DE1101059B

DE1101059B - Overload clutch

Info

Publication number: DE1101059B
Application number: DEK31156A
Authority: DE
Inventors: Kurt Rotert
Original assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Current assignee: Friedrich Kocks GmbH and Co
Priority date: 1957-02-16
Filing date: 1957-02-16
Publication date: 1961-03-02

Description

Überlastungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastungskupplung, bei der in der einen Kupplungshälfte mehrere gegen vorgespannte Federkraft bewegliche, in Rasten der zweiten Hälfte greifende, kraftschlüssig sperrend wirkende Kugeln angeordnet sind, die beim Überschreiten des zulässigen Drehmomentes nach Überwindung einer Schwelle aus .den Rasten herausgedrückt werden und in Stellungen übergehen, in denen sie das zur gegenseitigen Drehung der Kupplungshälften notwendige Drehmoment auf Null oder einen wesentlich unterhalb -des zulässigen Drehmoments liegenden Wert herabsetzen, und bei der für jeden Sperrkörper eine .eigene, von den übrigen unabhängig wirksame Feder vorgesehen ist. Derartige Kupplungen übertragen,die Drehung mithin unterhalb des zulässigen Drehmomentes praktisch ohne Schlupf, sprechen bei Überlastung sofort an und bringen damit zugleich das auf die abgetriebene Welle übertragene. Drehmoment wenigstens nahezu auf Null.Overload clutch The invention relates to an overload clutch, in which in one coupling half several movable against pretensioned spring force, Balls that engage in notches in the second half and have a force-fit locking effect are arranged that when the permissible torque is exceeded after overcoming a threshold are pushed out of the notches and move into positions, in which they provide the torque necessary for mutual rotation of the coupling halves to zero or a value significantly below the permissible torque reduce, and one for each locking body. Own, independent of the rest effective spring is provided. Such couplings transmit the rotation below the permissible torque practically without slip, speak in case of overload immediately and at the same time bring the transmitted to the driven shaft. Torque at least almost to zero.

Die Erfindung sucht eine Überlastungskupplung der bezeichneten Art zu schaffen, bei der das nach Abschaltunig noch übertragene Restdrehmoment besonders klein ist. Zu .diesem Zweck ist der Erfindung gemäß eine gegenüber den Rasten axial oder radial versetzte, einen geschlossenen Ring bildende Gleitbahn angeordnet, in die an die Rasten anschließende, schraubenförmige oder spiralige, die Kugeln bei Überlastung überleitende Führungen münden. In dieser Gleitbahn können sich die Kugeln nach dem Ansprechen der Kupplung relativ zu der einen Kupplungshälfte bewegen, ohne dabei ein nennenswertes Drehmoment auf diese Kupplungshälfte zu übertragen. Dabei zeichnet sich die Kupplung durch verhältnismäßig kleine Abmessungen aus.The invention seeks an overload clutch of the type indicated to create in which the residual torque still transmitted after disconnection is particularly important is small. To .Diesem the invention according to an opposite to the notches is axial or radially offset, a closed ring-forming slideway arranged in the screw-shaped or spiral one adjoining the notches, the balls at Guided tours lead to overload. The balls can move in this slideway after the clutch has responded, move relative to the one clutch half without to transmit a significant torque to this coupling half. Included the coupling is characterized by its relatively small dimensions.

Das Restmoment, das die Kupplung nach dem Ansprechen auf die Abtriehswelle ausübt, beruht nur noch auf gleitender Reibung. Es kann .dadurch be@sonders klein gemacht werden, daß die Gleitbahn, bezogen auf die Richtung der Federkraft, eine größere Tiefe erhält als die Rasten. Dadurch wird die Federspannung, mit,der die Kugeln gegen die Gleit'ba'hn drücken, auf einen Betrag herabgesetzt, der kleiner ist als der vor dem Ansprechen wirksame Betrag. Bei geeigneter Einstellung der Federkraft tritt dann innerhalb der Gleitbahn nur noch rollende Reibung auf.The residual torque that the clutch has after responding to the output shaft is based only on sliding friction. This makes it particularly small be made that the slideway, based on the direction of the spring force, a receives greater depth than the notches. This is the spring tension, with which the Press balls against the slide, reduced to an amount that is smaller is than the effective amount prior to addressing. With a suitable setting of the spring force then only rolling friction occurs within the slideway.

Verlaufen die Führungen schraubenförmig, so sind die Sperrkörperhalterungen und der die Rasten und die Gleitbahn tragende Kupplungsteil zweckmäßig in an sich bekannter Weise relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar. Dabei kann in :gleichfalls an sich bekannter Weise der die Rasten und die Gleitbahn tragende Kupplungsteil relativ zu der mit ihm verbundenen Welle axial verschiebbar sein, während die Sperrkörperhalterungen relativ zur anderen Welle axial festgelegt sind. Wenn dagegen- die Führungen spiratig verlaufen, so sind die Sperrkörperhalterungen zweckmäßig radial verschiebbar :gelagert.If the guides run helically, the locking body mounts are and the coupling part carrying the notches and the slideway is expedient in itself known to be displaceable relative to one another in the axial direction. Here can in: likewise known per se, the one carrying the notches and the slideway Coupling part be axially displaceable relative to the shaft connected to it, while the locking body mounts are axially fixed relative to the other shaft. If, on the other hand, the guides are spirally, the locking body mounts are expediently radially displaceable: mounted.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit radial wirkenden Sperrkörpern vor dem Ansprechen, Fig. 2 einen Längsschnitt .durch die gleiche- Kupplung nach dem Ansprechen, Fi:g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III unter Fortlassung einiger Teile, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die die Kupplung nach Fig. 1 und 2 außenumschließende Hülse, Fi:g. 5 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit axial wirkenden Sperrkörpern vor dem Ansprechen, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5 und Fig.7 eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Rasten, der Führungen und der Gleitbahn veranschaulicht.The drawing illustrates two embodiments of the invention, namely, Fig. 1 shows a longitudinal section through a coupling with radially acting Locking bodies before responding, Fig. 2 is a longitudinal section. Through the same coupling after addressing, Fi: g. 3 a section along line III-III omitted some parts, Fig. 4 is a longitudinal section through the coupling of Fig. 1 and 2 outer sleeve, Fi: g. 5 shows a longitudinal section through a coupling with axial acting locking bodies before responding, Fig. 6 is a section along line VI-VI in Fig. 5 and Fig. 7 a schematic representation showing the arrangement of the notches, the guides and the slide illustrated.

Die .beiden gezeichneten Kupplungen dienen zur Übertragung der Drehmomente zwischen zwei gleichachsigen Wellen 10 und 11. Es sei angenommen, daß 10 die treibende und 11 idie getriebene Welle ist, obwohl idie Kupplung natürlich auch im umgekehrten Sinne arbeiten kann.The two couplings shown are used to transmit the torques between two coaxial shafts 10 and 11. It is assumed that 10 is the driving and 11 i is the driven shaft, although i is of course also the clutch in reverse Senses can work.

In Fig. 1 und 2 ist auf der Welle 10 eine Nabe 12 aufgekeilt und durch eine Scheibe 13 mit Schrauben 14 gegen axiale Verschiebung gesichert. Außen auf der Nabe 12 ist eine Hülse 15 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Zur Lagerung dienen Büchsen 16 und 17, die auf die Nabe 12 aufgezogen sind, sowie Büchsen 18 und 19, -die in die Hülse 15 eingepaßt sind. Die axiale Verschiebung der Hülse wird durch einen Bund 20 und eine Stirnscheibe 21 begrenzt. Eine auf die Welle 11 aufgekeilte und durch .eine Scheibe 22 nebst Schrauben 23 gesicherte Nabe 24 greift mit einer Verzahnung 25 in eine Innenverzahnung 26 der Hülse 15. Die Verzahnungen machen die Hülse 15 relativ zur Welle 11 verschiebbar und dienen zürn= Ausgleich von kleinen Abweichungen in der Ausrichtung der Achsen der Wellen 10 und 11.In Fig. 1 and 2, a hub 12 is keyed on the shaft 10 and through a disk 13 secured against axial displacement with screws 14. Outside on a sleeve 15 is mounted on the hub 12 so as to be rotatable and axially displaceable. For storage Bushings 16 and 17, which are pulled onto the hub 12, as well as bushings 18 are used and 19, which are fitted into the sleeve 15. The axial displacement of the sleeve will limited by a collar 20 and a face plate 21. One keyed onto the shaft 11 and by .a disk 22 together with screws 23 secured hub 24 engages with a Toothing 25 in an internal toothing 26 of the sleeve 15. The teeth make the Sleeve 15 relative to the shaft 11 slidable and serve zürn = compensation of small deviations in the alignment of the axes of shafts 10 and 11.

In radialen Bohrungen 27 der Nabe 12 sind Ste-mpei 28 gegen Tellerfedern 29 verschiebbar. Sie dienen mit ihren kugelig ausgedrehten Stirnflächen zur Übertragung der Federkräfte auf Kugeln 30. Die radiale Beweglichkeit der Kugeln 30" ist durch Halterungen in Form eingeschraubter Käfige 31 begrenzt. Bei eingerückter Kupplung greifen die Kugeln 30 in Rastlöcher 32 der Hülse 15 ein, die die Form von-Kugelkalotten haben (Fig. 3 und 4). An die Rastlöcher 32 schließen sich schraubenförmig verlaufende Rillen 33 an, .die in eine gegen dieRastlöcher 32 inAchsrichtung versetzte,-kreisringförmig begrenzte Rille 34 münden. Der gestrichelte Kreisbogen, der- das obere Rastloch 32 darstellt, soll verdeutlichen, daß die Rille 34 etwas tiefer ausgedreht ist als die Rastlöcher 32: Mit 35 ist eine Einfuhrrille für die Kugeln bei der Montage dargestellt.In radial bores 27 of the hub 12, Ste-mpei 28 can be displaced against disc springs 29. With their spherically turned end faces, they serve to transmit the spring forces to balls 30. The radial mobility of the balls 30 ″ is limited by brackets in the form of screwed-in cages 31. When the clutch is engaged, the balls 30 engage in locking holes 32 of the sleeve 15, which shape 3 and 4, the locking holes 32 are followed by helical grooves 33 which open into a circular ring-shaped groove 34 offset in the axial direction relative to the locking holes 32. The dashed circular arc, which is the upper locking hole 32 is intended to make it clear that the groove 34 is turned a little deeper than the locking holes 32: 35 is an insertion groove for the balls during assembly.

Die Federn 29 sind so vorgespannt, daß die in den Rastlöchern 32 liegenden "Kugeln die zur Übertragung des Drehmomentes bis zur. zulässigen Grenze nötige kraftschlüssige Verbindung zwischen der Nabe 12 und der Hülse 15 herstellen. Überschreitet das Moment den zulässigen Betrag, so geben die Federn 29 - nach, so daß die Kugeln aus den Rastlöchern 32 in .die schraubenförmigen Führungen 33 übergehen, Dabei werden die Federn -29 nur während des kurzen Zeitraumes niedergedrückt, der zur Überwindung der Schwelle 36 zwischen Rastloch 32 und Führung 33 nötig ist. Damit ist zugleich die Übertragung des Drehmomentes unterbrochen. Die Kugeln 30 werden längs den Führungen 33 in die Rille 34 üergeleitet, die eine Gleitbahn darstellt, in der sich' die Kugeln relativ zur Hülse 15 ohne nennenswerten Widerstand zu bewegen vermögen. Das Restdrehmoment, das auf die Welle 11 noch übertragen wird, ist praktisch zu' vernachlässigen. Es rührt lediglich von der ,geringen Reibung der Kugeln 30 an der Fläche der Gleitbahn 34 oder" an Stirnflächen der Stempel 28 her".The springs 29 are pretensioned in such a way that the "balls" located in the locking holes 32 produce the force-locking connection between the hub 12 and the sleeve 15 necessary to transmit the torque up to the permissible limit 29 - so that the balls pass from the locking holes 32 into .die helical guides 33, the springs -29 are only depressed during the short period of time required to overcome the threshold 36 between the locking hole 32 and guide 33. This is The balls 30 are guided along the guides 33 into the groove 34, which represents a slideway in which the balls can move relative to the sleeve 15 without significant resistance 11 is still transmitted, is practically negligible, it is only due to the ' low friction of the balls 30 on the surface de r slide 34 or “on the end faces of the punch 28”.

Soll die Kupplung wieder eingerückt werden, so genügt dazu eine kurze Drehung der Hülse 15, die sich in dem gezeichneten Beispiel über 90° zu erstrecken hat. Um diese Drehung bequem ausführen zu können, weist die Hülse 15 außen einige radiale Bohrungen 37 auf, in die Brechstangen -gesteckt werden können. Reicht bei größeren Kupplungen die auf diese Weise ausgeübte" Kraft nicht aus; so können weitere Hilfsvorrichtungen vorgesehen werden.If the clutch is to be re-engaged, a short one is sufficient Rotation of the sleeve 15, which in the example shown extend over 90 ° Has. In order to be able to carry out this rotation easily, the sleeve 15 has some on the outside radial bores 37 into which crowbars can be inserted. Enough larger clutches do not exert the "force exerted in this way; so can others Auxiliary devices are provided.

Bei .der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 sind auf die Wellen 10 und 11 :Flansche 38 und 39 aufgekeilt. Der Flansch 38 erstreckt sich mit einem zylinderförmigen Ansatz 40 über den Flansch 39 und ist am Ende durch eine angeschraubte Stirnplatte 41 geschlossen. Zwischen der »Platte 41 und dem Flansch 39 befindet sich eire Wälzlager 42 zur Aufnahme axialer Kräfte.In the embodiment according to FIGS. 5 to 7, the shafts 10 and 11: flanges 38 and 39 keyed on. The flange 38 extends with a cylindrical shape Approach 40 over the flange 39 and is at the end by a screwed end plate 41 closed. Between the »plate 41 and the flange 39 there is a roller bearing 42 for absorbing axial forces.

In Einschnitten 43 des Flansches 38 sind= vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Schlitten 44 radial verschiebbar gelagert. Ihre Verschiebung wird nach außen durch eingeschraubte Deckel 45 begrenzt. Jeder Schlitten weist eine liegende Bohrung auf, in die eine Gewindebüchse 46 eingeschraubt ist. Diese Büchse stellt die I-rälterung für eine Kugel 47 dar und enthält ferner einen Stempel 48 und eine Feder 49 nach Art der Stempel 28 und Federn 29 in Fig. 1 und 2. Am rückwärtigen Ende ist jede Büchse 46 durch eine mit Vierkant 50 versehene Schraube 51 verschlossen. _-- --An der -Strrifläche 52 des Flansches 39 sind Rastlöcher 53 in der Form der Rastlöcher 32 der Fig. 4 ausgebildet. Von diesen Rastlöchern gehen spiralig verlaufende Führungen 54 aus (Fig. 7), die sämtlich in- eine in die Stirnfläche 52 eingedrehte Ringnut 55 münden. Zwischen jedem Rastloch 53 und der zugehörigen spiraligen Führung 54 liegt eine Schwelle 56. Die auf den Flansch 39 von den Federn 49 über die Kugeln 47 ausgeübten axialen Kräfte werden von dem Längslager 42 aufgenommen, von den Wellen 10 und 11 also ferngehalten.In incisions 43 of the flange 38 are = four evenly over the Carriage 44 distributed around the circumference is mounted so as to be radially displaceable. Your shift will limited to the outside by screwed-in cover 45. Each sled has a lying one Hole into which a threaded bushing 46 is screwed. This rifle represents the I-rälung for a ball 47 and also includes a punch 48 and a Spring 49 in the manner of the stamp 28 and springs 29 in FIGS. 1 and 2. At the rear At the end of each sleeve 46 is closed by a screw 51 provided with a square 50. _-- --At the -Strrifläche 52 of the flange 39 locking holes 53 are in the shape of the Locking holes 32 of FIG. 4 are formed. Spiral ones go from these locking holes Guides 54 from (FIG. 7), all of which are screwed into one in the end face 52 Annular groove 55 open. Between each locking hole 53 and the associated spiral guide 54 is a threshold 56. The on the flange 39 of the springs 49 over the balls Axial forces exerted by 47 are absorbed by the longitudinal bearing 42, by the shafts 10 and 11 so kept away.

Vor Überschreitung des zulässigen Drehmomentes liegen die Kugeln 47 gemäß Fig. 5 in den Rastlöchern 53. Wird das zulässige Moment überschritten, -so gehen die Kugeln in der gleichen Weise, wie dies für die Ausführung -nach Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, in die Führungen 54 über und gelangen damit in die Rille 55.The balls 47 lie before the permissible torque is exceeded according to FIG. 5 in the locking holes 53. If the permissible torque is exceeded, -so the balls go in the same way as for the execution -acc. to Fig. 1 to 4 has been described, into the guides 54 and thus get into the groove 55.

Um die Kupplung nach dem Ansprechen wieder in Wirkstellung zu bringen, -müssen die Schlitten 44 in die Stellung nach Fig. 5 zurückgeführt werden. Dies kann bei kleinen Kupplungen von Hand geschehen. Bei größeren Kupplungen können Hilfsvorrichtungen vorgesehen werden, die die nötige Kraft zur Überwindung des Widerstandes der Federn 49 erzeugen. Doch können statt dessen auch einfach die Schrauben 51 gelöst werden, um die Kraft der Federn 49 auf Null oder wenigstens einen Betrag zu bringen, bei dem sich die Schlitten 44 mühelos in die Ausgangsstellung zurückbringen lassen.To bring the clutch back into the operative position after it has responded, -The carriages 44 must be returned to the position shown in FIG. this can be done by hand with small couplings. Auxiliary devices can be used for larger couplings provided that the necessary force to overcome the resistance of the springs 49 generate. But instead, the screws 51 can simply be loosened, to bring the force of the springs 49 to zero or at least an amount at which the carriage 44 can easily be returned to the starting position.

In der gezeichneten Ausführung liegt die Rille 55, in radialer Richtung gerechnet, innerhalb der Rastlöcher 53. Die umgekehrte Anordnung ist ebenfalls ausführbar.In the embodiment shown, the groove 55 lies in the radial direction calculated, within the locking holes 53. The reverse arrangement is also possible.

Die gezeichneten Überlastungskupplungen sprechen nur auf Drehmomente im einen Sinne an. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, Kupplungen nach der Erfindung, für Umkehrbetrieb zu bauen, so also, daß sie bei Überschreitung des zulässigen Betrages des Drehmomentes in beiden Richtungen anspricht. Bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 4 wäre dies beispielsweise einfach dadurch möglich, daß man eine der Rille 34- entsprechende Rille in Fig. 4 nicht nur links, sondern auch rechts von den Rastlöchern 32 anordnet und weitere Führungen vorsieht, die den Führungen 33 entsprechen, jedoch in die rechts von den Rastlöchern liegende Gleitbahn münden.The overload clutches shown only speak of torques in a sense. However, it is easily possible to use couplings according to the invention, to build for reverse operation, so that if the allowable amount is exceeded of the torque responds in both directions. In the embodiment according to FIG. 1 to 4 this would be possible, for example, simply by one of the groove 34- corresponding groove in Fig. 4 not only on the left, but also on the right of the locking holes 32 arranges and provides further guides that correspond to the guides 33, however open into the slide to the right of the locking holes.

Ganz entsprechend läßt sich die Ausführung nach Fig. 5 und 6 so umgestalten, daß die Kupplung in beiden Richtungen auf Überlastung anspricht. Dazu wäre nur nötig, eine der Rille 55 entsprechende Rille nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb der Rastlöcher 53 zu schaffen und entsprechende spiralige Führungen vorzusehen.Correspondingly, the embodiment according to FIGS. 5 and 6 can be redesigned so that that the coupling responds to overload in both directions. For this it would only be necessary a groove corresponding to the groove 55 not only inside but also outside to create the locking holes 53 and to provide corresponding spiral guides.

Die Zahl der Kugeln richtet sich nach der Größe des höchstens zu übertragenden Drehmomentes. Sie kann nötigenfalls vermehrt werden. Lassen sich genügend viel Kugeln auf einem Kreis nicht unterbringen, 'so kann man bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 4 "zwei oder mehr Sätze von Kugeln nebeneinander anordnen, während entsprechend in Fig. 5 und 6 mehrere "Sätze auf konzentrischen Kreisen an der Stirnfläche *des Flansches 38 -anzuordnen wären.The number of balls depends on the size of the maximum to be transferred Torque. It can be increased if necessary. Let enough balls on a circle, 'so you can with the embodiment according to Fig. 1 to 4 "arrange two or more sets of balls side by side while appropriately in Fig. 5 and 6 several "sets on concentric circles on the face * des Flange 38 to be arranged.

In der Ausführung nach Fig. 1 bis 4 wirken die Federn 29 mit den Kugeln 30 radial nach außen. Die Kupplung kann jedoch auch in kinematischer Umkehrung dieser Anordnung gebaut werden. Dann würden die Federn, Kugeln und die zugehörigen Führungen in einer die Kupplung außen umgebenden Hülse gelagert und -- die'Rasferi, Führungen und Gleitbahnen auf der Mantelfläche einer innerhalb der Hülse liegenden Nabe ausgebildet werden. Eine solche Bauart empfiehlt sich vor allem dann, wenn die Vorspannung der Federn, deren Größe durch das höchstzulässige Drehmoment bestimmt ist, nachstellbar sein soll.In the embodiment according to FIGS. 1 to 4, the springs 2 9 with the balls 30 act radially outward. However, the clutch can also be constructed in a kinematic reversal of this arrangement. Then the springs, balls and the associated guides would be stored in a sleeve surrounding the clutch on the outside and - die'Rasferi, guides and slideways would be formed on the outer surface of a hub located inside the sleeve. Such a design is particularly recommended when the preload of the springs, the size of which is determined by the maximum permissible torque, should be adjustable.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Overload clutch in which one clutch half several movable against pretensioned spring force, engaging in notches in the second half, frictionally locking acting balls are arranged, which when exceeded of the permissible torque after overcoming a threshold pushed out of the notches and move into positions in which they allow the mutual rotation of the Coupling halves necessary torque to zero or significantly below of the permissible torque, at which for each locking body its own spring is provided, which acts independently of the others, characterized in that, that one opposite the notches axially or radially offset, a closed ring forming slideway (34, 55) is arranged, in which the notches (32, 53) adjoining, Helical or spiral guides that guide the balls in the event of overload (33, 54) open.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the slide (34, 55), in relation to the direction of the spring force, has a greater depth than the notches (32, 53).

3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that that in the case of helical guides (33) the locking body holders (31) and the coupling part (15) carrying the notches (32) and the slide (34) in FIG are known to be displaceable relative to each other in the axial direction.

4th Coupling according to claim 3, characterized in that in a manner known per se the coupling part (15) carrying the notches (32) and the slideway (34) relative to the shaft (11) connected to it is axially displaceable, while the locking body mounts (31) are axially fixed relative to the other shaft (10).

5. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that with spirally extending guides (54) the locking body holders (46) are mounted radially displaceably. Documents considered: German Patent No. 556 984; French Patent Specification No. 1057 634th; U.S. Patent No. 2,061,220 ; 2,164,870; 2490172.