DE19504950A1 - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung umfassend ein Paar relativ zueinander drehbarer und axial beweglicher Antriebselemente, wobei mit drehmomentübertragenden Widerlagern versehen ist, ent­ spannbare Vorspannungsmittel, um die Antriebselemente axial gegeneinander vorzuspannen, so daß sie nicht-ausrückbar in dreh­ momentübertragender Beziehung durch eine Mehrzahl von drehmo­ mentübertragenden Elementen verbunden sind, die zwischen den Antriebselementen angeordnet sind und die so vorgespannt sind, daß sie durch die Vorspannungsmittel in eine drehmomentübertra­ gende Beziehung mit den drehmomentübertragenden Widerlagern gedrängt werden, wenn die Kupplung eingerückt wird, und Entspan­ nungsmittel, um die entspannbaren Vorspannungsmittel zu entspan­ nen, so daß die drehmomentübertragenden Elemente aus der drehmo­ mentübertragenden Beziehung mit den drehmomentübertragenden Widerlagern herausbewegt werden können, um die Kupplung auszu­ rücken, sowie einen Käfig, der im ausgekuppelten Zustand frei drehbar gegenüber beiden Antriebselementen ist, um die drehmo­ mentübertragenden Elemente zu führen.

Solch eine Kupplung wird nachfolgend als "Kupplung der beschrie­ benen Art" bezeichnet.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue und verbes­ serte Kupplung der beschriebenen Art bereitzustellen.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung der beschriebenen Art vorgeschlagen, in der die Vor­ spannungsmittel erste und zweite relativ vorgespannte Elemen­ teumfassen, wobei das erste Element axial fest gegenüber einem Träger angeordnet ist und das zweite Element axial beweglich gegenüber dem Träger ist und das zweite Element einen langge­ streckten Montageabschnitt aufweist, der axial verschiebbar auf dem Träger montiert ist, damit das zweite Element die genannte axiale Bewegung relativ zum Träger ausführen kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung der beschriebenen Art vorgeschlagen, bei der einer der genannten Antriebselemente axial fest und drehbar gegenüber einem Träger angeordnet ist und der andere der genannten An­ triebselemente axial beweglich und drehbar gegenüber dem Träger ist und wobei jeder der Antriebselemente mit einer drehmoment­ übertragenden Verbindung versehen ist, um einen Drehmomentweg über die Kupplung zu schaffen, bei dem das Drehmoment nicht über den Träger übertragen wird.

Die drehmomentübertragende Verbindung kann in einem Satz Zahn­ radzähne bestehen, die - vorzugsweise am Außenumfang - auf jedem Antriebselemente vorgesehen sind.

Die Vorspannungsmittel können erste und zweite relativ vorge­ spannte Elemente umfassen, wobei das erste Element axial fest zum Träger angeordnet und das zweite Element axial gegenüber dem Träger beweglich ist und jedes Element nicht-drehbar gegenüber dem Träger angeordnet ist und wobei der genannte andere der Antriebselemente drehbar und axial nicht beweglich auf dem zwei­ ten Element zur axialen Bewegung mit demselben relativ zum Trä­ ger montiert ist.

Das zweite Element kann einen langgestreckten Montageabschnitt aufweisen, der axial verschiebbar auf dem Träger montiert ist, damit das zweite Element die genannte axiale Bewegung relativ zum Träger ausführen kann.

Bei beiden Aspekten der Erfindung

• - kann der Träger stationär sein;
• - können die Vorspannungsmittel Fluiddruck-Vorspannungsmittel umfassen;
• - können die Entspannungsmittel bewirken, das unter Druck stehende Fluid zu entspannen;
• - können die Vorspannungsmittel elastische Vorspannungsmittel umfassen;
• - kann die Bewegung der Antriebselemente voneinander fort zum Betätigen der Entspannungsmittel führen.

Das andere Antriebselement kann drehbar auf dem zweiten Element, vorzugsweise auf dem langgestreckten Montageabschnitt, z. B. mittels eines Radialwälzlagers, montiert sein, und ein Axial­ wälzlager kann zwischen dem zweiten Element und dem genannten anderen Antriebselemente vorgesehen sein, um die Vorspannung da­ zwischen zu übertragen.

Der genannte eine Antriebselemente kann auf dem Träger mittels eines Radialwälzlagers und eines Axialwälzlagers montiert sein, wobei ein Laufring des Axialwälzlagers an einer Anlagefläche auf dem Träger anliegt und der andere Laufring an einer axialen Anlagefläche des einen Antriebselementes anliegt.

Das erste Element kann einen Kolbenelemente umfassen, der inte­ gral mit dem Träger ausgeführt oder an diesem befestigt ist und in einem Zylinder aufgenommen ist, der in einem Ende des zweiten Elementes vorgesehen ist, wobei ein Fluid unter Druck zu einer Kammer zwischen dem Kolben und einem Ende des Zylinders geleitet wird, um das erste und zweite Element einzeln vorzuspannen, um auf die Antriebselemente die genannte Vorspannung auszuüben.

Es können Mittel vorgesehen sein, um den Käfig von einem ersten der genannten Antriebselemente weiter entfernt zu halten, wenn die Kupplung ausgerückt ist, als wenn die Kupplung eingerückt ist.

Es können Vorspannungsmittel für die Antriebselemente vorgesehen sein, um die Antriebselemente auseinander zu bewegen, wenn die Kupplung ausgerückt ist, um einen Zwischenraum zwischen den über drehmomentübertragende Elemente in Eingriff kommenden Bauteilen der Antriebselemente zu schaffen, der größer ist als der Durch­ messer der drehmomentübertragenden Elemente.

Die Käfigvorspannungsmittel und die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente tragen jeweils dazu bei, daß die drehmoment­ übertragenden Elemente nicht mit den drehmomentübertragenden Widerlagern des ersten Antriebselementes in Eingriff kommen.

Die genannten Mittel zur Aufrechterhaltung einer größeren Di­ stanz des Käfigs zu dem ersten der genannten Antriebselemente umfassen Vorspannungsmittel für den Käfig, die den Käfig in Richtung auf das zweite der genannten Antriebselemente vorspan­ nen. Das zweite Antriebselement kann das genannte andere An­ triebselement sein.

Die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente können das zwei­ te Element vorspannen und damit auch das andere darauf montierte Antriebselement in eine Richtung vorspannen, die vom ersten An­ triebselement fort weist.

Die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente können zwischen dem zweiten Element und einer axial zum Träger montierten An­ lagefläche wirken.

Die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente können Feder­ mittel umfassen, um zwischen dem zweiten Element und der Anlage­ fläche zu wirken.

Die Federmittel können eine Mehrzahl von Federscheiben (z. B. gewellte Federn oder Tellerfedern) umfassen.

Die Vorspannungsmittel für den Käfig können zwischen dem anderen Antriebselement und dem Käfig wirken.

In diesem Fall können die Vorspannungsmittel für den Käfig zu­ mindest ein am anderen Antriebselement befestigtes Bauteil um­ fassen, das sich zu der gegenüberliegenden Seite des Käfigs im Verhältnis zum anderen Antriebselement hin erstreckt, wobei dort Federmittel vorgesehen sind, die zwischen dem Käfig und Reak­ tionsmitteln wirken, die auf dem genannten Bauteil auf der ge­ nannten gegenüberliegenden Seite des Käfigs vorgesehen sind.

Zumindest ein Antriebselement kann einen Stift umfassen, der an seinem einen Ende am anderen Antriebselement befestigt ist und der an seinem anderen Ende einen Kopf aufweist, wobei Federmit­ tel zwischen dem Kopf und der Scheibe angeordnet sind.

Der Stift kann in einem kreisbogenförmigen im Käfig vorgesehenen Schlitz aufgenommen sein, um die Drehung des Käfigs gegenüber dem anderen Antriebselement zu begrenzen.

Der Träger kann zur Versorgung der Kammer zwischen dem Kolben und dem Zylinder mit Fluid mit einem Durchgang versehen sein.

Die Kupplung kann eine drehmomentbegrenzende Kupplung sein, und die Vorspannungsmittel können elastische Vorspannungsmittel sein; eine Bewegung der drehmomentübertragenden Elemente aus der drehmomentübertragenden Beziehung heraus tritt ein, wenn das Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, was dazu führt, daß sich die Antriebselemente durch die drehmomentüber­ tragenden Elemente axial voneinander fort bewegen und die Ent­ spannungsmittel die Vorspannungsmittel entlasten, wenn das Dreh­ moment den vorbestimmten Wert überschreitet.

Das andere Antriebselement kann mit Aufnahmemitteln für drehmo­ mentübertragende Elemente versehen sein, in denen die drehmo­ mentübertragenden Elemente aufgenommen werden, wenn die Kupplung ausgerückt ist und die drehmomentübertragenden Elemente werden durch den Käfig innerhalb der Aufnahmemittel gehalten.

Der Käfig kann mit Öffnungen versehen sein, in denen die dreh­ momentübertragenden Elemente aufgenommen sind und eine solche Dicke aufweisen, daß die drehmomentübertragenden Elemente auf gegenüberliegenden Seiten des Käfigs hervorragen können, um mit den drehmomentübertragenden Widerlagern der Antriebselemente in Eingriff zu kommen.

Der Käfig kann gegenüber jedem der Antriebselemente axial be­ weglich sein und beim Ausrücken der Kupplung, wenn die drehmo­ mentübertragenden Elemente aus dem Eingriff mit den Widerlagern herauswandern und die Antriebselemente auseinanderbewegen, wird der Käfig von dem anderen der Antriebselemente fort bewegt.

Die Entspannungsmittel können Positionsfühlermittel umfassen, wie z. B. einen Mikroschalter, der aktiviert wird, um ein Ventil zu betätigen, um die Versorgung mit unter Druck stehendem Fluid zu unterbrechen. Die Positionsfühlermittel können auch bewirken, daß das genannte unter Druck stehende Fluid entweichen kann.

Als Alternative können die Entspannungsmittel Positionsfühler­ mittel umfassen, wie z. B. einen Mikroschalter, der so angeord­ net ist, daß er ein elektrisch ansteuerbares Ventil betätigt, um eine Unterbrechung der Versorgung mit unter Druck stehendem Fluid zu den Vorspannungsmitteln zu bewirken.

Die Positionsfühlermittel können auch bewirken, daß das unter Druck stehende Fluid entweichen kann.

Alternativ können die Entspannungsmittel weiterhin Ventilmittel umfassen, die infolge einer Relativbewegung der Antriebselemente beim Ausrücken der Kupplung betrieben werden, um das unter Druck stehende Fluid entweichen zu lassen.

Als weitere Alternative können die Entspannungsmittel betrieben werden, wenn es erwünscht ist, die Kupplung unabhängig vom über­ tragenen Drehmoment auszurücken.

Die Vorspannungsmittel können zumindest einen in einem Zylinder beweglichen Kolben umfassen und die Ventilmittel umfassen einen Ventilelemente, der mit einem Ventil zusammenwirkt, wobei der Ventilelemente durch den Kolben bewegt werden kann, um den Ven­ tilelemente aus der abdichtenden Anlage mit dem Ventilsitz her­ auszubewegen, um das unter Druck stehende Fluid entweichen zu lassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielhaft erläutert, wobei:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße drehmo­ mentbegrenzende Kupplung zeigt.

In der Figur ist eine drehmomentbegrenzende Kupplung 10 darge­ stellt, die die Antriebselemente 11, 12 umfaßt. In diesem Bei­ spiel wird das Bauteil 11 als Antriebselement und das Bauteil 12 als Abtriebselement beschrieben, aber es sollte sich verstehen, daß wahlweise das Bauteil 12 das Antriebselement und das Bauteil 11 das Abtriebselement sein kann.

Das Antriebselement 11 ist mit Schraubenverzahnung 13 an seiner Außenfläche versehen, während der angetriebene Elemente 12 eine Schraubenverzahnung 14 an seiner Außenfläche aufweist. Die Ver­ zahnung 14 dient im vorliegenden Beispiel zum Kämmen mit einer geeigneten Verzahnung einer Druckerpresse, während die Verzah­ nung 13 mit einer Verzahnung kämmen soll, die durch einen An­ triebsmotor angetrieben wird.

Im dargestellten Beispiel sind die Zähne der Verzahnungen 13, 14 einstückig mit dem Antriebs- und dem Abtriebselement 11, 12 aus­ geführt, es ist jedoch, wenn gewünscht, natürlich möglich, das Antriebs- und das Abtriebselement in zusammengesetzter Bauweise zu fertigen. Andere drehmomentübertragende Verbindungen können vorgesehen sein, um einen Drehmomentweg zu schaffen, der unab­ hängig von dem Träger, auf dem die Antriebselemente gehalten werden, in diese hinein und herausführt.

Die Bauteile 11, 12 werden auf einer stationären Tragwelle ge­ halten; wobei das Antriebselement 11 drehbar über ein Radialku­ gellager 16 und ein kombiniertes Radial-Axial-Kugellager 17, die in einer Stufenbohrung 18 des Antriebselementes 11 aufgenommen sind, auf der stationären Tragwelle 15 montiert ist.

Die Tragwelle 15 ist in Sockeln 15a, 15b des Rahmens 15c der Druckerpresse gehalten und wird durch Schrauben 15d an einer Drehung gegenüber dem Rahmen 15c gehindert.

Der äußere Laufring 20 des Lagers 17 liegt an einer Schulter 21 der Stufenbohrung 18 an, während der äußere Lagerring 22 des Lagers 16 mit einer Umfangsnut versehen ist, in der ein Siche­ rungsring 23 aufgenommen ist, der an einer Schulter 24 der Stu­ fenbohrung 18 anliegt.

Der innere Laufring 25 des Lagers 17 liegt an einer Federscheibe 26 an, die an einen Sicherungsring 27 anstößt, der in einer Nut 28 der Tragwelle 15 aufgenommen ist. Der innere Laufring 29 des Lagers 16 stößt an eine Druckscheibe 30 an und ein Spalt 32 ist zwischen den Laufringen der Lager 16, 17 vorgesehen, der mit Ölzuführungskanälen 33 fluchtet, die von einer axial verlaufen­ den Ölzuführungsbohrung 34 der Tragwelle 15 ausgehen.

Das Antriebselement 11 ist auf diese Weise drehbar gegenüber der Tragwelle 15 montiert, wobei jedoch eine axiale Bewegung gegen­ über dieser verhindert wird.

Die Tragwelle 15 weist nahe dem Ende, das zu dem Ende, auf dem der Antriebselemente 11 montiert ist, entgegengesetzt liegt, einen einstückigen radial verlaufenden Flansch 40 auf. Der Flansch 40 kann jedoch auch, wenn gewünscht, als Einzelbauteil ausgebildet sein und in geeigneter Weise am Rest der Tragwelle 15 befestigt sein.

Der Flansch 40 stellt einen Kolben dar, der eine Umfangsnut 41 aufweist, in der eine geeignete Dichtung 42 gehalten wird. Der Kolben 40 stellt ein erstes Element von elastischen Vorspan­ nungsmitteln dar und ist verschiebbar in einem Zylinder 43 auf­ genommen. Der Zylinder 43 ist in einem erweiterten Abschnitt 45 eines zweiten Elementes 44 der elastischen Vorspannungsmittel vorgesehen. Ausgehend von Abschnitt 45 ist ein hülsenförmiger langgestreckter Montageabschnitt 46 vorgesehen, der etwa doppelt so lang ist wie der Abschnitt 45. Der langgestreckte Montageab­ schnitt 46 ist verschiebbar auf der Tragwelle 15 montiert und liegt mit seinem freien Ende 47 an den Vorspannungsmitteln für die Antriebselemente an, die eine Mehrzahl von Federscheiben 48 umfassen, die gewellt sind, aber auch anders, z. B. als Teller­ federn ausgeführt sein können oder jede andere Art von geeigne­ ten elastischen Vorspannungsmittel sein können, und die zwischen dem freien Ende 47 des Montageabschnittes 46 und der zuvor ge­ nannten Druckscheibe angeordnet sind. Am erweiterten Abschnitt 46 befestigte Stifte 46a sind verschiebbar in Bohrungen im Flansch 40 aufgenommen, um eine relative Drehung zwischen diesen zu verhindern.

Am Flansch 40 befestigt ist eine Abdeckung 49, die mit einem ringförmigen Auslaßkanal 50 versehen ist, der mit einem radial nach innen verlaufenden Kanal 51 in Verbindung steht, der mit einem radialen Kanal 52 in der Tragwelle 15 fluchtet, der wiederum mit einem darin befindlichen axialen Auslaßkanal 53 verbunden ist.

Die Tragwelle 15 ist mit einem Lufteinlaßkanal 54 versehen, der über einen radialen Kanal 55 mit dem Innenraum der Kammer 56 zwischen dem Kolben 40 und dem Zylinder 43 in Verbindung steht.

Auf dem Montageabschnitt 46 ist das Abtriebselement 12 drehbar, aber axial nicht beweglich über ein Radial- oder Rollenlager 60 und ein kombiniertes Radial-Axial-Kugellager 61 montiert. Das Lager 61 ist zwischen einer auf dem erweiterten Teil 45 des zweiten Elementes 44 vorgesehenen Schulter 62 und einer Endflä­ che 63 des Abtriebselements 12 eingesetzt. Das Rollenlager 60 ist in einer Ansenkung 64 des Abtriebselements 12 aufgenommen und sein äußerer Laufring ist darin durch einen Sicherungsring 65 befestigt, der in einer Nut 66 aufgenommen ist.

Der innere Laufring 67 des Lagers 60 wird durch einen weiteren Sicherungsring 68 gesichert, der in einer Nut im Montageab­ schnitt 46 aufgenommen ist. Dementsprechend ist das Abtriebs­ element 12 drehbar über das Rollenlager 60 auf dem Montageab­ schnitt 46 montiert, während die Vorspannungskraft, die darauf durch die Vorspannungselemente 40, 44 ausgeübt werden soll, und die im weiteren zu beschreiben ist, vom Lager 61 übertragen wird.

Eingesetzt zwischen dem Antriebselement 11 und dem Abtriebsele­ ment 12 befindet sich eine Käfigplatte 70 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 71 darin zur Aufnahme von drehmomentübertragenden Elementen in Form von Kugeln 72. Die Öffnungen 71 sind konisch ausgebildet und haben ein kleineres Durchmesserende zum antrei­ benden Kupplungselement 11 hin.

Die Dicke der Käfigplatte 70 im Vergleich zum Durchmesser der Kugeln 72 ist so bemessen, daß das kleinere Durchmesserende der konischen Öffnungen die Kugeln auf einer Sehne festhält, die etwa in der Mitte zwischen der Kugelmitte und der Öffnungsober­ fläche verläuft, wenn die Kupplung eingerückt ist.

Das Antriebselement 11 und das Abtriebselement 12 sind mit dreh­ momentübertragenden Widerlagern 73 bzw. 74 in Form von im all­ gemeinen zylindrischen Ausnehmungen versehen, aber sie können auch anders, z. B. konisch ausgebildet sein. Die Wahl, ob die Ausnehmungen zylindrisch oder konisch sein sollen, und im letz­ teren Fall der eingeschlossene Winkel des Konus hängt von der gewünschten Drehmomentkapazität der Kupplung ab, da das Drehmo­ ment, das nötig ist, um die Platten gegen die Vorspannung zu trennen, um so kleiner ist, je größer der eingeschlossene Winkel ist.

Wenn gewünscht, können die Ausnehmungen auch eine andere Ausge­ staltung aufweisen, z. B. prismenförmig sein.

Vorspannungsmittel für den Käfig, im allgemeinen mit der Ziffer 80 bezeichnet, umfassen eine Mehrzahl von Stiften 81, die in Bohrungen im Abtriebselement 12 eingeschraubt sind und durch kreisbogenförmige Schlitze 82 in der Käfigplatte 70 verlaufen. Am freien Ende der Stifte 81 befindet sich ein einstückig ange­ formter Kopf 83 und eine Schraubendruckfeder 84 ist zwischen dem Kopf 83 und der Käfigplatte 70 so angeordnet, daß die Käfigplat­ te in Richtung auf das Abtriebselement 12 gedrückt wird.

Das zweite Element 44 weist ein Ansteuerungsorgan 85 auf, das daran befestigt ist, um einen Fühler eines Mikroschalters oder andere Schaltmittel zu aktivieren 7 um ein elektrisch schaltbares Ventil 87 in der Luftversorgung zum Kanal 53 zu öffnen, um die Luftversorgung dorthin zu unterbinden.

Der Kolben 40 ist mit einem Ventil 90 versehen, das betrieben wird, wie im folgenden zu beschreiben ist, um den Luftdruck innerhalb des Zylinders 56 abzulassen, wenn der Kolben 40 als Ergebnis des Austretens der Kugeln 72 aus ihren dazugehörigen kraftflußübertragenden Widerlagern 73, 74 in der Figur nach rechts verlagert ist, wie zuvor beschrieben.

Das Ventil 90 umfaßt einen Ventilkopf 91, der in eine abdichten­ de Anlage mit dem an einem Hülsenelement 93 vorgesehenen Ventil­ sitz 92 hinein- und herausbewegt werden kann, wobei das Hülsen­ element in einer Ansenkung 94 im Kolben 40 aufgenommen ist. Der Kopf 91 ist mit einem Schaft 95 verbunden, der durch einen klei­ nen Durchmesserteil der Ansenkung 94 verläuft und der einen Flansch 96 aufweist, der in einer ringförmigen Ausnehmung 97 des zweiten Elementes 44 durch einen Ring 98 befestigt ist, welcher durch Schrauben 99 am Element 44 gehalten wird.

Wenn die Kupplung eingerückt ist, liegt der Kopf 91 dichtend an einem O-Ring 92a des Sitzes 92 an.

Das Ansteuerungsorgan, der Mikroschalter und das Ventil 87 sowie das Ventil 90 bilden zusammen Entspannungsmittel für die Vor­ spannungsmittel.

Während des Betriebs werden die Kupplungselemente 11 und 12 normalerweise über elastische Fluiddruck-Vorspannungsmittel elastisch gegeneinander vorgespannt, die durch unter Druck ste­ hende Luft in der Kammer 56 der elastischen Vorspannungsmittel 40, 44 gebildet werden. Wenn sich das Antriebselement 11 dreht, wird, solange das zum angetriebenen Kupplungselement 12 zu über­ tragende Drehmoment unter einem vorbestimmten Wert liegt, Dreh­ moment zwischen den Kupplungselementen durch die Kugeln 72 und die drehmomentübertragenden Ausnehmungen 73, 74 übertragen.

Wenn das zu übertragende Drehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht, beginnen die Kugeln aus den dazugehörigen Widerlagern 73, 74 infolge der Tatsache herauszuwandern, daß die durch die elastischen Vorspannungsmittel 40, 44 ausgeübte Kraft kleiner ist als die resultierende Kraft, die es bewirkt, das Ab­ triebselement 12 in der Figur nach rechts vorzuspannen.

In dem Maße wie sich das Abtriebselement 12 vom Antriebselement 11 entfernt, bewegt sich das zweite Element 44 der Vorspannungs­ mittel ebenfalls in der Figur nach rechts, wobei die Kraft vom Lager 61 übertragen wird und das bewirkt, daß ein Ansteuerungs­ organ 85 einen Fühler eines Schaltmittels 86, z. B. einen Mikro­ schalter, aktiviert, um ein elektrisch schaltbares Ventil 87 in der Luftversorgungsleitung zum Kanal 53 zu öffnen, so daß die Luftversorgung unterbrochen wird.

Wenn die Kupplung ausgerückt ist und das Element 44 nach rechts in der Figur bewegt wird, hebt sich der konische Teil 100 des Ventils 90 aus der abdichtenden Position mit dem Ventilsitz heraus und somit fließt Luft von der Kammer 56 durch den Kanal 50 und entweicht über die radialen Kanäle 51, 52 und den Längs­ kanal 53.

Als Folge wird die elastische Vorspannung des Abtriebselementes 12 nach links in der Figur aufgehoben.

Weiterhin drehen sich die Kugeln 72, wenn sie aus ihren dazuge­ hörigen Widerlagern herauswandern, und bewirken damit, daß sich die Käfigplatte mit der halben Relativgeschwindigkeit zwischen dem Abtriebs- und Antriebselement gegenüber jedem Kupplungsele­ ment dreht, bis die Stifte 81 in den kreisbogenförmigen Schlit­ zen 82 der Käfigplatte an ein Ende der Schlitze anschlagen und die Relativdrehung aufhört. Gleichzeitig wird die Käfigplatte 70 durch die aus ihrem Widerlager 74 herauswandernden Kugeln 72 vom Element 12 fortbewegt, wobei ihr Einrasten in den konischen Öff­ nungen 71 der Käfigplatte ein Zusammendrücken der Federn 84 verursacht.

Wenn der Druck in der Kammer 56 entwichen ist, wie zuvor be­ schrieben, spannt die gewellte Feder den Montageabschnitt 46 vor und drückt damit das angetriebene Kupplungselement 12 in der Figur nach rechts, bis die Fläche 101 des zweiten Elementes 44 die Fläche 102 des Flansches 40 berührt.

Die Drehung der Käfigplatte im Verhältnis zum Element 12 wird durch die Stifte 81 begrenzt, so daß die in den Öffnungen 71 der Käfigplatte aufgenommenen Kugeln 72 nicht über den Rand der Widerlager 74 des Elementes 12 hinaus wandern können.

Wenn der Fluiddruck abgebaut ist und das Bauteil 12 fortbewegt ist, besteht kein Kontakt mehr zwischen den Kugeln 72 und dem Element 11.

Die Federn 84 drängen die Käfigplatte 70 nach rechts und so führt die Käfigplatte 70 die Kugeln 72 in die Widerlager hinein und hält die Kugeln darin, während sich das Antriebselement 11 weiter gegenüber dem Abtriebselement 12 dreht. Die Käfigplatte 70 hält auf diese Weise die Kugeln aus der Eingriffsposition mit den Widerlagern 73 des Antriebselementes 11 heraus, so daß eine Relativdrehung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebselement sich fortsetzen kann, ohne das Risiko, daß die Kugeln infolge eines Eingriffs mit den Widerlagern 73 rattern.

Da die Federn 48 zwischen dem zweiten Element 44 und der Scheibe 30 wirken, die beide stationär sind, sind keine Lagermittel zwischen diesen Komponenten notwendig.

Durch Bereitstellung des relativ langen Montageabschnittes 46 wird jede Kippneigung des zweiten Elements 44 verhindert und deshalb ist das Ansteuerungsorgan 85 präzise gegenüber dem Mi­ kroschalter oder anderen Schaltmitteln 86 für die Entspannungs­ mittel positioniert. Sollte ferner aus irgendeinem Grund ge­ wünscht werden, Betätigungsmittel am Bauteil 44 zu befestigen, die eine Kraft ausüben könnten, die zu axialen Fehlstellungen führen könnten, wird dem standgehalten, so daß es zu keiner Einschränkung der Gleitbewegung gegenüber der Tragwelle 15 kommt.

Da der Kraftfluß direkt in die und von den Antriebs- und Ab­ triebselementen 11, 12 über die Verzahnungen 13, 14 übertragen wird und das Drehmoment ausschließlich durch den Eingriff des Antriebs- und des Abtriebselementes mit den Kugeln 72 übertragen wird und nicht über die Tragwelle 15, ist keine Keilwellenver­ bindung zwischen irgendwelchen der Bauteile notwendig. Soweit vorhanden, wären axial bewegliche Keilwellenverbindungen ein potentieller Verschleißfaktor, der eine Änderung des Reibungs­ koeffizienten bewirken könnte, wodurch es zu einer Unbeständig­ keit des Drehmomentes kommen könnte, bei dem die Kupplung aus­ rückt. Alle diese Nachteile werden durch eine erfindungsgemäße Kupplung vermieden.

Die axiale Reaktionskraft zwischen dem antreibenden Kupplungs­ element 11 und dem zweiten Element 44 wird ausschließlich durch das Tragwellebauteil 15 aufgenommen, das einen integralen Be­ standteil der Kupplung darstellt. Dementsprechend ist es unnö­ tig, daß irgendein Teil einer Vorrichtung, mit der die Kupplung betrieben wird, diese Reaktionskraft aufnimmt, und dadurch wer­ den jedwede externen Bauteile, die die Fähigkeit haben, diese Reaktionskraft präzise aufzunehmen, überflüssig.

Durch Bereitstellung der hier beschriebenen Lageranordnung und insbesondere durch die Montage der Lager 60, 61 auf dem Monta­ geabschnitt 46, das mit dem Bauteil 15 stationär ist, besteht kein Risiko, daß der Kraftfluß durch die Kupplung übertragen wird, infolge daß sich die Lager 60, 61 ganz oder teilweise festfressen. Wenn also Wartungsarbeiten an einer Maschine ausge­ führt werden, die von der Verzahnung 14 angetrieben wird, be­ steht kein Risiko, daß sich ein Ausführender verletzt, weil die Maschine infolge eines Festfressens der Lager 60, 61 anfährt, da der Montageabschnitt 46 und das Bauteil 15 stationär sind und, wie zuvor beschrieben, eine vollständige Trennung zwischen dem angetriebenen Kupplungselement 12 und dem antreibenden Kupp­ lungselement 11 besteht. Sollten sich die Lager 16 und 17 zwi­ schen dem antreibenden Kupplungselemente 11 und dem stationären Bauteil 15 festfressen, werden die resultierenden Belastungen vom stationären Bauteil 15 aufgenommen, das sich im Anschluß zum Rahmen der Vorrichtung befindet, mit dem die Kupplung verwendet wird, und es wird nicht zu den Lagern 60, 61 übertragen und würde somit auch nicht zu der Verzahnung 14 übertragen werden, selbst wenn sich die Lager 60, 61 auch festgefressen hätten. Selbstverständlich besteht der gleiche Sicherheitsfaktor auch für den Fall, daß der Antriebsweg umgekehrt ist.

Wenn gewünscht, können andere Lageranordnungen für die Antriebs­ elemente 11 und 12 anstelle der hier dargestellten vorgesehen sein, solange ein Radiallager und ein Axiallager vorgesehen werden, gleichgültig, ob es sich um ein oder mehrere Lager mit einer reinen Radialfunktion oder Axialfunktion oder um eine Kombination der Funktionen handelt.

Durch Bereitstellung einer Schraubenverzahnung für das Abtriebs­ element 12, kann eine schraubenförmige Reaktionsbelastung auf das Abtriebselement 12 einwirken, die bei Freilauffunktion in ihrer Richtung umgekehrt wird. Beispielsweise dort, wo die Kupp­ lung verwendet wird, z. B. in einer Druckerpresse und in einer Notstop-Situation wird die Presse schnell angehalten durch Mit­ tel wie z. B. Nutzbremsung der Rollen; während der resultieren­ den schnellen Verzögerung versuchen die Rollen den Motor an zu­ treiben, der mit dem Antriebselement 11 verbunden ist und somit sind die durch die Schraubenverzahnung 14 übertragenen axialen Belastungen im Vergleich zur normalen Situation umge­ kehrt, bei der die Rollen über das mit dem Motor verbundene An­ triebselement 11 angetrieben werden. Durch Auswahl des Drehsinns der Schraubenverzahnung 14 kann eine resultierende Axialkraft der Vorspannungskraft entgegenstehen, die durch die Luft in der Kammer 56 während des normalen Betriebes ausgeübt wird, wenn das Bauelement 12 vom Bauelement 11 angetrieben wird, aber die sich in Notstop-Situationen zu der durch die Luft in der Kammer 56 ausgeübten Kraft hinzuaddieren wird. Bei einem solchen Notstop tritt normalerweise das größte zu übertragende Drehmoment auf und hierbei sollte kein Ausrücken erfolgen, da es sonst nicht zu einer Bremsung kommt.

Obwohl in dieser Beschreibung das Fluid der elastischen Fluid­ druck-Vorspannungsmittel Luft ist, kann jedes andere geeignete kompressible Fluid oder ein inkompressibles Fluid wie z. B. Hydrauliköl verwendet werden, solange das Hydrauliköl mit einem elastischen Mittel in Verbindung steht, wie z. B. einem Sammler oder anderen Mitteln, in denen auf das inkompressible Fluid elastische Mittel einwirken, wie z. B. ein mechanisch abgefeder­ ter Kolben oder ein kompressibles Fluid wie Luft direkt oder indirekt durch einen beweglichen Körper (z. B. einen Kolben oder eine Membran).

In einer Abänderung kann die Kupplung eine einfache Kupplung sein, die unabhängig vom übertragenen Drehmoment durch manuelle Schaltung der Entspannungsmittel oder durch drehmomentunabhängi­ ge Steuermittel einrückbar und ausrückbar ist. In diesem Fall kann das Fluid inkompressibel sein und braucht nicht elastisch vorgespannt zu sein.

Die in der vorstehenden Beschreibung offenbarten Merkmale oder die folgenden Ansprüche oder die beiliegenden Zeichnungen, ent­ weder ausgedrückt in ihrer spezifischen Form oder in Form eines Mittels zum Durchführen der offenbarten Funktion oder einer Methode oder eines Verfahren zum Erreichen des offenbarten Er­ gebnisses, können je nach Eignung einzeln oder in Kombination der Merkmale, verwendet werden, um die Erfindung in verschiede­ nen Ausführungen zu realisieren.

Claims (29)

1. Kupplung umfassend ein Paar relativ zueinander drehbarer und axial beweglicher Antriebselemente (11, 12), wobei jedes mit drehmomentübertragenden Widerlagern (73, 74) ver­ sehen ist, entspannbare Vorspannungsmittel (40, 42), um die Antriebselemente (11, 12) axial gegeneinander vorzuspannen, so daß sie nicht-ausrückbar in drehmomentübertragender Beziehung durch eine Mehrzahl drehmomentübertragender Ele­ mente verbunden sind, die zwischen den Antriebselementen (11, 12) angeordnet sind und so vorgespannt sind, daß sie durch die Vorspannungsmittel (40, 44) in eine drehmoment­ übertragende Beziehung mit den drehmomentübertragenden Widerlagern (73, 74) gedrängt werden, wenn die Kupplung eingerückt wird, und Entspannungsmittel, um die entspann­ baren Vorspannungsmittel zu entspannen, so daß die drehmo­ mentübertragenden Elemente aus der drehmomentübertragenden Beziehung mit den drehmomentübertragenden Widerlagern (73, 74) herausbewegt werden können, um die Kupplung auszurücken sowie einen Käfig (70), der im Zustand der Auskupplung frei drehbar gegenüber beiden Antriebselementen (11, 12) ist, um die drehmomentübertragenden Elemente zu führen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel erste und zweite relativ vor­ gespannte Elemente (40, 44) umfassen, wobei das erste Ele­ ment (40) axial gegenüber einem Träger (15) fest angeordnet ist und das zweite Element (44) axial beweglich gegenüber dem Träger (15) ist, und das zweite Element (44) einen langgestreckten Montageabschnitt (46) aufweist, der axial verschiebbar auf dem Träger (15) montiert ist, damit das zweite Element (44) die genannte axiale Bewegung relativ zum Träger (15) ausführen kann.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Antriebselemente (11) axial fest ange­ bracht und gegenüber einem Träger (15) drehbar ist und das andere der Antriebselemente (12) axial beweglich und dreh­ bar gegenüber dem Träger (15) ist und daß jedes der An­ triebselemente (11, 12) mit einer drehmomentübertragenden Verbindung versehen ist, um einen Drehmomentweg über die Kupplung zu schaffen, bei dem das Drehmoment nicht über den Träger (15) übertragen wird.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentübertragende Verbindung aus einem Satz Zahnradzähne (13, 14) besteht, die jeweils auf den An­ triebselementen (11, 12) vorgesehen sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel erste und zweite relativ vor­ gespannte Elemente (40, 44) umfassen, wobei das erste Ele­ ment (40) axial fest zum Träger (15) angeordnet und das zweite Element (44) axial gegenüber dem Träger (15) beweg­ lich ist und jedes Element nicht-drehbar gegenüber dem Träger (15) angeordnet ist und daß das genannte andere der Antriebselemente (12) drehbar und nicht axial beweglich auf dem zweiten Element (44) zur axialen Bewegung mit demselben relativ zum Träger (15) montiert ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte eine Antriebselement (11) auf dem Träger (15) montiert ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte andere Antriebselement (12) drehbar auf dem zweiten Element (44) montiert ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte andere Antriebselement (12) drehbar auf dem langgestreckten Montageabschnitt (46) des zweiten Ele­ mentes (44) montiert ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte eine Antriebselement (11) auf dem Träger (15) mittels eines Radialwälzlagers (16) und eines Axial­ wälzlagers (17) montiert ist, wobei ein Laufring (25) des Axialwälzlagers (17) an einer Anlagefläche auf dem Träger (15) anliegt und der andere Laufring (20) an einer axialen Anlagefläche (21) des einen Antriebselementes (11) anliegt.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte andere Antriebselement (12) drehbar auf dem zweiten Element (44) mittels eines Radialwälzlagers (60) und eines Axialwälzlagers (61) montiert ist, die zwi­ schen dem zweiten Element (44) und dem genannten anderen Antriebselement (12) vorgesehen sind, um die genannte Vor­ spannung zwischen ihnen zu übertragen.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (40) einen Kolbenkörper umfaßt, der integral mit dem Träger (15) ausgeführt oder an diesem befestigt ist und in einem Zylinder (43) aufgenommen ist, der in einem Ende des zweiten Elementes (44) vorgesehen ist, wobei ein Fluid unter Druck zu einer Kammer (56) zwi­ schen dem Kolben und einem Ende des Zylinders (43) geleitet wird, um das erste und zweite Element (40, 44) einzeln vorzuspannen, um die Antriebselemente (11, 12) unter die genannte Vorspannung zu setzen.

12. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (15) stationär ist.

13. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel Fluiddruck-Vorspannungsmittel umfassen.

14. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsmittel das unter Druck stehende Fluid entweichen lassen.

15. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel elastische Vorspannungsmittel umfassen.

16. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Antriebselemente (11, 12) voneinander fort den Einsatz der Entspannungsmittel bewirkt.

17. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Käfig (70) von einem ersten der genannten Antriebselemente (11) weiter entfernt zu halten, wenn die Kupplung ausgerückt ist, als wenn die Kupplung eingerückt ist.

18. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspannungsmittel für die Antriebselemente (11, 12) vorgesehen sind, um die Antriebselemente (11, 12) ausein­ ander zu bewegen, wenn die Kupplung ausgerückt ist, um einen Zwischenraum zwischen den über drehmomentübertragende Elemente (72) in Eingriff kommenden Bauteilen der Antriebs­ elemente (11, 12) zu schaffen, der größer ist als der Durchmesser der drehmomentübertragenden Elemente (72).

19. Kupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente (11, 12) zwischen dem zweiten Element (44) und einer Anlageflä­ che wirken, die axial gegenüber dem Träger (15) gesichert ist.

20. Kupplung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel für die Antriebselemente Feder­ mittel (48) umfassen, die zwischen dem zweiten Element (44) und der Anlagefläche wirken.

21. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente von einem Träger (15) gehalten werden, der stationär ist.

22. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel für den Käfig zwischen dem ande­ ren Antriebselement (12) und dem Käfig (70) wirken.

23. Kupplung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel für den Käfig zumindest ein Bauteil umfassen, das am anderen Antriebselement (12) befe­ stigt ist und sich zu einer Position, die auf der gegen­ überliegenden Seite des Käfigs (70) liegt zum anderen An­ triebselement (12) hin erstreckt, wobei dort Federmittel (84) vorgesehen sind, die zwischen dem Käfig und Reaktions­ mitteln wirken, die auf dem genannten Bauteil auf der ge­ genüberliegenden Seite des Käfigs (70) vorgesehen sind.

24. Kupplung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Antriebselement (11, 12) einen Stift (80) umfaßt, der an seinem einen Ende zum anderen Antriebsele­ ment hin befestigt ist und einen Kopf (83) an seinem ande­ ren Ende aufweist, wobei Federmittel (84) zwischen dem Kopf (83) und dem Käfig (70) angeordnet sind.

25. Kupplung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (80) in einem kreisbogenförmigen im Käfig (70) vorgesehenen Schlitz (82) aufgenommen ist, um die Dre­ hung des Käfigs (70) gegenüber dem anderen Antriebselement (12) zu begrenzen.

26. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine drehmomentbegrenzende Kupplung ist, daß die Vorspannungsmittel elastische Vorspannungsmittel sind und daß eine Bewegung der drehmomentübertragenden Elemente (72) aus der drehmomentübertragenden Beziehung heraus eintritt, wenn das Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, was dazu führt, daß sich die Antriebs­ elemente (11, 12) durch die drehmomentübertragenden Elemen­ te (72) axial voneinander fort bewegen und die Entspan­ nungsmittel die Vorspannungsmittel entspannen, wenn das Drehmoment den vorbestimmten Wert überschreitet.

27. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsmittel ein Positionsfühlermittel (86) umfassen, um ein Ventil (87) zur Unterbrechung der Versor­ gung mit unter Druck stehendem Fluid zu betätigen.

28. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsmittel ein Ventilmittel (87) umfassen, das das unter Druck stehende Fluid infolge einer Relativbe­ wegung der Antriebselemente (11, 12) zueinander beim Aus­ rücken der Kupplung entweichen läßt.

29. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsmittel zumindest einen Kolben umfassen, der in einem Zylinder beweglich ist und die Ventilmittel (90) einen Ventilkörper (91) umfassen, der mit einem Ven­ tilsitz (92) zusammenwirkt, wobei der Ventilkörper (91) durch den Kolben bewegt werden kann, der den Ventilkörper (91) aus der abdichtenden Anlage mit dem Ventilsitz (92) herausbewegt, um das unter Druck stehende Fluid entweichen zu lassen.