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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft allgemein eine Sicherheitskupplungsanordnung
und insbesondere eine Sicherheitskupplungsanordnung, die ein erstes
Kupplungsteil aufweist, das anpassbar ist für ein festes Zusammenwirken
mit einer Welle, einer Achse oder einem entsprechenden Element,
das zur Übertragung
von Drehmoment und Rotationsbewegung auf die Sicherheitskupplung
wirkt, sowie ein zweites Kupplungsteil, das zum festen Zusammenwirken
mit einer Welle, einer Achse oder einem entsprechenden Element anpassbar
ist, das Drehmoment und eine Drehbewegung von der Sicherheitskupplung überträgt.
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Sicherheitskupplungen
dieser Konstruktion schließen
auch eine Sicherheitseinheit ein, die dazu ausgebildet ist, eine
von zwei unterschiedlichen Einstellpositionen einzunehmen oder in
dieser eingestellt zu werden, mit einer ersten Einstellposition,
in der Drehmoment und eine Drehbewegung zwischen den beiden Sicherheitskupplungsteilen übertragen werden
kann, und mit einer zweiten Einstellposition, in der kein Drehmoment
und keine Drehbewegung zwischen den beiden Sicherheitskupplungsteilen übertragen
werden kann.
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Genauer
gesagt betrifft die gegenwärtige
Erfindung die Verwendung der Sicherheitseinheit, die die erste Einstellposition
mit Hilfe einer Ausdehnung eines hohlen zylindrischen Unterteils
oder Körpers einnehmen
kann, wobei die Ausdehnung mit Hilfe eines druckerzeugenden Reagenses
oder Mediums sichergestellt wird, das in einen Hohlraum innerhalb des
Unterteils der Sicherheitseinheit eingebracht und darin eingeschlossen
ist, wobei das druckerzeugende Reagens oder Medium im Folgenden
als ein Hydraulikdruck beschrieben ist, wie etwa ein Öldruck, und
die die zweite Position einnehmen kann, indem der Druck aus dem
Hohlraum evakuiert wird.
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Eine
Sicherheitskupplung gemäß der gegenwärtigen Erfindung
ist dazu vorgesehen, ihre Anwendung hauptsächlich in solchen Getrieben
zu finden, in denen sporadische Drehmomentunterbrechungen auftreten,
die z.B. eine Dauer zwischen 1 und 100 ms haben und voraussichtlich
ein maximales Drehmoment überschreiten,
für das
solche Sicherheitskupplungen dimensioniert sind.
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Einrichtungen,
bei denen solche Bedingungen bestehen und die solche Drehübertragungen verwenden,
sind Windkrafteinrichtungen, Dieselmotoren und Gasturbinenmotoren,
die von elektrischen Leistungsgeneratoren angetrieben sind, wobei
die häufigen
Drehmomentunterbrechungen in dem Fall des Kurzschlusses in dem elektrischen
System oder als ein Ergebnis von fehlerhaften Phasen (Synchronisation)
im Hinblick auf ein elektrisches Leistungsnetzwerk auftreten können.
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Allgemeiner
gesprochen ist eine Sicherheitskupplung gemäß der gegenwärtigen Erfindung
dazu ausgebildet, Drehmoment und eine Drehbewegung ohne einen Schlupf
zu übertragen,
wenn das über tragene
Drehmoment unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt, jedoch
die Aktivierung der Sicherheitseinheit unmittelbar dann zu bewirken,
wenn dieser Wert überschritten
wird und eine kleine Relativbewegung zwischen den beiden Sicherheitskupplungsteilen
auftritt, wobei die aktivierte Sicherheitskupplung die Kupplungswirkung
innerhalb der Sicherheitskupplung schnell löst, um so jegliche Übertragung
von Drehmoment und Drehbewegung vollständig zu verhindern.
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Die
gegenwärtige
Erfindung basiert auf einer Sicherheitskupplung wie oben beschrieben,
bei der der Materialverbrauch in Bezug auf das primäre und das
sekundäre
Kupplungsteil nacheinander gemäß der ausgewählten Ausführung abnimmt,
ohne die Notwendigkeit, das Drehmomentübertragungserfordernis aufzugeben.
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Im
Folgenden ist eine Sicherheitskupplung beschrieben, die ein erstes
extern angetriebenes Teil aufweist, sowie ein zweites Teil, das
von der Sicherheitskupplung angetrieben wird, und eine Sicherheitseinheit,
die normalerweise mit dem ersten Kupplungsteil integriert ist. Es
sei jedoch erwähnt,
dass das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil ihre Plätze wechseln
können,
ohne dass die mit der Erfindung zusammenhängenden Eigenschaften verloren
gehen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Im
Stand der Technik sind verschiedene unterschiedliche Verfahren und
Anordnungen der zuvor genannten Art bekannt.
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Der
Inhalt der schwedischen Patentveröffentlichung 78 06923-4 mit
der Veröffentlichungsnummer
425 515 ist ein erstes Beispiel von bekannten Entwicklungsständen von
Verfahren und des technischen Gebietes, auf das sich die gegenwärtige Erfindung
bezieht.
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Diese
Patentveröffentlichung
beschreibt eine Sicherheitskupplung der Art, die wenigstens eine dünnwandige
Hülse (12)
einschließt,
die eine axial gerichtete definierende Wand in einer allgemein ringförmigen Kammer
(15) bildet, wobei die Kammer dazu vorgesehen ist, ein
Druckfluid (17) mit der Absicht zu erhalten, die Hülse allgemein
elastisch in einer radialen Richtung zu deformieren, in einem klemmenden
mitnehmenden Eingriff mit einer Oberfläche (21) eines Elementes
(11), das zur Verbindung mit der Kupplung (10)
vorgesehen ist, wobei die Form und die Größe der genannten Oberfläche allgemein der
Oberfläche
(22) der genannten Hülse
entsprechen, die von der Kammer wegweist.
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Die
Publikation nimmt insbesondere Bezug auf die Tatsache, dass die
Kammer (15) einen Auslass (23) aufweist, der mit
einem Element (23, 30) koordiniert ist, das normalerweise
den Ausfluss von Druckfluid aus der Kammer verhindert, jedoch in
einen Zustand gebracht werden kann, in dem Druckfluid aus der Kammer
entweichen kann und dadurch der Kupplungslösezustand aktiviert werden
kann als Reaktion auf eine Torsion oder eine Relativbewegung dazwischen
und zwischen den genannten Oberflächen (21, 22)
auf der Kupplung (10) bzw. dem Element (11).
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Ein
anderes Beispiel von einer früheren
Ausführung
von Verfahren ist in der schwedischen Patentanmeldung 89 03077-9
mit der Veröffentlichungsnummer
463 327 zu finden, wobei das Dokument eine Sicherheitskupplung zum
Zusammenkuppeln von zwei koaxial drehbaren Teilen (11, 12; 11', 12') darstellt
und beschreibt, z.B. eine Welle und eine Nabe, mit einem allgemeinen
zylindrischen Kupplungselement (15), das dazu vorgesehen
ist, zwischen die zusammenzukuppelnden Teile gebracht zu werden, und
das sowohl radial nach außen
als auch radial nach innen ausdehnbar ist, um so einen Kupplungsdruck
auf die genannten Teile (11, 12; 11', 12') über das
Kupplungselement (15) und einen möglichen Einsatz (30, 31)
auszuüben,
wobei das Kupplungselement eine Druckkammer (16, 16') aufweist,
die sich entlang des genannten Elementes erstreckt und zu der ein
Druckfluid geliefert wird, um die genannte Ausdehnung des Kupplungselementes
(15) zu bewirken, und die Mittel (25-27)
zum Lösen
des Druckes als Reaktion auf eine relative Drehung zwischen den Teilen
aufweist.
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Dieses
Dokument zum Stand der Technik beschreibt eine besondere Ausführung des
Kupplungselementes (15), bei der das Element eine größere Kupplungskraft
auf ein erstes (11; 12') der genannten Teile als auf ein
zweites (12; 11')
der genannten Teile ausübt,
wobei ein Druckablassmittel (25-27) dazu geeignet
ist, eine relative Drehbewegung zwischen dem genannten ersten Kupplungsteil
(11; 12')
und dem genannten Kupplungselement (15) zu erzeugen, und damit
eine Drehung zwischen dem genannten zweiten Kupplungsteil (12; 11') und dem genannten
Kupplungselement zu ermöglichen.
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Im
Hinblick auf die speziellen Merkmale der gegenwärtigen Erfindung und die Beschreibung
dieser besonderen Eigenschaften kann erwähnt werden, dass 4 der
genannten schwedischen Patentveröffentlichung
89 03077-9 eine Anordnung zeigt und beschreibt, die eine Mehrzahl
von Komponenten aufweist, wobei ein Unterteil oder ein Körper, der
zu der genannten Sicherheitseinheit gehört, in eine hohlzylindrische
Nut eingeführt
wird, deren Breite dazu ausgebildet ist, einer ausgewählten, eng
tolerierten Breite oder Dicke des genannten Unterteils oder Körpers zu
entsprechen, und wobei die Nut in einer separaten Hülse gebildet
ist.
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Diese
Ausführung
macht deutlich, dass ein Kupplungselement (15) oder eine
Sicherheitseinheit teilweise auf eine Welle (11) oder teilweise
auf eine Nabe (12) über
eine Zwischenwand (30 und 31) wirkt.
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Diese
bilden die erläuterten
Beine eines einzigen Ringelementes (32) eines "U-förmigen" Querschnittes, wobei
das Ringelement über
ein Lager (19) zusammen mit der Kupplung (10)
eine Welle (11) trägt.
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Die
erläuterte
Einsatzkonstruktion erreicht den Vorteil, dass das Risiko einer
Beschädigung
des Kupplungselementes (15) und der Welle (11)
vermieden wird, wenn die Kupplung (10) gelöst wird.
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4 zeigt
auch die Verwendung eines zylindrischen Spaltes zwischen dem genannten
Kupplungselement (15) und der genannten Nabe (12).
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In
dem Fall von Sicherheitskupplungen dieser Art ist es üblich, es
zuzulassen, dass ein Kupplungselement drei oder mehr Teile verwendet,
von denen ein Teil dazu ausgebildet ist, ein hohl zylindrisches Unterteil
oder einen Körper
zu umgeben, der zur Ausdehnung geeignet ist und damit als ein so
genanntes kraftabsorbierendes Haltemittel oder Gegendruckmittel
wirkt, wozu es dimensioniert ist, wobei nur eine zylindrische Fläche, die
innere Fläche, des
hohlzylindrischen Körpers
geeignet ist, die gewünschte
Drehmomentübertragung über Druck
und Reibung zu erzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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TECHNISCHE
PROBLEME
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Wenn
die technischen Überlegungen
berücksichtigt
werden, die ein Fachmann auf dem Gebiet des Standes der Technik
machen muss, um eine Lösung
für eines
oder mehrere technische Probleme zu machen, denen er/sie gegenübersteht,
ist es ersichtlich, dass es einerseits notwendig ist, am Anfang die
Maßnahmen
und/oder die Folge von Maßnahmen zu
realisieren, die zu diesem Zweck getroffen werden müssen, und
dass andererseits realisiert werden muss, welches Mittel/welche
Mittel notwendig sind, um eines oder mehrere der genannten Probleme
zu lösen.
Vor diesem Hintergrund ist es offensichtlich, dass die unten beschriebenen
technischen Probleme hochrelevant bei der Entwicklung der gegenwärtigen Erfindung
sind.
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Wenn
man den früheren
Entwicklungsstand von Verfahren betrachtet, wie oben beschrieben,
ist es ersichtlich, dass ein technisches Problem in der Erzeugung
von Bedingungen besteht, die es einer Sicherheitskupplung der oben
erwähnten
Art ermöglichen,
eine viel kürzere
Längsausdehnung
zu haben, als es unter Verwendung des bekannten Verfahrens möglich ist,
wobei dennoch eine Übertragung
eines entsprechenden Drehmomentes während der entsprechenden Drehbewegung
ermöglicht
wird.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, eine Konstruktion
bereitzustellen, deren fundamentale Bedingungen derart sind, dass sie
die Herstellung einer erheblich leichteren Sicherheitskupplung ermöglicht,
als es unter Nutzung des bekannten Verfahrens möglich war, während dennoch
die Übertragung
eines entsprechenden Drehmomentes während der Drehbewegung ermöglicht wird.
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Angesichts
der Tatsache, dass Fertigungskosten gemäß einer allgemeinen Regel normalerweise
als proportional zu dem Gesamtgewicht einer solchen Sicherheitskupplung
angesehen werden können,
besteht ein technisches Problem in der Möglichkeit, konstruktive Maßnahmen
zu ergreifen, die zu einer erheblichen Absenkung des Gesamtgewichtes der
Sicherheitskupplung führen,
z.B. zu einer Gewichtsreduktion von bis zu 50 %.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Fähigkeit, eine Sicherheitskupplung
herzustellen, wobei in Bezug auf bekannte Verfahren ein Momentenarm,
der auf ein übertragenes
Drehmoment angewandt wird, in Bezug auf das bekannte Verfahren leicht
vergrößert wird.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Fähigkeit, eine Sicherheitskupplung
gemäß der zuvor
erwähnten
Art mit einer Sicherheitseinheitsfunktion der zuvor erwähnten Art
bereitzustellen, bei der die Sicherheitskupplung unter Verwendung
von nur wenigen Komponenten oder Teilen hergestellt werden kann,
wie etwa nur mit zwei koordinierten Teilen, die hier als ein erstes
Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil bezeichnet sind, wobei
das erste Kupplungsteil vorteilhafterweise ein antreibendes Teil sein
kann, während
das zweite Kupplungsteil etwa ein angetriebenes Teil sein kann.
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Ferner
ist es ersichtlich, dass ein technisches Problem darin liegt, eine
solche Konstruktion eines an eine Ausdehnung angepassten hohlzylindrischen
Unterteiles oder Körpers
zu erlauben, und das mit zwei zylindrischen Flächen ausgebildet ist, einer inneren
und einer äußeren Fläche, die
dazu geeignet sind, über
ein und denselben Druck in einem ausgedehnten Zustand eines Hohlraums
und eines Unterteils oder Körpers
einen Druck und eine Reibungskraft gegen eine hohle zylindrische
Nut auf dem einen oder dem anderen der genannten Teile und auf die
beiden einander gegenüberliegenden
zylindrischen Flächen
der Nut derart auszuüben,
dass die gewünschte
Drehmomentübertragung
dadurch erreicht wird.
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Ein
anderes technische Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die Vorteile zu realisieren, die dadurch erreicht werden, dass
das erste oder das zweite Kupplungsteil eine axial gerichtete oder
allgemein axial gerichtete Nut aufweist, und es zu erlauben, dass
die genannte Nut ein druckmäßig ausdehnbares
Unterteil oder den genannten ausdehnbaren Körper umgibt, der an der genannten
Sicherheitseinheit und an dem gesamten oder im Wesentlichen dem
gesamten Hohlraum vorgesehen ist.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem das genannte ausdehnbare
Unterteil oder der Körper
derart angepasst wird, dass bei seiner ersten ausgedehnten Einstellung
ein Drehmoment direkt auf das genannte erste oder das genannte zweite
Kupplungsteil über
zwei einander gegenüberliegende äußere Teile,
wie etwa zylindrische äußere Teile,
von unterschiedlichen Durchmessern und/oder Formen übertragen
wird, die beide reibungsmäßig gegen
gegenüberliegende äußere Teile, wie
etwa zylindrische äußere Teile,
der axialen Nut wirken.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem bei einem oder
dem anderen der genannten Teile ein kreisförmiger, ringförmiger Bund
vorgesehen wird, der dimensioniert ist, um ein Gegendruckmittel
zu bilden, und der in Bezug auf die genannte axial gerichtete Nut
zentriert sein soll oder im Wesentlichen zentriert sein soll.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem der genannte Bund
mit dem einen oder dem anderen Kupplungsteil integriert wird.
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Noch
ein anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem eine äußere, sich
radial erstreckende und radial orientierte Nut oder Vertiefung zwischen
einem verbindenden Flansch und einem dem Flansch zugeordneten Bund zwischen
dem einen oder dem anderen Kupplungsteil vorgesehen wird.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem ein dünner Materialabschnitt
in dem einen oder dem anderen Kupplungsteil erzeugt wird, zwischen
der genannten äußeren radial gerichteten
Nut und der genannten axial gerichteten, an die Sicherheitseinheit
angepassten Nut.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem der dünne Materialabschnitt
derart angepasst und dimensioniert wird, dass der genannte Abschnitt
elastisch und nachgiebig in Bezug auf die ausdehnenden Kräfte ist,
die auf den Bund wirken werden.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem die genannte Sicherheitseinheit
als eine integrierte Struktur ausgebildet wird, um so zu ermöglichen,
dass die genannte Einheit das genannte erste Kupplungsteil oder
das genannte zweite Kupplungsteil bildet, und einen Flansch oder
dergleichen für
ein festes Zusammenwirken mit der Drehmoment übertragenden Welle, die fest
mit der Sicherheitskupplung verbunden ist, einzuschließen.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem ein Ölfüllnippel
sich von der Sicherheitseinheit radial nach außen erstrecken kann, und es
erlaubt wird, dass der Füllnippel
in Verbindung mit dem einen oder dem anderen Teil orientiert ist,
und mit seinem als Gegenhalter wirkenden, einem Gegendruckmittel
ausgesetzten Bund.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem es einem Element
erlaubt wird, auf den genannten Bund fest bezogen zu sein und mit
dem genannten Füllnippel
derart zusammenzuwirken oder damit zusammenwirken zu können, dass
eine kleine Relativbewegung zwischen dem genannten ersten und dem
genannten zweiten Kupplungsteil und/oder der genannten Sicherheitseinheit
den Füllnippel
zwecks einer schnellen Evakuierung des Hohlraumdruckes abtrennt.
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In
diesem Zusammenhang besteht ein technisches Problem in der Möglichkeit,
die Signifikanz und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem
ein erstes Kugellager am Boden der axial gerichteten hohlzylindrischen
Nut der Sicherheitseinheit vorgesehen wird zum Zusammenwirken zwischen
einem ausdehnbaren Unterteil oder Körper der genannten Sicherheitseinheit
und der Nut.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile zu realisieren, indem ein zweites ringförmiges Kugellager
neben einer Öffnung
der axial gerichteten hohlzylindrischen Nut der genannten Sicherheitseinheit
und zum Zusammenwirken zwischen dem ausdehnbaren Unterteil oder
Körper
der genannten Sicherheitseinheit und der Nut vorgesehen wird.
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Ein
anderes technisches Problem besteht darin, die Signifikanz und/oder
die mit den strukturellen Maßnahmen
zusammenhängenden
Vorteile zu realisieren, die notwendig sind, um freie Endabschnitte
der axial gerichteten Nuten, wie im Querschnitt zu sehen, die Materialabschnitte
in der Form von konzentrischen hohlzylindrischen Formen bilden, mit
einem Blockiermittel dazwischen in einer ausgewählten Einstellposition davon
zu koordinieren, wobei das genannte Blockiermittel dazu geeignet
ist, jegliche Divergenztendenz der genannten freien Endabschnitte
zu verhindern, wenn die Sicherheitseinheit ihre erste und ausgedehnte
Einstellung zusammen mit einem der Einheit zugeordneten Unterteil oder
Körper
einnimmt.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die erreichten Vorteile und/oder die notwendigen strukturellen
Maßnahmen
zu realisieren, um es zu erlauben, dass das genannte erste Kupplungsteil
und das genannte zweite Kupplungsteil aufeinander abgestimmt sind, so
dass eine leichte Überlappung
und miteinander koordinierte zylindrische Unterabschnitte auf einer betreffenden
Seite der genannten axial gerichteten Nut in dem zweiten Teil der
Sicherheitskupplung erreicht werden.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
der zugehörigen
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass das erste Kupplungsteil
einen axial gerichteten und positionierten Rand in der Form eines
hohlen Zylinders aufweist, wobei der genannte Rand für ein enges
Zusammenwirken mit einer umfangsmäßig orientierten und zylindrischen
Nut vorgesehen ist, die in dem zweiten Kupplungsteil derart gebildet
ist, dass die genannten miteinander koordinierten zylindrischen
Unterabschnitte gebildet werden.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass der genannte Rand für nach außen aufnehmende
und radial gerichtete Kräfte
angepasst und dimensio niert ist, und die umfangsmäßig in Bezug
auf das genannte erste Kupplungsteil realisiert sein können, und
es zu erlauben, dass die genannten Nuten umfangsmäßig in dem
genannten zweiten Kupplungsteil gebildet sind, und dass der genannte
zylindrische Rand eine bestimmte Dicke hat, und dass die genannte
zylindrische Nut eine bestimmte Tiefe und/oder axiale Länge hat,
die entweder direkt oder indirekt auf die bestimmte Dicke angepasst
ist.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass der genannte zylindrische
Unterabschnitt und die gegenüberliegenden
Reibungsflächen,
die damit zusammenhängen,
für eine
erhebliche Drehmomentübertragung über axial
orientierte und zylindrische äußere Abschnitte
ausgebildet sind.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um die Verwendung einer aktiven axialen Länge in Bezug
auf die genannten äußeren Abschnitte
oder die zylindrische Reibungsfläche
zu verwenden, sowie einen normalen Druck, der von einer ausgewählten Ausdehnung
des ausdehnbaren Unterteils der Sicherheitseinheit abhängt, das
gemeinsam mit einem Reibungskoeffizienten angepasst ist, der geeignet ist,
eine Drehmomentübertragung
zwischen 10 und 30 % des gesamten zwischen dem genannten ersten und
dem genannten zweiten Kupplungsteil übertragbaren Drehmomentes,
und es wenigstens zu erlauben, dass die Drehmomentübertragung
zwischen 15 und 25 % angepasst wird.
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Ein
anderes technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass die axial gerichtete Nut
in dem zweiten Kupplungsteil eine Länge von mehr als 50 % des genannten
ausdehnbaren Unterteils der Sicherheitseinheit aufweist.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass die genannte Länge weniger
als 80 % der axialen Länge
des genannten ausdehnbaren Unterteils beträgt.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind; um es zu erlauben, dass zwei konzentrische, überlappende
und hohlzylindrische Unterabschnitte des ersten und des zweiten
Kupplungsteils miteinander ähnliche
oder im Wesentlichen ähnliche
radiale Dicken aufweisen.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass der äußere Unterabschnitt in Bezug
auf die beiden genannten überlappenden hohlzylindrischen
Unterabschnitte eine größere oder eine
kleinere radiale Dicke und/oder eine längere oder eine kürzere axiale
Ausdehnung als das innere Teil des genannten Abschnittes aufweisen.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile zu realisieren, indem es erlaubt wird, dass das Unterteil
des ersten Kupplungsteils so geformt ist, dass es als ein Blockiermittel
gegen jede Ausdehnung der freien Endteile oder der Beine des Materialabschnitts
wirkt, der in dem zweiten Kupplungsteil die axial gerichtete Nut
bildet, im Querschnitt betrachtet.
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Ein
weiteres technisches Problem besteht in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass die genannte radiale Materialdicke
der Materialabschnitte oder Beine, die die axial orientierte Nut
bilden, die selbe oder im Wesentlichen die selbe ist.
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Ein
technisches Problem besteht auch in der Möglichkeit, die Signifikanz
und die damit zusammenhängenden
Vorteile und/oder die strukturellen Maßnahmen zu realisieren, die
notwendig sind, um es zu erlauben, dass eine Radiusdifferenz zwischen gegenüberliegenden
zylindrischen und konzentrischen äußeren Teilen der axial orientierten
Nut die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche ist wie die gesamte
radiale Dicke der genannten Materialabschnitte oder Beine, wie etwa
ihre Endabschnitte.
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LÖSUNG
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Die
gegenwärtige
Erfindung geht von der oben erwähnten
bekannten Technologie in Bezug auf eine Sicherheitskupplungsanordnung
aus, und genauer gesagt in Bezug auf eine solche Sicherheitskupplung,
die ein erstes Kupplungsteil einschließt, das zum festen Zusammenwirken
mit einer Welle, einer Achse oder dergleichen ausgebildet ist, durch
die ein Drehmoment und eine Drehbewegung auf die Sicherheitskupplung übertragen
wird, sowie ein zweites Kupplungsteil, das zum festen Zusammenwirken mit
einer Welle, einer Achse oder dergleichen ausgebildet ist, zwecks
einer Übertragung
von Drehmoment und einer Drehbewegung von der genannten Sicherheitskupplung,
und die ferner eine Sicherheitseinheit einschließt.
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Genauer
gesagt betrifft die gegenwärtige
Erfindung eine Sicherheitskupplungsanordnung, bei der die Sicherheitseinheit
und ein ausdehnbares und hohlzylindrisches Unterteil oder ein Körper, der
zu der genannten Sicherheitseinheit gehört, dazu geeignet sind, eine
von zwei Einstellpositionen einzunehmen, eine erste Einstellposition,
in der Drehmoment und Drehbewegung zwischen den beiden Teilen übertragen
werden können,
sowie eine zweite Einstellposition, in der kein Drehmoment und keine Drehbewegung
zwischen den beiden Teilen übertragen
werden können.
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Die
Sicherheitseinheit wird verwendet, um ihre erste Einstellposition
als ein Ergebnis einer Ausdehnung einzunehmen, die durch das Anlegen
und Einschließen
eines Druckes in einem Hohlraum innerhalb des Unterteils oder des
Körpers
der Sicherheitseinheit verursacht wird, und dazu veranlasst wird,
ihre zweite Einstellposition als ein Ergebnis eines Evakuierens
des Drucks innerhalb des Hohlraums durch z.B. schnelle Evakuierung
einzunehmen.
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Mit
der Absicht, eines oder mehrere der oben erwähnten technischen Probleme
zu lösen,
wird es gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass die bekannte Technologie insbesondere ergänzt wird,
indem das genannte erste oder das genannte zweite Kupplungsteil
mit einer axial gerichteten oder im Wesentlichen axial gerichteten
Nut ergänzt
wird, und indem die genannte Nut derart angepasst wird, dass sie
ein druckausweitbares Unterteil oder einen dadurch ausgedehnten
Körper
umgibt, der in der genannten Sicherheitseinheit und der gesamten
oder der im Wesentlichen gesamten axialen Ausdehnung des genannten
Hohlraums eineschlossen ist, und wobei das ausdehnbare Unterteil
oder der Körper derart
angepasst wird, dass in seiner ersten Einstellposition auftretendes
Drehmoment direkt auf das genannte erste oder das genannte zweite
Kupplungsteil über
zwei einander gegenüberliegende äußere Teile übertragen
werden kann, wie etwa über
zylindrische äußere Teile,
die reibungsmäßig gegen
gegenüberliegende äußere Teile
der Nut, wie etwa zylindrische äußere Teile,
aktiv sind.
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Mittels
weiterer Ausführungen,
die innerhalb des Rahmens des erfindungsgemäßen Konzeptes liegen, wird
es vorgeschlagen, dass das genannte eine oder das genannte andere
der Kupplungsteile einen hohlzylindrischen Bund einschließt, der
als ein so genanntes Gegendruckmittel dimensioniert ist und der
mit der genannten axial gerichteten Nut zentriert oder im Wesentlichen
zentriert ist.
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Es
wird ferner vorgeschlagen, dass der Bund ein integrales Teil mit
dem einen oder dem anderen Kupplungsteil bildet.
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Es
wird ferner gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass eine äußere radial
gerichtete Nut oder eine Vertiefung zwischen einem Flansch auf dem
genannten einen oder dem genannten anderen Kupplungsteil und dem
Bund vorgesehen ist.
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Es
wird insbesondere vorgeschlagen, dass ein dünner Materialabschnitt vorgesehen
wird und zwischen der genannten äußeren radialen
Nut oder Vertiefung gebildet wird, zwischen dem genannten einen
oder dem genannten anderen Kupplungsteil und der genannten axial
gerichteten Nut der Sicherheitseinheit, wobei der genannte dünne Materialabschnitt
dazu angepasst und dimensioniert ist, als Reaktion auf Kräfte von
einem ausgedehnten Bund elastische und nachgiebige Eigenschaften
zu repräsentieren.
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Es
wird insbesondere gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
dass die Sicherheitseinheit mit dem genannten ersten Kupplungsteil
oder dem genannten zweiten Kupplungsteil integriert ist und damit
ausgebildet ist, und einen Flansch oder dergleichen für ein festes
Zusammenwirken mit einer Drehmoment übertragenden Welle aufweist,
die mit der Sicherheitskupplung verbunden ist.
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Es
wird auch gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass ein Druckmedium-Füllnippel, wie etwa ein Ölfüllnippel,
dazu angepasst ist, sich von der Sicherheitseinheit radial nach
außen
zu erstrecken, und in Verbindung mit dem genannten ersten oder dem
genannten anderen Kupplungsteil und seinem ringförmigen hohlen Bund positioniert
zu sein.
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Fest
angepasst auf den Bund ist eine Vorrichtung, die dazu vorgesehen
ist, mit dem Nippel derart zusammenzuwirken, dass nur eine kleine
oder eine vernachlässigbare
Relativbewegung zwischen dem genannten ersten und dem genannten
zweiten Kupplungsteil und der Sicherheitseinheit bewirkt, dass der
genannte Nippel für
eine schnelle Evakuierung des eingeschlossenen Druckes abscherbar
ist.
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Es
wird auch gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass ein erstes ringförmiges Kugellager an dem Boden
der Nut der Sicherheitseinheit zum Zusammenwirken zwischen dem Unterteil
oder Körper der
Sicherheitseinheit und der Nut platziert wird, und dass ein zweites
ringförmiges
Kugellager neben einer Öffnung
der Nut der genannten Sicherheitseinheit zum Zusammenwirken zwischen
der Sicherheitseinheit und der Nut platziert wird.
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Es
wird ferner gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass die freien Endbereiche der Materialabschnitte,
die die axial gerichtete Nut bilden, als koordinierte, mit dem Endteil
blockierende Mittel ausgebildet sind, die dazu geeignet sind, ein
Aufspreizen der genannten freien Endabschnitte zu verhindern, wenn
die Sicherheitseinheit und ihr zugehöriges ausziehbares Unterteil
oder der Körper
eine erste und ausgedehnte Einstellung einnehmen.
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Es
wird ferner vorgeschlagen, dass das genannte erste Kupplungsteil
und das genannte zweite Kupplungsteil dazu angepasst sind, dass
ein gemeinsames Überlappen
und ein gemeinsames Zusammenwirken von zylindrischen Unterabschnitten
auf einer betreffenden Seite der axial gerichteten Nut im Querschnitt
gesehen erreicht wird.
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Es
wird ferner vorgeschlagen, dass das erste Kupplungsteil einen hohlzylindrischen
axial gerichteten Rand, einen Vorsprung oder ein entsprechendes Element
aufweist, dass zum Zusammenwirken mit einer zylindrischen Umfangsnut
geeignet ist, die in dem genannten zweiten Kupplungsteil gebildet
ist.
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Es
wird ferner vorgeschlagen, dass der genannte Rand in umfangsmäßigem Bezug
zu dem genannten ersten Kupplungsteil besteht, und dass die genannte
Nut umfangsmäßig in dem
zweiten genannten Kupplungsteil gebildet ist.
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Die
zylindrischen Unterabschnitte sollen für ein klemmendes festes Zusammenwirken
mit einer Drehmomentübertragung über axial
orientierte und zylindrische Reibungsflächen und/oder äußere Abschnitte
ausgebildet sein.
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Es
wird ferner gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass eine ausgewählte
Länge der
genannten zylindrischen Reibungsflächen und/oder äußeren Flächen und
ein normaler Druck, der von der gewählten Ausdehnung des der ausdehnbaren
Sicherheitseinheit zugeordneten Unterteils abhängig ist, gemeinsam auf eine
Drehmomentübertragung
angepasst sind, die zwischen 10 und 30 % des gesamten zwischen den
beiden Teilen übertragenen
Drehmomentes beträgt.
-
Genauer
gesagt, kann die gewählte
Drehmomentübertragung
zwischen 15 und 25 % angepasst sein.
-
Es
wird ferner gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dass die axial gerichtete Nut in dem zweiten Kupplungsteil
eine Länge
haben soll, die größer als
50 % des genannten ausdehnbaren Unterteils in der Sicherheitseinheit
ist, und dass die genannte Länge
vorzugsweise weniger als 80 % der axialen Länge des genannten ausdehnbaren
Unterteils ist.
-
Die überlappenden
zylindrischen Unterabschnitte weisen vorteilhafterweise die gleiche
radiale Dicke oder im Wesentlichen die gleiche radiale Dicke auf.
Alternativ kann die radiale Dicke der überlappenden Unterabschnitte
des äußeren Unterabschnittes größer oder
kleiner als die radiale Dicke des inneren Unterabschnittes sein.
-
Genauer
gesagt, wird vorgeschlagen, dass das erste Kupplungsteil dazu ausgebildet
ist, als ein Blockiermittel gegen die Ausdehnung der freien Endteile
der freien Endabschnitte der Materialabschnitte für die Beine
(im Querschnitt gesehen) zu wirken, die die Nut in dem zweiten Kupplungsteil
bilden.
-
Die
Materialabschnitte oder Beine, die die Nut definieren, sollen vorteilhafterweise
die gleiche Dicke oder im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.
-
Insbesondere
wird vorgeschlagen, dass die Radiusdifferenz zwischen einander gegenüberliegenden
zylindrischen äußeren Teilen
der Nut die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche wie die gesamte
radiale Dicke der genannten beiden freien Endabschnitte oder Beine
ist.
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VORTEILE
-
Diese
Vorteile, die hauptsächlich
als für
die gegenwärtige
Erfindung und ihre besonderen signifikanten Merkmale charakte ristisch
angesehen werden können,
bestehen in der Erzeugung von Zuständen, mit denen eine Sicherheitskupplung
erheblich kürzer
als eine typische Sicherheitskupplung gemacht werden kann, während ein
angepasstes Drehmoment und eine ausgewählte Drehbewegung eingehalten
wird, und wobei das Gewicht der Kupplung erheblich leichter als
bei bekannten herkömmlichen Sicherheitskupplungen
gemacht werden kann, insbesondere, da die Sicherheitskupplung nur
aus wenigen Teilen besteht, wobei ein ausdehnbares Unterteil oder
ein Körper
der Sicherheitseinheit, wenn er in seinem ausgedehnten Zustand ist,
dazu geeignet ist, Drehmoment auf das genannte erste oder das genannte
zweite Kupplungsteil zu übertragen,
und zwar über
zwei einander gegenüberliegende äußere Teile, wie
etwa zylindrische Teile, die reibungsmäßig gegen gegenüberliegende äußere Teile,
wie etwa zylindrische äußere Teile,
einer radialen Nut wirken.
-
Die
Erfindung enthält
auch unterschiedliche Maßnahmen,
die die Bereitstellung einer Sicherheitskupplung zur Drehmomentübertragung
zwischen einem drehbar angeordneten ersten Kupplungsteil und einem
drehbar angeordneten zweiten Kupplungsteil erlauben, und wobei Maßnahmen
getroffen wurden, um die Menge des erforderlichen Materials im Allgemeinen
zu reduzieren, entsprechend der Dimensionierung des maximal übertragbaren
Drehmomentes, und dann hauptsächlich
für das
zweite oder das weitere Kupplungsteil.
-
Die
charakteristischen Hauptmerkmale der gegenwärtigen Erfindung sind im kennzeichnenden Teil
des zugehörigen
Anspruchs 1 wiedergegeben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Signifikante
Merkmale der gegenwärtigen Erfindung
werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf bekannte Technologie
und in Bezug auf eine Anzahl von gegenwärtig bevorzugten Ausführungen der
Erfindung und unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung erläutert, in
der:
-
1 eine
Prinzipdarstellung einer bekannten Anordnung ist, die einen Motor
und ein Getriebe mit einer herkömmlichen
Sicherheitskupplung aufweist;
-
2 eine
Darstellung ähnlich
derjenigen von 1 ist, wobei jedoch eine Sicherheitskupplung gemäß der Erfindung
gezeigt ist, wobei die Sicherheitskupplungen gemäß der 1 und 2 für die Übertragung
des selben Drehmoments und der selben Drehbewegung (oder Umdrehungszahl)
dimensioniert sind;
-
3 ein
Längsschnitt
einer Sicherheitskupplung ist, die eine Sicherheitseinheit gemäß 1 in
der Anordnung verwendet;
-
4 einen
Längsschnitt
einer ersten Ausführung
einer Sicherheitskupplung zeigt, die eine Sicherheitseinheit gemäß der gegenwärtigen Erfindung aufweist,
wie sie bei einer Anordnung gemäß 2 verwendet
wird;
-
5 eine
zweite Ausführung
einer Sicherheitskupplung zeigt, die eine Sicherheitseinheit gemäß der gegenwärtigen Erfindung
einschließt;
-
6 eine
geschnittene Seitenansicht einer herkömmlichen Sicherheitskupplungsanordnung
der in Frage stehenden Art ist, wobei die Anordnung in einer vereinfachten
Form gezeigt ist und zur Verwendung bei einer Anordnung gemäß 1 vorgesehen ist;
-
7 eine
geschnittene Seitenansicht einer modifizierten Ausführung einer
in den 4 und 5 gezeigten Anordnung ist;
-
8 eine
geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführung einer Sicherheitskupplungsanordnung
ist, bei der der betreffende Materialverbrauch in Bezug auf das
Erfordernis gemäß 7 weiter
reduziert wurde;
-
9 eine
geschnittene Seitenansicht einer etwas größeren Anordnung gemäß 8 ist,
bei der die beiden Kupplungsteile und die zugehörige Sicherheitseinheit in
einer leicht querversetzten Anordnung platziert sind, um so die
Erfindung und ihre signifikanten Merkmale deutlicher darzustellen,
und
-
10 einen
endbezogenen Teilschnitt zeigt, bei dem eine Sicherheitseinheit
mit einem endbezogenen ausziehbaren Unterteil ein erstes Kupplungsteil
darstellt, und wobei das erste Kupplungsteil im Zusammenwirken mit
einem zweiten Kupplungsteil gezeigt ist, das in den Ausführungen
gemäß der 8 und 9 mittels
einer Scherstiftanordnung verwendet wird.
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BESCHREIBUNG
DER BEKANNTEN TECHNOLOGIE
-
Somit
sind die 1 und 3 und 6 dazu
vorgesehen, die gegenwärtig
bekannte Technologie zu erläutern
und darzustellen unter Bezugnahme auf eine Anordnung gemäß 1,
durch die ein Drehmoment von einem Motor oder einer Maschine 2 über eine
Welle 3 zu einem Getriebe 4 übertragen werden kann, wobei
diese zwei synchron angetriebene Wellen 4a, 4b unter
Verwendung einer Sicherheitskupplung 1, wie in den 3 und 6 dargestellt,
einschließt.
-
Die
Sicherheitskupplung 1 gemäß 1 ist genauer
in den 3 und 6 dargestellt und genauer beschrieben
unter Bezugnahme auf diese Figuren, wobei ein erstes Kupplungsteil 11 der
Kupplung zum festen Zusammenwirken mit einer Welle 1' oder einer
entsprechenden Einrichtung zum Übertragen
von Drehmoment und Drehbewegung auf die genannte Sicherheitskupplung 1 geeignet
ist, und mit einem zweiten Kupplungsteil 12, das zum festen
Zusammenwirken mit einer Welle 3 oder einer entsprechenden
Einrichtung zum Übertragen
von Drehmoment und Drehbewegung von der Sicherheitskupplung geeignet
ist, wobei die genannte Hohlwelle 3 mit dem Getriebe 4 über eine
Bolzenverbindung in einer bekannten Weise zusammenwirkt.
-
3 als
auch 6 zeigen eine Sicherheitseinheit 13,
die mit dem genannten ersten Kupplungsteil 11 integriert
ist und die dazu geeignet ist, eine von zwei Positionen einzunehmen,
eine erste ausgedehnte Einstellposition, in der Drehmoment zwischen
den beiden Teilen 11, 12 während einer ausgewählten Drehbewegung übertragen
werden kann, und eine zweite Einstellung, bei der kein Drehmoment
und keine zugehörige
Drehbewegung zwischen den beiden Teilen übertragen werden kann, da in
der zweiten Einstellung die beiden Teile nicht miteinander in Drehmoment übertragender
Zusammenwirkung sind.
-
Die
innere zylindrische Oberfläche 13d eines hohlzylindrischen
Teils 13' liegt
an der äußeren zylindrischen
Oberfläche 12c des
zweiten Kupplungsteils 12 an, während die äußere zylindrische Fläche 13c an
einer zylindrischen Innenfläche
einer hohlzylindrischen Gegendruckeinrichtung oder einer Halteeinrichtung
oder eines Haltemittels 5 anliegt, dessen der Fläche 13c zugewandtes
Teil 5e einen axial gerichteten, zylindrischen Hohlraum 5a aufweist,
der gegenüber
dem Teil 5e angeordnet ist, wobei unter Druck stehendes
Medium (z.B. 100 bar) in den genannten Hohlraum 5a über einen
Kanal 5b und einen Nippel 5c zugeführt werden
kann, so dass die Gegendruckeinrichtung oder das Element 5 in
der Lage ist, das genannte Teil 13' in reibungsmäßigen Eingriff mit der Fläche 12c des
zweiten Kupplungsteils 12 für eine Drehmomentübertragung
zu drücken.
-
Zu
diesem Zweck ist ein sehr stark dimensioniertes hohlzylindrisches
Teil 5 notwendig, und die in diesem Fall gezeigte Drehmomentübertragung
erfolgt ausschließlich über die
einander gegenüberliegenden
zylindrischen Flächen 13d und 12c.
-
Ein
Element 5d ist in Bezug auf das zweite Kupplungsteil 12 fest
und wirkt mit einem Füllnippel 5c zusammen
oder ist in der Lage, damit zusammenzuwirken, und zwar derart, dass
eine kleine Relativbewegung zwischen dem ersten Kupplungsteil 11 und
dem zweiten Kupplungsteil 12 dazu führt, dass der Füllnippel
für eine
schnelle Evakuierung des eingeschlossenen Druckes damit abschert,
was es erlaubt, dass das erste Kupplungsteil 11 sich in
Bezug auf das zweite Kupplungsteil 12 frei dreht, das sonst durch
die Kupplung ohne eine Drehmomentübertragung angetrieben wird.
-
BESCHREIBUNG
VON GEGENWÄRTIG
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Es
wird anfangs darauf hingewiesen, dass wir es vorgezogen haben, die
folgende Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung zu
verwenden, die wichtige charakteristische Merkmale der Erfindung
verwendet, die in den 2, 4, 7–10 der
zugehörigen
Zeichnung dargestellt ist, unter Verwendung von speziellen Ausdrücken und
spezieller Terminologie mit dem Hauptziel, das erfindungsgemäß Konzept
deutlicher darzustellen.
-
Jedoch
sei es erwähnt,
dass die hier gewählten
Ausdrücke
nicht nur als durch die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke begrenzt
sind, sondern dass jeder gewählte
Ausdruck auch so zu verstehen ist, dass er sämtliche technische Äquivalente einschließt, die
auf dieselbe Weise oder wenigstens im Wesentlichen dieselbe Weise
arbeiten, um den selben oder im Wesentlichen den selben Zweck und/oder
technischen Effekt zu erreichen.
-
2 ist
eine diagrammartige Illustration der grundsätzlichen Bedingungen der gegenwärtigen Erfindung,
bei der signifikante Eigenschaften der Erfindung unter Verwendung
von Ausführungen
einer verwendeten Sicherheitskupplung in die Praxis umgesetzt wurden,
die durch Bezugsziffer 10 in den 2 und 4,
jedoch durch die Bezugsziffer 10' in den 5 und 7–10 gekennzeichnet
ist.
-
Wie
aus 2 zu sehen ist, hat die Sicherheitskupplung 10 als
auch die Sicherheitskupplungen 10' gemäß der gegenwärtigen Erfindung
eine viel kleinere Längsausdehnung "a1" als die Länge "a2" der in 1 gezeigten
Sicherheitskupplung 1, und folglich erfordert die Ausführung gemäß 2 einen längeren Wellenabschnitt 30 als
den in 1 gezeigten Wellenabschnitt 3, unter
der Voraussetzung, dass der Motor oder die Maschine 2 und
das Getriebe 4 fest verbunden sind und äquidistant voneinander beabstandet
sind.
-
Natürlich liegt
es im Rahmen der Erfindung, den Motor 2 und/oder das Getriebe 4 näher zusammenzurücken, falls
eine solche Situation möglich
ist.
-
Eine
erste Ausführung 10 einer
Sicherheitskupplung gemäß der gegenwärtigen Erfindung
wird nun im größeren Detail
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, jedoch gilt diese
Beschreibung, zumindest teilweise, auch für die Sicherheitskupplungsanordnung 10', die in den 5 und 7 bis 10 dargestellt
ist.
-
Ähnlich zur 3 ist 4 eine
Schnittdarstellung einer Sicherheitskupplung 10, die ein
erstes Kupplungsteil 11 aufweist, das zum festen Zusammenwirken
mit einer Welle, einer Achse oder dergleichen 11' zum Übertragen
von Drehmoment und Drehbewegung auf die Sicherheitskupplung 10 ausgebildet
ist, und mit einem zweiten Kupplungsteil 12, das zum festen
Zusammenwirken mit einer Welle, einer Achse oder dergleichen 12' (oder 30 in 2) zum Übertragen
von Drehmoment und Drehbewegung von der Sicherheitskupplung 10 ausgebildet
ist.
-
Es
gibt natürlich
nichts, dass das erste antreibende Kupplungsteil 11 der
Kupplung 10 daran hindern würde, als das zweite angetriebene
Kupplungsteil 12 der genannten Kupplungsteile zu wirken, und
wobei das zweite angetriebene Kupplungsteil 12 als das
erste antreibende Kupplungsteil 11 wirken würde, wobei
die Richtung der Drehmomentübertragung
so umgekehrt würde.
-
In
dem Fall der Ausführung
gemäß 4 ist die
Welle 11' über den
Motor 2 eine antreibende Welle, während die Welle 12' (30)
die Welle ist, die von der Sicherheitskupplung 10 gedreht
wird.
-
Diese
Ausführung
schließt
auch eine Sicherheitseinheit 13 ein, die mit dem ersten
Kupplungsteil 11 integriert ist und die dazu geeignet ist,
eine von zwei Einstellungen einzunehmen, eine erste ausgedehnte
Einstellung, in der Drehmoment und eine zugehörige Drehbewegung zwischen
den beiden Kupplungsteilen 11, 12 übertragen
werden kann, und eine zweite Einstellung (nicht dargestellt), in
der kein Drehmoment und keine Drehbewegung zwischen den beiden Kupplungsteilen übertragen
werden kann.
-
Die
Sicherheitseinheit 13 nimmt ihre erste Einstellung als
das Ergebnis einer Ausdehnung eines hohlzylindrischen Teils 13' ein, das ein
Unterteil der Einheit 13 oder einen Körper 13' bildet. Diese Ausdehnung wird
durch einen Druck verursacht, wie durch einen Öldruck, der zu einem Hohlraum 13a in der
Sicherheitseinheit 13 oder dem Körper 13' geliefert und darin eingeschlossen
wird, und wobei die zweite Einstellung als ein Ergebnis einer vollständigen Evakuierung
des Öldruckes
aus dem Hohlraum 13a, vorzugsweise durch eine sehr schnelle
Evakuierung, herrührt.
-
Im
Falle der Ausführung
gemäß 4 weist das
andere Kupplungsteil 12 eine axial gerichtete Nut 12a auf,
die dazu ausgebildet und dimensioniert ist, das durch Öldruck ausdehnbare
Unterteil oder den Körper 13' zu umgeben,
der zwei zylindrische Abschnitte 13b und 13b' der Sicherheitseinheit 13 und die
gesamte oder im Wesentlichen die gesamte axiale Ausdehnung "b" des Hohlraums 13a einschließt.
-
Wenn
das ausdehnbare Unterteil 13' in
seiner ersten Stellung ist, wirkt es so, dass eine Drehmomentübertragung
direkt zu dem zweiten Kupplungsteil 12 über zwei einander gegenüberliegende zylindrische
Flächenteile 13c, 13d wirkt,
die gegen gegenüberliegende
zylindrische Flächenteile 12b, 12c der
Nut 12a reibungsmäßig aktiv
sind.
-
Es
ist aus 4 ersichtlich, dass die Nut 12a eine
konzentrische hohlzylindrische Form aufweist, und dass das ausdehnbare
Unterteil 13' auch
eine konzentrische hohlzylindrische Form besitzt, obwohl es erwähnt sei,
dass die Dimension der hohlzylindrischen Form des ausdehnbaren Unterteils 13' derart ist,
dass es ihm ermöglicht
wird, in die hohlzylindrische Nut 12a hinein zu gelangen,
wenn das ausdehnbare Unterteil 13' sich nicht im ausdehnbaren Zustand
befindet.
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Jedoch
ist es offensichtlich, dass die Nut 12a eine gegebene konische
Form haben kann, und dass die Abschnitte 13b, 13b' des Unterteils 13' eine entsprechende
konische Form haben können.
Alternativ können
die entsprechenden Teile und Oberflächen eine abgestufte Konfiguration
haben.
-
4 verdeutlicht
ferner, dass das zweite Kupplungsteil 12 einen Bund 12d aufweist,
der derart dimensioniert ist und so wirkt, dass er als Gegendruckelement
oder -mittel wirkt, und der in Bezug auf die axial gerichtete Nut 12a zentriert
oder im Wesentlichen zentriert ist.
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Der
Bund 12d ist vorteilhafterweise einstückig mit dem zweiten Kupplungsteil 12 ausgebildet.
-
In
der in 4 gezeigten Ausführung ist eine äußere radial
gerichtete Nut oder eine Vertiefung 12g zwischen einem
Flansch 12e auf dem zweiten Kupplungsteil 12 und
dem Bund 12d vorgesehen.
-
Dies
führt zu
der Bildung eines dünnen
Materialabschnittes 12f innerhalb des zweiten Kupplungsteils 12 zwischen
der radial gerichteten Nut 12g und der axial gerichteten
Nut 12a, die zu der Sicherheitseinheit gehört.
-
Dieser
dünne Materialabschnitt 12f soll
dazu geeignet sein, sich elastisch zu bewegen, wenn der Bund 12d nach
außen
unter radial gerichteten Kräften
von einem ausgedehnten Unterteil 13' ausgesetzt wird.
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Wie
ferner in 4 gezeigt, ist die Sicherheitseinheit 13 mit
dem ersten Kupplungsteil 11 einstückig und stellt dieses dar,
wozu ein Flansch 11e für ein
festes Zusammenwirken mit der Drehmoment übertragenden Welle 11' gehört, die
mit der Sicherheitskupplung 10 verbunden ist.
-
4 zeigt
ferner die Verwendung eines Ölfüll-Ventils 14,
das sich von der Sicherheitseinheit 13 radial nach außen erstreckt
und das zusammen mit dem zweiten Kupplungsteil 12 und seinem
Bund 12d positioniert ist.
-
Auch
vorgesehen ist eine Vorrichtung 15, die in Bezug auf den
Bund 12d fest ist und die mit dem Füllnippel 14 zusammenwirkt
oder damit zusammenwirken kann, derart, dass eine kleine Relativbewegung
zwischen dem ersten Kupplungsteil 11 und dem zweiten Kupplungsteil 12 oder
der Sicherheitseinheit 13 bewirkt, dass sich der Füllnippel 14 abschert,
um eine schnelle Evakuierung des Öldruckes und damit ein Lösen der
Drehmomentübertragung über die
Sicherheitskupplung 10 zu ermöglichen.
-
Ein
erster Kugellagerring 16 ist an dem Boden der auf die Sicherheitseinheit
bezogenen Nut 12a vorgesehen und wirkt zwischen der Sicherheitseinheit
und der Nut, während
er von dem zweiten Kupplungsteil 12 gehalten ist.
-
Ein
zweiter Kugellagerring 17 ist gegenüber einer Öffnung der Nut 12a der
Sicherheitseinheit angeordnet und wirkt zwischen der Sicherheitseinheit und
der Nut, während
er von dem zweiten Kupplungsteil 12 gehalten ist.
-
5 zeigt
eine andere Ausführung 10' der gegenwärtigen Erfindung,
wobei diese andere Ausführung
auf einer festen Verbindung eines zweiten Kupplungsteils 12 mit
einer Welle 12' über eine
keilförmige
Nut oder Keilnut beruht, was es so erlaubt, dass der Flansch 12e weggelassen
werden kann.
-
Die
Ausführung
gemäß 5 ist
mit der Ausführung
gemäß 4 in
anderen Aspekten vergleichbar.
-
Wie
in 4 gezeigt, ist der Hohlraum 13a durch
zwei einander gegenüberliegende
zylindrische Flächen
der zylindrischen Abschnitte 13b, 13b' gebildet, wobei
die Endbereiche offene Ringe oder Hohlräume 13a, 13a'' damit bilden, wodurch eine parallele oder
im Wesentlichen parallele Verschiebung der Abschnitte 13b und 13b' sichergestellt
ist, die in dem ausdehnbaren Unterteil oder Körper 13' eingeschlossen sind.
-
Dies
erzeugt Bedingungen für
eine angepasste Verteilung der Klemmkräfte zwischen den äußeren Teilen 13c, 13d und
den äußeren Teilen 12b, 12c.
-
Die äußeren Teile 13c und 13d können behandelt
sein, um vorbereitete Reibungsflächen
zu bilden, wie etwa nitrierte Oberflächen, so dass sie einen statischen
Reibungskoeffizienten von ungefähr
0,14 aufweisen.
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Eine
bekannte Sicherheitskupplung 1 gemäß 1, die für ein Drehmoment
von 11.000 kNm dimensioniert ist, wird ein Gewicht von 15.700 kg
haben, während
eine Sicherheitskupplung 10 gemäß 2, die für ein entsprechendes
Drehmoment von 11.000 kNm dimensioniert ist, nur 7.900 kg wiegt.
-
Es
sei jedoch erwähnt,
dass die Sicherheitskupplung 10 oder 10' eine Konstruktion
für das
Sicherheitsteil oder Unterteil 13' der Sicherheitseinheit 13 einschließt, die
es ihm ermöglicht,
ein angepasstes Drehmoment in Verbindung mit dem offenen Teil der
Nut 12a zu übertragen,
und es erlaubt, dass das Drehmoment entlang gegenüberliegender
Reibungsflächen
auf das zweite Kupplungsteil 12 verteilt ist.
-
6 zeigt
eine weitere Alternative einer bekannten Sicherheitskupplungsanordnung,
die ein erstes hohlzylindrisches Teil 11 und zwei zweite
hohlzylindrische Teile 12, 12' aufweist. Das äußere hohlzylindrische Teil 12 bildet
einen äußeren Stützring für das erste
Teil 11, das seinerseits durch ein weiteres Teil 12' gehalten ist,
das als ein inneres Halteelement oder Gegendruckelement oder eine
Gegendruckeinrichtung für
das erste Teil 11 wirkt.
-
Diese
Ausführung
ist dazu vorgesehen, zu verdeutlichen, dass mit einem ersten hohlzylindrischen
Teil 11 und einer integrierten Sicherheitseinheit 13,
die zwischen zwei kraftabsorbierenden zweiten hohlzylindrischen
Teilen 12, 12' platziert
ist, eine robuste Dimensionierung der hohlzylindrischen zweiten
Teile 12, 12' notwendig
ist, um in der Lage zu sein, diese von einem Überdruck von 1.000 bar innerhalb
des Hohlraums 13a des hohlzylindrischen Teils 13' erzeugten Kräfte im Falle
eines maximal gegebenen Drehmomentes aufzunehmen.
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Wie
aus 7 zu ersehen ist, ist das erste Kupplungsteil 11 mit
der integrierten Sicherheitseinheit 13 ähnlich wie bei den Darstellungen
gemäß 4 und 5 in
eine Vertiefung oder eine axial gerichtete Nut 12a in der
zweiten Kupplungseinheit 12 eingeführt, in diesem Fall bestehend
aus einer randorientierten Integration der beiden Teile 12 (12').
-
Genauer
gesagt hat das zweite Kupplungsteil 12 einen "U"-förmigen Querschnitt,
wobei die Beine 121 und 122 über ein Zwischenteil 123 koordiniert sind,
um die hohlzylindrische, axial orientierte Nut 12a zu bilden.
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In
diesem Fall erfordert das maximierte Drehmoment, dass ein Hydraulikdruck
von 500 bar zu dem Teil 13' des
Hohlraums 13a geliefert wird, obwohl dies zu einer progressiven
Aufspreizung der Beine 121 und 122 führt, wobei
der Grad der Aufspreizung von dem angewandten Hydraulikdruck und von
einem Biegemoment abhängt,
das innerhalb des Zwischenteils 123 wirkt.
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8 zeigt
eine weitere Ausführung
einer Anordnung gemäß der gegenwärtigen Erfindung,
bei der die Materialreduzierung in Bezug auf das Teil 12 größer als
die Materialreduzierung in Bezug auf die Ausführung gemäß 7 ist.
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Die
Anordnung gemäß 8 weist
auch ein erstes Kupplungsteil 11 und ein zweites Kupplungsteil 12 auf,
die beide hohlzylindrisch und konzentrisch orientiert sind, wobei
das zweite Kupplungsteil 12 einen ersten Materialabschnitt
in der Form eines ersten hohlzylindrischen Beins 121 aufweist,
einen zweiten Materialabschnitt in der Form eines zweiten hohlzylindrischen
Beins 122 und einen dritten Materialabschnitt 123 oder
Materialteil, bei dem die einander gegenüberliegenden zylindrischen äußeren Teile 12b, 12c der
Beine im Querschnitt gesehen die axial gerichtete Nut 12a definieren.
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Die
Seine 121 und 122 bilden auch in diesem Fall zusammen
mit einem Zwischenabschnitt oder Zwischenteil 123 im Querschnitt
gesehen eine "U"-Form, jedoch mit
Beinen, die bei der Ausführung gemäß 8 schwächer dimensioniert
sind als die anderen gezeigten Beispiele, wie etwa bei den Ausführungen
gemäß 6 und 7.
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Im
Fall der in den 8, 9 und 10 gezeigten
Ausführungen
sind die freien Endabschnitte oder zylindrischen Unterabschnitte 121a, 122a der Materialabschnitte
oder Beine 121, 122, die die axial gerichtete
Nut 12a bilden, mit einem Zwischenblockiermittel 110 koordiniert,
um gemeinsam die freien Endabschnitte der Beine 121, 122 in
einer Weise zu verbinden, die dem kraftaufnehmenden Zwischenelement
oder der Einrichtung 123 entsprechen.
-
Wie
in den Ausführungen
gemäß der 8, 9 und 10 gezeigt,
sollen das erste Kupplungsteil 11, seine betreffende Sicherheitseinheit 13, sein
zugehöriges
ausdehnbares Unterteil 13' und sein
Hohlraum 13a zusammen mit dem Blockiermittel 110 miteinander
koordiniert sein.
-
Das
vorgeschlagene Blockiermittel 110 soll gemäß den Anweisungen
der Erfindung insbesondere beabsichtigt und dazu ausgebildet sein,
ein Aufspreizen der freien Endabschnitte 121a, 122a zu
verhindern, wenn die Sicherheitseinheit 13 und ihr zugehöriges Unterteil
oder der Körper 13' ihre erste
und ausgedehnte Einstellung einnehmen.
-
In
dieser Positionseinstellung der Sicherheitseinheit wird sich das
Bein 121 nach oben biegen, und das Bein 122 wird
sich in Verbindung mit dem Teil oder der Zwischeneinrichtung 123 nach
unten biegen, um so eine betreffende bogenförmige Form zu bilden.
-
Diese
bogenförmige
Form hat eine Tendenz, sich nach außen oder oben an dem Endabschnitt 121a des
Beins 121 zu biegen, und nach innen oder unten an dem Endabschnitt 122a des
Beins 122, jedoch wird diese Tendenz durch das Zusammenwirken
des Blockiermittels 110 mit den Endabschnitten 121a und 122a kompensiert.
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Im
Querschnitt gesehen, kann dies als ein Biegefall entsprechend einem
Biegefall für
einen Stab angesehen werden, der fest an beiden seiner Enden verankert
und eingeklemmt ist.
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Um
das Blockiermittel 110 zu bilden, schließen das
erste Kupplungsteil 11 und das zweite Kupplungsteil 12 an
ihren betreffenden Seiten der axial gerichteten Nut 12a miteinander überlappende
und koordinierte zylindrische Unterabschnitte ein, wobei das erste
Kupplungsteil 11 einen Unterabschnitt 111 hat,
und wobei das zweite Kupplungsteil 12 einen Unterabschnitt 124 aufweist.
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Genauer
gesagt soll das erste Kupplungsteil 11, wie in 9 gezeigt,
an dem Unterabschnitt 111 zwei axial gerichtete Ränder oder
Vorsprünge 112, 113 aufweisen,
die jeweils eine hohlzylindrische Form mit zusammenfallenden Mittelachsen
haben, jedoch mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Ränder 112, 113 sind
jedoch mit dem ersten Kupplungsteil 11 integriert und so
dimensioniert, dass sie als ein blockierendes Gegendruckelement
oder eine Gegendruckeinrichtung wirken.
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Die
Ränder 112, 113 sind
zum engen Zusammenwirken mit einer entsprechenden Umfangsnut 126, 127 ausgebildet,
die im zweiten Kupplungsteil 12 gebildet ist.
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Die
Ränder 112 und 113 sind
umfangsmäßig auf
das erste Kupplungsteil 11 bezogen, und die Nuten 126, 127 sind
umfangsmäßig in dem
zweiten Kupplungsteil 12 gebildet.
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Die
Unterabschnitte 111 und 124 mit zugehörigen Rändern 112, 113 und
zugehörigen
Nuten 126, 127 sind zur Drehmomentübertragung
bei Aktivierung (Ausdehnung) des ausdehnbaren Unterteils 13' der Sicherheitseinheit 13 über axial
orientierte und zylindrische Reibungsflächen oder äußere Abschnitte geeignet, die
als 115, 116 in Bezug auf das erste Kupplungsteil 11 bezeichnet
sind, und mit 128, 129 in Bezug auf das zweite
Kupplungsteil 12.
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Diese äußeren Abschnitte 115, 116 und 128 bzw. 129 können vorteilhafterweise
behandelt sein, um den Reibungseffekt zu verstärken, insbesondere um die Drehmomentübertragung
zu verbessern.
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Die
Länge "L1" der äußeren Abschnitte 114, 116 (128, 129)
und ein normaler Druck, der von einer ausgewählten Ausdehnung des ausdehnbaren
Unterteils 13' abhängt, sind
aufeinander abgestimmt für einen
Drehmomenttransfer zwischen 10 und 30 % des gesamten Drehmomentes,
das zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil 11, 12 übertragen
wird.
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Praktische
Berechnungen zeigen, dass die ausgewählte Drehmomentübertragung
in diesem Fall zwischen 15 und 25 % angepasst sein soll.
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Es
ist somit innerhalb des Rahmens der gegenwärtigen Erfindung denkbar, eine
längere
oder eine kürzere
Länge "L1" mit einer entsprechenden Reduktion
oder Ausdehnung der aktiven Länge "L2" zwischen den Flächen 12b und 12c und
der aktiven Länge "L3" des Unterteils 13' zu wählen.
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In
diesem Fall ist ein Hydraulikdruck von ungefähr 400 bar erforderlich, um
das zuvor erwähnte maximierte
Drehmoment zu erreichen.
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Genauer
gesagt, kann die axial gerichtete Nut 12a eine Länge "L4" haben, die mehr
als 50 % der Länge "L3" in Bezug auf das
ausdehnbare Unterteil 13' beträgt, und
weniger als 80 % der axialen Länge "L3" des ausdehnbaren
Unterteils 13'.
-
Es
wird auch vorgeschlagen, dass der überlappende Unterabschnitt
mit seinen Rändern 112, 113 (und
seiner Nut) eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche radiale Dicke "d1" und "d2" hat, und dass die
beiden überlappenden
Unterabschnitte des äußeren Abschnittes 113 eine
größere Dicke "d1" als der innere Abschnitt 112 haben,
oder umgekehrt.
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9 zeigt
somit eine Ausführung,
bei der das erste Kupplungsteil 11 so gebildet ist, dass
es eine Blockierung gegen eine Ausdehnung der freien Endabschnitte 121a, 122a der
Beine bildet, die die Nut 12a in dem zweiten Kupplungsteil 12 bilden.
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Die
Materialabschnitte oder die Beine 121, 122, die
die Nut 12a bilden, haben die gleiche oder im Wesentlichen
die gleiche Dicke. Jedoch gibt es nichts, was es verhindert, dass
das innere Bein 122 etwas dicker ist, um so eine ähnliche
Kraftverteilung von dem Unterteil 13' zu erhalten.
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Genauer
gesagt wird es vorgeschlagen, dass eine ausgewählte Radiusdifferenz "D1" zwischen einander
gegenüberliegenden
zylindrischen äußeren Teilen 12b, 12c der
Nut 12a die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche sein
kann, obwohl sie vorzugsweise größer als
die gesamte radiale Dicke "D2" und "D3" der freien Endbereiche
oder Beine 121, 122 ist.
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10 zeigt
die Einführung
eines Scherstiftes zwischen dem Unterabschnitt 13' der Sicherheitseinheit 13 und
dem zweiten Kupplungsteil 12.
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Der
Stift 133 ist mit einer Dichteinrichtung in ein Gewindeteil 134 des
Unterteils 13' eingeschraubt und
weist einen Kanal 135 auf, der sich über die Oberfläche 12b hinaus
erstrecken soll und deshalb Bedingungen bildet, bei denen eine Relativbewegung
zwischen dem Kupplungsteil 12 und dem Unterteil 13 (oder
dem Kupplungsteil 11) dazu führt, dass der Stift 133 abschert
und so den Druck in dem Hohlraum 13a freigibt. Das verschiebbare
Teil 136 ist deshalb gegenüber einem Loch 137,
das in dem Bein 121 gebildet ist, verschoben.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die vorherigen beispielhaft
beschriebenen Ausführungen
begrenzt ist, da Modifikationen innerhalb des Rahmens der Erfindung
gemacht werden können, wie
in den zugehörigen
Ansprüchen
dargestellt.
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Es
versteht sich ferner, dass jede dargestellte Einheit mit jeder anderen
dargestellten Einheit kombiniert werden kann, so dass eine gewünschte technische
Funktion erreicht werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
Erfindung offenbart eine Sicherheitskupplungsanordnung (10)
mit einem ersten Kupplungsteil (11), das zum festen Zusammenwirken
mit einer Welle oder dergleichen ausgebildet ist, um Drehmoment
und eine Drehbewegung auf die Sicherheitskupplung (10)
zu übertragen,
und mit einem zweiten Kupplungsteil (12), das zum festen
Zusammenwirken mit einer Welle oder dergleichen geeignet ist, um
Drehmoment und eine Drehbewegung von der Sicherheitskupplung zu übertragen,
wobei ferner eine Sicherheitseinheit (13) vorgesehen ist,
die zwei Einstellungen haben kann, eine erste Einstellung, in der
Drehmoment und eine Drehbewegung zwischen den beiden Kupplungsteilen
(11, 12) übertragen
werden kann, und eine zweite Einstellung, in der kein Drehmoment
und keine Drehbewegung zwischen den beiden Kupplungsteilen (11, 12) übertragen
wird. Die Sicherheitseinheit (13) weist einen Körper (13') auf, der die
erste Einstellung in Folge einer Ausdehnung einnehmen kann, die
durch die Anwendung von Druck auf einen Hohlraum (13a)
in der Sicherheitseinheit (13) bewirkt wird, und der seine
zweite Einstellung einnehmen kann, indem der Druck aus dem Hohlraum
(13a) entfernt wird. Das zweite Kupplungsteil (12)
weist eine axial gerichtete Nut (12a) auf, die ein mittels
Druck ausdehnbares Unterteil (13'; 13b, 13b') in der Sicherheitseinheit
(13) oder dem ersten Kupplungsteil (11) und dem
gesamten Hohlraum (13a) umgeben kann, wobei das ausdehnbare
Unterteil (13')
in seiner ersten Stellung eine direkte Übertragung von Drehmoment auf
das erste Kupplungsteil (11) oder das zweite Kupplungsteil
(12) über
einander gegenüberliegende
Oberflächenteile
(13c, 13d) erlaubt, die reibungsmäßig gegen
gegenüberliegende äußere Teile
(12b, 12c) der axial gerichteten Nut (12a)
wirken (4).