DE2145938C3 - Reibkupplung zwischen zwei Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung zur Begrenzung der zwischen zwei Wellen übertragbaren Kräfte mit einem der einen Welle zugeordneten, topfartig ausgebildeten Kupplungsteil, der den mit der anderen Welle verbundenen, nabenförmigen Kupplungsteil in Umfangsrichtung umschließt, wobei die Kraft von dem einen auf den anderen Kupplungsteil über einen an der Innenwandung des topfartigen Kupplungsteiles anliegenden, zylindrischen Reibring übertragen wird, der einen über seine Breite durchgehenden Schlitz besitzt und zu beiden Seiten des Schlitzes jeweils einen gegen den nabenförmigen Kupplungsteil vorragenden, in Umfangsrichtung wirkenden, mit entsprechenden Gegenanschlägen am nabenförmigen Kupplungsteil zusammenarbeitenden Anschlag trägt.

Durch die DTPS 6 27 353 ist eine Reibkupplung bekannt geworden, bei der ein aufgeschlitzter Reibring an der Innenwandung eines topfartigen Kupplungsteiles anliegt, wobei die Übertragung der Kraft von einem nabenförmigen Kupplungsteil über die Enden von

Ringfedern erfolgt

Bei der Reibkupplung gemäß der DT-PS 3 07 418

weist der Reibring einen schräg zur Kupplungsachse verlaufenden Schlitz auf. Die beiden Schlitzkanten

:■ verschieben sich gegeneinander in schräger Richtung, was noch durch Kugeln gefördert wird. Zweck der Kugeln ist die Reibung der Schlitzkanten zu verringern.

Mit der US-PS 25 62 466 ist eine Reibkupplung

bekannt geworden, bei welcher die den Reibring

n: aufweisende Kupplungshälfte einen Klemmkörper trägt, der auf einer Radialseite in einer Längsrille geführt ist und auf der anderen Radialseite in Umfangsrichtung an den Seitenwänden des Schlitzes eines Reibringes anliegt

ι s Zur Verhinderung von Unfällen oder Beschädigungen durch Überlastung soll bei Reibkupplungen die Reibkraft automatisch reduziert und evtl. der Antrieb abgeschaltet werden. Dies ist beispielsweise besonders wichtig als Blockierschutz am Ende des Hubes beim Antrieb eines Hubgerätes oder bei Auftreten von Überlastungen als Beschädigungsschutz.

Aufgabe der Erfindung ist eine Reibkupplung zu schaffen, die eine Überlastung sowohl hinsichtlich auftretender Drehmomente als auch hinsichtlich axialer

j s Bewegungen der zu kuppelnden Wellen verhindert Sie ist von den benutzten Drehzahlen unabhängig und arbeitet automatisch, d. h. ohne äußeren Eingriff, und nur aufgrund der in den gekuppelten Teilen auftretenden Mängel, wie vorbestimmte Überlastung oder

Überschreitung der vorbestimmten axialen Verschiebung.

Dies wird bei einer Reibkupplung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem Reibring und dem nabenförmigen Kupplungsteil eine Klemmkugel vorgesehen ist, die einerseits in den Schlitz des Reibringes eingreift und andererseits in einer quer zur Kupplungsachse verlaufenden, rillenförmigen, tangentialen Ausnehmung am Umfang des nabenförmigen Kupplungsteiles begrenzt verschiebbar gelagert ist, wobei die Achsen des Schlitzes und der rillenförmigen Ausnehmung einen von 90 Grad abweichenden Winkel einschließen, und daß jeweils einer der Anschläge des Reibringes erst nach einer Axialverschiebung des nabenförmigen Kupplungsteiles und dadurch bedingten Relativdrehung des Reibringes gegenüber diesem Kupplungsteil an den entsprechenden Gegenanschlag dieses Kupplungsteiles anstößt.

Eine Mehrbelastung der Kupplung führt zu einer

so axialen Verschiebung des Reibringes gegenüber der Klemmkugel. Diese Verschiebung bewirkt, der Schrägstellung des Schlitzes wegen, eine Relativdrehung in radialer Richtung, und zwar bis zum Anliegen eines Anschlages des Reibringes an einem Gegenanschlag eines Kupplungsteiles. Aus dieser Stellung ergibt sich ein praktisch schnelles Lösen der Kupplung, womit langes und nachteiliges Reiben der Kupplungsteile vermieden wird. Dieser Mechanismus funktioniert in beiden Drehrichtungen. Nach Erreichen einer Extrem-

lu stellung erfolgt aber die Mitnahme nur in einer einzigen Drehrichtung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der

^;'S Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Reibkupplung, die bei durch Überlastung hervorgerufener axialer Verschiebung der Abtriebswelle auskuppelt,

Fig.2 eine Schnittansicht nach der Linie H-II in Fig. I.

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Kugel und deren der Lagerung dienenden Mulde,

Fig.4 drei Stellungen von Ring, Kugel und Nabenanschlag zueinander,

F i g. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Reibkupplung, die bei Überlastung des Drehmomentes auskuppelt und

Fig.6 eine Schnittansicht nach der Linie VI-VI in Fig. 5.

Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 4 besitzt die Antriebswelle 1 einen als Nabe 3 erweiterten Teil, der durch die Halter 4 gegen axiale Verschiebung gesichert ist Mit ihrer Bohrung 13 ist diese Nabe drehbar auf dem Wellenstumpf 5 der Abtriebswelle 2 gelagert. An ihrem Umfang weist die Nabe 3 eine muldenförmige, längliche Einfräsung 6 von halbkreisförmigem Querschnitt auf, in welcher die Kugel 7 gebettet ist Beidseitig der Einfräsung 6 ist die Nabe 3 angefräst, wodurch Anschläge 18 und 19 entstehen. Gegenüber der die Form eines Zylindermantels aufweisenden Anfräsung mit den in axialer Richtung geraden Anschlägen 18 und 19 weist die Mulde 6 einen geradlinigen und ebenen Verlauf des Grundes auf, was an der Nabe als Sekante erscheint.

Die Abtriebswelle 2 hat einen topfförmigen Teil 8, an dessen Innenseite der geschütze Ring 9 mit Vorspannung anliegt. Der Ring ist etwas schmäler als der ihm zugehörige Raum im Topf, so daß er sich auch noch axial verschieben kann. Der Schlitz 99 des Ringes verläuft schräg über die Ringbreite und öffnet sich nach innen schwalbenschwanzförmig. Beidseitig des Schlitzes ist am Ring je ein nach dem Inneren des Ringes vorstehender Stift 28 und 29 angeordnet, welche Stifte mit den Anschlagflächen 18 und 19 zur Wirkung kommen.

Die Kugel 7 ist einerseits in der Mulde 6 und andererseits im Schlitz 99 eingebettet.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Reibkupplung bei einem Auftreten einer Überlastung, die sich durch eine axiale Verschiebung bemerkbar macht, auskuppeln. Die Abtriebswelle 2 ist als in beiden Richtungen rotierbare Gewindespindel ausgebildet, auf welcher die gegen Verdrehung gesicherte Mutter 12 sitzt. Je nach der Rotationsrichtung der Welle 2 bewegt sich die Mutter in der einen oder anderen Achsrichtung und kann dabei über eine Verbindungsstange zur Auslösung einer Hubbewegung nutzbar gemacht werden. Mit 14 und 15 sind die Anschläge bezeichnet, die den Gesamtweg der Mutter 12 begrenzen. Die Welle 2 selbst ist aber auch derart gelagert, daß sie eine geringfügige Bewegung in axialer Richtung ausführen kann.

Wird die Antriebswelle 1 gedreht, so überträgt sich das Drehmoment auf die Antriebswelle 2, indem sich die Mulde 6 gegenüber der Kugel 7 aus der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Zentrumstellung verschiebt und die Kugel in bekannter Weise zwischen Mulde 6 und Ring 9 klemmt. Die Kugel 7 wird in den Schlitz 99 eingedrückt, wodurch der Ring 9, der sich eng an die Innenwandung des Topfes 8 preßt, auseinandergespreizt wird. Je stärker der Druck, desto größer wird die Reibungskraft, die den Topf 8 und damit auch die Welle 2 mitnimmt. Die Mutter 12 bewegt sich bis zu. einem der Anschläge 14, 15, worauf eine Weiterdrehung der Welle 2 eine axiale Bewegung der Welle 2 auslöst. Dieser Bewegung stellt sich zuerst eine der Kräfte Pa oder Ps über den Kipphebel 16 entgegen. Wird auch diese Kraft überwunden, so bewegt sich die Welle 2 mit dem Topf 8 und dem darin durch Reibschluß festgehaltenen Ring 9 axial, während die Kugel 7 in der Mulde 6 der Nabe 3

s axial unverrückbar bleibt Diese Bewegungsdifferenz bewirkt gleichzeitig, durch den schräg angeordneten Schlitz 99, eine radiale Verdrehung des Ringes 9, bis schließlich, je nach Drehrichtung, einer der Stifte 28 bzw. 29 gegen einen der Anschläge 18 bzw. 19 anliegt

in Dadurch lockert sich der Ring 9 im Topf 8, die Reibungskräfte nehmen ab, der Ring dreht sich gleitend im Topf. Sobald er sich zu drehen beginnt wird er — hervorgerufen durch eine verbleibende Kraft die die Kugel 7 auf die eine Kante des Schlitzes 99

ι.·» ausübt — seitlich ausweichen und noch mehr freigegeben. Der Weg des seitlichen Ausweichens ist begrenzt einerseits durch den Boden des Topfes 8 und anderseits durch den Sprengring 10. Gleichzeitig kann aber ein mit dem Kipphebel 16 angeordneter Schalter die Antriebs-

j<> kraft der Welle 1 abstellen.

In der F i g. 4 ist in der Mitte die Normalstellung von Ring 9 und Kugel 7 gezeigt. Links und rechts sind die Extremstellungen, die bis zum Anschlagen der Stifte 28, 29 an die Anschläge 18, 19 reichen, dargestellt. Diese Stellungen sind von der Drehrichtung der Antriebswelle abhängig.

Bei dieser Ausführung ist also die Auslösung des Kraftschlusses zwischen Reibring 93 und Topf 8 direkt von der Hubkraft, die die Welle 2 ausübt, abhängig.

jo F i g. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform, bei der das Auskuppeln direkt vom aufgetretenen Drehmoment abhängig ist.

Es bedeuten wiederum 1 die Antriebswelle mit der diesmal über das Gewinde 25 auf ihr gelagerten Nabe

ι; 33,2 die Abtriebswelle mit dem topfförmigen Teil 8 und dem Wellenstumpf 5, auf welchem die Antriebswelle 1 gleitend gelagert ist Zwischen Nabe 33 und Topf 8 erkennt man den Ring 9 mit dem schräg angeordneten Schlitz 99 sowie die Kugel 7, die in der Mulde 6 und im

4u Schlitz 99 liegt Die seitliche Bewegung des Ringes 9 im Topf 8 ist wiederum durch den Sprengring 10 begrenzt, und der Ring weist ebenfalls nicht gezeichnete Stifte auf.

die mit Anschlägen der Nabe zusammenwirken.

Antriebs- und Abtriebswelle sind in den Lagern 44 sowohl axial als auch radial geführt. An der Flanke der Nabe 33 ist das Ende der Schraubenfeder 20 in der Bohrung 17 verankert, während das andere Ende in der Querbohrung der Welle 1 befestigt ist. Verdreht sich die Welle 1 im Uhrzeigersinn gegenüber der Nabe 33 und

so der Welle 2, so wird die Feder mehr gespannt. Gleichzeitig wird durch die Drehung der Welle 1 und über das Gewinde 25 die Nabe 33 axial auf der Welle 1 verschoben, was — wie anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben — ein Auskuppeln der Kugel mit dem Ring auslöst. Das Auskuppeln erfolgt also, sobald auf die Feder 20 ein Drehmoment zur Wirkung kommt, das eine vorbestimmte Momentkraft überschreitet.

Im beschriebenen Beispiel ist eine einzige Schraubenfeder 20 für eine Drehrichtung erwähnt. Es können aber

ho auch zwei Federn eingebaut sein, je eine für jede Drehrichtung. Handelt es sich beim Gewinde 25 um ein selbsthemmendes Gewinde, so funktioniert das Auskuppeln wie beschrieben durch seitliche Verschiebung des Ringes. Ist das Gewinde nicht selbsthemmend, z. B. ein

<>;, Gewinde mit steilem Steigungswinkel, so wird die Kupplung zur Rutschkupplung, die sofort wieder greift, wenn sich die Drehmomente der Wellen 1 und 2 angleichen.

Es ist auch möglich, den geschlitzten Ring auf die Nabe zu montieren und an der Innenwand des Topfes für die Klemmkugel eine Fläche anzuordnen, die die Kugel bei Drehung gegen den Ring preßt. Dabei muß aber der Ring nicht gespreizt, sondern zusammengedrückt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Reibkupplung zur Begrenzung der zwischen zwei Wellen übertragbaren Kräfte mit einem der einen Welle zugeordneten, topfartig ausgebildeten Kupplungsteil, der den mit der anderen Welle verbundenen, nabenförmigen Kupplungsteil in Umfangsrichtung umschließt wobei die Kraft von dem einen auf den anderen Kupplungsteil über einen an der Innen wandung des topfartigen Kupplungsteiles anliegenden, zylindrischen Reibring übertragen wird, der einen über seine Breite durchgehenden Schlitz besitzt und zu beiden Seiten des Schlitzes jeweils einen gegen den nabenförmigen Kupplungsteil vorragenden, in Umfangsrichtung wirkenden, mit entsprechenden Gegenanschlägen am nabenförmigen Kupplungsteil zusammenarbeitenden Anschlag trägt dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reibring (9) und dem nabenförmigen Kupplungsteil (3,33) eine Klemmkugel (7) vorgesehen ist, die einerseits in den Schlitz (99) des Reibringes eingreift und andererseits in einer quer zur Kupplungsachse verlaufenden, rillenförmigen, tangentialen Ausnehmung (6) am Umfang des nabenförmigen Kupplungsteiles begrenzt verschiebbar gelagert ist wobei die Achsen des Schlitzes und der rillenförmigen Ausnehmung einen von 90 Grad abweichenden Winkel einschließen, und daß jeweils einer der Anschläge (28,29) des Reibringes erst nach einer Axialverschiebung des nabenförmigen Kupplungsteiles und dadurch bedingten Relativdrehung des Reibringes gegenüber diesem Kupplungsteil an den entsprechenden Gegenanschlag (18, 19) dieses Kupplungsteiles anstößt

2. Reibkupplung nach Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (9) in Richtung der Kupplungsachse verschiebbar im topfartigen Kupplungsteil (8) angeordnet ist.

3. Reibkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge des Reibringes (9) nach dem Innern vorstehende Stifte (28, 29) und die Gegenanschläge des nabenförmigen Kupplungsteiles (3) Randkanten (18, 19) der rillenförmigen Ausnehmung (6) des Kupplungsteiles sind.