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Druckmittelbetätigte Doppelkegel-Reibungskupplung Die Erfindung betrifft
eine druckmittelbetätigte Doppelkegel-Reibungskupplung, bei der an dem treibenden
Teil zwei Innenkegelflächen und an der getriebenen Welle zwei Außenkegel angeordnet
sind, die durch eine druckmittelbetätigte Vorrichtung in entgegengesetzter axialer
Richtung gegen die Innenkegelflächen angepreßt werden können.
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Bekannt sind druckmittelbetätigte Doppelkegel-Reibungskupplungen,
bei denen die Kupplungskörper auf einer Vielkeilwelle oder über eine Zahnkupplung
axial verschieblich angeordnet sind. Derartige oder ähnliche Mitnehmerverbindungen
sind sehr teuer, weil sie eine sehr genaue maschinelle Bearbeitung erfordern. Die
Rückstellung der Kupplungskörper beim Auskuppeln wird im allgemeinen durch Druckfedern
bewirkt, für die Widerlager vorgesehen sein müssen. Die Kupplungskörper haben gegenüber
der Welle kaum eine Drehelastizität. Bekannte Ausführungsformen von Doppelkegel-Reibungskupplungen
erfordern eine genaue Ausrichtung von An- und Abtriebswelle, denn axiale, radiale
und Winkel-Verlagerungen werden nicht ausgeglichen. Herstellung und Montage müssen
also sehr exakt erfolgen.
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Bekannt ist weiterhin die Verwendung von rin' förmigen Scheiben aus
elastischem Material zum Aufbau der durch Verformung dieser elastischen Scheiben
in Eingriff tretenden Kupplungshälfte.
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Bei Kupplungen dieser bekannten Bauart sind die beiden Kupplungshälften
durch Lager gegeneinander abgestützt, so daß eine Winkelverlagerung zwischen treibender
und getriebener Welle nicht aufgenommen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelkegel-Reibungskupplung
zu schaffen, die einfach im Aufbau, billig in der Herstellung und Montage ist, den
technischen Aufwand der bekannten Doppelkegel-Reibungskupplungen vermeidet, drehelastisch
ist, Winkelverlagerungen zwischen treibender und getriebener Welle aufnehmen kann
und auch in ausgerücktem Zustand durch Fixierung der elastisch angeordneten beweglichen
Kupplungsteile ein sicheres Betriebsverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß zur selbsttätigen Abstützung der axial verschieblichen Kupplungskörper
bei ausgerückter Kupplung die beiden mit Außenkegeln versehenen Kupplungskörper
durch ringförmige, in axialer Richtung vorgespannte, als Rückstellfedern wirkende,
sich nach außen verjüngende elastische Scheiben mit der getriebenen Welle verbunden
und mit ringförmigen Ansätzen mit kegeligen Innenflächen versehen sind, die sich
gegen ein auf der getriebenen Welle befestigtes Stützrad mit einer doppelkegeligen
Außenfläche bei ausgerückter Kupplung anlegen.
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Die Kupplung ist wie folgt aufgebaut: Die Verbindung zwischen der
Antriebswelle und je einem ringförmigen Kupplungskörper, die die axiale Verschiebung
der Kupplungskörper zuläßt, besteht aus einer ringförmigen Scheibe, die aus zwei
Teilscheiben besteht und in axialer Richtung vorgespannt ist. Zwischen den Kupplungskörpern
sind in an sich bekannter Weise druckmittelbetätigte Druckzylinder und Kolben zwecks
axialer Verschiebung der Kupplungskörper gegen die Reibflächen des Gehäuses angeordnet,
die bei Druckentlastung der Pneumatik bzw. Hydraulik durch die Rückstellkraft der
axial vorgespannten Scheiben von den Gehäusereibflächen abgehoben werden. Jeder
Kupplungskörper ist mit einem ringförmigen Ansatz mit kegeliger Innenfläche versehen
und auf der Abtriebswelle ist ein Stützrad mit kegeliger Außenfläche angeordnet.
Diese beiden Kegelflächen legen sich bei ausgerückter Kupplung infolge Rückstellkraft
der als Feder wirkenden Scheiben aneinander. Die durch die hohle Abtriebswelle zentral
hindurchgeführte Druckmittelleitung besteht ganz oder teilweise aus einer dreh-
und zugelastischen Schlauchleitung, an die sich ein radial auseinanderstrebendes
Verteilerrohrsystem anschließt, das lediglich an seinen Endpunkten von einem der
Kupplungskörper gehalten ist. Zwischen den elastischen Scheiben sind, von der zentralen
Längsbohrung der Abtriebswelle ausgehend, mehrere radiale Bohrungen angeordnet.
Außerdem sind zwischen den Kupplungskörpern und den damit verbundenen ringförmigen
Ansätzen Durchlaßöffnungen vorhanden für eine hauptsächlich radial gerichtete Kühlluftbewegung
vom Wellenkern bis zum Gehäuse. Jede elastische
Scheibe, die aus
einer metallischen Nabe, zwei dicht aneinanderliegenden Teilscheiben und zwei durch
Flansch zusammengehaltenen metallischen Kränzen besteht, ist im Zustand innerer
bzw. radialer Vorspannung.
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Die elastischen (Gummi) Elemente erfüllen drei Aufgaben. Sie bewirken
eine hohe Drehelastizität der Kupplung. Sie sorgen, f ür den Ausgleich von radialen,
axialen und Winkel-Verlagerungen des gesamten Kupplungsaggregates infolge ungenauer
Montage oder besonderer Betriebsbedingungen. Sie üben infolge axialer Vorspannung
auf die Kupplungskörper Rückstellkräfte aus, und zwar rücken sie bei Entlastung
der Pneumatik bzw. Hydraulik die Kupplungskörper selbsttätig aus, so daß besondere
Rückstellfedern, wie sonst notwendig, entfallen.
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Die Kupplungskörper selbst sind nicht besonders zentriert. Um im ausgeschalteten
Zustand der Reibungskupplung ein loses Hin- und Herbewegen zu vermeiden, legen sich
die Kupplungskörper über konische Hilfsreibflächen an ein zwischen ihnen auf der
Nabe befestigtes Stützrad ,an und zentrieren sich dabei gleichzeitig.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer schaltbaren Doppelkegel-Reibungskupplung
im Schnitt dargestellt.
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An einen Flansch der auf einer Antriebswelle sitzenden Nabe 1 ist
ein Kupplungsgehäuse 2 angeschraubt, das aus zwei, sich in beiden axialen Richtungen
verjüngenden und in der Mitte zusammengeflanschten Rohrabschnitten besteht. In das
Gehäuse 2 ragt eine hohle Abtriebswelle 3 koaxial hinein. Sie trägt zwei elastische
Scheiben 6 mit daran befestigten ringförmigen Kupplungskörpern 4. Die Kupplungskörper
4 haben je eine kegelige Außenfläche, die mit einem Reibbelag 5 versehen ist und
bei axialer Verschiebung der Kupplungskörper konzentrisch an je eine der kegeligen
Innenflächen des Gehäuses angedrückt werden kann. Die axiale Verschiebung wird ermöglicht
durch die elastischen Scheiben 6, die je auf einer mit der Abtriebswelle 3 fest
verbundenen metallischen Nabe 6a angeordnet sind und aus je zwei dicht aneinanderhegenden
elastischen Teilscheiben 6 b bestehen, an deren Umfang durch Flansche zusammengehaltene
metallische Kränze 6c angeordnet sind. Die elastischen Teilscheiben 6 b sind
vor dem Zusammenbau X-förmig auseinandergespreizt. Durch Zusammenschrauben der metallischen
Kränze 6c wird jede elastische Scheibe 6 unter innere bzw. radiale Vorspannung gesetzt.
Zum Anpressen der Kupplungskörper 4 an das Gehäuse 2 sind zwischen den beiden Kupplungskörpern
zwei oder mehr Druckzylinder 7 und Kolben 8 angeordnet, wobei die Druckzylinder
mit dem einen und die Kolben mit dem anderen Kupplungskörper fest verbunden sind.
Beide Kupplungskörper haben an ihren einander zugekehrten Seiten je einen ringförmigen
Ansatz 9 mit kegeliger Innenfläche, die sich im ausgerückten Zustand gegen die doppelkegelige
Außenfläche eines zwischen beiden auf der Abtriebswelle befestigten Stützrades 10
anlegt. Besagte Kegelflächen zentrieren die Kupplungskörper im ausgerückten Zustand,
wobei das Andrükken der Kupplungskörper gegen das Stützrad durch eine Vorspannung
der als Feder wirkenden elastischen Scheiben 6 erfolgt.
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Durch die hohle Abtriebswelle ist eine Druckmittelleitung 12 zentral
hindurchgeführt, die in eine dreh-und zugelastische Schlauchleitung 13 übergeht.
An der Stirnseite der Abtriebswelle mündet die Schlauchleitung in ein Verteilerrohrsystem
14, bestehend aus einem Verteilerstück und radial nach außen verlaufenden, an dem
einen Kupplungskörper befestigten Rohrabschnitten. Die Rohrabschnitte münden in
die mit dem einen Kupplungskörper verbundenen Druckzylinder. Die dreh- und zugelastische
Schlauchleitung erlaubt die Ein- und Ausrückbewegung des letztgenannten Kupplungskörpers
und auch eine relative Verdrehung dieses Kupplungskörpers gegenüber der Abtriebswelle
sowie Querschwingungen. In der Nabe des Stützrades 10 sind, von der zentralen Längsbohrung
der Abtriebswelle 3 ausgehend, mehrere radiale Bohrungen 15 angeordnet, die zusammen
mit Öffnungen zwischen den Kupplungskörpern und den damit verbundenen ringförmigen
Ansätzen einer hauptsächlich radial gerichteten Kühlluftbewegung vom Wellenkern
bis zum Gehäuse dienen. Diese Kühlung ist insbesondere für die Reibflächen 5 und
die elastischen Scheiben 6 erforderlich.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht allein auf das Ausführungsbeispiel.
Es ist ohne weiteres möglich, An- und Abtrieb zu vertauschen. Das Prinzip läßt sich
auch auf Einfach-Kupplungen anwenden. An Stelle der pneumatischen oder hydraulischen
Betätigung kann das Einrücken mechanisch oder elektromagnetisch erfolgen. Als Material
für die elastischen Scheiben soll vorzugsweise Gummi verwendet werden.