DE2151700A1

DE2151700A1 - Zentrifugalkupplung

Info

Publication number: DE2151700A1
Application number: DE19712151700
Authority: DE
Inventors: John Wright
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1970-12-08
Filing date: 1971-10-18
Publication date: 1972-06-22
Also published as: IT940910B; US3675750A; FR2109734A5; GB1368130A; AU451494B2; AU3280271A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dan ν en berg DR. V. SCHMIED-ICOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

H. Okt. 1971 ■ Case 68M432

PV//Ar ■

Koppers Company, Inc. 1450 Koppers Building Pittsburgh, Pa. 15219 /USA

Zentrifugalkupplung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Zentrifügalkupplung und insbesondere auf eine solche Zentrifugalkupplung, bei der das Drehmoment über elastomere Glieder übertragen wird.

Die Drehmomentübertragung bekannter Zentrifugalkupplungen beruht auf der Zentrifugalkraft. Das Drehmoment'wird von einer inneren Antriebsnabe über eine Anzahl von Backen an eine äussere angetriebene Trommel übertragen, an der die Backen angreifen.· Die Backen besitzen gewölbte Reibungsflächen, die an der zylindrischen Innenfläche der äusseren angetriebenen Trommel angreifen und das Drehmoment von der inneren Habe auf die äussere Trommel übertragen. Unter der Schleif-Drehmomentgrösse der Zentrifugalkupplung versteht man das Drehmoment, bei dem das Schleifen der Backen relativ zu der äusseren Trommel beginnt. Das Schleifdrehmoment der Zentrifugalkupplung ist proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit und die Schleifleistung ist proportional zur dritten Potenz der Geschwindigkeit.

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Derartige Zentrifugalkupplungen werden vor allem "bei Maschinen oder Motoren, Kolbenverdichterantrieben und Elektromotoren verwendet, "bei denen ein Starten im wesentlichen ohne last erwünscht ist. Bis die mit dem Motor verbundene Kupplung eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, wird, wenn überhaupt, nur ein geringes Drehmoment auf den angetriebenen Teil übertragen, so daß der Motor, insbesondere ein elektrischer Kurzschlußankermotor, auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden kann, bei der er das höchste ausnutzbare Drehmoment erzeugt, bevor der angetriebene Teil durch die Kupplung reibungsschlüssig mitgenommen wird. Aufgrund der Schleifeigenschaften der Kupplung gewährleistet diese Zentrifugalkupplung eine relativ sanfte oder gleichmäßige Beschleunigung der angetriebenen Maschine.

Mit Ausnahme der Kupplung nach dem US-Patent 2.588.4-82 haben bisher alle bekannten Zentrifugalkupplungen Metallberührung zwischen den an dem getriebenen Teil angreifenden Backen und den sich radial nach außen erstreckenden Teilen der inneren Nabe. Diese Berührung oder Kraftübertragung von Metall an Metall zwischen den Backen und der inneren Nabe begrenzt den Anwendungsbereich der Zentrifugalkupplung beträchtlich. Bei einer derartigen Berührung von Metall zu Metall darf nur ein geringer oder gar kein Fehler in der Ausrichtung der inneren Nabe zur äußeren Trommel auftreten.

Die Kupplung nach dem US-Patent 2.588.482 besitzt mit einem Ende an der Nabe und mit dem anderen Ende an je einer Kupplungsbacke angelenkte, nicht radial zur Außentrommel verlaufende Lenkerarme aus Stahl, d^re—fee-ir-^aiehuö^-deai-iferbe-, die bei Drehung der Nabe in der einen Drehrichtung die Backen an eine Außentrommel anlegen und eine direkte formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebsnabe und den Backen herstellen, wobei an den Anlenkstellen der Lenkerarme elastomere Glieder zwischen den aus Metall bestehenden Lenkerarmen und den an sie angeschlossenen Metallgliedern (auf Nabe, Backe und zugehörigen Gelenkzapfen od. dergl.) angebracht sind. Diese elastomeren Glieder bestehen aus je einer in eine Bohrung der Gelenkzapfen eingepaßte elasto-

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meretiBixehse, die einen Gelenkzapfen umgreift oder aus je einem entsprechend wirkenden einstückigen Puffer-Zwischenstück zwischen der Nabe und den zugehörigen Lenkerenden, das fest mit der Nabe und dem Lenkerarm verbunden ist. Die nachstehend genannten Ziele der Erfindung werden auf diese Weise, d.h. durch eine solche direkte formschlüssige Lenkerverbindung zwischen Nabe und Backen nicht erreicht.

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Die am getriebenen Teil, der Trommel, angreifenden Kupplungsbacken einer Zentrifugalkupplung übertragen das Drehmoment mittels Reibungsflächen auf die Trommel. Die Reibungskraft zwischen den Backen und der Trommel ist eine Funktion der Zentrifugalkraft, die auf die Backen wirkt, wenn die Antriebsnabe in Drehung versetzt wird. Wenn die Wirkungslinie der von der Nabe auf die Backen übertragenen Kraft nicht senkrecht zu einer durch den Schwerpunkt der Backe und ihren Drehpunkt verlaufenden linie verläuft,-wird eine Servo-Winkelwirkung (servo angle effect) zwischen den Gliedern erzielt. Hieraus resultiert eine radiale Komponente des Servo-Winkel's, die jede Backe als zusätzliche Kraft gegen die Trommel presst. Das tatsächliche Drehmoment ist eine Funktion der Summe der radialen Kräfte, welche die Backen gegen die Trommel pressen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifugalkupplung zu schaffen, welche eine elastomere Verbindung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil besitzt, die Torsionselastizität schafft und die Möglichkeit gibt , dass die Teile nicht miteinander fluchten und dass die Kupplung in zwei Richtungen angetrieben wird und in beide Richtungen ein Drehmoment übertragen wird. Die'Zentrifugalkupplung soll ferner Torsionsschwingungen dämpfen und auf Grund der Servo-Winke!wirkung zusätzliche Reibungskraft zwischen den Reibungsflächen aufbringen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich, allgemein beschrieben, wie folgt: Die erfindungsgemässe Zentrifugalkupplung weist eine innere Nabe auf, die konzentrisch mit einer Antriebsmaschine, z.B. einem Elektromotor, einem Dieselmotor oder dergl., verbunden ist. Eine äussere zylindrische Trommel ist koaxial zur inneren Nabe gelagert und mit einem angetriebenen Teil, z.B. einem Getriebe, einem Kompressor, einer Pumpe oder dergl. verbunden. Die innere Nabe weist eine Vielzahl in Umfangsrichtung in Abstand voneinander angeordneter, sich radial nach aussen erstreckender Flügel auf, und die äusse-

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re Trommel besitzt eine innere zylindrische Fläche, an der die Kupplungsglieder angreifen können. Zwischen der inneren Nabe und der äusseren Trommel ist eine Vielzahl von Kupplungsbaeken angeordnet,, die die an der Trommel innenfläche angreifenden Glieder bilden. Diese weisen eine gewölbte äussere Heibungsflache auf und mindestens je einen radial nach innen ragenden Flügel, der bzw. die jeweils zwischen sich radial nach aussen erstreckenden Flügeln der inneren Nabe mit diesen abwechselnd angeordnet ist bzw. sind. Zwischen diesen Flügeln sind elastomere Glieder angeordnet, und zwar derart, dass das Drehmoment von der inneren Habe durch die Kupplungsbacken auf die äussere Trommel übertragen wird. Dieseelastomeren Glieder erlauben, dass die Nabe mit der Trommel nicht,-oder nicht genau ausgerichtet ist und dämpfen Vibrationen bzw. Schwingungen.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung weist Kupplungsbacken auf, von denen jeder mehrere sich nach innen erstreckende Flügel besitzt. Radial nach aussen ragende Flügel der inneren Nabe sind abwechselnd mit sich nach innen erstreckenden Flügeln der Kupplungsbaeken angeordnet.

Die zwischen den abwechselnden Flügeln angeordneten elastomeren Glieder können, wenn dies erwünscht ist, vorgespannt sein, um eine vorgegebene Kraft von der Nabe auf die Backen auszuüben. Eine derartige Vorspannung kann variiert werden, um die übertragung des Drehmoments abhängig von der-Drehzahl der Kupplung zu steuern. Andere Ausbildungen von Nabe und Backen können verwendet werden, um entweder eine Vorspannung zu erzielen, die besonders bei niederer Drehzahl ein höheres Drehmoment liefert, oder eine Vorspannung, die die Übertragung des Drehmoments verzögert, bis die Drehzahl erhöht ist.

Der Erfindung liegt demgemäss vor allem die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifugalkupplung mit verformbaren elastischen Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen zu schaffen, um dadurch Vibrationen zwischen diesen Teilen zu verringern.

ORIGINAL

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Die Zentrifugalkupplung nach, der Erfindung hat den Vorteil, auch bei grösseren Pehlern in der Ausrichtung der Teile als bei den bekannten Zentrifugalkupplungen betriebsbereit zur bleiben.

Nach der Erfindung soll ferner vorzugsweise eine Zentrifugalkupplung mit verformbaren elastischen Verbindungen geschaffen werden, die eine Vorspannung zwischen den Teilen erzeugen, so dass die anfängliche Drehmomentübertragung abhängig von der Drehzahl der Kupplung geregelt wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht,'teilweise im Schnitt, eines der Backen in der Ausrückstellung und einer anderen Backe in der Einrückstellung, wobei die zwischen den Backen angeordneten elastomeren Glieder verformt sind, um die Bewegung von der Antriebsnabe auf die angetriebene Trommel zu übertragen;

Fig, 2 einen Schnitt nach der linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 in Stirnansicht eine Einzelheit einer anderen Ausführungsform, bei der die Haltevorrichtungen für die elastomeren Glieder an den Kupplungsbacken befestigt sind und von den Backen nach innen stehen;

Fig. 4 eine Draufsicht, teilweise, im Schnitt, auf die Ausführung nach Fig. 3, wobei dargestellt ist, dass die elastomeren Glieder praktisch durch die Kupplungsbackeη umschlossen sind;

Fig. 5 eine Stirnansicht zur Darstellung einer Kupplungsbacke mit nach innen stehenden Endteilen, wobei zwischen diesen und zwischen den sich radial erstreckenden Flügeln der inneren Antriebsnabe ein längliches elastomeres Glied befestigt ist; _ ■ >

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Pig. 6 teilweise im Schnitt ein elastomeres Glied, an dessen Enden Deckplatten mittels eines Bolzen angeschraubt sind;

Fig. 7 einen Teilschnitt ähnlich Eig. 6 zur Darstellung einer anderen Ausführungsform des elastomeren Gliedes, an dessen Enden ^l DeckplatterJmittels eines Bolzen angeschraubt sind; ,

Fig. 8 eine Teil-Stirnansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit vorgespannten Kupplungsbacke*!,./, _i? bei der insbesondere bei niederer Drehzahl ein höheres Drehmoment erzeugt wird;

Fig. 9 eine Teil-Stirnaneicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit vorgespannten Kupplungsbacken, bei der die Drehmomentübertragung verzögert wird, bis die Drehzahl der Kupplung erhöht ist;

Fig. 10 eine Teil-Stirnansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit vorgespannten Kupplungsbacken zur Verzögerung der Drehmomentübertragung nach Fig. 9;

Fig. 11 ein Diagramm zur Erläuterung des Verhältnisses von Drehmoment zu Drehzahl (in Umdrehungen pro Minute), wie es bei den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung auftritt.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Zentrifugalkupplung 10 mit einer ren Nabe 12 und einer äusseren koaxial zur inneren Nabe 12 an geordneten Trommel 14. Eine Welle 16 ist mittels einer Nut- und Feder-Verbindung undrehbar in einer axialen Bohrung 18 der inneren Nabe 12 angebracht, wodurch der Antrieb einer. -'-. Antriebsmaschine, z.B. eines Motors oder dergl. über die Welle 16 auf die innere Nabe 12 übertragen wird.

η der äusseren Trommel 14 sitzt eine rückwärtige Platte 22, die eine axiale Bohrung 24 besitzt. Eine Abtriebswelle 26 ist

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mittels einer Nut- und Federbindung undrehbar mit der Platte. 22 verbunden. Hierdurch wird die Drehbewegung der Trommel 14 über die Platte 22 auf die Abtriebswelle 26 übertragen. Pig. 2' zeigt, dass die Bohrung 18 der Wabe 12 mit der Bohrung 24 der Trommel 14 fluchtet und dass die darin angebrachten Wellen 16 bzw. 26 ebenfalls koaxial miteinander fluchten. Wie im folgenden noch erläutert wird, kann eine Abweichung in der Ausrichtung von Habe. 12 zu Trommel 14 bzw. von der Koaxilität auftreten, ohne dass die Teile der Kupplung beschädigt werden. Perner kann eine Abweichung von der koaxialen Ausrichtung zwischen den Wellen 16 und 26 auftreten und doch die Kupplung ein Drehmoment von einem antreibenden zum angetriebenen Glied übertragen.

Die innere Nabe 12 besitzt ein Ausaenteil 30 mit einer Vielzahl radiail^sich erstreckender Flügel 32, die äussen mit Stirnkanten 34 enden. Zwischen den Flügeln 32 weist der Aussenteil 30 eine gebogene Aussenfläche 36 auf. Der Aussenteil 30 besitzt ferner ein Paar sich radial nach aussen erstreckender seitlicher Endflansche 38 und 40, deren Um&ngskanten 42 mit den S.tirnkanten 34 der Flügel 32 im wesentlichen fluchten. In.den Endflanschen 38 und 40 ist eine Vielzahl im Abstand voneinander angeordneter Bohrungen 44 vorgesehen. Die Bohrungen 44 in dem Flansch 40 sind vorzugsweise Gewindebohrungen, die einen Gewindeendteil von Bolzen 46 aufnehmen.■

Die Aussentrommel 14 ist mit einer Platte 22 verbunden, durch die eine Vielzahl Verbindungsbohrungen 48 hindurchgeht. Ein zylindrischer Trommelhauptteil 50 besitzt einen sich radial nach aussen erstreckenden Flansch 52 und eine zylindrische Innenfläche 54. Der Trommelhau pt teil 50 ist koaxial eur inne ren Nabe 12 angeordnet und weist eine Vielzahl von Bohrungen 56 zur Aufnahme von Schraubenbolzen im Flansch 52 auf, und diese Bohrungen fluchten mit Bohrungen 48 in der Platte 22* Schraubenbolzen 58 befestigen das Teil 50 an der Platte 22, so dass die Drehbewegung und das Drehmoment über den Hauptteil 50 zur Platte 22 und Welle 26 übertragen werden. Gewünschtenfalls

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können Trommel 14 und Platte 22 als ein einziges Teil ausgebildet sein.

Zwischen der inneren Nabe 12 und der äusseren Trommel 14 ist eine Vielzahl angreifender Backen 60 angeordnet,, die einen gebogenen Aussenteil 62 und einen sich radial nach innen erstreckenden Flügel 64 und eine gebogene Aussenfläche 66 aufweisen.

Ein Reibungsbelag 68, ähnlich den herkömmlichen Bremsbelägen, ist auf der gewölbten Aussenfläche 66 angebracht. Der Reibungsbelag 68 ist so angebracht, dass er an der zylindrischen Innenfläche 54 der äusseren Trommel 14 reibungsSchlussig angreifen kann. Die Backen 60 können so dimensioniert sein, dass der Reibungsbelag 68 im Ruhezustand der Antriebsnabe 12 Abstand von der inneren zylindrischen Fläche 54 der äusseren Trommel 14 hat. Dieser Abstand ist im oberen Bereich von Fig. 2 und im oberen .rechten Viertel von Fig. 1 dargestellt.

Die sich nach innen erstreckenden Flügel 64 der Backen 60 ragen zwisehenJSersflifi. radial nach aussen erstreckenden Flügel 32 der inneren Antriebsnabe 12 vor. Zwischen je einem der sich radial nach.innen erstreckenden Flügel 64 und je einem der sich radial nach aussen erstreckenden Flügel 32 sind elastomere Glieder 70 angeordnet. Diese elastomeren Glieder sind aus biegsamem Material hergestellt, wie natürlichem oder synthetischem Gummi oder einem anderen polymeren Material mit den Biegsamkeiteeigenschaften von Gummi. In der im oberen rechten Viertel von Fig. 1 und dem oberen Bereich von Fig* 2 dargestellten entspannten Stellung haben die elastomeren Glieder 70 im allgemeinen einen zylindrischen Querschnitt mit einer zylindrischen Aussenfläche 72 und einer axialen Innenbohrung 74. Durch je eine Bohrung des äusseren Flansches 38 und durch die axiale Bohrung 74 je eines elastomeren Gliedes 70 geht je ein Bolzen 46 hindurch und die-

gegenüberllegenae
ser ist in die/GewindeDohrung 44 des Flansches 40 einge-

OBlGlNAL INSPECTED 209 8 2 6/0556 >

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schraubt. Zwischen den Planschen 38 und 40 und den Stirn enden der elastomere! Glieder 70 sind Zwischenscheiben 76 angeordnet. Bei dieser Anordnung werden die elastomeren Glieder 70 durch die sich radial erstreckenden Plansche 38 und 40 der Nabe 12 in Bezug auf die innere Nabe 12 in ihrer Stellung gehalten; dabei tragen auch die Plansehe 38 und 40 zur Drehmomentübertragung bei. Obwohl in den Zeichnungen die Plansche 38 und als mit der Nabe einstückig dargestellt sind, können sie auch gesonderte Ringe sein, die der Nabe überlagert sind, so dass die elastomeren Glieder 70 in der richtigen Lage jeweils zwischen einem benachbarten sich nach- innen erstreckenden Plügel 64 und einem benachbarten sich nach aussen erstreckenden Plügel 32 gehalten werden. Werden die Glieder 38 und 40 als getrennte Hinge ausgebildet, so tragen sie nicht zur Drehmomentübertragung bei, da in diesem Pail die Nabenflügel 32 das Drehmoment übertragen. .

•Die flexible Zentrifugalkupplung arbeitet wie folgt: Die Welle 16 wird von einer Antriebsmaschine, z.B. einem Motor, einer Dampfmaschine oder dergl. angetrieben und versetzt ihrerseits die innere Nabe 12 in Drehbewegung. Die Drehbewegung der inneren Nabe 12 wird über die elastomeren Glieder 70 auf die Kupplungsbacken 60 übertragen. Die sieh radial erstreckenden Plügel 32 an der inneren Na.be 12 übertragen das Drehmoment über die elastomeren Glieder 70 auf die nach innen ragenden Plügel 64 an den Kupplungsbacken 60. Sobald die innere Nabe 12 eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht.hat, drückt die auf die Backen ausgeübte Zentrifugalkraft die Backen 60 nach aussen gegen die zylindrische Innenfläche 54 der äusseren Trommel 14, wobei die Reibungsfläche 68 am der zylindrischen Innenfläche 54 der Trommel 14 angreift . Oberhalb einer vorgewählten Geschwindigkeit der Nabe 12 wird das durch die Welle 16 auf die Nabe 12 ausgeübte Drehmoment über die Nabe 12 und die angreifenden Kupplungsbacken 60 auf die äussere Trommel 14 und auf die mit dieser verbundenen Welle 26 übertragen. Wenn die innere Nabe 12 das Drehmoment auf die äussere Trommel 14 über-

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- 3-er -

trägt, bewirkt der Abstand zwischen den inneren Nebenflügeln 32 und den Backenflügeln 64 durch die elastomeren Glieder die oben bereits erwähnte Servo-Winkelwirkung (servo angle effect) zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Glied.

In Fig. 3 und 4 sind gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die elastomeren Glieder 70 werden durch radial nach innen stehende Flansche 78 und 80 auf den Backen in ihrer Stellung zwischen den radial nach aussen ragenden Flügeln 32 der Nabe 12 und den radial nach innen ragenden Flügeln 64 der Kupplungsbacken 60 gehalten. Wie aus Fig. 4 und 3 teilweise im Schnitt zu ersehen ist, werden die elastomeren Glieder 70 von den Kupplungsbacken vorzugsweise umschlossen. Das Drehmoment wird von der inneren Nabe 12 auf die äussere Trommel 14 in ähnlicher Weise wie bei der oben beschriebenen Zentrifugalkupplung 10 übertragen« In der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 fehe%n die sich radial erstrekkenden Flansche 38 und 40 der inneren Nabe 12 sowie die langen Bolzen 46. Statt dessen sind die sich radial erstreckenden Flansche 78 und 80 an den Kupplungsbacken 60 vorgesehen.

Fig. 5 zeigt eine Kupplungsbacke 60 mit den bei Fig. 3 und erwähnten nach innen ragenden Flanschen 78 und 80. In den Flanschen 78 und 80 befinden sich Paare von miteinander fluchtenden Löchern 62 bzw. 84 für zwischen den Flanschen verlaufende Bolzen. Zwischen den sich radial erstreckenden Flügeln 32 der inneren Nabe 12 ist ;je ein elastomer es Glied 86 angeordnet, das im grossen und ganzen in Seitehansicht elliptische Gestalt hat» so dass die Oberfläche 88 des elastomeren Gliedes 86 an der Oberfläche 56 des Ausaenteils 30 der Nabe und den Seitenwänden der sieh radial erstreckenden Flügel 32 anliegt. Schraubenbolzen 90 ragen durch passende Öffnungen in dem el_Rstomeren Material und befestigen das ellipsenförmige elastomere Glied 86 an den Kupplungsbacken 60. Wenn die Kupplungsbacke 60 sich in der in Fig. 5 dargestellten Stellung befindet,

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wird das Drehmoment von den sich radial erstreckenden Flügeln 32 über die elastomeren Glieder 86 direkt auf den Umfangsteil 62 der Backe übertragen. Im Falle der Ausgestaltung des elaste-" meren Materials 86 nach Fig. 5 entfallen die radial nach innen ragenden Flügel 64- der Kupplungsbacke 60 und wird bewirkt, dass zentrifugales Angreifen der elastomeren Glieder an der Nabe und der Kupplungsglieder an der Trommel eintritt. . ·

Fig. 6 und 7 zeigen elastomere Glieder. 92 Und. 94. Das elastomere Glied 92 ist'zylinderförmig ausgebildet und weist eine Innenbohrung 96 auf. Durch die zylindrische. Bohrung 96 ragt ein Bolzen 98, und mit dem Bolzen 98 sind stirnseitige Deckplatten 100 verbunden, um die axiale Verformung des elastomeren Materials bei Übertragung des Drehmoments zu begrenzen. Fig. 7 ähnelt Fig, 6 darin, dass das elastomere Glied 94 eine axiale Bohrung 96 mit einem durch sie hindurchgehenden Bolzen 98 aufweist, der Deckplatten 100 an dem elastomeren Glied 94befestigt. Die Aussenfläche des elastomeren Gliedes 94 ist im grossen und ganzen tonnenförmig ausgebildet, wie Fig. 7 für entspannten Zustand zeigt, und sie verformt sich, wenn sie das Drehmoment zwischen den nach innen ragenden Flügeln 64 und den nach aussen ragenden Flügeln 32 der Kupplung 10 überträgt. . ■

Die elastomeren Glieder können gewünschtenfalls belastet sein, um von der inneren Nabe 12 auf die Kupplüngsbacken 60 eine vorgegebene Kraft auszuüben. Eine solche Vorbelastung kann verändert werden, um die anfängliche Drehmomentübertragung von der Nabe 12 auf die Trommel 14 bezüglich der Drehzahl der^Kupplung zu regeln. In der Ausbildung der Nabe 12 und Kupplungsbacken 60 können Änderungen vorgenommen werden, durch die eine Vorspannung bzw. Vorbelastung bewirkt wird, die.ein höheres anfängliches Drehmoment bei niederer Drehzahl liefert als bei der Ausführungsform nach Fig. 8, wie es durch die Kurve A in Fig. 11 dargestellt ist. In gleicher Weise können andere Ausführungsformen mit Vorspannung, z.B. wie in Fig. 9 und 10, dazu dienen,

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die anfängliche Drehmomentübertragung von der Nabe 12 auf die Trommel 14 zu verzögern» bis die Drehzahl erhöht ist, wie es die Kurve C in Pig. 11 zeigt« Linie B in Fig.. 11 zeigt den nieht-vorgepannten Zustand, wie er bei Fig. 1 vorstehend beschrieben wurde. In diesem Fall sind Drehmoment und Drehzahl anfänglich Bull und wächst das Drehmoment proportional dem Quadrat der Drehzahl.

Die Vorspannung kann dadurch erzielt werden, dass man überdimensionierte elastomere Glieder 70 in relativ zu diesen unter- ^ dimensionierte Hohlräume presst, die zwischen deiysich radial • nach innen erstreckenden Flügeln 64 der Backen 60 und den radial nach aussen ragenden Flügeln der Nabe 12"gebildet werden. Die elastomeren Glieder 70 können gewünsentenfalls auch dadurch vorgespannt werden, dass man sie durch einstellbare Organe,.z.B. Kompressionsorgane oder dergl. axial komprimiert. Die Ausführungsform nach Fig. 6 kann beispielsweise so abgeändert werden, dass, wenn die Stirnplatten 100 durch den Bolzen 98 miteinander verbunden werden, die axiale Abmessung des elastomeren Gliedes 70 vermindert wird, wobei die radialen Ausmasse des elastomeren Gliedes zunehmen und im.wesentlichen die Umrissform nach Fig. 7 entsteht. Auf diese Weise kann das gewünschte Maß an Vorspannung im wesentlichen nach Wunsch eingestellt und die gesamte Vor- . <-richtung leichter gemacht werden.

Fig. 8 zeigt die Anwendung einer Vorspannung, um eine anfängliche Drehmomentübertragung von der Nabe 12 auf die Trommel 14 bei Drehzahl Null oder niederer Drehzahl zu erreichen. Die in die Hohlräume zwischen die abwechselnden Nabenflügel 32 und Backenflügel 64 eingepressten elastomeren Glieder 70 drücken die Backen 60 radial nach aussen gegen die zylindrische Innenfläche 54. Wenn nun die Antriebswelle 16 in Drehung versetzt wird, bewirkt die innere Nabe 12 die Übertragung des Drehmoments über die elastomeren Glieder 70 auf die Backen 60, welche sich bereits' in Heibungsangriff mit der inneren zylindrischen Fläche 54 der Trommel 14 befinden. .

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Wenn die Drehzahl zunimmt, bewirkt die Zentrifugalkraft eine erhöhte Reibungsmitnahme zwischen den Backen 60 und der Innenfläche 54ι wodurch daa auf die Trommel übertragene Drehmoment erhöht wird (s. Linie A in Fig. 11).

Pig. 9 zeigt die Anwendung einer Vorspannung, um eine Verzögerung des Beginns der Drehmomentübertragung von der Nabe 12 auf die Trommel 14 bei Zunahme der Drehzahl beginnend von Null herbeizuführen. Die sich radial nach aussen erstreckenden Nabenflügel 32 sind in Umfangsrichtung zu Flanschen 35 abgebogen, und die radial nach innen ragenden Flügel 64 der Backen 62 bilden Innenflansche 65. Auf diese Weise bilden die abwechselnde» Flügel 32 und 64 und Flansche 33 und 65 jeweils Hohlräume zur Aufnahme der elastomeren Glieder 70 und dadurch eine Art Verriegelung der Nabe 12 mit den Backen 60. Die dabei jeweils in einem Hohlraum zwischen einen Nabenflügel und den ■benachbarten Flügel einer Backe eingepressten elastomeren Glieder bewirken vermöge der sich radial gegenüberliegenden Flansche 33 und 65» dass die Backen 60 radial nach innen, weg von der zylindrischen Innenfläche 54 der Trommel 14, gedrückt werden. Auf diese Weise tritt bei Beginn der Drehbewegung keine anfängliche Drehmomentübertragung von der Nabe 12 auf die Trommel 14 auf, da die Backen 60 die zylindrische Innenfläche 54 nicht berühren. Wenn die Drehzahl jedoch zunimmt, bringt die Zentrifugalkraft die Backen 60 in Berührung mit der Innenfläche 54, und wenn die Reibungskraft zwischen den Flächen 54 und 60 erhöht wird, wird sohliesslich das Drehmoment zur Trommel übertragen (s. Linie 0 in Fig. 11).

Fig* 10 zeigt eine andere Aus führung s form der Anwendung einer Vorspannung, um bei von Null zunehmender Drehzahl die Übertragung des Drehmoments von der Nabe 12 auf die Trommel 14 zu verzögern. Di© radial nach aussen ragenden Nabenflügel 32 sind in Umf angerichtung zu Flanschen 33 abgebogen, und jede der Backen 60 besitzt mehrere in Abstand voneinander, radial nach innen ragender Flügel oder Stege 64» die Innenflansche 65

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bilden, dies im Gegensatz zu den Einzelflügeln 64 der Backen 60 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. Die Baekenflügei 64 und die Nabenflügel 32 sind kreissymmetrisch um die innere Nabe 12 herum angeordnet. Dadurch greifen ähnlich wie in Fig. 9 die abwechselnden Flügel und Flansche nach Art einer Verriegelung zwischen Nabe 12 und Backen 60 ineinander und bilden Hohlräume zur Aufnahme der elastomeren Glieder 70. Wenn diese in den durch je einen Nabenflügel und den benachbarten Backenflügel gebildeten Hohlraum eingepresst werden, so haben die radial einander gegenüberliegenden Flansche 33 und 65 das Bestreben, die Backen 60 radial nach innen zu drükken, und zwar weg von der zylindrischen Innenfläche 54 der Trommel 14, wie bei Fig. 9 beschrieben und durch die linie C der Fig. 11 dargestellt ist. ■

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass bei der Zentri— fugalkupplung nach der Erfindung mit den elastomeren Verbindungen zwischen der Antriebsnabe und den Kupplungsgliedern die Schwierigkeiten, die bei Zentrifugalkupplungen mit Berührung von Metall an Metall zwischen treibendem und getriebenem Glied auftreten, behoben werden. Die elastomeren Kupplungsglieder lassen zu, dass die Teile der Kupplung (z.B. treibendes und angetriebenes Glied) nicht miteinander fluchten, und sie wirken, als Dämpfungsglieder für häufig auftretende Vibrationen oder Schwingungen. Die elastischen Kupplungsglieder können in Längsrichtung bei einigen Ausführungsformen elliptischen statt zylindrischen Querschnitt haben.

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Claims

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Dr. W. Schalk, Dipl.-lng. P. Wirth 2 1 5 1 70 O

Dipl.-lng. G. Dannenberg
Dr. V. Schmied-Kowarzik - ·

Dr. P. Weinhold, Dr. D. Gudel
6 Frankfurt/M., Gr. Eschenheimer Str. 39

14. Oktober 1971 16 Koppers Case 68M432 FW/Si

Patent- bzw. Schutzansprüche

1. j Zentrifugalkupplung, zur Übertragung eines Antriebsdreh-

. / moments von einer inneren Nabe auf eine zu dieser koaxial

angeordneten Aussentrommel der Kupplung oder umgekehrt, z.B. von einem Antriebsmotor aus über eine konzentrische Verbindung mit einem dieser Kupplungsteile _t wobei zwischen diesen Teilen mehrere vorzugsweise in gleichen Abständen voneinander über den Umfang der Aussentrommel verteilt Kupplungsbacken radial beweglich angebracht sind, die beim Umlauf der Nabe an einer zylindrischen Innenfläche der Aussentrommel mit zu diesei koaxial verlaufenden äusseren bogenförmigen Flächen durch Zentrifugalkraft reibungsschlüssig angreifen und auf die das Antriebsdrehmoment über elastomere Zwischengleider übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Glieder (70) zwischen der inneren Nabe (12) und der Aussentrommel (14) als Anschlagglieder eingesetzt sind und Anschlagflächen der Nabe und der Kupplungsbacken (62) derart berühren, dass das Drehmoment von der Nabe über die elastomeren Glieder auf die Kupplungsbacken übertragen wird.

2. Zentrifugalkupplung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , dass die elastomeren Glieder (70) in Hohlräume zwischen den Anschlägflächen der Nabe (12) und den Kupplungsbacken (62) derart eingesetzt sind, dass die Drehmomentübertragung von der Nabe auf die elastomeren Glieder und/oder von diesen auf die Kupplungsbacken (62) lediglich kraftschlüssig erfolgt.

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3. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _r dass die Kupplungsbacken (62) radial schwimmend zwischen der Nabe (12) und der Innenfläche der Aussentrommel (14) gelagert sind und die .elastomeren Glieder (70) an den Anschlagflächen der Kupplungsbacken als Lagerkörper angreifen, durch die deren Ruhestellung vor Einwirkung der Zentrifugalkraft auf die Backen bestimmt wird.

4. Zentrifugalkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Aussenfläche der Nabe (12)Flügel (32) radial nach aussen ragen, die Anschlagflächen für die elastomeren Glieder (70) bilden.

5· Zentrifugalkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die elastomeren Glieder (70) im grossen und ganzen in Seitenansicht elliptische Form haben und durch jedes dieser Glieder ein paar von in Abstand voneinander angeordnete Iiängsbohrungen hindurchgeht, dass ferner die Kupplungsbacken (62)/ein paar von radial nach innen ragenden Flanschen (78 und 8o)b3sitzen, die Bohrungen < (82 bzw· 84) zur Durchführung von Befestigungsbolzen für die elastomeren Glieder aufweisen, wobei diese durch die mit diesen Bohrungen fluchtenden Bohrungen der elastomeren Glieder hindurchgehen, und dass diese Glieder zwischen die stirnseitig bei den Kupplungsbacken nach innen ragenden Flansche (78, 80) und zwischen zwei benachbarte Flügel (32) eingesetzt sind, die von der Nabe (12) vorragen.

6. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Kupplungsbacken (62) radial nach innen ragende Flügel (64) aufweisen, die um die Nabe herum so verteilt sind, dass jeweils ein von der Nabe vorragender Flügel (32) mit einem von einer Kupplungsbacke(62)

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nach innen ragenden Flügel abwechselt, und dass je eines der elastomeren Glieder (70) zwischen je einen der Nabenflügel (32)-und dem benachbarten Flügel einer Kupplungsbacke so eingesetzt ist, dass es eine elastische Verbindung zwischen den bofcchbarten Flügeln herstellt.

7. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsbacken (62) an den Stirnenden radial nach innen greifende Flansche auf-

die
weisen, durch/die elastomeren Glieder (70) zwischen der Nabe

(12) und die Kupplungsbacken (62) in ihrer Lage gehalten werden. '

8. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , dass von der Nabe (12) an den Stirnenden je ein Flansch (42) radial nach aussen ragt und diese Flansche an die Stirnenden der elastomeren Glieder (70) anliegen und diese Glieder zwischen der Nabe und den Kupplungsbacken (62) in ihrer Lage halten.

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9. Zentrifugalkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Glieder (70: bzw. 92) in Seitenansicht im wesentlichen zylindrische Gestalt haben und eine axial hindurchgehende Bohrung zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens besitzen.

10. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennze lehnet , dass die an den Stirnenden der Nabe (12) radial nach aussen ragenden Flansche (42) eine Anzahl von kreisförmig angeordneten Bolzenlöchern (44) auf-

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weisen, durch die Bolzen (46) hindurchgehen, die auch durch : die auch durch die axialen Bohrungen der elastomeren Glieder (70) hindurchgehen und diese an der Nabe befestigen.

11. Zentrifugalkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Glieder (7Oj 92) in ihrer Arbeitslage derart vorgespannt sind, dass sie eine Kraft vorgegebener Grosse von der inneren Nabe (12) auf die Kupplungsbacken (62) übertragen und dass diese radial nach aussen gegen die zylindrische Innenfläche der Aussentrommel (14) gedrückt werden.

12. Zentrifugalkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Glieder (70, 92) derart vorgespannt sind, dass sie eine Kraft vorgegebener Grosse von der inneren Nabe (12) auf die Kupplungsbacken (62) ausüben ,wobei deren Anlageflächen (bei 65) und diejenigen (bei 33) der von der Nabe vorragenden Flügel (32) die elastomeren Glieder so umfassen, dass die Kupplungsbac-ken durch die Vorspannkraft radial nach innen von der zylindrischen Innenfläche der Trommel (I4)weggedrückt werden.

oder 12

13. Zentrifugalkupplung nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet, dass die radial in Abstand voneinander angeordneten, von den Kupplungsbacken (62) nach innen ragendeiFlügel (64) und die von der Nabe (12) radial nach aussen ragenden Flügel (32) um die Nabe herum symmetrisch verteilt sind.

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to

14. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Nabe (12) radial nach außen ragenden Flügel (32) jeweils zwei in Umfangsrichtung verlaufende Endflansche (33) besitzen, die je ein elastomeres Glied (70) in Abstand von der Innenseite der benachbarten Kupplungsbacke (62) übergreifen, und daß jede Kupplungsbacke (62) entweder einen mittleren radial nach innen ragenden Flügel (64) oder an den Bogenenden der Backe je einen radial nach innen ragenden Flügel (64) aufweist, von dem zwei Flansche (65) bzw. von denen je ein Flansch (65) in Umfangsrichtung absteht bzw. abstehen und je ein elastomeres Glied (70) untergreifen, so daß die Kupplungsbacken radial nach innen gedruckt werden.

Der Patentanwalt:

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