DE19509568C1 - Getriebe mit Überlastschutz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Überlastschutz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Freischaltkupplungen ist es bekannt, zwischen zwei Kupp­ lungsringen, von denen einer verschiebbar auf einer Welle gelagert ist, während der andere fest mit der Welle verbunden ist, Lagerringe für Ku­ geln anzuordnen, die bei Erreichen eines Grenzdrehmoments infolge Ver­ drehung der Kupplungsringe gegeneinander an den Flanken ihrer Rastaus­ nehmungen hochlaufen und somit ausrasten, so daß der Abstand zwischen den Kupplungsringen vergrößert wird. Dies wird zum Betätigen eines Kipp­ hebelschalters zum Abschalten des Antriebs verwendet. Allerdings wäre eine Verwendung einer derartigen Freischaltkupplung im Zusammenhang mit einem Schneckengetriebe bereits relativ konstruktionsaufwendig und wür­ de zu einem großen Raumbedarf führen, während zusätzlich der Schaltweg nicht genügend sicher ist und daher eine genaue Justierung des Schalters erfordert.

Aus DE 35 43 362 A1 ist ein Schneckengetriebe der eingangs ge­ nannten Art bekannt, bei dem ein Überlastschutz vorgesehen ist, der ein parallel zum Schneckenrad drehbar angeordnetes Sicherheitsrad umfaßt, das ebenfalls mit der Schnecke in Eingriff steht und bei Normalbetrieb wegen Spiel zur Abtriebswelle unbelastet ist. Bei Überlast wird das dann auftretende Drehmoment über das Sicherheitsrad übertragen. Das Sicher­ heitsrad ist geringfügig gegenüber dem Schneckenrad und um einen vorbe­ stimmten relativ kleinen Winkel gegenüber einem das Sicherheitsrad stüt­ zenden Kupplungsring drehbar, wobei Sicherheitsrad und Kupplungsring Über Zapfen miteinander gekoppelt sind. Hierdurch wird ein Reservemecha­ nismus geschaffen, der zur Wirkung kommt, wenn das Schneckenrad aus­ fällt. Eine Kugel greift in eine gegebenenfalls längliche Kerbe des Si­ cherheitsrades teilweise ein und drückt den Kupplungsring gegen dessen Federvorspannung. Werden der Kupplungsring und das Sicherheitsrad gegen­ einander verdreht, wird durch die Verschiebung des Kupplungsrings gegenüber der Abtriebswelle über einen axial von der Abtriebswelle aufgenom­ menen Zapfen und einen damit verbundenen Hebel ein Schalter zum Still­ setzen des Antriebsmotors betätigt. Da der Schalter von einem sich mit der Abtriebswelle mitdrehenden Teil, dem Hebel, zu betätigen ist, kann es sich hierbei nur um einen Näherungsschalter handeln. Abgesehen davon umfaßt dieses Getriebe relativ viele Teile und ist somit konstruktions­ mäßig aufwendig.

Aus DE 34 32 419 C2 ist ein Schneckengetriebe mit einer Notab­ schaltung bekannt. Diese umfaßt eine axial verschiebbare Muffe und eine auf einem Steilgewindeabschnitt der Abtriebswelle angeordnete und als Betätigungsglied ausgebildete Mutter, wobei zwischen Muffe und Mutter mehrere axial geführte Bolzen angeordnet sind. Die Mutter wird hierbei manuell zur Notabschaltung betätigt.

Aus DE 93 13 663 U1 ist ein mechanischer Überlastschutz für Maschinen mit einem Antriebsmotor bekannt, wobei an einem Antriebsrad (Riemenscheibe) eine Kupplungsscheibe befestigt ist, die über Kugeln mit einer mit der Abtriebswelle drehfesten, aber axial gegen Federkraft ver­ schiebbaren Kupplungsscheibe zusammenwirkt, wobei die Kugeln von Senkun­ gen der am Antriebsrad befestigten Kupplungsscheibe aufgenommen werden. Die Senkungen sind mit Führungsnuten verbunden, die spiralförmig verlau­ fen und tangential in eine gemeinsame Kreisrille einmünden. Hierbei sind die Senkungen und die spiraligen Nuten oder die Kreisrille einfach ko­ nisch ausgebildet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Getrie­ be nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das konstruktions­ mäßig vereinfacht ist und die Verwendung eines Endschalters mit unkriti­ scher Justierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisiert ausschnittweise im Schnitt ein Schneckengetriebe mit Überlastschutz.

Fig. 2 zeigt verschiedene Zustände des Überlastschutzes, (a) eingerastet, (b) Erreichen des Grenzdrehmoments und (c) Bewegung entlang des Schaltweges zum Auslösen des Überlastschutzes.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Abstands/Drehmoment-Diagramm mit einer typischen Kurve, wie sie beim Erreichen des Grenzdrehmomentes auf­ tritt.

Das dargestellte Schneckengetriebe umfaßt ein Gehäuse 1, in dem eine von einem nicht dargestellten Antrieb antreibbare Schneckenwel­ le 2 gelagert ist, die mit einem Schneckenrad 3 in Eingriff steht. Das Schneckenrad 3 ist auf einer Abtriebswelle 4 gegenüber dieser drehbar angeordnet, die einerseits in dem Gehäuse 1 und andererseits in einem hohlzylindrischen Abschnitt eines Gehäuseaufsatzes 5, der mit dem Gehäu­ se 1 verschraubt ist, über Wälzlager 6 gelagert ist. Das Schneckenrad 3 stützt sich mit einer Stirnfläche an einem der Wälzlager 6 ab, das zwi­ schen einer Schulter der Antriebswelle und dem Schneckenrad 3 angeord­ net ist.

Auf der Abtriebswelle 4 sitzt ferner drehfest ein Kupplungs­ ring 7, der bezüglich der Abtriebswelle 4 axial gegen die Kraft eines Tellerfederpakets 8 verschiebbar ist. Das Tellerfederpaket 8 stützt sich an dem hierzu benachbarten Wälzlager 6 ab. Auf der dem Tellerfederpaket 8 abgewandten Seite des Wälzlagers 6 ist ein sich am Wälzlager 6 abstüt­ zender Ring 9 vorgesehen, der mittels einer Schraube 10 unter Zwischen­ legen von Distanzringen 11 am Ende der Abtriebswelle 4 befestigt ist.

Das üblicherweise aus Bronze gefertigte Schneckenrad 3 nimmt an der dem Kupplungsring 7 zugewandten Stirnfläche mehrere Kugeln 12 in Sitzen festsitzend auf. Beispielsweise sind drei oder vier Kugel 12 in gleichmäßigem Abstand zueinander vorgesehen.

Der Kupplungsring 7 weist entsprechend dem Teilungsabstand der Kugeln 12 an seiner dem Schneckenrad 3 zugewandten Stirnseite Rastaus­ nehmungen 13 auf, die doppelkonisch ausgebildet sind, vgl. Fig. 2. Der innere Konus der Rastausnehmungen 13 besitzt zweckmäßigerweise einen Ke­ gelwinkel im Bereich von etwa 30° bis 50°, insbesondere von etwa 45°, und der äußere Konus einen Kegelwinkel im Bereich von etwa 70° bis 80° . Der Kupplungsring 7 besitzt zweckmäßigerweise zumindest eine Lauffläche für die Kugeln 12 aus gehärtetem Stahl und ist insbesondere gänzlich aus gehärtetem Stahl gefertigt.

Der Gehäuseaufsatz 5 besitzt eine zur Abtriebswelle 4 paralle­ le, durchgehende Bohrung 14 und sein hohlzylindrischer Abschnitt ist dicht durch einen Deckel 15 verschlossen, der zugleich auch die Bohrung 14 verschließt und das benachbarte Wälzlager 6 abstützt.

Die Bohrung 14 nimmt einen axial in der Bohrung 14 hin und her beweglichen Betätigungsstößel 16 auf, der mit der dem Schneckenrad 3 ab­ gewandten Stirnfläche des Kupplungsrings 7 Über eine sich an dem Deckel 15 abstützende Druckfeder 17 in Eingriff gehalten wird. Der Betätigungs­ stößel 16 ist zum Inneren des Gehäuses 1 hin durch einen O-Ring 18 abge­ dichtet.

Der Gehäuseaufsatz 5 besitzt ferner einen Aufnahmeraum 19 für einen Endschalter 20, dessen Schaltorgan parallel zur Abtriebswelle 4 angeordnet ist und der mittels eines Stiftes 21 betätigbar ist, der mit dem Betätigungsstößel 16 verbunden ist, sich quer zu diesem durch eine Öffnung 22 in den Aufnahmeraum 19 erstreckt und von einer Führungsgabel 23 geführt wird. Ein axiales Verschieben des Kupplungsrings 7 um eine vorbestimmte Weglänge von dem Schneckenrad 3 weg führt zur Betätigung des Endschalters 20, dessen Ausgangssignal den Antriebsmotor abschaltet und somit einen Überlastschutz bewirkt.

Die doppelkonische Ausbildung der um mindestens ein Mehrfaches ihrer Durchmesser voneinander in Umfangsrichtung getrennt angeordneten Rastausnehmungen 13 mit ihrem relativ steil ansteigenden Mittelbereich 13′ und ihrem relativ flach ansteigenden Außenbereich 13′′, bei denen das Abschaltmoment erreicht ist, wenn die Kugeln 12 den flach ansteigenden Randbereich 13′′ erreichen (Fig. 2(b)), führt dazu, daß die Kugeln 12, wenn sie den flachen Randbereich 13′′ erreicht haben, zwangsläufig auf diesem hoch laufen. Auf diese Weise erreicht man einen relativ langen Schaltweg, vgl. auch Fig. 3, so daß sich eine sehr genaue Justage des Endschalters 20 erübrigt.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, bewegen sich zunächst, wenn das Nenndrehmoment TN überschritten ist, die Kugeln 12 entlang des konischen Mittelbereichs 13′ in Richtung zur Stirnfläche des Kupplungsrings 7, bis das Abschaltmoment TA und damit der flach ansteigende Randbereich 13′′ erreicht ist. In diesem Bereich vergrößert sich der Abstand s zwischen den Stirnflächen des Kupplungsrings 7 und des Schneckenrads 3 praktisch proportional zum Drehmoment T. Wenn die Kugeln 12 den flacher ansteigen­ den Randbereich 13′′ erreicht haben, bewegen sich die Kugeln 12 auch dann weiter, wenn das Drehmoment nicht weiter zunimmt, sondern - wie darge­ stellt - abnimmt. Der Bereich des nutzbaren Schaltweges s_S ist somit der gesamte Bereich, in dem sich die Kugeln 12 auf dem Randbereich 13′′ be­ finden.

Wenn die Kugeln 12 die Stirnfläche des Kupplungsrings 7 er­ reicht haben, laufen sie beim Weiterdrehen auf dieser entlang, bis sie die nächste Rastausnehmungen 13 erreichen, in die sie einrasten, aber beim Weiterbestehen der Überlast auch sofort wieder ausrasten und sich zur Stirnfläche des Kupplungsrings 7 bewegen.

Die beschriebene Anordnung der Kugeln 12 läßt einen sehr ge­ ringen Abstand zwischen Kupplungsring 7 und Schneckenrad 3 und damit ei­ ne sehr gedrängte Bauweise zu. Außerdem führt die Anordnung und Abstüt­ zung des Tellerfederpakets 8 und des benachbarten Wälzlagers 6 zu einer sehr kompakten Bauweise, die mit relativ wenigen Teilen auskommt.

Claims (4)

1. Getriebe, insbesondere Schneckengetriebe, mit einem Gehäuse (1), in dem Getriebeglieder (2, 3, 4) mit einem eine Abtriebswelle (4) antreibenden Rad (3), insbesondere eine Schnecke (2) und ein mit der Schnecke (2) in Eingriff stehendes, auf einer Abtriebswelle (4) angeord­ netes Schneckenrad (3), gelagert sind, und einem Überlastschutz, der ei­ nen gegenüber der Abtriebswelle (4) axial beweglichen und mit dieser drehfest gekoppelten Kupplungsring (7) umfaßt, der gegen das Rad (3) fe­ dervorgespannt ist und mit einem axial beweglichen Betätigungsstößel (16) für einen Schalter (20) in Eingriff steht, wobei der Kupplungsring (7) eine Rastausnehmung (13) an der dem Rad (3) zugewandten Stirnfläche des Kupplungsrings (7) aufweist, in die eine Kugel (12), die von einem Sitz in einer Gegenfläche aufgenommen wird, einrastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kugeln (12) und zugehörige Rastausnehmungen (13) vorgesehen sind, wobei die Gegenfläche die mit entsprechend vielen Sitzen versehene, dem Kupplungsring (7) zugewandte Stirnfläche des Rades (3) ist, der Schalter (20) ein Endschalter ist und die Rastausnehmungen (13) doppelkonisch ausgebildet sind, wobei der in­ nere Konus (13′) steiler gegenüber dem äußeren Konus (13′′) ausgebildet ist.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsring (7) eine gehärtete Spur für die Kugeln (12) auf­ weist, insbesondere insgesamt gehärtet ist.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kugeln (12) von den Sitzen des Rads (3) festsitzend aufgenommen werden.

4. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kupplungsring (7) und einem Stützring (9) am Ende der Abtriebswelle (4) eine vorgespannte Feder (8), insbeson­ dere ein Tellerfederpaket (8), und ein axial bewegliches Wälzlager (6) für die Abtriebswelle (4) angeordnet sind, wobei das Wälzlager (6) durch einen Deckel (15) des Gehäuses (1) abgestützt ist.