DE2312636B2 - Riementrieb für elektromotorisch betriebene Maschinen, insbesondere Haushaltsgeräte und Bodenbearbeitungsmaschinen - Google Patents
Riementrieb für elektromotorisch betriebene Maschinen, insbesondere Haushaltsgeräte und BodenbearbeitungsmaschinenInfo
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- F16D43/00—Automatic clutches
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Description
45
Bei einem Riementrieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (DT-OS 19 45 002)
erfolgt die Kraftübertragung von einer Antriebseinheit auf das Bearbeitungswerkzeug mittels dazwischengeschalteter
Übertragungselemente.
Der Zweck dieser Riementriebe besteht darin, eine von einer Antriebseinheit erzeugte Antriebsbewegung
und Leistung auf das Arbeitswerkzeug zu übertragen und gleichzeitig, bei Blockierung des angetriebenen
Arbeitswerkzeuges durch rotationshemmende Gegenstände, die Antriebsteile, wie z. B. einen Zahnriemen
o. ä., vor Beschädigung oder gar Zerstörung zu schützen.
Derartige Riementriebe sind bekannt, indem auf der Welle eines Arbeitswerkzeuges eine Hülse mit
materialeinheitlich angeformter Anlagescheibe kraftschlüssig befestigt ist, auf die eine Riemenscheibe lose
aufgesetzt wird. Die Anlagescheibe zeigt zum Wellenende hin eine spitze Rastnase, deren Flanken sich zur
Riemenscheibenanlage hin verbreitern und die in eine an der Riemenscheibe angebrachte gleichförmige
Ausnehmung formschlüssig eingreift.
Im Normalbetrieb, d. h. bei Normal- oder unbelastetem Zustand, wird die Riemenscheibe von einer
mittels einer Scheibe und einer Mutter gegen Abspringen gesicherten Feder gegen die Anlagescheibe
gedrückt, wobei die Rastnase in die Rastnut greift und somit das Antriebsmoment von der sonst losen
Riemenscheibe über das auf der Welle befestigte Mitnehmerteil auf das Bearbeitungswerkzeug überträgt.
In der materialeinheitlich mit der Mitnehmerscheibe verbundenen Hülse ist einmal eine umlaufende
Nut und zum andern eine schräg in diese einlaufende, zur Mitnehmerscheibe hin versetzte Führungsnut
vorgesehen. Aus einer in der Riemenscheibe vorgesehenen Bohrung ragt quer zur Rotationsachse
ein Stift, der mit seinem freien Ende in Normalstellung in die Führungsnut eingreift.
Wird nun das Bearbeitungswerkzeug durch irgendeinen Umstand blockiert, so drücken die Schrägseiten
der Rastnase und der Rastausnehmung sich auseinander. Der Siift in der Führungsnut unterstützt dieses
Bestreben noch durch die Anordnung der Führungsnut. Dadurch wird die Riemenscheibe gegen den
Druck der Andruckfeder vom Mitnehmend] gelöst, der Stift gleitjt in die radialumlaufende Nut und hält
die Riemenscheibe dort fest, so daß der Antriebsriemen oder die Antriebseinheit nicht blockiert werden
und die Zerstörung von Antriebselementen ausgeschaltet ist.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie stets nach einem Blockieren in die Betriebsstellung
zurückgeführt werden muß. Darüber hinaus erlaubt eine solche Vorrichtung nur zwei Betriebsmöglichkeiten,
die aus »eingerastet (Normalbetrieb)« und »ausgerastet (Blockierung)« bestehen. Weiterhin ist
eine aufwendige Mechanik notwendig, die durch die Vielzahl der Paßteile und Funktionsabläufe sehr störanfällig
ist.
Es ist sclion bekannt, Trennkupplungen für Riementriebe
als temperaturabhängige Reibungskupplungen auszubilden und sie im Innern eines Hohlrades
anzuordnen (DT-AS 12 21895, DT-AS 12 16 033).
Diese Kupplungen werden mittels temperaturabhängiger Schaltelemente zum Einkuppeln bewegt.
Nach der DT-AS 12 21 895 handelt es sich um eine
Kupplung, die eine spiralförmige, temperaturabhängige Feder mit einer Zunge aufweist. Diese Zunge
greift in einen Schlitz ein, der wiederum an einen spiralförmig gewendelten Bremsbelagträger angeschlossen
ist.
In der DT-AS 12 16 033 wirkt ein Temperaturmeßorgan auf ein hebeiförmiges Schaltorgan gegen
einen Federdruck ein. Das hebeiförmige Schaltorgan spreizt einen ringförmigen Bremsbelagträger und
bringt den Bremsbelag mit der Bremsfläche in Eingriff.
Die beiden vorstehend beschriebenen Kupplungen sind demgemäß nur für derartige Maschinen zu verwenden,
die selbst Hitze erzeugen und unabhängig davon einen Kühlprozeß einleiten. In beiden Fällen
ist es notwendig, daß die temperaturerzeugende Fehlerquelle unabhängig von der Kupplung sein muß.
Auch würde über die nur formschlüssig zusammengesteckten Bauteile die wärmebedingte Reaktion der
Kupplung zu stark verzögert.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile einen Riementrieb
für elektromotorisch betriebene Haushaltgeräte und Bodenbearbeitungsmaschinen zu schaffen, der es ermöglicht,
in Abhängigkeit von der Werkzeugbelastung der Antriebseinheit ein konstantes Drehmoment zu
übermitteln oder beim Blockieren eine Zerstörung der Antriebselemente zu vermeiden und automatisch
den ursprünglichen Kupplungszustand herbeiführt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß bei kleinstem Raumbedarf
eine temperaturabhiängige Reibungskupplung für einen Riementrieb geschaffen wurde, die es gestattet,
elektromotorisch betriebene Maschinen mit einem für die Antriebseinheit geregelten Drehmoment zu betreiben,
das unabhängig ist von der jeweiligen Belastung des Arbeitswerkzeuges. Ein weiterer Vorteil,
der dadurch erzielt wird, liegt in der Störunanfälligkeit der einzelnen Antriebsbauteile, indem die Antriebseinheit
bei vollständigem Blockieren des Arbeitswerkzeuges und der Antriebsriemen bei großer
Belastung nicht mehr zerstört werden. Darüber hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Drehmomentenregelung
vollautomatisch erfolgt und den Eingriff des Bedienenden oder gar Wartungspersonals
überflüssig macht. Ein weiterer Vorteil bietet sich, indem das von der Antriebseinheit aufgebrachte Moment
nur in stark reduziertem Anteil in Wärme umgesetzt wird, so daß dieser für die Einzelbauteile, wie
z. B. Zahnriemen, vertretbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt, um eine leichte und
unkomplizierte Montage zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab
durch ein Arbeitswerkzeug, auf dessen Achsstummel ein Antriebsrad aufgesetzt ist, in dem die temperaturabhängige
Reibungskupplung angebracht ist,
F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine in eine Bremstrommel eingesetzte temperaturabhängige Reibungskupplung,
F i g. 3 ein Funktions-Übersichtsdiagramm, das das Drehmoment in Abhängigkeit von Kupplungsreibungswärme
darstellt, wobei Kurve 1 die thermische Reibungskupplung charakterisieren soll.
In F i g. 1 ist auf dem Achsstummel 14 des Arbeitswerkzeuges 3 das Antriebsrad 1 mit der eingebauten,
temperaturabhängigen Reibungskupplung 2 durch Aufpressen befestigt. Die Verpressung erfolgt in einer
an der Bremstrommel 5 angelenkten Achsaufnahme 6, die dadurch die Bremstrommel 5 verdrehungsfest
mit dem Arbeitswerkzeug 3 verbindet. In die Bremstrommel 5 ist die temperaturabhängige
Reibungskupplung — auch dargestellt in F i g. 2 — kraftschlüssig eingesetzt, und diese überträgt das
Drehmoment, das mittels eines Zahnriemens 15 von der Antriebseinheit 4 — hier nur schematisch gezeigt
— auf das Antriebsrad 1 eingeleitet wird. Dies geschieht über die materialeinheitlich aus der Radialfluche
10 hervorstehenden, formschlüssig in die Mitnehmernuten 12 ragenden Mitnehmerzapfen 13 auf
den Mitnehmerring 9, der sonst berührungsfrei in die Bremstrommel 5 eingesetzt ist. An diesem sind Metallfedern,
die aus einem Bimetall geformt sind, befestigt, so daß diese in unbelastetem Zustand die
Bremsbacken oder -scheiben 8 mittels Eigenfederung gegen einen Bremskragen oder eine Bremsfläche 7
drücken und somit das Antriebsrad 1 kraftschlüssig mit dem Arbeitswerkzeug 3 verbinden, indem das zu
übertragende Moment durch die auf die Bremsbacken oder -scheiben 8 wirkende Federkraft eingestellt
wird.
Im Diagramm in Fig.3 ist die Funktion der temperaturabhängigen
Reibungskupplung 2 dargestellt,
indem das Maximaldrehmoment Mdmax mittels der
Andruckfeder 10 aus einem Bimetall eingestellt ist. Im Normalbetrieb, d. h. bei Rotation des Arbeitswerkzeuges 3 in den dafür vorgesehenen Grenzen,
wird das Maximaldrehmoment Mdmax nicht überschritten.
Tritt jedoch eine Belastung auf, die die temperaturabhängige Reibungskupplung 2 über das
eingestellte Maximalmoment beansprucht, so beginnt diese mit den Bremsbacken oder -scheiben 8 auf dem
Bremskragen oder der Bremsfläche 7 zu rutschen, 'r.id es entsteht dadurch Reibungswärme, die über
die Bremsbacken oder -scheiben 8 auf die Andruckfedern 10 übertragen wird und diese ebenfalls erwärmt.
Da die Andruckfeder 10 aus einem in richtiger Lage und Form erstellten Bimetallstreifen besteht,
zieht dieser bei Erwärmung die Bremsbacken oder -scheiben 8 vom Bremskragen oder der Bremsfläche
7 fort, und zwar in dem Maße, wie die Reibungswärme auftritt. Das heißt, je mehr Wärme der
Andruckfeder 10 zugeführt wird, desto mehr wird das Drehmoment Md verringert. Ist durch Reibung
soviel Wärme zugeführt worden, daß die Andruckfeder 10 die Bremsbacken oder -scheiben 8 vollständig
vom Bremskragen oder der Bremsfläche 7 gelöst hat, stellt sich eine Maximaltemperatur bmiSX
ein, die jedoch schnell wieder abgeführt wird. Beim Unterschreiten der Maximaltemperatur ömax bewegen
die Andruckfedern 10 die Bremsbacken oder -scheiben 8 wieder mit leichtem Druck gegen den Bremskragen
oder die Bremsfläche 7 und führen das Drehmoment Md durch die erneut einwirkende Wärme
wieder gegen Null. Wird nun der Lastzustand des Arbeitswerkzeuges 3 aufgehoben, so kühlt sich die
Andruckfeder 10 aus Bimetall ab, die dadurch in ihre ursprünglich vorgegebene Lage zurückkehrt und so
vollautomatisch das eingestellte Maximaldrehmoment Mdmax erreicht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Riementrieb Kk elektromotorisch betriebene
Haushaltsgeräte und Bodenbearbeitungsmaschinen, bei denen die Kraftübertragung von einer
Antriebseinheit auf das Arbeitswerkzeug mittels dazwischengeschalteter Übertragungselemente erfolgt,
wobei im Riementrieb eine auf Überlast ansprechende Trennkupplung, die bei einem
Blockiervorgang der Ausgangswelle automatisch die Drehmomentenübertragung unterbricht, vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung als temperaturabhängige Reibungskupplung (2) ausgebildet ist und. im Innern
eines Antriebshohlrades (1) geformte, an ihrem einen Ende Bremsbacken oder -scheiben
(8) tragende und mit ihrem anderen Ende an einem Mitnehmerring (9) befestigte, sich bei einer
Temperaturerhöhung in eine vorgegebene Riehtung bewegende Metallfedern (10) aufweist, so
daß nach Beseitigung der Störung ein automatisches Einrücken der Reibungskupplung (2) möglich
ist.
2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (1) eine Bremstrommel
oder -scheibe (5) aufnimmt, die eine darin zentrisch befestigte Achsaufnahme (6) und
einen radial umlaufenden Bremskragen oder eine Bremsfläche (7) aufweist.
3. Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Reibungskupplung
(2) an der Bremstrommel oder -scheibe (S), mit den Bremsbacken oder -scheiben (8) gegen den Bremskragen oder die Bremsfläche
(7) drückend, kraftschlüssig befestigt ist.
4. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (1) an seiner
Radialfläche (11) zwei materialeinheitlich daraus geformte, in die Mitnehmernuten (12) des Mitnehmerringes
(9) eingreifende Mitnehmerzapfen (13) zeigt.
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