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Drehmomentabhängige Kupplung, insbesondere Drehmomentbegrenzer, ftlr
Antriebe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehsonentabhängigem Kupplung
zweier konzentrischer Achsen, insbesondere Drehmomentbegrenzer flir Antriebe, unter
Verwendung einer einen inneren und einen äußeren Ring aufweisenden Kugellagereinheit.
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Zur Übertragung relativ kleiner Drehmomente z.3. bei motorisch angetriebenen
Schraubern flir relativ kleine Schrauben werden Kupplungen benötigt, die beim Überschreiten
eines bestimmten vorgebbaren Wertes, des durch die Kupplung übertragenen Momentes,
die Verbindung zwischen den durch die Kupplung verbundenen Teilen auf trennen. Sinne
derartige Kupplung verhindert s.B. beim Eindrehen von Schrauben, daß die Schrauben
mit einem unzulässig hohen Moment festgezogen werden können, was unter Umständen
s.B. eine Zerstörung des Gewindes der Schrauben zur Folge haben kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine drehmomentabhängige
Kupplung zu schaffen, die beim Auftreten eines von ca. 1 cm N an aufwärts genau
dosierbaren maximalen Momentes, die durch die Kupplung gebildete Verbindung auftrennt
und Insbesondere für Motorechrauber zum Eindrehen von Schrauben kleiner Abmessungen
geeignet ist, betriebssicher arbeitet und einfach aufgebaut ist.
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Zur Losung dieser Aufgabe ist eine Kupplung der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß
mit der einen Achse
(z.B. Antriebsachse), in einer z Achsrichtung senkrechten Ebene, ein bewegbarer
Hebel verbunden ist, der Verbindungspunkt des Hebels exzentrisch zur Achse vorgesehen
ist und der Hebel gegen eine Rückstellkraft auslenkbar ausgebildet ist und daß an
der anderen Achse (æ.Bv angetriebenen Achse) endseitig die Kugellagereinheit mit
ihrem inneren Ring befestigt und in der Schwenkebene des Hebels radial verschiebbar
ange ordnet ist.
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Mit der drehmomentabhängigen Kupplung nach der Erfindung wird in vorteilhafter
Weise erreicht, daß für die Große des Drehmomentes, bei welchem die Kupplung auslöst,
im wesentlichen allein das Hebelmoment des gegen die Federkraft auslenkbaren Hebels
maßgebend ist, da die Reibung g des drehbeweglichen äußeren Ringes der Kugellagereinheit
vernachlässigt werden kann0 Die Größe de it der vorgeschlagenen Kupplung maximal
übertragbaren Momentes ist daher etwa proportional zur Exzentrizität der radial
verschiebbaren Kugellagereinbeit. Mit Hilfe einer die Kugellagereinheit radial verschiebenden
Verstellvorrichtung läßt sich das maximal übertragbare Moment daher exakt einstellen0
Die Vorrichtung hat noch den weiteren Vorteil, daß durch die Vermeidung des Auftretens
nennenswerter Reibungskräfte eine Erwärmung der Kupplung sicher vermieden wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dß der Hebel
aus einem geraden Endabschnitt einer die eine Achse umgebenden Schraubenfeder gebildet
ist und daß der Hebel sekantenartig in einem Ausschnitt eines hohlzylindrischen
Abschnittes der einen Achse abgestützt ist, d ein endeeitiger Abschnitt der anderen
Achse in de hohle zylindrischen Abschnitt der einen Achse drehbar gelagert ist und
daß in der einen Achse Durchbrüche vorgeschen sind, derart, daß durch die Durchbrüche
hindurch die verschiebbare
Kugellagereinbeit verstellt werden kann
und daß der hohlzylindrisch ausgebildete Abschnitt der einen Achse (Antriebsachse)
in einer feststehenden Hülse drehbar gelagert ist.
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Weitere Einzelheiten einer Kupplung nach der Erfindung ergeben sich
aue einem nachetehend an Hand von zwei Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiel.
Dabei zeigen Fig. 1 die Kupplung im längeschnitt dargestellt und Fig. 2 einen Querschnitt
durch die Kupplung, wobei der Schnitt in der in Fig. 1 angedeuteten Schnittebene
geführt list.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist in einer feststehenden Hülse 3 mit Hilfe zweier
Kugellagereinheiten 2, 6 ein hohlzylindrisch ausgebildeter Abschnitt 4 einer Antriebsachse
1, welche man sich s.B. mit einem Elektromotor verbunden zu denken hat, drehbar
gelagert. Eine angetriebene Achee 15 ragt mit einem endaeitigen Abschnitt 13 in
den Innenraum 17 des hohlzylindrischen Abschnittes 4 der Antriebsachse 1. Die angetriebene
Achse 15 ist dabei mit zwei Kugellagereinheiten 12, 14 an der Innenwand des hohl
zylindrischen Abschnittes der Antriebsachse gelagert. Antriebsachse und angetriebene
Achse verlaufen daher zueinander koaxial. Der hohlzylindrische Abschnitt 4 der Antriebsachse
1 ist von einer Schraubenfeder 8 umgeben, welche mit dem einen Ende 18 mit der Achse
verbunden ist. Das andere Ende 19 der Schraubenfeder 8 (vgl. dazu insbesondere Fig.
2) ist in einem Ausschnitt 20 des hohlzylindrischen Abschnittes 4 der Antriebsachse
1 sekantenartig geführt. Eine Auslenkung, d.h.
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ein Abheben des freien Endes 19 der Schraubenfeder 8 kann daher nur
gegen die Rückstellkraft der Feder vorgenommen werden. In der zu den Acheen eenkrechten
Auelenkungeebene des Federendes 19 ist an der Stirnseite der angetriebenen
Achse
15 eine Kugellagereinheit 9 mit ihrem inneren Ring mit Hilfe einer Vorrichtung 10,
welche eine Verstellung der Kugellagereinheit in radialer Richtung aus der Achæmitte
der angetriebenen Achse heraus erlaubt, befestigt.
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Die Wirkungsweise der Kupplung it nun folgende. Bemißt man den größten
Durchmesser der Kugellagereinheit derart, daß der äußere Ring der Kugellagereinhiet
bei einer konzentrischen Stellung des Kugellagers bezüglich der angstriebenen Achse
das sekantenartig geführte Ende 19 der Schraubenfeder gerade berührt, so wird beim
Drehen der Antriebswelle 2 auf die angetriebene Welle 15 kein Moment übertragen,
da das Federende 19 zwar den äußeren Ring der Kugellagereinheit 9 mitnimmt, der
äußere Ring jedoch mit einer praktisch vernachlässigbaren Reibung um den inneren
Ring der Kugellagereinheit rotiert. Wird nun z.Bj. die Kugellagereinheit 9 mit beeinflußt
Hilfe eines Schraubenziehers, welcher durch die Durchbrüche 21 einzuführen ist,
die in der Hülse 3 und in dem hohlzylindrischen Abschnitt 4 der Antriebsachse 1
vorgesehen sind, und welcher die Vorrichtung zur Verstellung der Kugellagereinheit
9 betätigt, so wird dadurch die Kugellagersinheit 9 mehr oder weniger aus ihrer
koaxialen Stellung radial gegen die Achsmitte der angetriebenen Achse 15 verstellt,
wie dies z.B. aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Antriebsachse 1 ist nun mit der angetriebenen
Achse 15 über dae ausgelenkte Ende 19 der Schraubenfeder 8 und die exzentrisch zur
angetriebenen Achse stehende Kugellagereinheit gekuppelt. Antriebsachse und angetriebene
Achse drehen sich daher mit gleicher Drehzahl, bis das durch die Kupplung übertragene
Moment, dasjenige Moment überschreitet, das durch den Grad der Exzentrizität der
Kugellagereinheit und die entsprechende Auslenkung des freien Endes 19 bestimmt
ist. Wird nämlich dieses Moment durch das an der Kupplung angreifende Drehmoment
überschritten, 80 kann die Kugellagereinheit 9 das freie Federende 19 noch weiter
nach außen drücken und dabei
sich an dem Federende abrollen. Diee
hat zur Folge, daß die angetriebene Achae nicht mehr von der Antriebsachse mitgenommen
werden kann.
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Durch diese Eigenart der Konstruktion der drehmomentabhängigen Kupplung
nach der Erfindung wird erreicht, daß an der Kupplung nur eine sogenannte rollende
Reibung auftreten kann. Somit kann auch bei einer länger andauernden Festbremsung
der angetriebenen Achse an der Kupplung keine schädliche Wärme entstehen. Die Drehmasse
der angetriebenen Achae kann zudem sehr gering gehalten werden, so daß bei einem
plötzlichen Stillstand des von der angetriebenen Achse betätigten Werkzeugs, z.B.
Schraubenzieher 16, keine nennenswerten zusätzlichen Massenkräfte auf eine z.B.
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gerade einzuschraubende Schraube ausgeübt werden. Die Einstellung
des mit der Kupplung maximal übertragbaren Drehmomentes kann praktisch vom Wert
0 an stufenlos vorgenommen werden. Die Kupplung ist außerdem auf Grund ihrer Konstruktion
vollkommen wartungsfrei.
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5 Patentansprüche 2 Figuren