DE2339820A1

DE2339820A1 - Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE2339820A1
Application number: DE19732339820
Authority: DE
Inventors: Johann Hochreuter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-03-13
Also published as: DE2339820B2

Description

l—tnft Dr. Helmut Späth

8200 Rosenheim /Obk. Max-Josef j-Plcrtz 6

D«Htlchlond

1 P 27

Obering. Johann Hochreuter, 88 Ansbach/Mfr., Brauhausstr. 6

Sicherheitskupplung

Die Erfindung betrifft eine elastische Sicherheitskupplung mit einer antriebsseitxgen Kupplungshälfte nebst Wellennabe, einer stirnseitig zugewendeten abtriebsseitigen Kupplungshälfte nebst Wellennabe und einer Gruppe von axialen Mitnehmerbolzen, welche über den Umfang der einen Kupplungt.aälfte verteilt sind und an ihren freien Enden mit je einem Gegenmitnehmerelement der anderen Kupplungshälfte spielfrei in Eingriff stehen, wobei eine der beiden Kupplungshälften zusätzlich als schaltbare oder nichtschaltbare Lamellenrutschkupplung ausgebildet ist und aus zwei Lamellenkupplungshälften besteht, welche ihrerseits zumindest je eine Kupplungslamelle und eine Kupplungsbelaglamelle aufweisen.

Bekannte Sicherheitskupplungen der erwähnten Art benötigen eine häufige Wartung, wobei verschlissene Teile ersetzt werden müssen, insbesondere Kupplungslamellen und Kupplungsbelaglamellen« Andererseits sind derartige Sicherheitskupplungen häufig in Verbindung mit schweren, ortsfest aufgestellten Anlagenteilen angewendet, beispielsweise Walzwerkgerüsten, wobei es zum Ausbau der

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Sicherheitskupplung erforderlich wäre, vorher wesentliche Teile des Kraftantriebes abzubauen, welcher auf den betreffenden Anlagenteil wirksam ist und über die Sicherheitskupplung angetrieben wird. Eine wesentlich Erleichterung der Wartung solcher Sicherheitskupplungen ergäbe sich dann, wenn es möglich wäre» an die auszutauschenden Teile heranzukommen, ohne irgendwelche Anlagenteile beidseitig der Kupplung in Axialrichtung verschieben oder abbauen zu müssen« Bisher liegt indessen keine Sicherheitskupplung vor, welche dies leistet.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten elastischen Sicherheitskupplung der eingangs erwähnten Art, welche ohne axiale Verschiebung der beiden Kupplungshälften eine Zerlegung in Eadialrichtung ermöglicht. Erreicht wird dies dadurch, daß die eine Lamellenkupplungshälfte einen mit der zugehörigen Wellennabe starr verbundenen Wellenflansch und eine an dessen radial innerem Teil lösbar starr angebrachte Lamellennabe umfaßt, die sich axial in eine die andere Lamellenkupplungshälfte bildende Mitnehmerglocke hinein erstreckt, welche an ihrer der Lamellennabe abgewendeten Stirnseite zur Aufnahme der Gegemni tnehmerelemente (Mitnehmerbolzen) ausgebildet ist, und daß die der Mitnehmerglocke axial benachbarte Kupplungshälfte, welche zur Aufnahme der Mitnehmerbolzen (Gegenmitnehmerelemente) vorgesehen ist, in Form eines mit der zugehörigen Wellennabe lösbar verbundenen Planschringes ausgebildet ist, welcher im gelösten Zustand auf seiner Wellennabe axial um eine der freien Länge der Mitnehmerbolzen entsprechende Strecke gegenüber der Mitnehmerglocke zurückziehbar ist.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale wird erreicht, daß nach Lösung der Lamellennabe von dem Wellenflansch, beispielsweise durch Lösen über den Umfang verteilter axialer Schrauben, sowie nach Lösung und axialer Zurückziehung des ITlanschringes auf seiner zugeordneten Wellennabe die Lamellennabe nebst zugeordneten Kupplungslamöllen (Kupplungsbelaglamellen) zusammen mit der umgebenden Mitnehmerglocke nebst zugeordneten Kupplungsbelaglamellen (Kupplungslamellen) zwischen

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beiden Wellennaben der Sicherheitskupplung in irgendeiner beliebigen radialen Eichtung herausgenommen werden kann. Danach liegen sämtliche Verschleißteile der Kupplung für eine Wartung, Instandsetzung odei- einen Teileaustausch offen.

Um Montagefehler beim Zusammensetzen der beiden Lamellenkupplungshälften, d.h. der Wellennabe, der umgebenden Mitnehmerglocke nebst zugeordneten Kupplungslamellen und Kupplungsbelaglamellen zu vermeiden, insbesondere einen gegenseitig verkanteten Einbau dieser Bauelemente, weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Mitnehmerglocke eine Zentriernabe auf, welche in eine zentrale Bohrung der Lamellennabe ragt und dort in einem Zentrierlager aufgenommen ist.

Durch dio erwähnte Ausgestaltung wird erreicht, daß die beiden Lamellenkupplungshälften, nämlich die Wellennabe sowie die Mitnehmorglocke nebst beiden Bauelementen zugeordneten Kupplungslamellen und Kupplungsbelaglamellen, im ausgebauten Zustand zusammengesetzt werden können. Hach dem Einbringen dieser die Lamellenkupplung darstellenden Baueinheit zwischen die beiden Wellenflansche der Sicherheitskupplung läßt sich die Befestigung der Lamellennabe an dem zugeordneten Wellenflansch und das Ineingriffbringen der Mitnehmerbolzen und Gegenmitnehmei elemente nach dem Befestigen des Planschringes an seiner zugeordneten Wellennabe in narrensicherer Weise erreichen, ohne daß eine fehlausgerichtete bzw. verkantete oder nicht zentrierte Befestigung von Bauelementen der Sicherheitskupplung zu befürchter wäre.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes umfassen die Ausbildung einer wirksamen Luftkühlung innerhalb der Lamellenkupplung, d.h. denjenigen Bauelementen, die auf der einen Seite durch den Wellenflansch und auf der anderen Seite durch den Flanschring der Sicherheitskupplung stirnseitig praktisch völlig abgedeckt sind, und ferner eine Einricfrtrmg zur schaltbaren Betätigung der Lamellenkupplung innerhalb der Sicherheitskupplung.

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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung im axialen Halbschnitt darstellt.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Sicherheitskupplung weist eine antriebsseitige Kupplungshälfte A und eine abtriebsseitige Kupplungshälfte B auf. Die antriebsseitige Kupplungshälfte A umrfaßt eine Wellennabe 1, die abtriebsseitige Kupplungshälfte eine Wellennabe 1'.

Gegen einen Anschlagflansch 20 der antriebsseitigen Wellennabe 1 ist ein Flanschring 3 mittels einer über den Umfang verteilten Gruppe von Schrauben 21 angezogen, die in der Zeichnung der besseren Übersicht halber lediglich durch eine strichpunktierte Linie angedeutet sind. Der Flanschring 3 nimmt über seinen Umfang verteilt eine Gruppe von Mitnehmerbolzen 2 auf, deren freie Enden der Kupplungshälfte B zugewendet sind« Each Lösung der Schrauben 21 kann der Flanschring 3 auf seiner Wellennabe 1 axial um eine der freien Länge der Mitnehmerbolzen 2 entsprechende Strecke gegenüber der Kupplungshälfte B zurückgezogen werden. Falls der Flanschring 3 zvan. Zwecke einer besseren Zentrierung mit Ereßsitz auf der Wellennabe 1 geführt ist, kann die erwähr¹+-- Rückzugbewegung auf der Wellennabe 1 durch Abdrückschrauben bewirkt werden, welche zur Abstützung gegen den Anschlagflansch 20 bestimmt sind und in über den Umfang des Flanschringes 3 verteilte" Gewindebohrungen eingreifen können. Der besseren Übersicht halber sind diese Gewindebohrungen für Abdrückschrauben nicht veranschaulicht.

Die Wellennabe 1' der abtriebsseitigen Kupplungshälfte B weist einen Wellenflansch 13 auf, an dessen radial innerem Teil eine Lamellennabe 7 lösbar starr mittels Schrauben 14 befestigt ist-Die Wellennabe 7 ist an ihrem von dem Wellenflansch 13 abgewendeten Ende mit einem Gegenflansch 7¹ in einem Stück ausgebildete Die Lamellennabe 7> welche eine Hälfte einer in der abtriebsseitigen Kupplungshälfte B enthaltenen Lamellenkupplung C bildet, erstreckt sich axial in eine die andere Lamellenkupplungshälfte bildende Mitnehmerglocke 5 hinein, welche an ihrer

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der Lamellennabe 7 abgewendeten Stirnseite über .den Umfang verteilte axiale Bohrungen 5' zur Aufnahme elastischer Büchsen 4 korrespondierend zu den Mitnehmerbolzen 2 aufweist, wobei auf jedem Mitnehmerbolzen 2 eine elastische Büchse 4 sitzt.

Die Büchsen 4 ermöglichen ein elastisches Arbeiten der Sicherheitskupplung, wobei im Falle des Auftretens übermäßiger Drehmomente zwischen den Mitnehmerbolzen und der Mitnehmerglocke 5 eine relative Vinkelverdrehung dieser Bauelemente entsprechend der Elastizität der Büchsen 4 möglich ist. Es ve ?steht sich in diesem Zusammenhang, daß die Sicherheitskupplung als solche auch in anderer Weise elastisch ausgebildet sein kann,, Beispielsweise können auf den Mitnehmerbolzen zwei schwenkbare Federlager zur Aufnahme von tangentialen Metalldruckfedern vorgesehen sein, und die Mitnehmerglocke 5 kann den Mitnehmerbolzen 2 entsprechende Mitnehmerbolzen nebst darauf schwenkbar gelagerten Federlagern aufweisen, gegen welche sich die Metalldruckfedern mit ihrem jeweils anderem Ende abstützen» Eine derartige elastische Wellenkupplung, allerdings ohne zusätzliche Lamellenkupplung, ergibt sich beispielsweise aus der DT-PS 834 800_β

Die Mitnehmerglocke 5 weist eine Zentriernabe 5" auf, Vielehe in eine zentrale Bohrung der Lamellennabe bzw. in die Bohrung einer Wärmedämmbüchse 10 ragt, die mit der Lamellennabe 7 mittel? über den Umfang verteilter Schrauben 22 (vereinfacht lediglich durch eine strichpunktierte Linie dargestellt) starr verbunden istο In der Bohrung der Wärmedämmbüchse 10 sind in axialem Abstand zwei Kugellager 11 aufgenommen, welche die Mitnehmerglocke 5 gegenüber der Lamellennabe 7 genau zentrieren· An den voneinander abgewendeten Seiten beider Kugellager 11 ist je ein Simmerring 12 vorgesehen, um ein Austreten einer zwischen den Kugellagern 11 vorgesehenen Fett- oder ölvorratsfüllung zu verhindern. Eine axiale Verschiebung zwischen der Mitnehmerglocke bzw. deren Zentriernabe 5" und der lamellennabe 7 bzw» der mit dieser starr verschraubten Wärmedämmbüchse 10 wird durch ein Paar von Sprengringen 24, 25 in Anlage gegen einen der beiden Simmerringe 12 sowie durch einen Lagerschildring 26 in Anlage gegen den anderen Simmerring 12 verhindert.

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Die Wirkung der Wämedämmbüchse 10 ergibt sich im wesentlichen durch zwei äußere Umfangsnuten 9, welche als Luftisolierung wirken und eine Wärmeleitung von der im Betrieb verhältnismäßig warm werdenden Lamellennabe 7 zu den Kugellagern 11 weitgehend vermindern»

Die Innenfläche der Mitnehmerglocke 5 ist an einem Glockenmantel 50 mit einer axialen Innenverzahnung 51 zur Aufnahme zweier eine eingreifende Außenverzahnung aufweisender ringförmiger Kupplungsbelaglamellen 6, 8 versehen; der Außenumfang der Lamellennabe 7 ist mit einer axialen Außenverzahnung 71 zur Aufnahme zweier eine eingreifende Innenverzahnung aufweisender ringförmiger Kupplungslamellen 6' , 6' versehen. Die beiden Kupplungslamellen 6', 8¹ sowie der Plansch 7¹ der Lamellennabe 7 nehmen über den Umfang verteilt axiale Lagerstifte 35? 36, auf, die sich miteinander in Axialausrichtung befinden und zur Führung jeweils zugeordneter Druckfedern 39» 4-0 dienen. Die Druckfedern 39, 4-0 versuchen, die Kupplungslamellen 6' , 8' im entlasteten Zustand der Kupplung zu lösen»

Der Wellenflansch 13 weist auf seiner der Kupplungslamelle 6¹ zugewendeten Stirnseite eine ringzylindrische Nut 60 zur Aufnahme eines über ein Druckfluid zu beaufschlagenden Ringkolbens 15 auf, welcher stirnseitig gegen die auf der Lamellennabe 7 geführte benachbarte Kupplungslamelle 6' mittels eines Druckfluids anzudrücken ist. Das Druckfluid kann über einen Einlaß 61 sowie einen radialen Kanal 62 zugeführt werden, welcher innerhalb der Ebene des Wellenflansches 13 nach innen durch die abtriebsseitige Wellennabe 1' zu der (nicht veranschaulichten) Abtriebswelle verläuft. Die Abtriebswelle selbst weist einen axialen Druckfluidkanal 63 in Verbindung mit einem zu dem Kanal 62 korrespondierenden radialen Kanal 64 auf „ Eine Ausrichtung der Kanäle 62, 64 wird dadurch sichergestellt, daß die Abtriebswelle mit der abtriebsseitigen Wellennabe 1' durch eine axiale Keilfeder drehfest formschlüssig verbunden ist, wobei durch die Keilfeder gleichzeitig die Ausrichtung der Kanäle 62, 64· sichergestellt ist. Daher kann über die Abtriebswelle der Ringkolben 15 nach Wunsch mit Druckfluid beaufschlagt werden.

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Die Stirnfläche des Eingkolbens 15 ist über den Umfang verteilt mit abgeschrägten nockenartigen Vorsprüngen 15' versehen, die nur geringe Kontaktflächen darstellen und eine leichte Demontage der Lamellenkupplung innerhalb der Kupplungshälfte B gewährleisten, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.

In axialer Ausrichtung mit dem die Außenverzahnung 71 aufweisenden Außenumfang der Lamellennabe 7 sind in dem V7ellenflansch mehrere über den Umfang verteilte axiale Lufteintritte 16 vorgesehen. Die Kupplungsbelaglamellen 6, 8 sind jeweils an beiden Stirnflächen mit über den Umfang verteilten durchgehenden radialen Kühlluftnuten 17 ausgestattet. Der Mantel 50 der Mitnehmerglocke 5 ist mit über den Umfang verteilten radialen Abluftdurchtritten 18 versehen. Wenn die Kupplung rotiert, ergibt sich zwischen den radial inneren Lufteintritten 16 und den radial äußeren Alb^attdurotttrittea 18 wegen der auf die Luft einwirkenden Zentrifugalkraft eine Druckdifferenz und damit eine intensive Kühlung sowohl der Kupplungsbelaglamellen 6, 8 als auch der Kupplungslamellen 6', 8'.

Wenn im Betrieb der beschriebenen Sicherheitskupplung der Ringkolben 15 mit Druckfluid beaufschlagt ist, werden die Kupplungslamellen 6¹, 8', welche über die Zahnung 71 mit der abtriebsseitigen Kupplungshälfte gekoppelt sind, gegen die Kupplungsbelaglamellen 6, 8 gedruckt, welche über die Zahnung 51 mit der antriebsseitigen Kupplungshälfte verbunden sind. Eventuelle kurzzeitige Drehmomentspitzen werden im wesentlichen durch die elastischen Büchsen 4· abgepuffert. Tritt jedoch eine starke Drehmomentüberschreitung auf, welche zu einer Überwindung der Haftreibung ewischen den gegeneinander anliegenden Flächen der Kupplungslamellen 6¹, 8¹ und der Kupplungsbelaglamellen 6, 8 führt, beispielsweise beim Blockieren der Abtriebswelle, so führen die Kupplungsbelaglamellen 6, 8 eine relative Drehung gegenüber den stillstehenden Kupplungslamellen 6*, 8' aus, wobei sich auch in kurzer Zeit eine sehr hohe Eeibungswärme entwickelt. Diese Eeibungswärme wird durch die Wärmedämmbüchse 10 von den Kugellagern 11, 11 und den Simmerringen 12, 12 abgehalten. Außerdem wird durch die Lufteintritte 16 sowie die Ablcftdurch-

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tritte 18 eine gewisse Kühlung der Kupplungslamellen 6', 8¹ sowie der Kupplungsbelaglamellen 6, 8 erzielt. Durch entsprechende Einstellung des auf den Ringkolben 15 wirkenden Fluiddruekes kann das Ansprechdrehmoment der Lamellenkupplung C eingestellt werden. Auch kann selbstverständlich durch völlige Druckentlastung dos Ringkolbens 15 die Kupplungswirkung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle völlig gelöst werden.

Zur Demontage werden die Schrauben 14 und 21 gelöst, worauf der Flanschring 3 in Blickrichtung der Zeichnung nach rechts auf der antriebsseitigen Wellennabe 1 axial zurückgezogen werden kann, bis die Mitnehmerbolzen 2 nebst Büchsen 4- außer Eingriff mit den Bohrungen 5' gelangen. Nunmehr können sämtliche Bauelemente der in der abtriebsseitigen Kupplungshälfte B enthaltenen Lamellenkupplung C als Baueinheit radial in irgendeiner Richtung aus der Kupplung herausgenommen werden. Sollte sich hierbei der Ringkolben 15 (der selbstverständlich zur Demontage druckentlastet sein muß) nicht vollständig in die Ringnut 60 zurückgezogen haben, so wird der Ringkolben 15 durch Anschlag zugewendeter stirnseitiger Flächenteile der Lamellennabe 7 gegen die Vorsprünge 15' in Blickrichtung der Zeichnung nach links axial zurückgedrückt, so daß die Lamellenkupplung C ohne jede axiale Verschiebung der Wellennaben 1, 1' aus dem Zwischenraum zwd

sehen den beiden Wellennaben 1, 1' herausgenommen werden kann und zur Durchführung von Reparaturen oder Wartungsvorgängen zugänglich wird. Der erneute Einbau der Lamellenkupplung C erfolgt analog in umgekehrter Reihenfolge. Da die Wellennabe 7 gegenüber der Mitnehmerglocke 5 axial unverschieblich gelagert ist, können beim Einbau Montagefehler nicht auftreten.

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Claims

Ply Elastische Sicherheitskupplung mit einer antriebsseitigen Kupplungshälfte nebst Wellennabe, einer stirnseitig zugewendeten abtriebsseitigen Kupplungshälfte nebst Wellennabe und einer Gruppe von axialen Mitnehmerbolzen, welche über den Umfang der einen Kupplungshälfte verteilt sind an ihren freien Enden mit je einem Gegenmitnehmerelement der anderen Kupplungshälfte spielfrei in Eingriff stehen, wobei eine der beiden Kupplungshälften zusätzlich als schaltbare oder nichtschaltbare Lamellenrutschkupplung ausgebildet ist und aus zwei Lamellenkupplungshälften besteht, welche ihrerseits zumindest je eine Kupplungslamelle und eine Kupplungsbelaglamelle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Lamellenkupplungshälfte einen mit der zugehöriges Wellaanobe ζ1) starr verbundenen Wellenflansch (13) und eine an dessen radial innerem Teil lösbar starr angebrachte Lamellennabe (7) umfaßt, die sich axial in eine die andere Lamellenkupplungshälfte bildende Mitnehmerglocke (5) hinein erstreckt, welche an ihrer der Lamellennabe abgewendeten Stirnseite zur Aufnahme der Gegenmitnehmerelemente (Bohrungen 5') (Mitnehmer™ bolzen) ausgebildet ist, und daß die der Mitnehmerglocke axial benachbarte Kupplungshälfte (A) , welche zur Aufnahme der Mitnehmerbolzen (2) (Gegenmitnehmerelemente) vorgesehen ist, in Form eines mit der zugehörigen Wellennabe lösbar verbundenen Flanschringes (3) ausgebildet ist, welcher im gelösten Zustand auf seiner Wellennabe (1) axial um eine der freien Länge der Mitnehmerbolzen entsprechende Strecke gegenüber der Mitnehmerglocke zurückziehbar ist-
2ο Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerglocke (5) eine Zentriernabe (5") aufweist, welche in eine zentrale Bohrung der Lamellennabe (7) ragt und dort in einem Zentrierlager (Kugellager 11, 11) aufgenommen ist.
3« Kupplung nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Mitnehmerglocke (5) mit einer axialen Innenverzahnung (51) zur Aufnahme zumindest einer eine

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eingreifende Außenverzahnung aufweisenden ringförmigen Kupplungsbelaglamelle (6, 8) (Kupplungslamelle) und der Außenumfang' der Lamellennabe (7) mit einer axialen Außenverzahnung (71) zur Aufnahme zumindest einer eine eingreifende Innenverzahnung aufweisenden ringförmigen Kupplungslamelle (6*, 8') (Jupplungsbelaglamelle) versehen sind.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellennabe (7) in ihrem zentralen Teil eine Wärmedämmungsbüchse (10) starr aufnimmt, deren Bohrung zur Aufnahme des Zentrierlagers (Kugellager 11, 11) für die Zentriernabe (5") der Mitnehmerglocke (5) ausgebildet ist«.
5 ο Kupplung nach einem der Ansprüche 1 - 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenflansch (13) stirnseitig eine ringzylindrische Nut (60) zur Aufnahme eines über ein Druckfluid zu beaufschlagenden Eingkolbens (15) aufweist, welcher stirnseitig gegen eine auf der Lamellennabe (7) geführte benachbarte Kupplungslamelle (6') (Kupplungsbelaglamelle) anzudrücken ist„
6ο Kupplung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Eingkolbens (15) über den Umfang verteilt mit abgeschrägten nockenartigen Vorsprüngen (15') versehen ißt.
7. Kupplung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Ausrichtung mit dem gezahnten Außenumfang der Lamellennabe (7) der Wellenflansch (13) mit mehreren über den Umfang verteilten axialen Lufteintritten (16) versehen ist, daß zumindest ein Teil der Kupplungsbelaglamellen (6, 8) (Kupplungslamellen) mit über den Umfang verteilten durchgehenden radialen Kühlluftnuten (17) ausgestattet ist und daß der Mantel (50) der Mitnohmerglocke (5) über den Umfang verteilte radiale Ab-3iaftdurchtritte (18) aufweist.

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