DE1211874B

DE1211874B - Safety friction clutch

Info

Publication number: DE1211874B
Application number: DESCH27075A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schroeter; Bernhard Walterscheid-Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-12-03
Filing date: 1959-12-03
Publication date: 1966-03-03

Description

Sicherheitsreibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsreibungskupplung mit Reibscheiben, die mit einer vorgespannten im degressiven Kennungsbereich wirksamen Tellerfeder gegeneinandergepreßt sind und einer Spreizvorrichtung, welche die Federspannung in Abhängigkeit von dem jeweils zur Übertragung anliegenden Drehmoment einstellt.Safety Friction Clutch The invention relates to a safety friction clutch with friction disks that work with a preloaded in the degressive code area Disk springs are pressed against each other and a spreader, which the spring tension depending on the torque applied to the transmission.

Derartige Sicherheitsreibungskupplungen haben die Aufgabe, bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes durch Schlupf der Reibscheiben den Antrieb zu unterbrechen. Dabei ist es wünschenswert, daß das Grenzdrehmoment möglichst in voller Höhe erhalten bleibt und daß dieses Grenzdrehmoment sich bei den im Betrieb vorkommenden Schwankungen der Reibwertes nicht ändert.Such safety friction clutches have the task of being exceeded the limit torque to interrupt the drive by slipping of the friction disks. It is desirable that the limit torque be maintained in full as possible remains and that this limit torque changes with the fluctuations occurring during operation the coefficient of friction does not change.

Es sind Reibungskupplungen mit Drehmomentbegrenzung bekanntgeworden, bei denen die Reibflächen unter der Wirkung einer Federkraft stehen, deren Größe sich mit dem übertragenen Drehmoment ändert, mit dem Ziel, eine hochgradige Unabhängigkeit von Schwankungen des Reibwertes zu erreichen. Diese bekannten Kupplungen haben aber den Nachteil, daß einerseits nur verhältnismäßig kleine Schwankungen des Reibwertes ausgeglichen werden können oder daß andererseits die Dimensionen der Federn unwirtschaftlich groß werden. Weiter haben diese bekannten Kupplungen den Nachteil, daß bei Abnutzung der Reibbeläge eine unerwünschte Abnahme der Anpreßkraft eintritt und das übertragbare Drehmoment kleiner wird.Friction clutches with torque limiting have become known, where the friction surfaces are under the action of a spring force, their size changes with the transmitted torque, with the aim of achieving a high degree of independence to achieve from fluctuations in the coefficient of friction. However, these known couplings have the disadvantage that on the one hand only relatively small fluctuations in the coefficient of friction can be compensated or that, on the other hand, the dimensions of the springs are uneconomical grow up. Furthermore, these known couplings have the disadvantage that when worn the friction linings an undesirable decrease in the contact pressure occurs and the transferable Torque becomes smaller.

Bei den bekannten Sicherheitsreibungskupplungen wird nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes die Vorspannung der Anpreßfeder verzweigt, so daß mit zunehmender Wirkung der Spreizvorrichtung ein immer größerer Anteil der Federspannung von den Reibflächen weggenommen und von der Spreizvorrichtung übernommen wird, bis schließlich bei völliger Entlastung der Reibflächen die Spreizvorrichtung die ganze Federspannung übernimmt. Hierbei ist nur ein sehr kleiner Regel- bzw. Spreizweg erforderlich. Derartige Anordnungen haben den grundsätzlichen Nachteil, daß bereits bei kleinen Drehschwingungen im Bereich des gewünschten Grenzdrehmomentes ein pulsierendes Ab- und Einschalten der Kupplung eintritt, so daß an Stelle der gewünschten stetigen Drehmomentbegrenzung heftige Drehschwingungen angefacht werden können.In the known safety friction clutches, after exceeding of the limit torque, the bias of the pressure spring branches out, so that with increasing Effect of the spreader an ever greater proportion of the spring tension of the Removed friction surfaces and taken over by the spreader until finally when the friction surfaces are completely relieved, the spreading device takes over the entire spring tension takes over. Only a very small control or expansion path is required here. Such arrangements have the fundamental disadvantage that even with small Torsional vibrations in the range of the desired limit torque a pulsating decrease and switching on the clutch occurs so that instead of the desired steady Torque limitation violent torsional vibrations can be fanned.

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Sicherheitskupplung der genannten Art so auszubilden, daß ein pulsierendes Ab- und Einschalten der Kupplung nicht eintritt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einer Sicherheitsreibungskupplung mit Reibscheiben der eingangs erwähnten Art die Baueinheit aus Spreizvorrichtung und Tellerfeder ausschließlich in dein Kraftfluß zu den Reibscheiben angeordnet.The object of the invention is to be seen in a safety coupling of the type mentioned in such a way that a pulsating switch-off and switch-on of the clutch does not occur. To solve this problem, according to the invention, a safety friction clutch with friction disks of the type mentioned at the outset, the structural unit of the spreading device and disc spring arranged exclusively in your power flow to the friction disks.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Spreizweg der Spreizvorrichtung entsprechend dem Arbeitsbereich der Tellerfeder ausgebildet, so daß das Produkt aus Reibwert und Anpreßkraft annähernd konstant bleibt.The expansion path is a further embodiment of the inventive concept the spreading device is designed according to the working range of the disc spring, so that the product of the coefficient of friction and contact pressure remains approximately constant.

Dadurch, daß die Baueinheit aus Spreizvorrichtung und Tellerfeder ausschließlich in dem Kraftfluß zu den Reibscheiben angeordnet ist, wird die Vorspannung der Tellerfeder nach Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes über einen verhältnismäßig großen Spannweg herabgesetzt, da die Tellerfeder im degressiven Bereich ihrer Kennung wirksam ist. So ergeben sich mehrere gleichzeitig eintretende Vorteile. Einmal wird eine Überlastung der nachgeschalteten Triebwerkteile mit Sicherheit vermieden. Außerdem läßt sich das Grenzdrehmoment, bei welchem die Spreizvorrichtung wirksam zu werden beginnt, unabhängig von dem jeweiligen Reibwert des Belages an den Reibflächen gestalten, ohne daß man gezwungen ist, Federn mit abnorm großem Arbeitsvermögen anzuwenden. Schließlich bleibt die jeweils veränderte Vorspannung der Anpreßfeder als Anpreßkraft für die Reibflächen im ganzen Bereich erhalten. Hierdurch ist die Kupplung gegen Drehschwingungen unempfindlich.Characterized in that the unit consists of spreader and disc spring is arranged exclusively in the power flow to the friction disks, the preload the disc spring after exceeding a predetermined torque over a relatively large tensioning path, since the disc spring is in the degressive area of its identifier is effective. This results in several advantages that occur at the same time. Once will an overload of the downstream engine parts is avoided with certainty. aside from that can be the limit torque at which the spreading device to become effective begins to design independently of the respective coefficient of friction of the lining on the friction surfaces, without being forced to use springs with an abnormally large working capacity. Finally, the respective changed bias of the pressure spring remains as the pressure force for the friction surfaces in the whole area. As a result, the clutch is against Torsional vibrations insensitive.

Durch die Ausbildung des Spreizweges der Spreizvorrichtung entsprechend dem Arbeitsbereich der Tellerfeder in einer solchen Weise, daß das Produkt aus Reibwert und Anpreßkraft annähernd konstant bleibt, wird ebenfalls ein neuer und hinsichtlich des dynamischen Verhaltens der Kupplung überraschender Effekt erzielt. Die Spreizvorrichtung stellt sich nach dem momentan in der Kupplung vorhandenen Reibwert in bezug auf das Verhältnis der Umfangskraft zur Anpreßkraft ein. Dies hat zur Folge, daß jeweils eine der Reibwertänderung proportionale Stellkraft entsteht, welche durch das Einstellen auf den veränderten Reibwert verschwindet. Hierdurch ist auch eine dämpfende Wirkung vorhanden, welche sowohl der Anregung von Schwingungen durch die Kupplung als auch von außen eingeleiteten Drehschwingungen entgegenwirkt. Dieser Dämpfungseffekt beruht darauf, daß das System kein harmonischer Schwinger ist.Correspondingly by the design of the spreading path of the spreading device the working range of the disc spring in such a way that the product of the coefficient of friction and contact pressure remains approximately constant, is also a new one and in terms of the dynamic behavior of the clutch achieved a surprising effect. The spreader arises according to the coefficient of friction currently present in the clutch in relation to the ratio of the circumferential force to the contact pressure. As a consequence, that in each case an actuating force proportional to the change in the coefficient of friction arises, which disappears by adjusting to the changed coefficient of friction. This is also a dampening effect is present, which both the excitation of vibrations through the coupling counteracts torsional vibrations introduced from the outside. This The damping effect is based on the fact that the system is not a harmonic oscillator.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.Two embodiments of the invention are shown in the drawings.

F i g. 1 zeigt eine Kupplung mit zwei Reibscheibenpaaren, zwischen denen ein Reibbelag eingelegt ist, zum Teil geschnitten; F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch das Spreizorgan dieser Kupplung; F i g. 3 zeigt eine Lamellenkupplung nach dem gleichen Prinzip im Schnitt; F i g. 4 zeigt das Spreizorgan der Kupplung nach Fig.3; F i g. 5 zeigt die Kennlinie einer Tellerfeder für eine derartige Kupplung mit Angabe des ausnutzbaren Arbeitsbereiches der Feder.F i g. 1 shows a clutch with two pairs of friction disks, between which a friction lining is inserted, partially cut; F i g. 2 shows a section through the expansion element of this coupling; F i g. 3 shows a multi-plate clutch according to the same principle in section; F i g. 4 shows the expansion element of the coupling Fig. 3; F i g. 5 shows the characteristic curve of a plate spring for such a clutch with indication of the usable working area of the spring.

Bei der Reibscheibenkupplung nach F i g. 1 trägt die Antriebsnabe 1 mehrere am Umfang eines flanschartigen Ansatzes angebrachte Bohrungen, in denen Kugeln 2, 3 axial verschiebbar liegen, die sich gegen Vertiefungen abstützen, welche in Kupplungsscheiben 4 und 5 angebracht sind. Die Kupplungsscheiben 4 und 5 sind drehbar, teils auf der Antriebsnabe 1, teils im Gehäuse 11 gelagert. Ihre Vertiefungen sind kurvenförmig ausgebildet gemäß F i g. 2. Die Kupplungsscheiben 4 und 5 stützen sich über die Reibbeläge 6 und 7 gegen einen Flansch 8 an der Antriebsseite der Kupplung und gegen eine Stützscheibe 9 ab, welche auf der Nabe 1 axial verschiebbar und drehbar, im Gehäuse 11 jedoch nicht drehbar, aber axial verschiebbar angeordnet ist. Drei Stellschrauben 12 verbinden das Gehäuse 11 mit dem Flansch 8 in der Weise, daß der Abstand des Gehäuses 11 gegen den Flansch 8 verstellt werden kann, wobei der Raum zwischen dem Gehäuse 11 und der Stützscheibe 9 verändert wird, in welchem eine Tellerfeder 10 liegt. Die Spannung der Tellerfeder 10 wird mit der Verstellung der Spannschrauben 12 verändert. Die Tellerfeder ist so eingestellt, daß ihre Vorspannung gemäß F i g. 5 hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegt, so daß ihre Kraftwirkung bei weiterer Zusammendrückung absinkt.In the case of the friction disk clutch according to FIG. 1, the drive hub 1 carries a plurality of bores made on the circumference of a flange-like extension, in which balls 2, 3 are axially displaceable and are supported against depressions which are made in clutch disks 4 and 5. The clutch disks 4 and 5 are rotatable, partly mounted on the drive hub 1 and partly in the housing 11. Their depressions are curved in accordance with FIG. 2. The clutch disks 4 and 5 are supported via the friction linings 6 and 7 against a flange 8 on the drive side of the clutch and against a support disk 9, which is axially displaceable and rotatable on the hub 1, but not rotatable in the housing 11, but axially is arranged displaceably. Three adjusting screws 12 connect the housing 11 to the flange 8 in such a way that the distance between the housing 11 and the flange 8 can be adjusted, the space between the housing 11 and the support disc 9 in which a disc spring 10 is located is changed. The tension of the plate spring 10 is changed with the adjustment of the tensioning screws 12 . The plate spring is adjusted so that its preload according to FIG. 5 lies behind the apex of the characteristic curve, so that its force effect decreases with further compression.

Bei der Ausführung nach F i g. 3 sind in dem Gehäuse 11' Lamellen 6' angeordnet, die zum Teil in die Außenverzahnung der Nabe 1' und zum Teil in die Innenverzahnung eines Mitnehmerringes 4' eingreifen. Eine mehrteilige Tellerfeder 10' beaufschlagt über eine Stützscheibe 9' die Lamellen und wird ihrerseits in ihrer Spannung verändert durch die Kugeln 2', welche in Vertiefungen des Gehäuses 11' und des Anpreßringes 5' angeordnet sind. Die Vorspannung der mehrteiligen Tellerfeder 10' kann durch einen Schraubring 12' verstellt werden, welcher mi seinem Außengewinde in ein Innengewinde des Gehäuses 11' eingeschraubt ist.In the execution according to FIG. 3 'Lamellae 6' are arranged in the housing 11, which partly engage in the external teeth of the hub 1 'and partly in the internal teeth of a driver ring 4'. A multi-part plate spring 10 'acts on the lamellas via a support disk 9' and is in turn changed in its tension by the balls 2 ', which are arranged in recesses in the housing 11' and the pressure ring 5 '. The bias of the multi-part plate spring 10 'can be adjusted by a screw ring 12' which is screwed with its external thread into an internal thread of the housing 11 '.

Die Wirkungsweise der Kupplung nach F i g.1 ist folgende: Bei ansteigendem Reibwert werden die Scheiben 4, 5 durch die Kugeln 2, 3 weiter auseinandergespreizt und die Tellerfeder 10 zusammengedrückt. Da diese Feder aber im abfallenden Arbeitsbereich ausgenutzt wird gemäß F i g. 5, fällt dabei die Anpreßkraft ab. Durch richtige Wahl der Federkennung und des möglichen Spreizweges im Spreizorgan 2, 3, 4, 5 in Abstimmung mit im Betrieb praktisch vorkommenden keibwertschwankungen ist es möglich, das Produkt aus Anpreßkraft und Reibbeiwert konstant zu halten. Umgekehrt wird bei einem Nachlassen des Reibwertes eine Entlastung der Tellerfeder 10 herbeigeführt, wobei infolge der abfallenden Kennlinie ein Ansteigen der Federkraft stattfindet.The mode of operation of the coupling according to FIG. 1 is as follows: With increasing Coefficient of friction, the disks 4, 5 are spread further apart by the balls 2, 3 and the plate spring 10 is compressed. Since this spring is in the sloping work area is used according to FIG. 5, the contact pressure drops. By making the right choice the spring identification and the possible expansion path in the expansion element 2, 3, 4, 5 in coordination with key value fluctuations that occur in practice, it is possible to use the product to keep constant from contact force and coefficient of friction. It is the other way around in the event of a decrease of the coefficient of friction brought about a relief of the plate spring 10, as a result of falling characteristic an increase in the spring force takes place.

Die Kupplung nach F i g. 3 wirkt nach dem gleichen Prinzip. Auch hier wird die Vorspannung der Tellerfeder 10' in Abhängigkeit vom Reibwert über die Spreizorgane 11', 2', 5' so verändert, daß das Produkt aus Anpreßdruck und Reibwert konstant bleibt.The coupling according to FIG. 3 works on the same principle. Here too the bias of the disc spring 10 'is dependent on the coefficient of friction over the expansion members 11 ', 2', 5 'changed so that the product of contact pressure and coefficient of friction is constant remain.

Es können auch andere Federmittel mit fallender Kennlinie Verwendung finden.Other spring means with a falling characteristic can also be used Find.

Claims

Claims: 1.- Safety friction clutch with friction disks, the diaphragm spring that is effective with a preloaded in the degressive identification area are pressed against each other and a spreader, which the spring tension sets depending on the torque applied in each case for transmission, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the structural unit from the spreading device (2, 3, 4, 5; 2 ', 5', 11 ') and disc spring - (10; 10') exclusively in the power flow to the friction disks (6, 7; 6 ') is arranged.

2. Safety friction clutch according to claim 1, characterized in that the expansion path of the expansion device (2, 3, 4, 5; 2 ', 5', 11 ') is designed according to the working range of the plate spring (10; 10'), so that the The product of the coefficient of friction and contact pressure remains almost constant. Considered publications: German Patent Nos. 430 562, 945 201, 1015 277; French Patent No. 708,885; 1: French additional patent specification No. 45184 to patent specification No. 708 885; British Patent No. 391787; USA: Patent Nos. 2,587,712, 2,659,220, 2,727,372 , 2,826,053.