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überlastsicherheitskupplung Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherheitskupplung
mit Kugeln zum Übertragen des Drehmomentes, die in öffnungen an den einander gegenüberliegenden
Stirnseiten der beiden Kupplungshälften eingreifen und von einem frei drehbaren
Käfig Im
geführt werden.
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Gberlastsicherheitskupplungen mit frei drehbaren Kugelkäfigen mit
Kugelführungsschlitzen von kreisförmi-em Querschnitt werden vielfach in Kupplun-C
Cren verwendet, in denen die bei überlast aus den drehmomentübertraggenden Öffnungen
der Kupplungshälften ausrastenden Kugeln sich auf einer kreisförmigen Bahn bewegen
und dabei periodisch in benachbarte öffnungen wieder einrasten. Dieses periodische
Wiedereinrasten der unter dem vollen Druck der Kupplungsfeder stehenden Kugeln führt
zu einem schnellen Verschleiß der Kupplung. Selbst dann, wenn die Kugeln durch komplizierte
zusätzlIche Einrichtungen nach dem Ausrasten vom Druck der Kupplungsfeder entlastet
werden, fallen die Kugeln noch wieder in benachbarte öffnungen ein, so daß ein Verschleiß
der Öffnungen nicht völlig vermieden werden kann.
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Um ein periodisches Wiedereinrasten der Kugeln zu verhindern, hat
man bereits Kupplungen vorgeschlagen, deren drehmomentübertragenden öffnungen von
den tiefen Enden von entgegengesetzt geneigten Ausnehmungen in sich gegenüberliegende
Stimflächen der beiden Kupplunashälften gebildet sind, bei denen die Kugeln in in
diese Ausnehmungen einfassenden radialen Schlitzen des Käfigs geführt sind. Wenn
im Überlastfall eine der beiden Kupp-
lungshälften zum Stillstand kommt, werden
die Kugelndurch Zusammenwirken der sich weiterdrehenden Kupplungshälfte und des
Käfigs zwangläufig entlang den radialen Käfigschlitzen und den Ausnehmungen in eine
innere, konzentrisch zur Kupplungsachse angeordnete, ununterbrochene Nut bewegt,
die von in den sich gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Kupplungshälften
vorgesehenen ringförmigen Ausnehmungen gebildet wird. Bei dieser Kupplungsanordnung
wird die Vermeidung eines Wiedereinrastens der Kugel durch eine erhebliche Komplizierung
des Aufbaus der Kupplung erkauft, bei der überdies, insbesondere dadurch, daß die
Kugeln durch eine Käfigfeder ständig nach außen gedrückt werden müssen, ein erheblicher
Verschleiß an den Schlitzen und Ausnehmungen nicht zu vermeiden ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine
Kupplung der eingangs erwähnten Art ohne große bauliche Komplizierung so auszubilden,
daß bei ihr die bei bisher bekannten, mit frei drehbaren Käfigen arbeitenden Kupplungen
auftretenden Mängel nicht vorhanden sind.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der einen Kupplungshälfte
eine Nockenscheibe vorgesehen ist, die die das Drehmoment übertragenden Kugeln nach
ihrem Ausrasten zwangsweise von den öffnungen der beiden Kupplungshälften webewegt,
und daß der Kugelkäfig mit an sich bekannten, in Umfangsrichtung geneigten Führungsschlitzen
versehen ist, um die Übertragungskugeln in die je-
weiligen öffnungen der
beiden Kupplungshälften zu-
rückzuführen.
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Bei der neuen, insbesondere zur Übertragung von verhältnismäßig großen
Drehmomenten geeig C , gneten Kupplung wird beim Entkuppeln bei Überlast
mit Sicherheit vermieden, daß die dann aus ihren drehmomentübertragenden Öffnungen
ausrastenden Kugeln wieder in die öffnungen zurückrollen können.
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Vorzugsweise ist die Nockenscheibe sternförmig ausgebildet und weist
wenigstens eine der Anzahl der Kugeln und Schlitze des Kugelkäfigs entsprechende
Anzahl von Nockenvorsprüngen auf.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigt g
F i g. 1 einen axialen Schnitt
einer Ausführungsform einer überlastsicherheitskupplung gemäß der Erfindung mit
der Kupplung in eingerückter Stellung.
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F i g. 2 und 3 Schnitte nach Linie 2-2 bzw.
3-3 der Fig. 1,
F i g. 4 einen Schnitt ähnlich der F i
g. 2, bei dem die Kupplungsteile in ausgerückter Stellung gezeigt
im
sind. Die treibende Kupplungshälfte ist als Scheibe ausgebildet, an deren
einer Stimfläche ein Antriebsritzel 11 befestigt ist. Die treibende Kupplungshälfte
10 ist drehbar auf einer buchsenähnlichen Verlängerung 12 der Nabe
13 gelagert, welche auf der Abtriebswelle 14 angeordnet ist.
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Auf der Nabe 13 ist mittels einer Keilverbindung eine scheibenförnüge,
getriebene Kupplungshälfte 15
angeordnet. Auf der Nabe 13 ist an dem
der Buchse 12 gegenüberliegenden Ende ein Druckring 16 befestigt, welcher
an einer Stimfläche einer Kupplungsfeder 17 angreift, die hier als Tellerfeder
ausgebildet ist. Die gegenüberliegende Stimfläche der Feder 17
greift an der
benachbarten Stirnfläche der scheibenförmigen, getriebenen Kupplungshälfte
15 an, welche mittels einer Nut- und Federanordnung 18 mit der Nabe
13 so verbunden ist, daß sie axial von der Feder 17 verschoben werden
kann.
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Die treibende und getriebene Kupplungshälfte im C2 weisen in
ihren einander zugekehrten, parallelen Stirnflächen eine Anzahl von Drehmomentübertragungsöffnungen
19, 20 auf, deren äußere, kegelstümpfförniig ausgebildeten Enden
19 a, 20 a einen Durchmesser haben, der kleiner als der Durchmesser
der Drehmomentübertragungskugeln 21 ist. Die Anordnung ist derart, daß die Kugeln
21 bei eingerückter Kupplung Linienberührung mit den Enden 19 a,
20 a haben, so daß die Kugeln leicht außer Eingriff mit diesen Öffnungen rollen
können, wenn ein vorbestimmtes Drehmoment erreicht ist.
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Die Anordnung ist so, daß die einander zugekehrten Stirnflächen der
beiden Kupplungshälften 10, 15
bei eingerückter Kupplung einen Abstand
voneinander haben, der etwas größer als der Radius einer jeden Kugel ist.
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Innerhalb des so geschaffenen Raumes zwischen den beiden Kupplungshälften
ist ein scheibenförmiger Kugelkäfig 22 angeordnet, dessen Dicke etwa halb so groß
wie der vorstehend erwähnte Raum ist, wobei sechs Kugelaufnahmeschlitze
23 darin vorgesehen sind. Jeder Schlitz 23 ist in Drehrichtung des
angrenzenden Teils des Kugelkäfigs 22 geneigt und hat eine Länge, die etwa dem zweifachen
Durchmesser der Kugeln 21 entspricht, wobei die Seiten 23 a der Schlitze
eine Halbkreisforin mit einem Krümmungsradius aufweisen, der etwas größer als der
Radius der Kugeln ist, so daß die Schlitze 23 eine Breite haben, die etwas
größer als der Durchmesser der Kuaeln 21 ist.
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Zweckmäßig ist die Hauptachse des Querschnittes eines jeden Schlitzes
451 zu einer Radiuslinie geneigt, die durch die Mittelachse der Kupplung geht und
jeden Kugelmittelpunkt schneidet, wenn sich die Kugeln am inneren Ende ihrer Schlitze
bei eingerückter Kupplung befinden, d. h. im Eingriff mit den C
dann
fluchtenden beiden Sätzen von Kugelausnehmungen.
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Die Stirnfläche des Kugelkäfigs 22 liegt an der benachbarten Stirnfläche
der getriebenen Kupplungshälfte 15 an, wenn die Kupplung eingerückt ist,
wobei jedoch die getriebene Kupplungshälfte sich frei in axialer Richtung von dem
Kugelkäfig 22 fortbewegen kann, wenn die Kupplung ausgeräckt wird. Bei diesem Betriebszustand
kann sich dann der Kugel-käfig ganz frei gegenüber jeder der beiden Kupplungshälften
10, 15 drehen.
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An der zuvor erwähnten, benachbart zur getriebenen Kupplungshälfte
15 liegenden Stirnfläche der treibenden Kupplungshälfte 10 ist ein
Kugelverlagerungselement als ringförmige Nockenscheibe 24 in Form eines Sterns befestigt,
der sich um eine Schulter 25 der benachbarten Stirnfläche der treibenden
Kupplungshälfte 10 herumerstreckt. Die Nockenscheibe 24 ist mittels einer
Anzahl sich axial erstrekkender Schrauben 26, die jeweils nahe einem jeden
Nockenvorsprung 27 vorgesehen sind, an der treibenden Kupplungshälfte befestigt.
Die Schrauben dienen ebenfalls dazu, die treibende Kupplungshälfte 10 mit
dem Ritzel 11 zu verbinden. Zwischen der Nockenscheibe 24 und dem Kugelkäfig
22 ist ein axialer Abstand vorhanden, so daß sichergestellt wird, daß, wenn sich
die Kugeln in eingerückter Stellung befinden, der volle Druck der Feder
17 auf ihnen lastet.
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Jede der Nichtan-riffzonen 28 der Nockenscheibe 24 fluchtet
jeweils in radialem Sinn mit einer der Öff-
nungen 19 der treibenden
Kupplungshälfte, wobei die Anordnuno, derart ist, daß bei ein-erückter Kupplung,
wenn jede der Kugeln 21 teilweise in einer der öffnungen 19 treibenden Kupplungshälfte
aufgenommen sind, jede Kugel außer Berührung mit den benachbarten Nichtangriffzonen
28 der Nockenscheibe ist, wie bei 28 a in F i g. 2 gezeigt.
Diese Abstände stellen sicher, daß die Kugeln 21 durch eine einfache Wälzbewegung
frei aus ihren entsprechenden Öffnun-Cren 19 und 20 austreten können, ohne
hierbei an den Nichtangriffzonen 28 der Nockenscheibe zu gleiten, was eine
unerwünschte, schnelle Abnutzung dieser Teile zur Folge haben würde.
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Die Anzahl der Nichtangyriffzonen und der Nokkenvorspränge an der
Nockenscheibe 24 sind gleich der Anzahl von Ku 'geln 21, wobei die Spitze 27a eines
jeden Nockenvorsprungs 27 einen größeren, radialen Abstand von der Kupplungsachse
aufweist als der Radius des Teilkreises, auf welchem die Mittelpunkte der beiden
Sätze der Drehmomentübertragungsöffnungen 19, 20 liegen.
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Die Anordnung stellt sicher, daß, wenn nach dem Austreten der Kugeln
21 aus den öffnungen 19, 20 die treibende Kupplungshälfte die getriebene
Kupplungshälfte 15 um eine kurze Strecke überholt hat, die Planken27b der
Nockenvorspünge27 an den Kugeln anzugreifen beginnen, um diese in einer Auswärtsrichtung
entlang den Schlitzen 23 des Kugelkäfigs 22 um ein Ausmaß zu drücken, welches
ausreicht ' die Kugeln völlig außer Flucht mit den Drehmomentübertragungsöffnungen
19, 20 zu bringen, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist.
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Die nunmehr an den äußeren Enden der geneigten Schlitze
23 liegenden Kugeln haben einen Druckeingriff mit den einander zugekehrten
Stirnflächen der beiden Kupplungshälften, von denen die getriebene Kupplungshälfte
immer noch zur treibenden Kupplungshälfte hin durch den Druck der Belastungsfeder
gedrückt wird.
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Das radiale Maß der Nockenvorsprünge der Nokkenscheibe ist derart,
daß die Spitzen 27a der Nockenvorsprünge 27 in dieser Stellung einen gerin
-en
Abstand zu den benachbarten Kugeln haben, wenn sich diese in den äußeren Enden der
Schlitze befinden, so daß die treibende Kupplungshälfte 10,
an welcher die
Nockenscheibe 24 befestigt ist, sich völlig frei gegenüber der getriebenen Kupplungshälfte
15 drehen kann, ohne an den K-iigeln. 21 anzustoßen, wenn sich diese in den
äußeren Enden der Schlitze befinden.
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Unter diesen Bedingungen befindet sich die getriebene Kupplungshälfte
15 in Ruhe, und die Kua g "eln 21 haben lediglich einen einfachen Wälzeingriff
auf einer kreisförinigen Bahn mit den einander zu-
gekehrten Stirnflächen
der beiden Kupplungshälften 10, 15, wobei sich die Kugeln selbst um
die Kupplungsachse mit einer Umfangsgeschwindigkeit abwälzen, die der halben Umfangsgeschwindigkeit
der treibenden Kupplungshälfte entspricht.
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Da sich der Kugelkäfig 22 selbst frei gegenüber den beiden Kupplungshälften
drehen kann, dreht er sich selbst mit derselben Geschwindigkeit wie die Geschwindigkeit
der Abwälzbewegung der Kugeln, welche leicht an den Seiten der Schlitze
23 des Kugelkäfigs reiben, ohne einen Druck darauf auszuüben, da der Kugelkäfig
völlig frei und unbelastet ist.
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Um die Kupplung wieder einkuppeln zu können, sind in den Umfängen
des Kugelkäfigs 22 und der treibenden Kupplungshälfte 10 Kupplungseinrückschlitze
29 bzw. 30 vorgesehen, wobei das Wiedereinrücken dadurch bewirkt wird,
daß die beiden Schlitze fluchtend zueinander ausgerichtet werden. Diese beiden Schlitze
29, 30 sind so angeordnet, daß ihre Ausrichtung das innere Ende eines jeden
Kugelkäfigschlitzes 23 selbst mit einer Drehmomentübertragungsöffnung
19 und der Nichtangriffzone 28
der Nockenscheibe ausgerichtet ist,
so daß sich die Kuaeln zu den inneren Enden der Schlitze 23 hinbewegen können.
Der Kugelkäfig und die treibende Kupplungshälfte werden in dieser Stellung zeitweilig
gegen relative Drehbewegung durch Einfügung z. B. eines Stabes in die beiden fluchtenden
Schlitze 29, 30
gehalten, worauf die treibende und die getriebene Kupplungshälfte
relativ in einer solchen Richtung gedreht werden, daß die Kugeln 21 durch ihren
Wälzeingriff mit den beiden Kupplungshälften gezwungen werden, sich einwärts in
den Schlitzen 23 zu bewegen, bis die Drehmeinentübertragungsöffnungen. 20
der getriebenen Kupplungshälfte mit denen der treibenden Kupplungshälfte ausgerichtet
sind und die Kupplung unter der Last der Feder 17 wieder einkuppelt.
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Für eine Einstellung des maximal zulässigen Drehmomentes ist der Druckrino,
16 auf dem benachbart' ten Ende der Nabe 13 in Längsrichtung der Nabe
über eine Verschraubung verstellbar.