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Reibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung
mit einem nabenförmigen Antriebsteil und einem darauf drehbar gelagerten, mit Reibflächen
versehenen Abtriebsteil, wobei die Reibflächen mit Federkraft angepreßt werden.
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Es ist bekannt, derartige Kupplungen mit Tellerfedern zu versehen,
welche über in Aussenkungen ruhende Wälzkörper und über drehbare, mit entsprechenden
Aussenkungen versehene, ringförmige Druckplatten auf die mit Reibbelägen versehene
Abtriebsscheibe zur Drehmomentübertragung einwirken, wobei die Tellerfedem so eingespannt
sind, daß bei weiterer Spannung ihre Anpreßkraft abnimmt.
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Es sind Kupplungen bekanntgeworden, bei denen der Arbeitsbereich der
Tellerfeder hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegt, so daß durch die Veränderung
der Vorspannung der Tellerfeder über die Spreizvorrichtung selbsttätig eine Veränderung
der Anpreßkraft in Abhängigkeit vom Reibwert herbeigeführt wird. Diese Kupplungen
sind für manche Anwendungsfälle nicht vorteilhaft. Es ist daher die Aufgabe der
Erfindung, eine im Aufbau sehr einfache und in der Wirkung sehr robuste Reibungskupplung
zu schaffen, bei der das Grenzdrehmoment sowohl bei einer Abnutzung an den Reibbelägen
als auch bei einem sich im Betrieb ändernden Reibwert möglichst konstant bleibt.
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Nach der Erfindung weist die Tellerfeder Ausnehmungen zur Aufnahme
der Wälzkörper und weitere Ausnehmungen auf, die nach einem festgelegten Drehweg
mit Anschlägen der Druckplatte zusammenwirken, wobei der Regelweg der Feder unmittelbar
hinter dem flach verlaufenden Scheitelbereich beginnt, so daß bei einer Entspannung
der Feder die Anpreßkraft nahezu konstant bleibt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Abstände zwischen
den Anschlägen und den Ausnehmungen verschieden lang.
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Die Reibungskupplung nach der Erfindung sichert eine zuverlässige
Drehmomentbegrenzung dadurch, daß das Grenzdrehmoment nicht von der Größe des Reibbeiwertes
abhängt, vielmehr von der Vorspannung der Anpreßfedern. Es ist daher möglich, die
einmal durch die Spannung der Tellerfedern gegebene Begrenzung des Drehmomentes
mit Sicherheit beizubehalten. Mit dem überschreiten des Grenzdrehmomentes werden
die Federn weiter gespannt, wobei ihre Anpreßkraft geringer wird, bis schließlich
ein Durchrutschen der Reibungskupplung ermöglicht wird. Bei der Abnutzung an den
Reibflächen verändert sich dagegen die Anpreßkraft kaum, weil hierdurch die Federn
entspannt werden und im flachverlaufenden Scheitelbereich keine nennenswerte Veränderung
der Anpreßkraft vorhanden ist.
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Es muß als ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäß ausgebildeten Reibungskupplung
angesehen werden, daß diese Wirkungen mit einem sehr geringen Aufwand erzielt werden.
Der Raumbedarf der Kupplung ist dabei klein, so daß dieselbe überall leicht untergebracht
werden kann.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Reibungskupplung in Seitenansicht, zum Teil geschnitten,
F i g. 2 einen Schnitt in der Ebene A -B nach F i
g. 1,
F i g. 3 eine Darstellung der Federkennlinie mit den gewählten
Arbeitsbereichen, F ig. 4 eine zweite- Ausführungsform in Seitenansicht, zum Teil
geschnitten.
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Der Antriebsflansch 1 ist drehfest über die Köpfe der Sechskantschrauben
2 sowohl mit der Tellerfeder 3 als auch mit der Nabe 4 verbunden. Die Tellerfeder
5 ist ebenfalls drehfest auf der Nabe 4 abgestützt und hat die gleichen Abmessungen
wie die Tellerfeder 3. Zwischen den beiden Tellerfedern sind ringförmige
Druckplatten 8 und 9 angebracht, welche auf der den Tellerfedem zugekehrten
Seite Aussenkungen haben, welche entsprechenden Aussenkungen der Tellerfedern gegenüberliegen.
In den Aussenkungen ist jeweils ein Wälzkörper 6, 7 gelagert. Eine Abtriebsflanschscheibe
10, an welcher Reibbeläge 11, 12 beidseitig befestigt sind, liegt
zwischen den ringförmigen Druckplatten 8 und 9. Die Aussenkungen für
die Wälzkörper 6, 7 haben tangential gesehen eine Steigung, die in bezug
auf die größte Kraft der Tellerfedem so gewählt ist, daß die Wälzkörper erst dann
gegen diese Steigung anlaufen können, wenn das an der Abtriebsscheibe erzeu gte
Drehmoment 70 bis 90 1/o seines Maximalwertes überschreitet.
Die
Tellerfedern 3, 5 besitzen Ausnehmungen 14, und die Druckplatten
8, 9 haben Anschläge 15, welche mit tangentialem Spiel in den Ausnehmungen
14 liegen. Die Abstände zwischen den Anschlägen und den Ausnehmungen sind nicht
gleich lang, so daß bei einer Verdrehung der Druckfedern bzw. Tellerfedern
3, 5
gegen die Druckplatten 8, 9 die Anschläge nacheinander
zur Wirkung kommen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist nur eine Tellerfeder
3' mit Druckstücken 18 vorhanden, welche sich mit ihrer inneren Bohrung
über Ausnehmungen und Wälzkörper 6 gegen einen Flansch 10'
abstützt.
Mit ihrem Außenrand ist die Tellerfeder 3'
gegen einen ringförmigen Druckkörper
9' abgestützt. Letzterer wirkt auf die Reibflächen der Kupplung ein und überträgt
die Spannung der Tellerfedern 3'. Drei Reibbeläge sind hier vorhanden, von
denen der letzte an einem Flansch l' angebracht ist.
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Die Kupplung wirkt wie folgt: Alle Drehmomente, die über den Antriebsflansch
1 in die Kupplung eingeleitet werden, werden zunächst über die Reibbeläge
11, 12 auf den Abtriebsflansch 10 übertragen. Steigt das Drehmoment
so weit an, daß die von der Spannung der Tellerfedem 3, 5 und dem Ansenkungswinkel
an den Raststellen der Wälzkörper 6 und 7 abhängigen Sperrkräfte überwunden
werden, so wälzen sich die Körper 6 und 7 gegen die Schrägflächen
der Ansenkungen hinauf und biegen die Tellerfedern 3
und 5 weiter durch.
Da die Grundeinstellung der Kupplung dem Punkt A auf der Kennlinie der Tellerfedern
in F i g. 3 entspricht, läßt die Anpreßkraft der Federn mit dem weiteren
Durchbiegen nach. Hierbei verdrehen sich die Tellerfedern 3, 5 gegenüber
den ringförmigen Druckplatten 8, 9. Diese Verdrehung wird schließlich begrenzt
durch die Ausnehmungen 14 der Tellerfedern, da die Anschläge 15 darin zur
Anlage kommen. Wenn die Anschläge anliegen, so ist der Punkt B auf der Federkennlinie
in F i g. 3 erreicht, und die Anpreßkraft beträgt nur noch etwa
30 bis 60 ü/o der Ausgangsanpreßkraft gemäß Punkt A
der Kennlinie.
Das Durchrutschen der Reibungskupplung ist jetzt möglich und tritt deshalb mit Sicherheit
ein, weil die Anpreßkraft so weit nachgelassen hat, daß auch eine Steigerung des
Reibwertes an den Belägen nicht mehr zur Übertragung des Grenzdrehmomentes ausreicht.
Das Grenzdrehmoment hängt ab von der Ausgangsfederkraft bei A und dem Ansenkungswinkel
für die Wälzkörper. Es ist somit völlig unabhängig vom Reibwert der Kupplung. Läßt
nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes das Restdrehmoment nach, so rollen
die Wälzkörper 6
und 7 wieder in ihre Ursprungslage zurück, und die
Kupplung nimmt wieder die Ausgangsstellung ein. Es wird also sichergestellt, daß
nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes z. B. durch Blockieren der angetriebenen
Maschine nur noch ein Teil des ursprünglichen Drehmomentes wirksam bleibt, so daß
auch die Gefahr der Zerstörung der Kupplung durch zu große Wärmeaufnahme vermieden
wird. Trotzdem baut sich bei entsprechender Verringerung des Drehmorhentes selbsttätig
wieder das volle Grenzdrehmoment auf.
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Die Anschläge 15 haben in Zusammenwirkung mit den Ausnehmungen
14 noch eine weitere Aufgabe. Durch den Aufprallstoß im Falle eines durch Korrosion
erfolgten Festbackens der Reibbeläge an den Druckplatten 8, 9 werden diese
voneinander getrennt, ohne daß es vorher zu einer langanhaltenden überhöhung des
Grenzdrehmomentes kommt. Um die Stöße möglichst klein zu halten, sind die Verdrehwinkel
der Tellerfedern 3, 5 zu den ringförmigen Druckplatten 8, 9 verschieden
groß gehalten, indem die Anschläge verschiedene Abstände von den Enden der Ausnehmungen
haben.
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Nutzen sich die Reibbeläge ab, so werden die Tellerfedern
3, 5 entspannt, d. h., es wird der Bereich vom Punkt
A nach Punkt C gemäß F i g. 3 verwendet. Da in diesem Bereich
die Spannung der Tellerfedern nur unwesentlich verändert wird, bleibt das Grenzdrehmoment
auch bei zunehmender Abnutzung an den Reibbelägen nahezu konstant.
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Für die Wirkung der Kupplung ist es ohne Bedeutung, ob nur eine Tellerfeder
Y, wie in F i g. 4, oder zwei Tellerfedern 3, 5, wie in F i
g. 1, Anwendung finden.