DE1298787B - UEberlastsicherheitskupplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherheits- sehene Kupplungshälfte eine Kugelverlagerungsvorkupplung mit Kugeln zum Übertragen eines Dreh- richtung mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung moments von einer treibenden zu einer getriebenen um die Kupplungsachse herum angeordneten Nocken Kupplungshälfte, die beide axiale Aussparungen auf- aufweist, um bei Relativbewegungen zwischen den weisen, von denen die Aussparungen der einen als 5 Kupplungshälften die Kugeln zwangläufig entlang Scheibe ausgebildeten Kupplungshälfte mit einer der durchgehenden Aussparungen in ihrer mit den gegenüber dem Kugeldurchmesser kleineren Dicke in Aussparungen der anderen Kupplungshälfte außer Umfangsrichtung geneigt und durchgehend sind und Flucht liegende Stellung zu überführen, beim Auskuppeln durch Überlastung zum Führen der Hier sei erwähnt, daß es aus einem älteren, nicht Kugel in eine außer Flucht mit den Aussparungen io zum Stand der Technik gehörigen Vorschlag bekannt der anderen Kupplungshälfte liegenden Stellung die- ist, eine mit Nocken versehene Kugelverlagerungsnen, und mit einer frei drehbaren Druckscheibe an vorrichtung bei einer Überlastsicherheitskupplung der der anderen Kupplungshälfte abgewandten Seite mit einem frei drehbaren Kugelkäfig, der zwischen der mit durchgehenden Aussparungen versehenen zwei mit Kugeleingriffsöffnungen versehenen Kupp-Kupplungshälfte. 15 lungshälften angeordnet ist, vorzusehen. Ein Nach-Bei einer Kupplung dieser Art führen, wenn das teil dieses älteren Vorschlags, der bei der erfindungs-Ausrückdrehmoment der Kupplung überschritten gemäßen Kupplungsanordnung vermieden wird, bewird, die sich aus den drehmomentübertragenden steht darin, daß der mit in Umfangsrichtung geneig-Aussparungen der nicht mit den durchgehenden Aus- ten durchgehenden Schlitzen versehene Kugelkäfig, sparungen versehenen Kupplungshälfte heraus und 20 der zur Gewährleistung seiner freien Drehbarkeit mit entlang dieser durchgehenden Aussparungen zu Spiel zwischen den Kupplungshälften angeordnet ist, deren äußeren Enden bewegenden Kugeln an beiden sich beim Ausrücken der Kupplung unter Überlast ihrer sich in Achsrichtung der Kupplung gegenüber- axial von der mit den Nocken versehenen Kuppliegenden Seiten an den einander zugewandten Axial- lungshälfte weg in Anlage an die andere Kupplungsflächen der nicht mit durchgehenden Aussparungen 25 hälfte bewegen kann, so daß die größere Hälfte der versehenen Kupplungshälfte und der Druckscheibe Kugeln an der Seite der mit Nocken versehenen eine Rollbewegung aus. Kupplungshälften aus den Käfigschlitzen vorstehen. Eine Überlastsicherheitskupplung dieser Bauweise Die Kugeln können dann an den den Nocken zuarbeitet nur dann zufriedenstellend, wenn die Nei- gewandten äußeren Schlitzenden einen Axialdruck gung der die Kugeln führenden Aussparungen zu 30 auf den Käfig ausüben, der diesen an die andere einer radialen Geraden derart ist, daß bei der beim Kupplungshälfte andrückt und dadurch die freie Dre-Auftreten von Überlast relativ zur getriebenen Kupp- hung des Käfigs behindert. Die Kugeln können unter lungshälfte erfolgenden Rollbewegung der Kugeln solchen Umständen nicht mehr frei an den radial diese Rollbewegung nur in Richtung auf die nicht außerhalb der Kugeleingriffsöffnungen liegenden fluchtenden Enden der Aussparungen, nicht aber in 35 Stirnflächen der beiden Kupplungshälften abrollen, der entgegengesetzten Richtung erfolgen kann. Diese so daß der Verschleiß an diesen Flächen und den Kupplung ist also nur in einer Drehrichtung der trei- Kugeln auftreten wird, benden Kupplungshälfte wirksam. Eine Ausführungsform ist in den Zeichnungen dar-

Selbst dann, wenn die Neigung der die Kugeln gestellt. Es zeigt

führenden Aussparungen in dem die Kugeln führen- 40 F i g. 1 einen axialen Schnitt einer Ausführungsden Kupplungsteil zu der radialen, durch die Kupp- form einer Überlastsicherheitskupplung gemäß der lungsachse und die Aussparung führenden Geraden Erfindung mit der Kupplung in eingerückter Stellung, zu gering (z. B. weniger als etwa 40 bis 50°) ist, so F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, daß sich die Aussparungen mehr in radialer Rich- F i g. 3 einen ähnlich der F i g. 1 gelegten Schnitt, rung als in tangentialer Richtung zur Kupplungs- 45 der die Kupplung in vollkommen ausgerückter Stelachse erstrecken, dann kann — wie Versuche er- lung zeigt,

geben haben — bei Überlast die zwischen den Aus- Fig.4 einen Schnitt nach Linie4-4 der Fig. 3

sparungswänden und den Kugeln wirksame Re- und

aktionskraftkomponente, die die Kugeln entlang Fig.5 und 6 in größerem Maßstab gezeichnete

dieser durchgehenden Aussparungen aus ihrer 50 Schnitte nach der Linie 5-5 bzw. 6-6 der F i g. 2.

drehmomentübertragenden Stellung herauszubewegen Die in den Zeichnungen dargestellte Uberlast-

sucht, nicht zum Verlagern der Kugeln ausreichen. sicherheitskupplung umfaßt eine treibende Kupp-

Infolgedessen werden die Kugeln, solange die trei- lungshälfte 10 und eine getriebene Kupplungshälfte

bende Kupplungshälfte sich weiterdreht, unter dem 11, die beide scheibenförmig ausgebildet und axial

Druck der Anpreßelemente kurzzeitig in die dreh- 55 nebeneinander um die Achse 12-12 drehbar angeord-

momentübertragenden Aussparungen wieder ein- net sind.

rasten, so daß die an dieser Bewegung teilnehmenden Die treibende Kupplungshälfte 10 ist mittels einer

Kupplungsteile verschleißen und die Kupplung bei Verbindungsscheibe 13 mit der treibenden Welle

Überlast sehr laut arbeitet. 13 a verbunden und frei drehbar auf einer Stütz-

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Überlast- 60 platte 14 angeordnet, die mittels Schraubenbolzen 16

sicherheitskupplung der eingangs erwähnten Bauart mit der getriebenen Buchse 15 verbunden ist, wobei

dahingehend verbessert werden, daß die Kupplung die Schraubenbolzen die durch sie verbundenen Teile

bei jeder Drehrichtung der treibenden Kupplungs- in einer axial zur Kupplungshälfte 10 ausgerichteten

hälfte zufriedenstellend arbeitet, ohne daß die Nei- Stellung halten.

gung der Aussparungen in der obenerwähnten Weise 65 Auf der getriebenen Buchse 15 ist frei drehbar

beschränkt zu werden braucht. und axial verschieblich eine Druckscheibe 17 an-

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, geordnet, deren der getriebenen Kupplungshälfte 11

daß die mit nicht durchgehenden Aussparungen ver- zugewandte Seite eine ebene Abrollfläche 18 für die

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drehmomentübertragenden Kugeln bildet. Die andere gen 26 herauszubewegen, drücken sie die Druck-Seite der Druckscheibe liegt an einem Laufring 20 scheibe 17 gegen die Federkraft von der treibenden des Drucklagers (z. B. Kugellagers) an. Die Druck- Kupplungshälfte 10 weg. Dabei versetzen die Kugeln scheibe 17 ist also auf der getriebenen Buchse 15 die Druckscheibe 17 auf Grund ihrer Druckberühverschieblich und der Laufring 19 kann sich um diese 5 rung in eine Drehung entgegen der der noch weiter Buchse 15 frei drehen. Der andere Laufring 21 des angetriebenen Kupplungshälfte 10. Diese Drehung Lagers 20 wird von Druckfedern 22 beaufschlagt, die der Druckscheibe 17 wird durch die Lager 20 eran ihrem anderen Ende an einer Druckmutter 23 an- möglicht. Die Kugeln beginnen nun zwischen den liegen. Diese Druckmutter ist mittels Gewinde auf ebenen Flächen 18 und 27 der sich entgegengesetzt einem auf der Buchse 15 aufgeschraubten Gewinde- io drehenden Teile 17 und 10 zu rollen. Dreht sich nun ring 24 axial zum Ändern des Anpreßdrucks der Fe- die treibende Kupplungshälfte 10 relativ zu der gedern 22 verstellbar. triebenen Kupplungshälfte 11, dann üben die geneig-Die getriebene Buchse 15 ist mittels eines Ver- ten Seiten der Aussparungen 30 eine Reaktionskraft bindungselements 25 mit einer von der Kupplung an- auf die Kugeln 29 aus, die die Kugeln zu den getriebenen Welle 25 α fest verbunden. 15 äußeren Enden 30 b hinbewegt. Dadurch werden die

Die treibende Kupplungshälfte ist mit mehreren, Kugeln 29 in eine mit den Kugelhalteöffnungen 26

z. B. drei in gleichem Radialabstand und in gleichen nicht mehr fluchtende Stellung gebracht. Hierdurch

Abständen voneinander angeordneten drehmoment- wird, wenn die treibende Kupplungshälfte noch nicht

übertragenden, im folgenden als Kugelhalteöffnungen zum Stillstand gekommen ist, das Wiedereinrasten

bezeichneten Aussparungen versehen, die die Form 20 der Kugeln in die Kugelhalteöffnungen 26 verhin-

zylindrischer Bohrungen haben und sich von der der dert, wodurch der Verschleiß der betreffenden Teile

getriebenen Kupplungshälfte 11 zugewandten ebenen gemindert wird. Diese Verlagerung der Kugeln 29

Fläche dieser Kupplungshälfte in diese hinein er- wird dadurch unterstützt, daß die Aussparungen 30

strecken. Die Kugelhalteöffnungen 26 haben koni- etwas weiter sind, als es dem Durchmesser der darin

sehe Erweiterungen 28, deren größter Durchmesser 25 befindlichen Kugeln entspricht, so daß die Kugeln

kleiner ist als der Durchmesser der ihnen zugeordne- leicht in diesen Aussparungen rollen können,

ten drehmomentübertragenden Kugeln 20, so daß Wenn Überlastung der Kupplung eintritt, werden

diese Kugeln nur Linienberührung mit den Erweite- bei der erfindungsgemäßen Kupplung die Kugeln von

rungen 28 haben. der sich noch drehenden treibenden Kupplungshälfte

Die getriebene Kupplungshälfteil ist mit meh- 30 zum Rollen in Drehrichtung der treibenden Kupp-

reren, der Anzahl der Kugelhalteöffnungen entspre- lungshälfte gebracht. Ist die Drehrichtung so, wie es

chenden, sich durch diese Kupplungshälfte erstrek- in Fig.4 von dem mit A bezeichneten Pfeil an-

kenden schlitzartigen Aussparungen 30 versehen, wo- gegeben ist, werden die Kugeln zu den fluchtenden

bei jede Aussparung 30 gegen die Umfangsrichtung Enden 30 α der Aussparungen 30 bewegt und greifen

geneigt ist, so daß eine durch die Achse 12-12 und 35 — was nicht erwünscht ist — wieder in die Kugel-

das dieser Achse am nächsten liegende Schlitzende halteöffnungen 26 in der treibenden Kupplungshälfte

30 α führende Gerade R mit der Aussparung einen 10 ein.

Winkel von etwa 40° bildet. Diese Schwierigkeit tritt nicht auf, wenn die Dreh-

Die Aussparungen 30 sind so angeordnet, daß ihre richtung entgegengesetzt zu der in F i g. 4 gezeigten

der Kupplungsachse am nächsten gelegenen Enden 40 Drehrichtung verläuft, so daß bei Überlastung die

30 α mit den Kugelhalteöffnungen 26 in der treiben- Kugeln durch Drehung der treibenden Kupplungs-

den Kupplungshälfte 10 in gewissen Drehstellungen hälfte in Richtung auf die nichtfluchtenden Enden

der Kupplungshälften 10 und 11 miteinander fluch- 30 b der Aussparungen 30 bewegt werden,

ten. In diesen Enden 30 α befinden sich die Kugeln Um sicherzustellen, daß die Kugeln 29 in das

bei Übertragung des Drehmoments. Die Enden 30 a 45 nichtfluchtende Ende 30 b der Aussparungen 30 ohne

sind etwas größer als der Durchmesser der Kugeln Rücksicht auf die Drehrichtung der Kupplung und

29, so daß sich die Kugeln 29 durch die Enden 30 α auch dann, wenn die Reaktionskräfte der Seiten der

der Aussparungen 30 erstrecken und mit der angren- Ausnehmung nicht ausreichen (z. B. wenn der Nei-

zenden Oberfläche 18 der unter dem Druck der Fe- gungswinkel relativ zum Radius kleiner ist als 40 bis

dem 22 stehenden Druckscheibe 17 in Berührung 50 50°), bewegt werden, ist die nicht mit Aussparungen

kommen und dabei in ihrer drehmomentübertragen- 30 versehene Kupplungshälfte, also die treibende

den Stellung lösbar in den Kugelhalteöffnungen 26 Kupplungshälfte, mit einer sich mit dieser Kupp-

der treibenden Kupplungshälfte 10 gehalten werden. lungshälfte drehenden Nockenscheibe 31 verbunden,

Dabei ist die Stärke der scheibenförmigen Kupp- die im Ausführungsbeispiel mit der scheibenförmigen

lungshälfte in axialer Richtung kleiner als der Durch- 55 treibenden Kupplungshälfte ein Stück bildet. Die

messer der Kugel (z. B. entspricht die Stärke der Nockenscheibe ist hier durch den Umfang einer auf

Kupplungshälfte 11 dem halben Kugeldurchmesser). der Fläche 27 der treibenden Kupplungshälfte 10

Die äußeren Enden 30 b der Aussparungen 30 vorgesehenen Schulter 32 gebildet, die im Bereich der fluchten in keiner Drehstellung der beiden Kupp- Kugelhalteöffnungen 26 — in radialer Richtung gelungshälften 10,11 mit den Kugelhalteöffnungen 26. 60 sehen — einwärts dieser öffnungen verläuft.
Aus den vorhergehenden Ausführungen wird ver- Die axiale Höhe der Schulter 32 ist kleiner als der ständlich, daß, wenn das eingestellte Ausrückdreh- Radius der Kugeln 29. Um zu verhindern, daß die moment überschritten wird, die Kugeln 29 in Um- Kugeln nur an der äußeren Kante der Schulter anfangsrichtung aus den Kugelhalteöffnungen 26 her- liegen und diese Kante 32 α abnutzen, ist die Schulausrollen, was durch die Linienberührung zwischen 65 terfläche 32 b abgeschrägt, so daß eine schräge den Kugeln 29 und den konischen Erweiterungen 28 Fläche 32 c entsteht (F i g. 5). In der ausgerückten erleichtert wird. Stellung liegen die Kugeln an dieser schrägen Fläche

Sobald die Kugeln beginnen, sich aus den Öffnun- 32 c der Schulterfläche 32 b an. Diese schräge Fläche

Claims (2)

1. 32c bewirkt, daß die Kugeln — wenn sie in den in Fig.4) so groß sein, daß die Überhöhungen die

   Kugelhalteöffnungen liegen (F i g. 6) — die Schulter Kugeln nicht in die äußeren Enden 30 b der Aus-

   32 nicht berühren und — wenn die Kupplung über- nehmungen schieben können.

   lastet wird — ungehindert in Umfangsrichtung aus Um die Kupplung wieder einrücken zu können, den Kugelhalteöffnungen 26 herausrollen können, 5 müssen die treibende Kupplungshälfte 10 und die geohne daß das Herausrollen durch die Berührung mit triebene Kupplungshälfte 11 gegen Drehung relativ der Schulter 32 erschwert wird und im Augenblick zueinander in einer Stellung verriegelt werden, in der des Herausrollens Verschleiß an den betreffenden die Kugelhalteöffnungen 26 und die inneren Enden Teilen auftritt. 30 α der Aussparungen 30 fluchten. Danach muß die Die Nockenscheibe 31 (F i g. 2) weist mehrere, hier io Druckscheibe 17 in der Richtung gedreht werden, in drei die Kugeln berührende Überhöhungen 33 von der die von der Kupplungsachse am entferntesten Hekontinuierlicher, konvexer, z. B. kreisbogenförmiger genden Seiten der geneigten Aussparungen 30 die Form auf, und jedes Ende einer Überhöhung 33 geht Kugeln berühren und diese durch die von diesen Seiin einen geraden, die Kugeln nicht mehr berührenden ten auf sie ausgeübte Reaktionskraft zu den inneren Abschnitt 34 der Nockenscheibe 31 über. Die Mitten 15 Enden der Aussparungen bewegen. Zu diesem Zweck dieser geraden Abschnitte 34 liegen nahe bei den der ist es natürlich notwendig, daß die die Kugeln füh-Kupplungsachse zugewandten Seiten der Kugelhalte- renden Aussparungen sich in einer zu der genannten öffnungen 26 in der treibenden Kupplungshälfte 10. radialen Geraden R geneigten Richtung erstrecken, Die Überhöhungen 33 der Nockenscheibe sind in und es wird angenommen, daß, wenn der Neigungs-Umfangsrichtung zwischen je zwei Kugelhalteöffnun- 20 winkel zwischen den Seiten der Aussparungen 30 gen 26 in der treibenden Kupplungshälfte 10 an- und der radialen Geraden R geringer als etwa 40° geordnet und erstrecken sich bis zu einem Kreis C, ist, dann die zur Kupplungsachse hin gerichtete Komvon dem jede Kugelhalteöffnung 26 gerade noch ein- ponente der auf die Kugeln wirkenden Reaktionsgeschlossen wird (F i g. 2). Wenn die treibende Kupp- kraft zu klein sein kann, um die Kugeln während des lungshälfte 10 die getriebene Kupplungshälfte 11 bei 25 erwähnten Einrückvorgangs in die inneren Enden zu Überlastung der Kupplung zu überholen beginnt drücken. Die Größe des kleinsten zulässigen Winkels (F i g. 4), werden die Aussparungen 30 mit den Über- hängt von der Größe der Kupplung und vom Federhöhungen 33 der Nockenbahn zum Fluchten ge- druck ab, wobei der Federdruck von dem zu überbracht. Die Überhöhungen kommen dann mit den tragenden Kupplungsmoment abhängig ist. Kugeln 29 in Berührung und bewegen diese zwang- 30 Wenn es wichtig ist, daß die Kupplung für jede läufig in die äußeren Enden 30 b der Aussparungen Drehrichtung der treibenden Kupplungshälfte in 30. Die radiale Erstreckung der Überhöhungen 33 gleicher Weise wirksam ist, dann ist für die meisten der Nockenscheibe ist so klein ausgeführt, daß Ku- Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfingeln und Überhöhungen sich nicht mehr berühren, dung zu beachten, daß der Neigungswinkel zwischen wenn sich die Kugeln 29 an den äußeren Enden 30 b 35 den Seiten der Aussparungen 30 und der radialen der Aussparungen 30 befinden. In dieser Stellung rol- Geraden R etwa zwischen 40 und 60° liegt, len die Kugeln frei in Umfangsrichtung relativ zu der Um das oben beschriebene Einrücken der Kuppstehengebliebenen getriebenen Kupplungshälfte 11 lung zu vereinfachen, sind die Kupplungshälften 10, ab, wobei sich die treibende Kupplungshälfte 10 und 11 mit ausrichtbaren Markierungen 35,36 versehen, die Druckscheibe 17 bis zum Abschalten des An- 40 die dann zueinander ausgerichtet sind, wenn die Kutriebs der treibenden Kupplungshälfte in entgegen- gelhalteöffnungen und die inneren Enden der Ausgesetzten Richtungen mit gleicher Winkelgeschwin- sparungen 30 fluchten. Die Kupplungshälften sind digkeit drehen. Da die Kugeln 29 auf den einander weiter mit Öffnungen 37,38 versehen, in die ein axial gegenüberliegenden Flächen der treibenden Kupp- angeordneter Stift eingeführt werden kann, um die lungshälfte 10 und der Druckscheibe 17, mit denen 45 beiden Kupplungshälften gegen eine Drehung gegensie sich in Druckberührung befinden, nur abrollen einander zu sichern, während die Druckscheibe 17 und da ferner die Kugeln 29 nicht in Druckberüh- mittels eines in die Bohrung 39 eingesetzten Werkrung mit den Seiten der äußeren Enden 30 b der zeugs gedreht wird, um die Kugeln in die inneren Aussparungen 30 stehen, ist der Verschleiß der Ku- Enden der Aussparungen 30 zu bewegen, geln und der sie berührenden Oberflächen unbedeu- 50 Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann tend, auch wenn die treibende Kupplungshälfte wei- die Kupplungshälfte 11 auch die treibende Kuppterhin mit einem hohen Drehmoment angetrieben lungshälfte sein, wobei die die Nockenscheibe zur wird. Verschiebung der Kugeln aufweisende Kupplungs-

   Damit die Nockenscheibe 31 die oben beschrie- hälfte 10 die getriebene Kupplungshälfte darstellt, bene Wirkungsweise auch dann hat, wenn die Dreh- 55
   richtung der treibenden Kupplungshälfte so ist (z. B.

   in Richtung des Pfeiles A in F i g. 4), daß die Kugeln Patentansprüche· in die fluchtenden Enden 30 α der Aussparungen gedrängt werden, ist es — wie Versuche zeigten — für

   diese Drehrichtung wichtig, daß der Neigungswinkel 60 1. Überlastsicherheitskupplung mit Kugeln zum zwischen den die Kugeln berührenden Seiten der Übertragen eines Drehmoments von einer trei-Aussparungen 30 und der obenerwähnten radial ge- benden zu einer getriebenen Kupplungshälfte, die richteten Geraden R 60° nicht überschreitet. Wird beide axiale Aussparungen aufweisen, von denen dieser Winkel überschritten, kann die die Kugeln in die Aussparungen der einen als Scheibe ausgebilihre inneren Enden der Aussparungen drückende 65 deten Kupplungshälfte mit einer gegenüber dem Komponente der von den Seiten der Aussparungen Kugeldurchmesser kleineren Dicke in Umfangsauf die Kugeln wirkenden Reaktionskraft (bei Dreh- richtung geneigt und durchgehend sind und beim richtung der treibenden Kupplungshälfte nach Pfeil A Auskuppeln durch Überlastung zum Führen der

   Kugel in eine außer Flucht mit den Aussparungen der anderen Kupplungshälfte liegenden Stellung dienen, und mit einer frei drehbaren Druckscheibe an der der anderen Kupplungshälfte abgewandten Seite der mit durchgehenden Aussparangen versehenen Kupplungshälfte, dadurch gekennzeichnet, daß die mit nicht durchgehenden Aussparungen (30) versehene Kupplungshälfte (10) eine Kugelverlagerungsvorrichtung (31) mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung um die Kupplungsachse herum angeordnete Nocken (33) aufweist, um bei Relativbewegungen zwischen den Kupplungshälften (10,11) die Kugeln (29) zwangläufig entlang der durchgehenden Aussparungen in ihrer mit den Aussparungen (28)

   der anderen Kupplungshälfte außer Flucht liegende Stellung zu überführen.
2. 2. Überlastsicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelverlagerungsvorrichtung (31) von einer an der der mit den durchgehenden Aussparungen (30) versehenen Kupplungshälfte (11) zugewandten Oberfläche der anderen Kupplungshälfte (10) angeordneten radial nach außen weisenden Schulter

   (32) gebildet wird, deren äußere Kante (32 c) so abgeschrägt ist, daß die zwischen den Nocken

   (33) vorgesehenen tiefliegenden Abschnitte (34) der Schulterfläche in der Drehmomentübertragungsstellung der Kugeln (29) diese nicht berühren.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 909527/190