DE2233130B2

DE2233130B2 - Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE2233130B2
Application number: DE19722233130
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-07-06
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1977-11-03
Also published as: FR2192653A5; IT990975B; GB1433409A; DE2233130C3; US3889491A; DE2233130A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskupplung mit einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, mit einer Mehrzahl von Kupplungselementen, die an einem der Kupplungsteile formschlüssig geführt, in radialer Richtung gegen in Umfangsrichtung geneigte Flächen des anderen Kupplungsteiles verspannt und bei Überschreiten eines einstellbaren Drehmoments durch Aufsteigen an den geneigten Flächen auskuppelbar sind, wobei die Kupplungselemente als Kugeln ausgebildet sind.

Eine solche Sicherheitskupplung ist aus der GB-PS 12 39 540 bekannt. In dieser ist eine Überlastkupplung beschrieben, bei der die Kupplungselemente durch eine achsgleich angeordnete Feder über die Kante eines Druckkörpers verspannt sind. Sobald das eingestellte Grenzdrehmoment überschritten wird, steigen die Kugeln an den in Umfangsrichtung geneigten Flächen des anderen Kupplungsteil empor und wandern dabei um die Kante des Druckkörpers herum. Nach dem Aufsteigen der Kupplungskugeln wirkt daher die von der Druckkörperkante auf sie ausgeübte Kraft der Feder nicht mehr schräg zur Achse hin, sondern achsparallel und klemmt die Kugeln in den Führungen des ersten Kupplungsteils fest. Um die Kupplung wieder zum Einrasten zu bringen, muß sie angehalten, müssen die Kupplungsteile so zueinander eingestellt werden, daß die Führungen des ersten über den Schrägflächen des zweiten Kupplungsteils stehen, und müssen die Kugeln einzeln oder, bei einer anderen Ausführung, über eine gemeinsame Hülse wieder in ihre Ausgangsstellung gedruckt werden. Durch diese Anordnung ist erreicht, daß die Kupplung nach Überschreiten des eingestellten Grenzmomentes ausschaltet und ausgeschaltet bleibt. Der Zweck dieser Anordnung ist der, das knatternde und verschleißfördernde Aus- und Ein- und wieder Ausrasten der Kupplungskugeln nach Überschreiten des Grenzmoments zu verhindern, das bei anderen bekannten Uber'.astkupphingen je Umdrehune so viele stoßartig auftretende Drehmomente ausübt, wie Kugeln vorhanden sind.

Eine Überlastkupplung dieser Art ist angebracht in den Fällen, in denen eine Überlast selten auftritt. Bei

Maschinen jedoch, die häufig überlastet werden, ist eine solche Kupplung nicht brauchbar, weil das Wiedereinkuppeln zu zeitraubend ist. Bei solchen Maschinen, z. B. bei Bohrhämmern, ist eine Überlastkupplung dringend nötig, eine Unterbrechung der Arbeit aber durchaus unerwünscht. Man braucht da eine Sicherheitskupplung, die den Arbeitsvorgang nicht unterbricht, aber die Überlastung zum Beispiel durch hörbares Überrasten deutlich anzeigt, ohne dabei zu vermeidbarem Verschleiß der Kupplungskugeln zu führen. Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine Sicherheitskupplung der genannten Art zu schaffen, die keinen Arbeitsgang erfordert, um wieder eingekuppelt zu werden, die aber auch nicht bei jeder Umdrehung drei- oder fünfmal oder noch öfter einrastet und damit die Kupplungskugeln durch Schläge vermeidbar beansprucht.

Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kupplungselemente durch eine achsgleich angeordnete Feder über einen eine Schrägfläche aufweisenden Umlenkkörper verspannt sind und daß die Kupplungselemente in Umfangsrichtung ungleichmäßig so verteilt sind, daß die Kupplungsteile nur in einer einzigen Winkelstellung, die sie zueinander einnehmen, miteinander kuppelbar sind.

Dadurch, daß die Kupplungselemente über einen Umlenkkörper verspannt sind, der eine Schrägfläche hat, werden die Kupplungskugeln nach dem Überschreiten des Grenzmoments und nach dem Auskuppeln sogleich wieder in radialer Richtung angepreßt, um wieder einzukuppeln; weiter wird durch die ungleichmäßige Verteilung der Kupplungskugeln erreicht, daß die Kupplungskugeln nach dem Ausrasten bei jeder Umdrehung nur ein einziges Mal einrasten. Bis der mit dem Gerät Arbeitende die Belastung senkt, kommen auf diese Weise nur ein oder wenige Kupplungsschläge zustande, wodurch die Kupplung geschont wird, ohne daß der Arbeitsvorgang unterbrochen werden muß.

Die ungleiche Verteilung der Kupplungselemente mit dem Ziel, weniger Kupplungsschläge je Umdrehung zu erhallen, ist aus mehreren Veröffentlichungen bekannt. Jedoch wird bei den in diesen Veröffentlichungen wiedergegebenen Vorschlägen nicht mit radial geführten Kugeln gearbeitet, die durch eine achsgleich angeordnete Feder verspannt sind, sondern mit anderen Mitteln:

1. FR-PS 6 81 212 mit axial bewegbaren Stirnklauen
(eine Kupplungsstellung je Umdrehung).

2. DT-PS 10 46 958 mit axial bewegbaren Kugeln
(eine Kupplungsstellung je Umdrehung).

3. US-PS 21 60 852 mit radial bewegbaren Rollen
(zwei Kupplungsstellungen je Umdrehung).

4. DT-PS 11 12 351 mit radial bewegbaren Bolzen
(zwei Kupplungsstellungen je Umdrehung).

Die Sicherheitskupplung zu 1. verlangt eine sehr genaue Ausführung der auf Kupplungsscheiben angeordneten, einstückig damit verbundenen Stirnklauen und ist dadurch aufwendig und teuer; die Kupplungsscheiben müssen formsteif und entsprechend schwer ausgebildet sein.

Die Sicherheitskupplung nach 2. ist für ortsfeste Flaschenverschließmaschinen entworfen, bei denen Gewicht, Baulänge und Durchmesser der Kupplung keine entscheidende Rolle spielen; eine so raumsparende, leichte und unter Umständen auch Platz für einen mittig durch die Kupplung geführten Schlagantrieb bietende Ausbildung wie bei radial geführten Kugeln ist

mit axial bewegbaren Kugeln nicht möglich.

Die Sicherheitskupplung nach 3. hat eine Vielzahl von Rollen als Kupplungselemente, die duich nach außen federnde Federringe in entsprechende Ausnehmungen des zweiten Kupplungsteils gepreßt werden. Wegen der Länge der kuppelnden Rollen müssen sowohl aie Ausnehmungen in dem zweiten wie die Führungen in dem ersten Kupplungsteil entsprechend genau bearbeitet sein, um ein sattes Tragen der Rollen zu gewährleisten. Diese Bearbeitung macht diese Art Sicherheitskupplung entsprechend teuer.

Die Kupplungsbolzen der Sicherheitskupplungen nach 4. sind durch je eine radial angeordnete Druckfeder gegen den zweiten Kupplungsteil verspannt. Um für diese Federn Platz zu schaffen, muß die Kupplung verhältnismäßig groß und schwer ausgebildet sein.

Der Vorteil einer raumsparenden, einfach herstellbaren Sicherheitskupplung der genannten Art, die mit durch eine achsgleich angeordnete Feder über einen eine Schrägfläche aufweisenden Umlenkkörper verspannten radial geführten Kugeln als Kupplungselementen arbeitet, wird besonders deutlich aus den zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben sind. Die erste dieser Sicherheitskupplungen bietet Raum für einen mittig dazu angeordneten Schlagantrieb, bei der zweiten ergibt sich eine besonders günstige Ausbildung der Schrägflächen, gegen die die Kugeln verspannt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Sicherheitskupplung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Sicherheitskupplung.

Auf einer Welle 15 sitzt in einer anderen Ausführung nach Fig. 1 und Fig. 2 kraflschlüssig eine Kupplungshülse 16, die mehrere Ausnehmungen 17 in ungleichmäßigen Winkelabständen aber in gleicher Ebene auf ihrer äußeren Mantelfläche aufweist. In diese Ausnehmungen 17 werden Kugeln 18, die in Bohrungen 19 in der Mantelebene geführt werden, durch einen Aüpreßring 20 gepreßt. Die Bohrungen 19 befinden sich in gleicher Zahl und Anordnung wie die Ausnehmungen 17 in einer die Kupplungshülse 16 überlappenden Hülse 21. An der Hülse 21 stützt sich über einen Zwischenring 22 eine Feder 23 ab, die den Anpreßring 20 beaufschlagt. Der Anpreßring 20 besitzt im Bereich seiner Anlage an die Kugeln 18 eine Anschrägung 24.

Die Hülse 21 überträgt dann ein Drehmoment, solange die Kugeln 18 von dem Anpreßring 20 in die Ausnehmungen 17 gepreßt werden, wobei über die Hülse 21, die Bohrung 19, die Kugeln 18, die

Kupplungshülse 16 und die Welle 15 eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird. Überschreitet das zu übertragende Drehmoment das eingestellte Maximalmoment, so werden die resultierenden Kräfte, die die Kugeln 18 aus den Ausnehmungen 17 herausdrängen, größer als die Kraft, die über die Feder 23 und den Anpreßring 20 in radialer Richtung auf die Kugeln 18 wirkt. Die Kugeln !8 bewegen sich in eiern Fall radial nach außen und können erst in die Ausnehmungen 17 einrasten, wenn sich Kupplungshülse und Hülse 21 um 360° gegeneinander verdreht haben.

Die Ausnehmungen 17 können die Form von Läng:,nuten haben, wobei der Querschnitt der Längsnut der Kugelform angepaßt ist. )c flacher diese Längsnuten sind, desto geringer ist bei gleicher Federkraft das aufnehmbare Drehmoment. Gleicherweise läßt sich auch mit der Gröfle der Kugeln 18 das aufnehmbare maximale Drehmoment beeinflussen. In einfachster Form können diese Ausnehmungen 17 natürlich auch Ansenkungen sein. Des weiteren können sich die Ausnehmungen unter Einsparung einer Kupplungshülse 16 direkt auf der Welle 15 befinden.

Eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1 wird auch in Fig.3 wiedergegeben. Auch hier werden Kugel 18' in Bohrungen 19' die in ungleichen Winkelabständen in einer Hülse 2Γ angeordnet sind, geführt und durch eine Kupplungskraft in Ausnehmungen 17' einer weiteren Hülse 16' gepreßt. Die Hülse 2Γ ist hierbei topfförmig ausgebildet und kraftschlüssig mit einem Ritzel 30 verbunden. In dieser Hülse bewegt sich ein Topf 29, der durch eine Feder 23' mit Anschrägiingen 24' gegen die Kugel 18' gepreßt wird. Die Kugeln 18' werden hierbei radial nach außen gedrückt. Die Ausnehmungen 17' sind in diesem Fall als Innennuten mit Kreissegmentquerschnitt ausgebildet.

Die im vorstehender, beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Sicherheitskupplung stellen jeweils nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen dar. Insbesondere ist e.~, selbstverständlich, daß die aufgezeigten Ausführungsformen sowohl bei Kupplungen anwendbar sind, bei denen der treibende und der getriebene Kupplungsteil ständig rotiert, als auch bei Kupplungen, bei denen der treibende und der getriebene Kupplungsteil zwar von einem Drehmoment beaufschlagt wird, aber ortsfest stillsteht.

Durch Kupplungen der beschriebenen Art wird erreicht, daß im Ansprechfall der Kupplung bei Erreichen eines maximalen Drehmoments nur einmal pro Umdrehung ein Einrasten erfolgen kann, wodurch die Belastungsspitzen des Antriebsmotors verringert werden. Trotzdem kann die Flächenpressung an den kraftübertragenden Teilen durch die Verwendung einer Vielzahl von Kupplungselementen gering gehalten werden und damit auch der Verschleiß.

Ilier/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Sicherheitskupplung mit einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, mit einer Mehrzahl von Kupplungselementen, die an einem der Kupplungsteile formschlüssig geführt, in radialer Richtung gegen in Umfangsrichtung geneigte Flächen des anderen Kupplungsteils verspannt und bei Überschreiten eines einstellbaren Drehmoments " durch Aufsteigen an den geneigten Flächen auskuppelbar sind, wobei die Kupplungselemente als Kugeln ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (18; 18') durch eine achsgleich angeordnete Feder (23; 23') ⁱ über einen eine Schrägfläche (24; 24') aufweisenden Umlenkkörper (20; 29) verspannt sind, und daß die Kupplungselemente in Umfangsrichtung ungleichmäßig so verteilt sind, daß die Kupplungsteile (16, 21; 16', 2Γ) nur in einer einzigen Winkelstellung, die -' sie zueinander einnehmen, miteinander kuppelbar sind.