bstsperrichtung
ausgeübt wird, sobald eine geringe Drehung von L gegenüber F die Selbstsperrung
durch Andrücken des Zwischenstücks F an. die Scheibe P eingeleitet hat. Diese Einleitung
ist erforderlich wegen des geringen Spiels zwischen den Teilen F und P, durch das
sich die Einheit F-L gegenüber P frei drehen kann, wenn die Selbstsperrung noch
nicht eingetreten ist.
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Die Feder R wirkt auf den Teil L in Selbstsperrrichtung, ist jedoch
entspannt, wenn das System in Ruhelage ist.
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In Selbstsperrstellung auf der Scheibe P stehen die beiden Teile F
und L und der Hebel D zueinander und zur Scheibe P in genau festgelegten Winkelstellungen..
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Die Einheit aus den Teilen P-F-L, die durch die Selbstsperrung fest
miteinander verkeilt sind, wird durch das treibende Kupplungsglied M1 in. die als
entgegengesetzt zur Selbstsperrichtung gerichtet angenommene Drehbewegung mitgenommen
und überträgt ihrerseits diese Drehbewegung auf das Kupplungsglied M2 mittels der
Feder R, deren Elastizität eine Winkelverschiebung .der Einheit P-F-L und M1 gegenüber
M2 gestattet. Diese entsprechend den Eigenschaften der Feder R und dem vom Teil
M2 entgegengesetzten Widerstandswert veränderliche Verschiebung bewirkt eine entsprechende
Verschiebung des Hebels D gegenüber M2, bis nach einem bestimmten Weg das Hebelende
auf den Anschlag T am Teil 112 trifft. Der Anschlag T übt nun auf den Hebel D einen
Gegendruck aus, der den Teilen L-F eine gegenseitige Bewegung in der Richtung aufzwingt,
die die Entkupplung des Selbstsperrmittels bewirkt.
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Das Zusammenwirken der beiden entgegengesetzt auf die Selbstsperrmittel
ausgeübten Wirkungen, nämlich der Wirkung der Feder R auf den Teil. L in Selbstsperrichtung
und die Wirkung des Anschlags T auf den Hebel D in entgegengesetzter Richtung, kann
daher durch Verminderung der Reibung zwischen F und P zum Rutschen der Teile P und
F führen. Die Teile F und L bleiben dem Teil M2 gegenüber in einer festen Lage,
die der Berührung des Hebels D mit dem Anschlag T und einer bestimmten Größe der
Spannung der Feder R entspricht.
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Jede auf den Teil M1 in der entsprechenden. Richtung ausgeübte Drehwirkung
hätte nur zur Folge, daß dem Kupplungsglied M2 eine Drehwirkung erteilt wird, deren
Größe die Resultante der Wirkung der Feder R einerseits und der Wirkung des Hebels
D auf den Anschlag T andererseits ist. Diese zweite Wirkung, die im wesentlichen
der ersten proportional ist, ist der ersten Wirkung gegenüber relativ gering infolge
der Anordnung des Hebels D. Daraus folgt, daß die Drehwirkung auf M2 der Größe nach
auf die Wirkung begrenzt ist, die die Feder R ausübt, wenn der Hebel D mit
dem Anschlag T in Berührung gekommen ist.
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Wenn die Drehwirkung auf 111, größer als dieser Grenzwert ist, rutscht
der Teil. M1 gegenüber der Einheit M2-L-F.
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Dieser Grenzwert stellt den Höchstwert der Schlüssigkeit ohne Rutschen
dar sowie auch die zwischen den Teilen M1 und M2 während des Rutschens aufrechterhaltene
Schlüssigkeit. Der Grenzwert ist gleich der Wirkung der Feder R, wenn der Hebel
D den Anschlag T berührt. Wenn man automatisch oder von Hand die Winkelstellung
dieses Anschlags auf dem Teil M2 ändert, kann man die Federwirkung und damit den
Schlüssigkeitshöchstwert ändern. Insbesondere könnte der Anschlag T so gestellt
werden, daß die Schlüssigkeit gleich Null ist, daß die Teile M1 und M2 entkuppelt
wären.
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Etwaige Zustandsveränderungen der Berührungsflächen der Teile P und
F ändern die Wirkung des Auftreffens des Anschlags T auf den Hebel D. Da
aber im Verhältnis zur Wirkung -der Feder R diese Berührungswirkung immer gering
ist, kann man annehmen, daß der Grenzwert der Schlüssigkeit nur von der Charakteristik
der Feder R und nicht vom Zustand der Berührungsfläche abhängt.
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Bei :der Kupplung nach Fig. 3 handelt es sich im Gegensatz zum Gegenstand
der in Fig. 1 und 2, bei dem Drehbewegungen übertragen werden, um eine Kupplung
für längs der Achse x,-x2 verschiebbare Teile 111i und M2. Entsprechend der Kupplung
in Fig. 1 sei M1 der treibende und M2 der getriebene Teil. Bei Reibungsschluß zwischen
Teil F und P und
Längsverschiebung von M1, z. B. in Pfeilrichtung,
spannt sich die Feder R und verschwenkt dabei den Hebel L um den Bolzen Q auf der
Platte S, wodurch die Nase des Hebels L gegen das Reibglied F und dieses gegen den
treibenden Teil M1 gedrückt wird, der im Teil S geführt ist. Bei Überschreitung
der Grenzkraft kommt der mit dem Hebel L starr verbundene Hebel D gegen den Anschlag
T am getriebenen. Teil M2 zur Anlage. Dadurch schwenkt der Hebel D um den Bolzen
Q im entgegengesetzten Sinn, wodurch die reibende Verbindung so weit gelöst wird,
daß die Grenzkraft nicht überschritten wird.
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Allgemein sind die beschriebenen Kupplungen ebenso anwendbar in dem
Fall, wo der Teil M2 festgelegt ist, wie in dem Fall, wo er sich um die gemeinsame
Achse x1 x2 .dreht oder sich längs dieser Achse verschiebt.
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Wenn der Teil M2 festgelegt ist, wirkt die Vorrichtung wie eine Bremse
auf den Teil M1, wobei der Bremswert entsprechend der Lage des Anschlags T auf dem
Teil M2 veränderbar ist. Diese Lage kann durch jede geeignete gesteuerte Vorrichtung
festgelegt werden.
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Wenn der Teil M2 bewegbar ist, wirkt die Vorrichtung als Kupplung,
wobei der Schlüssigkeitshöchstwert durch die Stellung des Anschlags T auf dem Teil
M2 festgelegt wird. Wenn dieser Wert gleich Null ist, sind die Teile M1 und M2 entkuppelt.
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Bei den beschriebenen Vorrichtungen können die Rollen der Teile M1
und M2 auch vertauscht sein.
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Die beschriebenen Vorrichtungen gestatten, in je-
dem Augenblick
.der zwischen zwei beweglichen Teilen wirkenden schlupflosen Schlüssigkeit einen
Höchstwert zu geben und diesen Wert während des Rutschens bei jeder beliebigen Geschwindigkeit
der beiden Organe und weitgehend unabhängig vom Zustand der Reibflächen der Kupplungsvorrichtung
aufrechtzuerhalten.