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Sicherheitskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskupplung,
bei welcher das Ende der getriebenen Welle als innen zylindrische und außen konische
Buchse ausgebildet ist und über Wälzkörper mittels eines innen konischen Spannringes
auf die in die zylindrische Bohrung .der Buchse am getriebenen Teil eingeführte
treibende Welle festklemmbar ist.
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Solche Kupplungen sind bekannt, wobei zwischen dem äußeren Spannring
und einer geschlitzten Buchse, die die treibende Welle aufnimmt, Nadellager angeordnet
sind, deren Nadeln in einem gewissen Winkel zu den Erzeugenden der konischen Oberflächen
der Achse liegen. Als Folge dieser Neigung der Nadeln bewegt sich der Außenring,
wenn er gegenüber der geschlitzten Buchse von Hand verdreht wird, auf der Buchse
wie eine Mutter auf einem Gewinde. Hierdurch ergibt sich eine Verspannung der Buchse.
Sobald nun das zu übertragende Moment die durch das Anspannen des Ringes gegebene
Grenze überschreitet, erfolgt ein Gleiten des Ringes gegenüber der Buchse, das eine
unter Umständen beträchtliche und immer nachteilige Erwärmung zur Folge hat.
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Die Kupplung gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile und ist
gekennzeichnet durch eine den Spannring und die treibende Welle vor Erreichen der
Normaldrehzahl der treibenden Welle kuppelnde und diese Verbindung auch bei Absinken
der Drehzahl auf einen niedrigen Wert aufrechterhaltende Vorrichtung, die bei Überschreiten
eines vorbestimmten Drehmomentes und dem dadurch bedingten Gleiten der treibenden
Welle und der Buchse am getriebenen Teil den Spannring verdreht und dadurch den
Reibungseingriff zwischen der treibenden Welle und der Buchse am getriebenen Teil
löst.
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Durch diese Maßnahme werden das oben beschriebene Gleiten und die
damit verbundenen Nachteile vermieden. Die der Erfindung gemäße Konstruktion bewirkt,
sobald das zu übertragende Moment eine vorbestimmte Grenze überschreitet, das Lösen
des äußeren Spannringes der Kupplung unter völliger Trennung der treibenden Welle
von der Kupplung, so daß irgendeine Reibung zwischen diesen Teilen nicht mehr auftritt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung verbindet die treibende Welle
und den Spannring der Kupplung von einem vorbestimmten Zeitpunkt an, in welchem
die Antriebswelle eine gewisse Umlaufzahl, z. B. etwa 80 % ihrer normalen Drehzahl,
erreicht hat. Dann kommen Klinken in Wirkung und verbinden die Welle fest mit dem
Spannring. Sie bleiben unter der Wirkung von Schwenkkörper und Feder in dieser Stellung
verriegelt, solange die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle oberhalb eines vorbestimmten,
verhältnismäßig niedrigen Wertes, z. B. 300/o der normalen Drehzahl, liegt. Erreicht
die Kupplung 80 °/o der Nenndrehzahl nicht, kann der Motor ohne Schwierigkeiten
die normale Geschwindigkeit, mit ihm das Element, das an seine Welle angekuppelt
ist, erreichen, d. h., die Klinken kommen zum Eingriff, und es erfolgt die Entkupplung.
Dieser Fall gilt immer für Elektromotore. Bei einem Dieselmotor, der bei einer niedrigeren
Geschwindigkeit das das Gleiten bedingte Moment erzeugt, wird die Geschwindigkeit,
bei der die Klinken in Wirkung kommen, bei einem niedrigeren Wert eingestellt als
dem, bei dem der Motor das zu übertragende Moment erreicht.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der neuen Kupplung im einzelnen
an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt
der Kupplung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt
gemäß Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 und 5 Schnitte durch die neue elastische Kupplung
in zwei verschiedenen Stellungen in größerem Maßstabe.
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Bei der :dargestellten Ausführungsform der neuen Kupplung sind die
Antriebswelle 1 und die Antriebswelle 2, d. h. die Maschinenwelle, miteinander durch
eine Stieber-Nadelkupplung, wie sie z. B. in der französischen Patentschrift 807
248 beschrieben ist, miteinander gekuppelt. Diese Kupplung ermöglicht die Übertragung
eines sehr hohen Moments bei einer denkbar geringen verspannenden Beanspruchung
der die Kupplung bewirkenden Organe. Zu diesem Zweck ist auf die treibende Welle
eine Buchse 3 a aufgekeilt. (Es kann dabei angenommen werden, daß die Buchse 3 a
zwischen der Welle 1 und der Buchse 3 mit letzterer
aus einen einzigen
Stück besteht.) Auf der getriebenen Welle 2 ist eine Muffe 4 befestigt. Zwischen
die Muffe 4 und die Welle 2 ist eine weitere Muffe 4 a eingeschaltet. Auch hinsichtlich
der Muffen 4 und 4a kann angenommen werden, daß diese aus einem einzigen Stück bestehen.
Die Muffe 4 weist Längsschlitze auf, die ihre Verspannung auf der Buchse 3 ermöglichen.
Sie ist von einer weiteren Muffe 5 umschlossen, die ebenfalls einen Längsschlitz
aufweist. Diese Muffe, deren Außenfläche schwach konisch gestaltet ist, dient als
Rollbahn für die in einem Käfig 7 untergebrachten Nadeln 6. Auf diese Nadeln wirkt
ein Spannring 8, dessen Innenfläche konisch ist, und zwar entspricht seine Konizität
der der Muffe 5.
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Das Aufspannen erfolgt, indem der Ring 8 entgegen dem Drehsinn der
Maschine verdreht wird.
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Die Stärke der Aufspannung wird durch eine Mutter 9 mit Gegenmutter
9 a begrenzt, die auf den Ring 8 aufgeschraubt ist und zur Anlage an den Schulterabsatz
4 b der Muffe gelangt. Auf diese Weise kann die Stärke der Verspannung beliebig
geregelt werden.
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Diese Vorrichtungen der an sich bekannten Stieberkupplung stellen
keinen Teil der Erfindung dar. Gemäß der Erfindung trägt die auf der Welle 1 feste
Buchse 3, 3 a eine gewisse Anzahl, im Ausführungsbeispiel vier Achsen
10. Auf zwei einander gegenüberliegenden dieser Achsen sitzen frei verschwenkbar
(Fig. 2) Sperrklinken 11 und auf den beiden anderen Achsen entsprechend verschwenkbare
Gegenkörper 12.
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Zwischen den Schwenkkörpern 12 und den Sperrklinken 11 sind Federn
13 angeordnet, die die Sperrklinken und die Schwenkkörper in der im unteren Teil
der Fig. 2 gezeichneten Lage zu halten suchen.
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Der Spannring 8 ist fest mit einem Kranz 14 verbunden, der Innenzähne
14a aufweist, gegen die die Nasen 11a der Klinke 11 anschlagen können, wie dies
im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt ist.
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Sobald die Klinke diese Stellung einnimmt, ist sie durch den Schwenkkörper
12 verriegelt.
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Die Federn 13 sind so berechnet, daß die Enden der Klinken und Schwenkkörper
durch die Wirkung der Zentrifugalkraft nicht in die Außenstellung verbracht werden
können, solange diese größenordnungsmäßig der bei der normalen Laufgeschwindigkeit
auftretenden Zentrifugalkraft entspricht.
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In dieser Stellung wird der Abstand des Schwerpunkts ihrer Masse von
der Drehachse vergrößert, während der Angriffspunkt der Feder 13, die bestrebt ist,
die Körper 11 und 12 in ihre Ausgangsstellung zurückzuverbringen, im Sinne einer
Verringerung der Wirkung der Feder insbesondere auf den Schwenkkörper 12 verändert
ist. Hieraus folgt, daß die Klinken und die Schwenkkörper in ihre Ausgangsstellung
(Ruhestellung) nur dann zurückkehren können, wenn die Drehgeschwindigkeit der Gesamtheit
sich dem Wert Null nähert.
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Wenn das zu übertragende Moment den Grenzwert übersteigt, auf den
die Kupplung eingestellt ist, erfolgt ein Gleiten zwischen der durch die Motorwelle
mitgenommenen Buchse 3, 3a und der sich mit der Maschinenwelle drehenden Muffe 4,
4a. Der Spannring 8, der gegenüber der Buchse 3, 3a durch die Klinke 12, die dem
Zahn 14a des Kranzes 14 anliegt, festgelegt ist, läuft deshalb etwas schneller als
die Muffe 5 um, so daß sich die Teile voneinander lösen, wodurch eine erste Lockerung
der Kupplung erfolgt. Der eingeleitete Gleitvorgang wird dadurch verstärkt und die
vollkommene Entkupplung beschleunigt. Einerseits kann also ein Lösen der Teile so
lange nicht erfolgen, bis sich die Sperrklinken in der normalen Betriebsstellung
befinden, d. h. während der Laufperiode, in der die Übertragung eines höheren Moments
erforderlich sein kann, während andererseits die Klinken, auch wenn die Geschwindigkeit
erheblich abfällt, nicht in ihre Ausgangsstellung zurückkehren können. Das Auskuppeln
erfolgt also auch, wenn die Überbelastung eine gleichzeitige Verringerung der Geschwindigkeit
zur Folge hat.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann mit elastischen Kupplungen
ausgerüstet sein, die zwischen den Muffen 4 oder 4a oder zwischen den Buchsen 3
und 3 a schließlich auch, wie in der Zeichnung dargestellt, sowohl zwischen den
Muffen wie zwischen den Buchsen angeordnet sein können.
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Zu diesem Zweck sind in den Muffen 4 und 4a parallel zu deren Achsen
Lagerungen 20 und 21 vorgesehen, die durch Teile von Zylindern mit
kreisförmigen Leitlinien, vorzugsweise von ein und demselben Radius R, gebildet
werden, deren Mittelpunkte D und D' aber, wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich
ist, verschieden sind.
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In diesen Lagerungen sind Federn 22 mit mehreren Windungen, die auf
dem ganzen oder einem Teil ihrer Länge wirken, angeordnet. In der Ruhestellung nehmen
diese Federn die aus Fig. 4 ersichtliche Lage ein. Sobald die Muffe 4a im Sinne
des Pfeiles x mitgenommen wird, erfolgt ein Gleiten derselben gegenüber der Muffe
4 und die Feder wird zwischen den Zylinderwandungen der sie aufnehmenden Lagerungen
verspannt, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, und derart eine elastische Kupplung
zwischen den Muffen bewirkt.
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Die Buchse 3 a ist mit der Buchse 3 mit einer entsprechend ausgebildeten
elastischen Kupplung verbunden.
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Abweichend von den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die
Klinken und die Schwenkkörper auch auf einem mit dem Kranz 14 fest verbundenen Körper
gelagert sein, wobei die Zahnung, mit der die Klinken zusammenwirken, sich dann
auf der auf die Motorwelle aufgekeilten Nabe 23 befindet.