DE2339820C3 - Elastische Sicherheitskupplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elastische Sicherheitskupplung mit einer antriebsseitigen Kupplungshälfte nebst Wellennabe, einer stirnseitig zugewendeten abtriebsseitien Kupplungshälfte nebst Wellennabe und einer Gruppe von axialen Mitnehmberbolzen, welche über den Umfang der einen Kupplungshälfte 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, und wobei ferner die eine Lamellenkupplungshälft«. 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 Gegenmitnehmerelemente in Form von Mitnehmerbolzen ausgebildet ist.

Es ist bereits eine Kupplung der erwähnten Art nach dem DT-Gbm 72 12 629 bekannt, bei welcher das her ^5 ausnehmbare Kupplungsteil über Schraubbolzen mit dem einen Kupplungsteil lösbar, aber starr verbunden ist. Dies setzt voraus, daß im Betrieb beide Wellcnach-

sen ständig genau koaxial zueinander stehen.

Bei gewissen technischen Anwendungsfällen stellt sich jedoch die Aufgabe der Schaffung einer Kupplung der erwähnten Art, bei welcher die beiden Wellenachsen im Betrieb nicht immer genau koaxial zueinander stehen, sondern auch einen radialen Versatz aufweisen können, wobei jedoch ein gegenseitiges Verschieben der Kupplungslamellen bzw. Kupplungsbelaglamellen nicht auftritt.

Nach der CH-PS 3 58 637 ist eine torsionselastische Kupplung bekannt, welche zur Übertragung von zeitlichen sehr ungleichmäßigen Drehmomenten eingesetzt werden kann. Hierbei greift das eine Kupplungsteil über gleichmäßig über den Umfang verteilte periphere elastische Büchsen in den anderen Kupplungsteil ein. Jedoch wirken diese elastischen Büchsen lediglich als tangential Puffer, ermöglichen, jedoch von sich aus nicht die Aufnahme eines Versatzes der beiden Wellenachsen. Die Kupplung weist zwar eine Lamellenrutschkupplung auf, jedoch sind beide Lamellenkupplungshälften über je ein Torsionsgummielement mit einer entsprechenden zugehörigen Kupplungshälfte verbunden, so daß die beiden Kupplungshälften nur in einem verhältnismäßig geringen »Rutschwinkel« zueinander verdreht werden können. Die Torsionskraft nimmt hierbei entsprechend der rückwirkenden Kraft der Torsionsgummielemente proportional dem Torsionswinkel zu. Es handelt sich hier also nicht um eine Sicherheitskupplung, da bei einer solchen nach Überschreitung eines Spitzendrehmomentes die eine Kupplungshälfte gegenüber der anderen Kupplungshälfte die Möglichkeit einer unbegrenzten Drehung haben muß.

Aufgabe der Erfindung ist ausgehend von der bereits erwähnten DT-Gbm 72 12 629 die Schaffung einer Sicherheitskupplung mit einer elastischen Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen, welche ein Verschieben der Kupplungslamellen gegeneinander im Betrieb bei einem radialen Versatz der beiden Wellenachsen vermeidet. Erreicht wird dies dadurch, daß das herausnehmbare Kupplungsteil über elastische Büchsen mit dem einen Kupplungsteil lösbar verbunden und daß das herausnehmbare Kupplungsteil in seiner Gesamtheit an dem jeweils anderen Kupplungsteil zentriert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Sicnerheitskupplung wird durch die Zentrierung des herausnehmbaren Kupplungsteils an dem jeweils anderen Kupplungsteil eine gegenseitige Verschiebung der Kupplungslamellen im Betrieb vermieden, während andererseits durch die lösbare Verbindung des herausnehmbaren Kupplungsteils über die elastischen Büchsen mit dem einen Kupplungsteil ein radialer Versal/ beider Wellcnachsen ermöglicht wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand 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 ßauf. Die antriebsseitige Kupplungshälfie A umfaßt eine Wellennabe 1, die abtriebsseitige Kupplungshälfte eine Wellennabe Γ.

Gegen einen Anschlagflansch 20 der antriebsseitigen Wellennabe I 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 Um-

g verteilt eine Gruppe von Mitnehmerbolzen 2 auf, deren freie Enden der Kupplungshälfte B zugewendet sind. Nach 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 zum Zwecke einer besseren Zentrierung mit Preßsitz auf der Wellennabe 1 geführt ist, kanu die erwähnte 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 Γ der abtriebsseitigen Kupplungshäifte B weist einen Wellenflansch 13 auf, an dessen radial innerem Teil eine Lamellennabe 7 lösbar starr mittels Schiauben 14 befestigt ist. Die Wellennabe 7 ist an ihrem von dem Wellenflansch 13 abgewendeten Ende mit einem Gegenflansch T in einem Stück ausgebildet. 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 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 Winkelverdrehung dieser Bauelemente entsprechend der Elastizität der Büchsen 4 möglich ist. Es versteht 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 Fnde abstützen.

Die Mitnehmerglocke 5 weist eine Zentriernabe 5" auf, welche in eine zentrale Bohrung der Lameüennabe bzw. in die Bohrung einer Wärmedämmbüchse 10 ragt, die mit der Lamellennabe 7 mittels über den Umfang verteilter Schrauben 22 (vereinlacht lediglich durch eine strichpunktierte Linie dargestellt) starr verbunden ist. In der Bohrung der Wärmedämmbüchse 10 sind in axialem Abstand zwei Kugellager U 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 zwisehen den Kugellagern 11 vorgesehenen Fett- oder öl· vorratsfüllung zu verhindern. Eine axiale Verschiebung zwischen der Mitnehmeiglockc bzw. deren Zentriernabe 5" und der Lamcllennabe 7 bzw. der mit dieser starr verschraubten Wärmcdämmbüchse 10 wird durch ein <\s Paar von Spmigringen 24, 25 in Anlage gegen einen der beiden Simmerringc 12 sowie durch einen Lagcrschildring 26 in Anlage gegen den anderen Simmerring

12 verhindert.

Die Wirkung der Wärmedämmbüchse 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', 8' versehen. Die beiden Kupplungslamellen 6', 8' sowie der Flansch 7' der Lamellennabe 7 nehmen über den Umfang verteilt axiale Lagerstifte 35,36,37 auf, die sich miteinander in Axialausrichtung befinden und zur Führung jeweils zugeordneter Druckfedern 39, 40 dienen. Die Druckfedern 39,40 versuchen, die Kupplungslamellen 6', 8' im entlasteten Zustand der Kupplung zu lösen.

Der Wellenflansch 13 weist auf seiner der Kupplungslamelle 6' 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 Γ zu der (nicht veranschaulichten) Abtriebswelle verläuft. Die Abtriebswelle selbst weist einen axialen Druckfluidkanal 63 in Verbindung mit einem zu dem Kanal 62 korrespondierenden Kanal 64 auf. Eine Ausrichtung der Kanäle 62. 64 wird dadurch sichergestellt, daß die Abtriebswelle mit der abtriebsseitigen Wellennabe Γ 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 v/erden.

Die Stirnfläche des Ringkolbens 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 Wellenflansch 13 mehrere über den Umfang verteilte axiale Lufteintritte 16 vorgesehen. Die Kupplungsbelaglamellen 6, 8 sind jeweils an beiden Stirnflächen mt über den Umfang verteilten durchgehenden radialen Kühlluftnuten 17 ausgetattet. 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 Abluftdurchtritten 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 6', 8', welche über die Zahnung 71 mt der abtriebsseitigen Kupp-

lungshälfte gekoppelt sind, gegen die Kupplungsbelaglamellen 6, 8 gedrückt, welche über die Zahnung 51 mil der antriebsseitigen Kupplungshälfte verbunden sind. Eventuelle kurzzeitige Drehmomentspitzcn werden im wesentlichen durch die elastischen Büchsen 4 abgepuffert. Tritt jedoch eine starke Drehmomcntüberschrcitung auf, welche zu einer Überwindung der Haftreibung zwischen den gegeneinander anliegenden Flächen der Kupplungslamellen 6', 8' und der Kupplungsbelaglamellen 6, 8 führt, beispielsweise beim Blockieren der Abtricbswelle, 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 Reibungswärme entwickelt. Diese Reibungswärme wird durch die Wärmedämmbüchse 10 von den Kugellagern 11, U und den Simmerringen 12, 12 abgehalten. Außerdem wird durch die Lufteintritte 16 sowie die Abluftdurchtritte 18 eine gewisse Kühlung der Kupplungslamellen 6', 8' sowie der Kupplungsbelaglamellen 6,8 erzielt. Durch entsprechende Einstellung des auf den Ringkolben 15 wirkenden Fluiddruckes kann das Ansprechdrehmoment der Lamellenkupplung C eingestellt werden. Auch kann selbstverständlich durch völlige Druckentlastung des 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 enthaltenden Lamellenkupplung CaIs Baueinheit radial in irgendeiner Richtung aus der Kupplung

ίο 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' ir Blickrichtung der Zeichnung nach links axial zurückge drückt, so daß die Lamellenkupplung Cohne jede axiale Verschiebung der Wellennaben 1, Γ aus dem Zwischen raum zwischen den beiden Wellennaben 1, Γ herausgenommen werden kann und zur Durchführung von Reparaturen oder Wartungsvorgängen zugänglich wird Der erneute Einbau der Lamellenkupplung C erfolgi analog in umgekehrter Reihenfolge. Da die Wellennabe 7 gegenüber der Mitnehmerglocke 5 axial unverschieb lieh gelagert ist, können beim Einbau Montagefehlei nicht auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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 und an ihren freien Enden mit je einem Gcgenmitnehmerelement der anderen Kupplungshälfte spielfrei in Eingriff stehen, wobei eine der beiden Kupplungshälften zusätzlich als schaltbare oder nichtschaltbare Lamellenrutschkupplung ausgebildet ist und aus zwei Lamellenkupplungshälfien besteht, weiche ihrerseits zumindest je eine Kupplungslamelle und eine Kupplungsbelaglamelle aufweisen, und wobei ferner 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 Gegenmitnehmerelemente in Form von Mitnehmerbolzen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das herausnehmbare Kupplungsteil (C) über elastische Büchsen (4) mit dem einen Kupplungsteil (1, 3) lösbar verbunden und daß das herausnehmbare Kupplungsteil in seiner Gesamtheit an dem jeweils anderen Kupplungsteil (Γ, 13) zentriert ist.

2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Büchsen (4) auf Bolzen (2) sitzen, die in einem bei der Demontage axial verschiebbaren Flansch (3) befestigt sind.