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Aktenzeichen: Neuanmeldung KUPPLUNG Die Erfindung betrifft eine kupplung
mit einen an einer antriebswelle zu gemeinsamer Drehung angeordneten, eine seitliche
Reibfläche tragendlen Übertragungsteil, einem stationären Bremsteil mit einer der
Reibfläche des Übertragungsteiles in einem Abstand gegenüberliegenden Reib@däche,
einem auf einer angetriebenen Welle axial verschiebbar geführten Kupplungsteil mit
zwischen den Reibflächen des Übertragungsteiles und des Eremsteiles angeordneten,
diesen jeweils zugewandt gegenüberliegenden Reibflächen sowie einem Betätigungshebel
zur axialen verschiebung des Kupplungsteiles zwischen einer mit der Reibfläche des
Übertragungsteiles in Berührung stehenden Kupplungsstellung und einer mit der Reibfläche
des Bremsteiles in Berührung stehenden Bremsstellung.
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Wenn Kupplungen dieser Art zum Amtreiben oder Abbremsen von Maschinen
verwendet werden, wirkt das Drehmoment der Antriebsvorrichtung plötzlich auf die
angetriebenen vorrichtungen oder das durch Trägheit bedingte Drehmoment der angetriebenen
Vorrichtunglen plötzlich auf die Bremsvorrichtungen ein, sobald die Reibfläche des
Kupplungselementes alt der Reibfläche entweder des Übertragungsteiles oder des Bremsteiles
in Berührung kommt. Hierdurch wird auf die Kupplung eine starke Schlagwirkung ausgeübt,
die zu eine Bruch des Betätigungshebels, dor Reibflächen oder dergleichen führen
kann. Darüber hinaus ist es wegen der grossen Drehzahlunterschiede zwischen den
Reibflächen sehr schwierig, einen gschneidigen Eingriff zu bewirken, so dass bei
der ersten nerührung Vibrationen und Geräusche auftreten. Da jedoch keine
beschderen
Vorrichtungen zur Verneidung dieser Nachteile verfügbar sind, muss die Handhabung
des Betätigungshebels beim Anfahren und Abbremsen der Angetriebenen Vorrichtung
so geregelt werden, dass das Auftreten von Vibration und Geräusch möglichet verhindert
wird. zur Betätigung der Kupplung ist daher eine erfährene Bedienungsperson erforderlich,
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Kupplung zu schaffen.
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welche die bisherigen Nachteile vermeidet, auf einfache Weise die
beim Einrücken und Ausrücken auftretenden Stösse und die durch diese entstehenden
Beschädigungen vorringert oder vollständig beseitigt und dabei auch von ungeübten
Bedienungspersonal ohne Erzeugung von Vibrationen und Geräusohen ein- und ausgerückt
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kupplung der eingangs genanntlen
Art erfindungsgemäss d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kupplungsteil
mit dem Betätigungshebel durch ein Federelement verbunden ist und eine das Kupplungsteil
ständig gegen das Bremsteil drängende Spannvorrichtung vorgeschen ist.
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Wenn eine der im äusseren Umfangsbereich des Kupplungsteiles angeordneten
Reibflächen gegen die Reibrfläche des Übertragungsteiles angedrückt wird, überträgt
das Kupplungselement das Drehmoment der Antriebswelle auf die angetriebene Welle,
so dass diese gemeinsam rotieren. Wenn dagegen die gegenüberliegende Reibfläche
des Kupplungsteiles gegen die Reibfläche des Bremsteiles Angedrückt wird, kommt
die Rotation der angetriebenen Welle zum Stillstand. Das Andrücken wird dabei durch
axiale Verschiebung des Kupplungsteiles auf der angetrietenen Welle bewirkt.
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Der zur axialen Verschiebung des Kupplungsteiles auf der angetriebenen
Welle dienende Betätigungshebel ist an einem stationären Fahmen schwenkbar befestigt,
wobei das zwischen
dem Betätigungshebel und dem Kupplungeteil angeordnete
Federelement dafür sorgt, dass das Kupplungsteil der Bewegung des betätigungshebels
in elastischer Weise folgt.
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Nach einer beverzugten Ausführungsform kann das Kupplungsteil mit
dem Betätigungshebel über ein mit Führungsvorrichtungen des Kupplungsteiles in Eingriff
stehendes Joch und mindestens ein an diesem und am Betätigungshebel angreifendes
Federele ment verbunden sein. In weiterer Ausbildung kann das Joch am Betätigungshebel
um einen zu dessen Drehachse parallelen Schwenkzapfen verschwenkbar angelenkt sein
und durch mindestens ein Federelement in eine vorbestimmte Stellung relativ zum
Betätigungshebel gedrängt werden.
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Das Federelement kann nach einer Ausführungsform zweckmässig aus einer
Mehrzahl von übereinandergelegten Blattfedern bestehen, welche das Kupplungsteil
direkt oder indirekt mit dem Betätigungshebel verbinden, so dass es der Bewegung
des Betätigungshebels elastisch folgen kann. Statt dessen kann das Federelement
auch ein oder mehrere Zug- oder Druckfedern aufweisen, welche an dem den Betätigungshebel
mit dem Kupplungselement verbindenden Bereich so angeordnet sind, dass sie abenfalls
eine der Bewegung des Betätigungshebels elastisch folglende Bewegung des Kupplungsteiles
bewirken. Durch das Federelement wird daher ein stossartiges Ein- und Ausrücken
des Kupplungsteiles vermieden.
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Die erfindungsgemässe Kupplung kann weiterhin vorteilhaft eine Dämpfungsvorrichtung
zur Erzeugung eines die Einrück-und Ausrückbewegunglen des Kupplungsteiles dämpfenden
Reibungswiderstandes aufweisen. Die Dämpfungsvorrichtung kann dabei je nach den
Anforderungen entweder zwischen dem Betätigungshebel und dessen Drehachse oder zwischen
dem Betätigungshebel und dem Kupplungsteil bzw. dem Joch eine Reibungskraft erzougen.
Durch diese Reibungskraft wird die Gefahr eines stossartiglen Ein- und Ausrückens
weiter verringert
und die Gefahr eines Bruches des Betätigungshobels
oder einer Beschädigung der Reidflächen ausgeschaltet.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es szeigen: Fig. 1
einen durch die Mittelachse gelegten Längsschnitt der Kupplung, Fig. 2 eine geschnittene
Vorderansicht der Kupplung gemäss Fig. 1, Fig. 3 eine vergrösserte Aufsicht auf
die den Betätigungshebel mit dem Kupplungselement verbindenden Teile der Vorrichtung
gemäss der Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Seitenansicht der Teile gemäss Fig. 3, Fig.
5 eine vergrösserte Aufsicht auf eine andere Ausführungsform der in Fig.2 dargestellten
Teile, Fig. 6 eine Seitenansicht der Teile gemäss Fig. 5, Fig. 7 eine vergrösserte
Aufsicht auf eine weitere abgewandelte Ausf2hrungsform, Fig. 8 eine Seitenansicht
der Teile gemäss Fig. 7, Fig. 9 eine vergrösserte Aufaicht auf eine weitere abgewandelte
Ausführungsform, Fig.10 eine Seitlenansicht der Teile gemäes Fig. 9, Fig.11 eine
Aufsicht auf eine weitere abgewandelte Ausführungsform, Fig.12 eine Seitenansicht
der Teile gemäss Fig. 11, Fig. 13 eine vergrösserte Aufsicht auf eine voitere abgewandelte
Ausführungsform, Fig.14 eine Seitenansicht der Teile gemäss Fig. 19, Fig.15 eine
vergrössertge Aufeicht auf eine weitere abgewandelte Ausführungsform und Fig.16
eine Seitenansicht der Teile gemäss Fig. 15.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Kupplung besitzt eine durch eine
nicht dargestellte Antriebsvorrichtung oder einen Elektromotor angetriebene Antriebswelle
1, die in einem f;sclr 18 an .in.m stationären Rahmen SO gelagert ist und ein an
ihrem Ende befestigtes, als bertragungsteil dienendes Schwungrad 2 mit einer seitlichen
Reibfläche 2a aufweist. Unabhängig davon ist am Rahmen 20 ein Eremsteil 3 befestigt,
das eine Reibrfläche 3a aufweist, die der Reibfläche 2a des Schwungrades 2 in einem
geeigneten Abstand gegenüberliegt. Zwischen den Reibflächen 2a und 3a ist ein Kupplungsteil
4 angeordnet, das auf den einander gegenüberliegenden Seitenflächen im äusseren
Umfangsbereich mit Reibflächen 4a und 4b versehen ist, welche den Reibflächen 2a
und 3a gegenüberliegen. Das Kupplungselement 4 ist innerhalb des Bereiches zwischen
den Reibflächen 2a und 3a axial verschiebbar. An einem Endpunkt seiner Bewegung
wird das Brehmoment der Antriebswelle 1 durch die Berührung der Reibt che 4a mit
der Reibfläche 2a auf das Kupplungsteil 4 übertragen, während in der gegenüberliegenden
Endatellung der Bewegung die Rotation des Kupplungselementes 4 durch berührung der
Reibfläche 4b mit der Reibfläche 3a zum Stillstand kot.
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Das Kupplungselement 4 besitzt eine sich von ihrem inneren Umfang
nach einer Seite erstreckende Nabe 4c, welche das Ende 5a einer mittels eines Lagers
19 am Rahmen 20 gelagerten angetriebenen Welle 3 umschliesst und auf dieser mittels
einer keilnutverbindung axail verschiebbar geführt ist, so dass das auf das Kupplungsteil
4 übergehende Drehmoment auf die angetriebene Welle 5 zur Rotation der anzutreibendlen
Vorrichtung übertragen wird.
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Die axiale Verschiebung des Kupplungsteiles 4 wird durch Verschwenken
eines Betätigungshebels 6 bewirkt, welcher auf einer Drehachse 7 schwenkbar gelagert
ist, die am oberen Ende eines am Rahmen 20 befestigten Tragelementes 21 angeerdnet
ist.
Die Verbindung des Botätigungshebels 6 mit der Nabe 4c des Kupplunsteiles 4 erfolgt
über ein Federelement 8, das aus einer Schiehtung von übereinandergelegten Blattfedern
9 besteht. Die Blattfedern 9 sind dabei so angeordnet, dass das Kupplungsteil 4
der Bewegung des Betätigungshebels 6 unter der elastischen Federkraft der Blattfedern
9 folgen kann.
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Der Betätigungshebel 6 ist mit dem froien Ende einer als Zugfeder
ausgebildeten Spannvorrichtung 16 vergbundlen, die an ihrem anderen Ende am Bremsteil
3 oder einem sonstigen geeigneten stationären Bauteil befestigt ist. Durch die Zugfeder
16 wird das Kupplungsteil 4 ständig in Richtung des Bremsteiles 3 gedrängt. Die
hülsenförmige Nabe 4c des Kupplungsteils 4 hat eine hinreichende Länge um das Auftreten
von Vibrationen der Nabe auf der angetriebenen Welle 3 zu unterbinden, die sonst
wegen der einseitigen Unterstützung des Kupplungsteiles 4 auftreten könnten.
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Das an einem Ende durch eine Niete 17a mit dem Ende des Betätigungshebels
6 verbundlene, aus einer Schichtung von Blattfedern 9 bestehende Federelement 8
ist an seinem anderen Ende mit einer Niete 17b an einem Joch 11 befestigt, das mit
der am Ende der Nabe tio angeordneten führungsvorrichtung 12 in Eingriff steht.
Die Führungsvorrichtung 12 umfasst zwei in inem Abstand voneinander unter Bildung
einer dazwischenliegendlen Nut 14 angeordnete Axialdrucklager 13. DAs Joch 11 besitzt
einwärts vorstehend. Klauen 15, welche in die Nut 14 eingreifen.
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Wenn der Betätigungshebel 6 gemäss Fig. 1 gegen die Kraft der Spannvorrichtung
16 in Richtung des Pfeiles A verschwenkt wird, wird das Kupplungsteil 4 durch das
aus geschichteten Blattfedern 9 bestehende Federelement 8 und das Joch 11 in Richtung
des Pfeil es B verschoben und die Reibfläche 4a mit der Reibfläche 2a des Schwungrades
2 im Berührung gebracht,
so dass das Drehmoment von der Antriebswelle
1 auf die angetriebene Well. 5 übertragen wird. Während bii den herkömmlichen Kuplungen
die Berührung des mit gegebener Drehzahl rotierenden Schwungrades 2 mit dem nicht
rotierenden Supplungsteil 4 eine heftige Stosswirkung und eine in Drehrichtung wrkene
Vibration erzeut, wird durch die Elastizität der Blattfedern 9 die Stosswirkung
abgefangen und die Vibration zur geschmeidigen Übertragung des Drehmomentes absorbiert.
Während der durch die vorstehend genannten Betriebsvorgänge bewirkten Defrmation
der übereinenadergeschichteten Blattfedern 9 tritt darüber hinaus eine Reibung an
den Zwischenflächen der Blatt federn auf und die sich daraus ergebende Rebungskraft
übt eine dämpfende Wirkung zum sorbieren der Stösse und Vibrationen und zur Erzougung
einer geschmeidigen Berührung der Reibflächen aus.
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Wenn der Betätigungshebel 6 von der darauf wirkenden Betätigungskraft
freigesetzt wird kehrt er unter der Einwirkung der Spannvorrichtung 16 selbstätig
in seine Ausgangsstellung zurück, wobe das Kupplungsteil 4 von der reibfläche 2a
des Schwungrades 2 abgehoben und die gegenüberliegende Reibfläche 4b mit der Reibfläche
3a des Bremsteles 3 in Berührung ge.
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bracht wird. Zum Zeitpunkt dieser Berührung ist das Kupplungsteil
4trotz der Freisetzung vom Drehmoment der Antriebswelle infolge seiner eigenen Trägheit
und der Trägheit der ange triebenen Vorrichtung noch in Rotation, während das Breme.
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tel 3 stillsteht. Dementsprechend absorbieren die übereinandergeschichteten
Blattfedern 9 auch in diesem Falle Stosswirkungen und Vibrationen und ermöglichen
es, das Kuplungsteil 4 und die angetriebene Vorrichtung ohne nachteilige Nebenwrkungen
glatt zum Stillstand zu bringen.
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Bei der in den fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform wird an
Stelle der übereinandergeschichteten Blattfedern 9 ein aus zwei Zugfedern 29 bestehendes
Federelement@ verwendet. Bei dieser Konstruktion halten die Federkräfte der Zufedern
29
das Joch 31 in einer vorbestmmten Gleichgewichtestellung, wobei
das Joch 31 den Bewegungen des Betätigungshebels 26 unter der Einwirkung der Zugfedern
29 folgt.
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Der Grundabschnitt d.s Joch 31 ist mittels eines Schwenkzapfens 30
am Ende des auf einer Drchachse 27 schwenkbar gelagerten Betätigungshebels 26 schwenkbar
angelenkt. Das Joch 31 trägt mit den Führungsvorrichtungen 12 des Kupplungsteiles
4 in Eingriff tretende Klauen 32. Der Betätigungshebel 26 und das Joch 31 tragen
jeweils an ihren einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete Vorsprünge 26a bzw.
31a zur Befestigung der dazwischen ageordneten Zugfedern 29. Die beiden Zufgedern
29 suchen joweils das Joch 31 in entgegengesetzter Richtung um don schwenkzapfen
30 zu verdrehen. Das Joch 31 wird dabe diejenige Stellung relativ zum Detätigungshebel
26 einnchmen, in welcher sich die Federkräfte der Zugfedern 29 im Gleichgewicht
befinden.
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Der Betätigungshebel 26 wird in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise
durch die Spannvorrichtung 16 so beaufschlagt, dass das Kupplungsteil 4 gegen das
Bremsteil gedrängt wird. Wenn daher der Betätigungshebel 26 das Kupplungsteil 4
gegen die Federkraft der Spannvorrichtung 16 in Richtung auf das Übertragungsteil
verschiebt. folgt das Joch 31 unter der Einwirkung der Zugfedern 29 der Bewegung
des Betätigungshebels 26 und bringt das Kupplungsteil 4 mit dem Schwungrad 2 in
berührung. Wenn dagegen der Betätigungshebel 26 von der auf ihn einwirkenden Kraft
freigesetzt wird, führt die Spannvorrichtung 16 den Betätigungshebel 26 selbstätig
in die Ausgangsstellung zurück, wobei as Joch 31 das Kupplungsteil 4 wieder mit
dem Breomsteil 3 in Berährung bringt und das Kupplungsteil 4 stillgesetzt wird.
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Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Kupplungsteil 4 beim Aus- oder Einrücken
der Kupplung mit dem Schwungrad 2 oder dem Bremsteil 3 in Berührung kommt, wirken
die Zugfedern 29 im Sinne
einer elastischen Absorption von Stosswirkungen
und Vibrationen um eine geschmeidige Berührung sicherzustellen.
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Das FRederelement 8 kann auch in der in den Fig. 7 und 8 dargestellten
Weise als Druckfeder 39 ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Grundabschnitt
des Joches 41 über einen Schwenkzapfen 40 am Ende des auf einer Drehachse 37 schwenkbar
gelagerten Betätigungshebels 36 angelenkt.
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Der betätigungshebel 36 und das Joch tct tragen auf ihren einander
gegenüberliegenden Seiten angeordnete Vorsprünge 36a bzw. 41a, gegen welche die
Druckfeder 39 anliegt. Die Klauen 42 des Joches 41 greifen In der bereits beschriebenen
Weise in die Führungsvorrichtungen 12 des Kupplungsteiles 4 ein, um das Joch 41
mit dem Kupplungsteil 4zu verbinden.
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Durch die zwischen den Vorsprüngen 36a und 41a elastisch eingespannte
Schraubendruckfeder 39 wird die Stellung des Joches 41 relativ zum Betätigungshebel
36 auf diejenige Position eingestellt, in welcher die zwischen den einander gegenüberliegenden
Vorsprüngen wirkenden Federkräfte im Gleichgewicht sind. Durch die gemäss Fig. 1
auf den Betätigungshebel 36 wirkende Spannvrrichtung 16 wird des Gleichgewicht so
verschoben, dass das Kupplungsteil 4 gegen das Bremsteil 3 gedrängt wird. Mittels
des Joches 41 folgt das Kupplungsteil 4 den Einrück- und Ausrückbewegungen des Betätigungshebels
36, so dass die Übertragung des Drehmomentes entsprechend hergestellt oder unterbrochen
wird. Die beim Ein- und Ausrücken auftretenden Stosswirkungen und vibrationen werden
von der Schraubendruckfeder 39 elastisch absorbiert und ge###pft.
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Bei der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform ist an
der den Betätigungshebel 6 tragenden Drehachse 7 eine Dämpfungsvorrichtung 24 vorgeschen,
welche beim Einrücken und Ausrücken der Kupplung einen Beibungswiderstand erzougt.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Nebe 6a des Betätigungshebels 6
an ihren einander gegenüberliegenden Endflächen mit Reibungselementen 22a und 22b
belegt, welche unter der Einwirkung einer Schraubendruckfeder 23 gegen die Enflächen
des Betätigungshebels 6 angedrückt werden. Die gegenüberliegende Fläche des Reibungselementes
22a liegt gegen eine abgestufte Endfläche 7a der Drchachse 7 an. Zwischen dem Reibungselement
22b und der Schraubendruckfeder 23 ist eine Unterlegscheibe 25 angeordnet, die einen
Winkelbereich 7b der Drehachse 7 umschliezst und so gegen Verdrehung gesichert ist.
Die Dämpfungsvorrichtung 24 erzeugt somit einen Reibungswiderstand, welcher eine
abrupte Schwenkbewegung des Betätigungshebels 6 und damit eine stessartige Berührung
des Kupplungsteiles 4 mit dem Übertragungsteil 2 bzw. dem Bremsteil 3 während des
Einrückens und Ausrückens der Kupplung verhindert und die Fähigkeit zur Absorption
von Stosswirkungen und Vibrationen verbessert. Die übrigen in den Fig. 9 und 10
dargestellten Teile sind mit den gleichen Bezugs-Zeichen versehen, wie in den Fig.
3 und 4.
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In den Fig. 11 und 12 ist eine Ausführungsform der Fig.5 und 6 mit
eingebauter Dämpfungsvorrichtung 24 dargestellt. In dieses Falle ist zwischen der
Flach. 26b des betätigungshebele 26 und der Fläche 31b des Joches 31 ein den Schwenkzapfen
30 umschliessendes Reibungselement 33a angeordnet.
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Di. gegenüberliegende Fläche 310 des Joches 31 ist mit einem weiteren
Reibungselement 33b belegt. Ein drittes Reibungselement 34 liegt an der gegenüberliegenden
Fläche 26c des Betätigungshebels 26 an. Zwischen den Reibungselementlen 33b und
34 ist eine konische Feder 35 angeordnet. Auf diese Weise werden die Reibungselemente
33a, 33b und 34 gegen die Flächen 26b und 31b bzw. 31c und 26c so angedrückt, dass
einer Verschwenkung des Betätigungshebels 26 ein Reibungswiderstand entgegensteht,
welcher eine stossartige Berührung des kupplungsteiles 4 mit dem Übertragungsteil
2 oder dem bremsteil 3 verhindert und die Absorption von Stosswirkungen und
Vibrationen
verbessert.
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Bei der in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsform ist der
den Betätigungshebel 26' mit dem Joch 31' verbindende Schwenkzapfen 30' koaxial
zu einem als Drehpunkt des Betätigungshebels 26' dienenden Drehzapfens 7' angeordnet,
wobei zusätzlich eine Dämpfungsvorrichtung mit Reibungselementen 33 a, 33b und 34
sowie einer Konischen Feder 35 bonutst wird. Der am Betätigungshebel 26' vorstehende
Drehzapfen 7' ist in einer Lagerbohrung 21'a am oberen Ende eines Tragelementes
21' drehbar gelagert. Der Schwenkzapfen 302 liegt auf der gleichen Achse, Zwischen
den an gegenüberliegenden Seiten des Betätigungshebels 26' und des Joches 31' angeordneten
Vorsprüngen 26'a und 31'a sind die das Federelement 8 bildenden Zugfedern 29 gespannt.
Auch bei dieser Konstruktion wird durch di. e Dämpfungsvorrichtung 24 die Absorption
der Stosswirkungen und Vibrationen verbessert.
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In den Fig. 15 und 16 ist eine den Fig. 7 und 8 entsprechende Ausführungsform
mit eingebauter Dämpfungsvorlrichtung dargestellt, wobei für die bereits beschriebenen
Teil. die gleichen Bezugszeichen Verwendung finden.
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Die vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschriebene
Kupplung kann vom Fachmann Je nach den Anforderungen in zweckentsprechender Weise
abgewandelt werden' wobei insbesondere durch geeignete Einstellung der Federkraft
des Federelementes 8 und/oder der Federkraft der in der Dämpfungsvorrichtung 24
enthaltenen Feder die Fthigkeit der kupplung zur Absorption von Stosswirkungen und
Vibrationen leicht auf jeden gewünschten belastungsbereich eingestellt werdon kann.