DE2257074C3 - Drehmomentbegrenzungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentbegren- Welle montiert und drückt durch eine Feder gegen zungskupplung, insbesondere mit in axial gerichteten 40 die andere Scheibe.

Aussparungen gslagerten Kugeln in zwei einander Die Regelung des zu übertragenden Drehmoments

gegenüberstehenden Kupplungsscheiben zum Über- geschieht dadurch, daß die Länge des Raumes der tragen des Drehmomentes, wobei eine relative Win- Feder oder der Federn verändert wird. Die bewegkel^ewegung dieser beiden Scheiben eine relative liehe Scheibe wird durch geeignete mechanische Mit-Längsverschiebung der verschiebbar montierten 45 tel in der ausgekuppelten Stellung festgehalten, um Scheibe ergibt, sowie mit Mitteln zum Kompensieren nach einer Überlastung der Kupplung einen Kontakt dieser Längsverschiebung. der Teile, die das Drehmoment übertragen, zu ver-

Drehmomentbegrenzungskupplungen sind Einrich- hindern.

tungen, die eine von einem Motor angetriebene Ma- Die Feder wird manchmal von einem konischen

schine schützen, wenn diese Maschine sich mecha- 5" Federring gebildet, dessen Gleichgewichissfellung nisch festfährt. Sie sind auf einer Verbindungswelle (ebene Scheibe) vor dem vollständigen Auskuppeln zwischen Motor und angetriebener Maschine mon- überschritten wird, und welcher folglich im Falle tiert und begrenzen das Drehmoment auf einen vor- einer Überbelastung plötzlich von der normalen koniher eingestellten Wert, der zwischen dem Drehmo- sehen Stellung in die entßeEengesetzte konische Stelment bei normalem Betrieb der angetriebenen Ma- 55 lung übergeht.

schine und dem Drehmoment liegt, bei dem die ange- Andere Mechanismen arbeiten mit Kniegelenk und

triebene Maschine oder die Verbindungswelle oder Feder, um eine der Scheiben bistabil zu machen, der Motor selbst Schaden erleiden würde. welche sowohl in der eingekuppelten als auch der

Es sind zwei große Klassen von Drehmomentbe- ausgekuppelten Stellung stabil gehalten ist, wobei der grenzungskupplungen bekannt: 60 Schaltvorgang rasch erfolgt.

Man kennt auch elektromagnetische Kupplungen

Drehmomentbegrenzungskupplungen, die im mit gegenüberliegenden Verzahnungen, bei denen ein Falle der Überbelastung und während der gan- magnetisches Feld, das durch einen elektrischen zen Dauer der Überbelastung das vorher einge- Strom aufgebaut wird, die beiden Scheiben in Konsieike Drehmoment weiter übertragen, wobei 65 takt hält, während eine schwache Feder sie zu trendiese nach dem Reibungs-, dem elektrischen nen versucht. Bei einem Über-Drehmoment entfernen Wirbelstrom- oder nach dem hydraulischen sich die beiden in Kontakt befindlichen Scheiben Kupplungsprinzip arbeiten, und voneinander, die Kraftlinien verlängern sich und er-

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zeugen eine Änderung des magnetischen Widerstan- Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung

des und folglich eine Änderung der Stromstärke in ist dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete der

der trregerspule. Diese Änderung der Stromstärke, einen Kupplungsscheibe aus Scheibchen bestehen,

die durch einer, geeigneten elektrischen Schaltkreis deren Winkelposition zum Ändern der Magnetkraft

festgestellt wird, unterbricht die Erregung der Spule, 5 verstellt werden kann Hierdurch ist das Überla-

uiid die Verbindung ist ausgekuppelt. stungs-Drehmoment einstellbar.

Weiter kennt man Drehmomenlbegrenzungskupp- Schließlich zeichnet sich eine vorteilhafte Weiter-

iungen mit einem inagnetischen Pulver, das die Mo- bildung der Erfindung dadurch aus, daß die axial

torwelle und die Antriebswelle unter dem Einfluß verschiebbare Kupplungsscheibe über flexible La-

eines magnetischen Feldes, das von einer Spule oder io mellen mit der zugeordneten Welle drehfest verbun-

einem Permanentmagneten erzeugt wird, fest verbin- den ist. Durch die Anordnung der flexiblen Lamellen

det. ist gewährleistet, daß der Drehantrieb des in Längs-

Aus der USA.-Pat^ts, -SnJt 2 929 477 ist eine richtung verschiebbaren Teils ohne Reibung erfolgt.

Drehmomentbegrenzu . i_u 7 bekannt, die als Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die

Kupplungsorgzn zwe^: _£ ...iiagnete verwendet. 15 Zeichnung wie folgt beschrieben.

Die Permanentmagr... ■■ ·-· ~ i einer Überlastung Fig. 1 und 2 zeigen in zwei verschiedenen Be-

der Kupplung bis zu ,iti„n, Vvinfcel von 180° zuein- triebsstellungen Querschnitte einer Auslöse-Drehmo-

ander axial verdreht werden, wobei dann beide Per- ment-Begrenzungskupplung;

manentmagnete gleichpolig geschaltet sind, sich von- F i g. 3 zeigt eine Detailalisicht mit vor allem zwei

einander axial abstoßen und hierdurch die Kupplung 20 der Magnete, welche von einer in einem beweglichen

gelöst wird. Bei dieser Kupplung ist jedoch das Über- Gehäuse eingeschlossenen Scheibe getragen werden,

lastungs-Drehmoment nicht einstellbar. und

Schließlich ist aus der fran7cv.ischen Patentschrift Fig.4 zeigt eine Vorde.ansicht der Verbindungs-

2078 731 eine Überlastkupplung bekannt, die neben lamellen.

bereits erwähnten Kupplungselementen, zwei drehba- 25 Es ist eine Motorwelle 1 mit Abtriebswelle 2 zu ren Kupplungsteilen mit einer diese Teile zur ge- verbinden, wobei die Rotation ohne Rutschen und meinsarnen Drehung koaxial verbindenden und unter nur in einer einzigen Winkelposition sicher -estellt ist. Überlast lösbaren Mitnehmereinrichtung, zusätzlich Hierbei soil nach Belieben manuelles Ein- und Auseinen elektrischen Überwachu.igsschaltkreis verwen- kuppeln der Abtriebswelle ebenso wie auch automadet, der bei einer Relativdrehung der Kupplungsteile 30 tisches Auskuppeln im Falle eines übermäßigen gegeneinander schaltet. Die zusätzlich zu der mecha- Drehmomentes möglich sein.

nischen Trennung vorgesehene elektrische Trennvor- Die Welle 1 trägt eine verkeilte Scheibe 3, welche

richtung benötigt jedoch eine elektrische Energie- mittels Mitnahmebolzen 4, die mit ihr verbunden

quelle und ist bei Stromausfall wirkungslos. sind, über metallische Lamellen 5 Bolzen 6 antreibt,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der 35 die fest verbunden sind mit zwei miteinander zusam-

eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß mengebauten Teilen 7 und 8. Der das Gehäuse bii-

sie in in Umfangsrichtung festgelegten Positionen dende Komplex 7-8 hat wegen der Biegsamkeit der

ein- und auskuppelt, ohne elektrische Versorgung ar- Lamellen 5 also eine Möglichkeit zur Längsverschie-

beitet und auch willkürlich betätigt werden kann. bung. Andererseits ist das Gehäuse 7-8 während der

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, ♦< > Rotation fest mit der Welle 1 verbunden, daß Permanentmagnete zum Kompensieren der Das Teil 8 besitzt auf seiner äußeren Oberfläche Längsverschiebung und entsprechend der für die Bohrungen 9, die Kugeln 10 enthalten, die durch Drehmomentbegrenzung aufzubringende Kraft so an- Stellschrauben 11 in konische öffnungen 12 gedrückt geordnet sind, daß das Magnetfeld in beiden Endstel- werden, welche sich in einer fest mit der Abtriebslungen geschlossen ist, und daß eine Vorrichtung 45 welle 2 verbundenen Scheibe 13 befinden, zum willkürlichen Scha.ten der Kupplung vorgesehen . Eine Scheibe 14 aus nichtmagnetischem Material, ist. die fest mit der Motorwelle 1 verbunden ist, trägt Durch das in beiden Endstellungen geschlossene Magnete 15, die Weicheisenscheibchen 16 anziehen, Magnetfeld sind eingekuppelte und ausgekuppelte die von einem nichtmagnetischen Rahmen 17 getra-Stellung klar festgelegt, und es kann die Kupplung in 5° gen werden, welche in einem auf der inneren Obereiner der beiden Stellungen eindeutig gehalten wer- fläche des Teils? angeordneten Einschnitt la <-.igeden. Ein weiterer Vorteil ist, daß bedingt dur^h das bracht ist. Der Rahmen 17 kann mittels der Schrauschnelle Abnehmen der Kraft bei einem Luftspalt ύι ben 18, die durch im Teil 7 angebrachte Ganglöcher sehr plötzliches und schnelles Schalten der Kupplung 19 hindurchgehen, ^ zur Justierung bezüglich des möglich ist. Weiterhin läßt sich die Kupplung will- 35 1 eiis 7 von Hand gcüi chi werden, kürlich betätigen. So kann die Kupplung absichtlich Die Magnete 15 sind gemäß F i g. 3 derart anausgelöst oder nach einer absichtlichen Auslösung geordnet, daß sie auf den zwei Oberflächen der oder einer Auslösung wegen Überbelastung neu ar- Scheibe 14 abwechselnd einen Nord- und einen Südmiert werden. Schließlich ist es von Vorteil, daß die pol bilden.

Kupplung von einem elektrischen störanfälligen Sy- 60 Die Scheibchen 16, deren Zahl gleich der der Mastern unabhängig ist. gnete ist, sind durch Rillen getrennt, die den Luft-Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß spalt bilden. Die Anordnung der Magnete 14 ist derdie Magnete in einem abgeschlossenen Raum unter- art daß das Gehäuse 7-8 gemäß Fig. 1 (eingekupgebracht sind. Hierdurch wird erreicht, daß keine pelte Stellung) nach links oder gemäß F i g. 2 (ausge-Späne, Fremdkörper od.dgi. zwischen die zusam- S₅ kuppelte Stellung) nach rechts gehalten werden kann. menwirkenJen Magnetoberflächen gelangen und sich In der eingekuppelten Stellung (Fig. 1) ist die Anein unerwünschter Luftspalt bilden kann, welcher Ziehungskraft der Magnete regelbar, indem man mit einen Mdgnetschluß beeinträchtigt. Hilfe der Schrauben 18 die Winkelposition der

Scheibchen 16 bezüglich der Magnete 15 verändert. Diese Maßnahme zielt darauf, den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises der Magnete und folglich ihre Anziehungskraft verstellbar zu machen.

Die Wirkungsweise des Auslöse-Drehmomenl-Begicnzers ist wie folgt:

Das Drehmoment, das /wischen den Wellen J und 2 übertragen werden soll, hat auf Grund des Kontakts der Kugeln It in den konischen öffnungen 12 eine Kraft zur Folge, die entlang der Rotationsachse der Wellen und von der Wellet nach der Welle 2 gerichtet ist Diese Kraft wird durch die Anziehungskraft zwischen den Magneten 15 und den Scheibchen 16 kompensiert, welche auf das Gehäuse 7-8 durch die Schrauben 18 übertragen wird.

Solange die durch das übertragene Drehmoment verursachte Längskraft kleiner ist als die Anziehungskraft der Magnete, bleiben die Kugeln in den konischen Öffnungen und übertragen das Drehmoment.

Wenn dagegen die durch das Drehmoment verursachte Längskraft die Anziehungskraft der Magnete übertrifft, verliert die Anordnung 16 den Kontakt mit den Magneten, die so dem Gehäuse 7-8 die Möglichkeit geben, sich nach rechts zu verschieben (wenn man F i g. 2 betrachtet), was bewirkt, daß die kleinen Kugeln 1· die konischen öffnungen 12 verlassen und daß ausgekuppelt »/3rd. Wenn der Hub des Gehäuses 7-S vollendet ist, ziehen die Magnete 1.5 mit ihrer Hnkcn Oberfläche das "I eil 8 an und halten es so in Stellung »ausgekuppelte (F i g. 2).

Ein Bedienungshebel 2·, der mit dem Rahmen 21 gelenkig verbunden und mit einer Laufrolle 22 abgeschlossen ist, erlaubt es, die Längsverschiebung des

ίο Gehäuses 7-t in die Stellung »eingekuppelte oder in die Stellung »ausgekuppelt« zu bewirken.

Nach einer absichtlichen Auslösung oder einer Auslösung durch ein zu großes Drehmoment ist es notwendig, die Vorrichtung neu zu armieren, indem man mit Hilfe des Hebels 2· den Kontakt der Kugeln mit der Oberfläche des Teils 13 aufrechterhält, wobei die Welle 1 mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird, bis die Kugeln It den öffnunger !2 gegenüberliegen und somit das Wiedereinrücken der

ao Kupplung bewirken.

Man kann auch die Rollen der Motorwelle 1 und der Abtriebswelle 2 vertauschen. Weiter können die flexiblen Lamellen 5 durch jede andere Vorrichtung wie einen Gleitkeil, eine ausgekehlte Welle us-v. er-

»5 setzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Auslösungsdrehmoment - Begrenzungskupplun- Patentansprüche: gen, die ein automatisches Auskuppeln bewir ken, sobald das zu übertragende Drehmoment

1. Drehmomentbegrenzungskupplung, insbe- den vorher eingestellten Wert übersteigt, und sondere mit in axial gerichteten Aussparungen 5 die das angetriebene Teil vollkommen vom Mogelagerten Kugeln in zwei einander gegenüberste- tor trennen.

henden Kupplungsscheiben zum Übertragen des

Drehmomentes, wobei eine relative Winkelbewe- Diese Drehmomentbegrenzungskupplungen erfor-

gung dieser beiden Scheiben eine relative Längs- dem nach einem Betrieb zwecks Wiedereinkuppeln verschiebung der verschiebbar montierten io eine Neuarmierung.

Scheibe ergibt, sowie mit Mitteln zum Kompen- Drehmomentbegrenzungskupplungen der ersten

sieren dieser Längsverschiebung, dadurch Klasse können im allgemeinen bei mittleren Drehmogekennzeichnet, daß Permanentmagnete menten, die gegenüber dem eingestellten Drehmo-(15) zum Kompensieren dieser Längsverschie- ment niedrig sind, leicht rutschen, während die der bung und entsprechend der für die Drehmoment- 15 zweiten Klasse überhaupt nicht rutschen,
begrenzung aufzubringenden Kraft so angeordnet Ein anderer Unterschied ist, daß die Drehmomentsind, daß das Magnetfeld in beiden Endstellun- begrenzungskupplungen der ersten Klasse im allgegen geschlossen ist, und daß eine Vorrichtung meinen die Wellen ohne Ortsbestimmung miieinan-(20) zum willkürlichen Schalten der Kupplung der verbinden, d. h., daß die Weilen zueinander in vorgesehen ist. so Drehrichtung nicht fixiert sind und diese in einer be-

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge- liebigen Winkelposition zueinander stehen können, kennzeichnet, daß die Magnete (15) in einem ab- während die der zweiten Klasse im allgemeinen nur geschlossenen Raum untergebracht sind. eine begrenzte Anzahl von relativen Winkelpositio-

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch nen für das Einkuppeln besitzen. Letztere können sogekennzeichnet, daß die Magnete der einen *5 gar so beschaffen sein, nur einmal pro Umdrehung Kupplungsscheibe (7) aus Scheibchen (16) beste- einzukuppeln.

hen, deren Winkelposilion zum Ändern der Ma- Diese Ai'siöse-Drehmomer^-Begrenzungskupplun-

gnetkraft verstellt werden kann. gen bestellen au., zwei gegenüberstehenden Scheiben,

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 wobei die eine mit der Motorwelle und die andere bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial ver- 30 mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Diese scrL_bbare Kupplungsscheibe (7) über flexible beiden Scheiben besitzen auf ihren gegenüberliegen-Lamellen (5) mit der zugeordneten Welle (I) den Flächen ineinandergreifende komplementäre drehfest verbunden ist Formen (Kugeln auf der einen Scheibe, konische

Schalen auf der anderen oder Kegelstumpfräder), der-35 art, daß eine relative Winkelbewegung dieser beiden

Scheiben eine relative Längsbewegung der einen

Scheibe bezüglich der anderen bewirkt. Im allgemeinen ist die eine der Scheiben verschiebbar auf ihrer