DE2341781A1 - Kupplung zur uebertragung eines begrenzten drehmomentes - Google Patents

Description

D-pl.-»-j. A. Grünecker ; -" ' 1?. August 1973

Dr.-Ir.g. H. Kinkeldey

Dr.-Ing. W. Stockmair P 6837

f München 22. Maximilianatr. 43

Twin Disc, Incorporated
1328 Racine Street,
Hacine, Wisconsin, USA

Kupplung zur übertragung eines begrenzten Drehmomentes

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, insbesondere eine Kupplung, die ein Rotationsantriebsteil mit einem Rotationsabtriebsteil lösbar verbindet und zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes dient.

Kupplungen zur Drehmonentenbegrenzung, die die Übertragung der Antriebskraft von einem Rotationsantriebsteil zu eineir. anderen Teil automatisch unterbrechen wenn ein bestimmtes Drehmoment erreicht ist, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur übertragung eines begrenzten Drehmomentes, die gemäß einem Konstruktionsprinzip mit Kugeltaschen ausgestattet ist, wobei die Kupplungskugeln in einer kreisförmigen Reihe in entsprechenden Kugeltaschen des Antriebsteiles bzw. des angetriebenen Teiles angeordnet sind und wobei die Kugeln entgegen einer Federkraft aus diesen Taschen herausgedrückt werden, wenn das auf die Kugeln wirkende Antriebsruonient einen bestimmten

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Grenzwert übersteigt.

Eine Kupplung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes der vorgenannten Art ist in der US-PS 3 122 644 beschrieben, und die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser vorbekannten Kupplung.

Gemäß der Erfindung wird eine Kupplung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes vorgeschlagen, die die übertragung der Antriebskraft von einem Rotationsantriebsteil auf ein anderes automatisch unterbricht, wenn ein bestimmtes Drehmoment erreicht ist, und die Kupplung ist entsprechend dem Konstruktionsprinzip mit Kugeltaschen ausgerüstet, wobei in einer kreisförmigen Reihe angeordnete Kupplungskugeln in entsprechenden Kugeltaschen des antreibenden Drehmomentenübertragungsteiles und des angetriebenen Drehmomentenübertragungsteiles aufgenommen werden und wobei die Kugeln aus den Taschen entgegen der Kraft einer Feder herausgedrückt werden, wenn das auf die Kugeln wirkende Antriebsmoment einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Gemäß der Erfindung sind eine Antriebswelle und eine Abtriebsnabe koaxial miteinander verbunden, wobei sie in axialer. Richtung festgelegt sind und sich relativ zueinander drehen können. Zwischen der Nabe und einer axial verschiebbaren, federbelasteten Kupplungsplatte, die auf der Antriebswelle gelagert ist, befindet sich eine Kugelkäfigeinrichtung für die K-upplungskugeln und eine Keil-Käfigringeinrichtung, die dafür sorgen, daß die Kupplung ausgerückt wird, wenn ein bestimmtes Drehmoment erreicht ist, und daß die Kupplung wieder eingerückt wird, wenn sich die Drehrichtung der Welle in Bezug auf die Nabe wieder umkehrt.

Die verbesserte Kupplung weist einen vereinfachten Kugelkäfig auf, der zu relativ niedrigen Kosten hergestellt werden kann,

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sowie eine Kugeltascheneinrichtung, die bei ihrer Herstellung keine genauen Herstellungstoleranzen erfordert., und schließlich eine Federeinrichtung für den Kugelkäfig, durch welche einzelne Rückstellfedern in einigen Kugeltaschen entbehrlich werden.

Durch die verbesserte Kupplung gemäß der Erfindung werden Herstellungskosten eingespart, und es werden ein besserer Wirkungsgrad und weitere Vorteile erzielt, die insbesondere darin bestehen, daß die Kupplung von ihrer ausgerückten Stellung in ihre eingerückte Stellung zurückgeführt wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden" Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.l einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung zur Begrenzung eines Drehmomentes;

Fig. 2 einen Querschnitt, entlang der Linie 2-2 nach Fig.l, wobei die mit den Kugeln in Eingriff stehende .Seite des angetriebenen Teiles zu erkennen ist;

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig.l, wobei der Keilkäfig und die Keileinrichtung dargestellt ist;

Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 nach Fig.l, wobei der Kugelkäfig und die damit verbundenen Teile gezeigt sind;

Fig.5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 nach Fig.l, wobei die mit den Kugeln in Eingriff stehende Flä- ' ehe der hin- und herbewegbaren Kupplungsplatte zu

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erkennen ist; »

Fig. 6 eine abgev7i ekelte Schnitt ansieht entlang der Linie 6-6 nach Fig.4, wobei der Kugelkäfig und der Keilkäfig zu erkennen sind;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der in der Fig.l dargestellten Kupplung, wobei Teile weggelassen sind;

Fig. 8 eine abgewickelte Schnittansicht entlang der Linie 6-6 nach Fig.4, wobei gegenüber der Fig.4 zusätzliche Teile eingezeichnet sind;

Fig.9 und 10 Ansichten ähnlich der Fig.8, wobei das Ausrücken der Kupplung gegenüber dem eingerückten Zustand zu erkennen ist und

Fig.11 eine weitere Ansicht ähnlich der Fig.8, wobei der wiedereingriff der Kupplung von der ausgerückten Stellung in die eingerückte Stellung gezeigt v/ird.

Die Hauptbauteile der in der Fig.l dargestellten Kupplung bestehen aus einer hohlen Antriebswelle 1, einer Abtriebsnabe 2 und einem mit dieser Nabe verbundenen Lagerring 5, mehreren im Kreis angeordneten Kupplungskugeln 3, einer federbelasteten, hin- und herbewegbaren Kupplungsplatte 4, einem Kugelkäfig 6, einem Keil-Käfigring 7 mit darin im Abstand zueinander angeordneten Keilen 8 und aus zwei Rückstellfedern 9 und 11 (siehe Fig.4 und 7) für den Keil-Käfigring 7.

Wie in der Fig. 7 zu erkennen ist, ist auf dein Umfang der Antriebswelle 1 eine Reihe von sich axial erstreckenden Keilzähnen 12 angeordnet, und wie die Fig.l zeigt, kann sich auf

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den Keilzähnen 12 ein Deckel 13 mit großem Durchmesser mit Hilfe einer Buchse 14, die mit dem Deckel verschraubt ist, in axiale Anschlagstellungen bewegen. Die Buchse 14 stößt gegen einen Seegerring 16 auf der Welle 1 an und wird zur Vermeidung einer Rotation von einer lösbaren Madenschraube 17 gehalten. Die Kupplungsplatte 4 weist auf ihrem Umfang eine Reihe von Außenzähnen 18 auf (siehe Fig.5), die axial mit den Innenzähnen 19 des Deckels 13 in Eingriff stehen. Der Deckel 13 besitzt ferner mehrere am Umfang angeordnete und axial verlaufende Taschen 21, die jeweils ein Paar koaxial zueinander angeordneter Druckfedern 22 und 23 für die Kupplungsplatte aufnehmen. Mit der Abtrittsnabe 2 ist eine Kraftübertragungseinrichtung rotationsfest verbunden, wie z.B. eine Keilriemenscheibe 10.

Der Lagerring 5 ist mittels eines Gewindebolzens 24 an die Abtriebsnabe 2 angeflanscht, und die aus der Nabe 2 und dem Lagerring 5 gebildete Baueinheit ist mittels eines Nadellagers 27 und eines Kugellagers 28 drehbar auf der Antriebswelle 1 gelagert. Das Kugellager sorgt dafür, daß die Nabe und der Lagerring weder in die eine noch in die andere Richtung auf der Welle 1 axial verschoben werden. Ein Randteil des Deckels 13 übergreift den Lagerring 5 und trägt einen Dichtungsring 29. Wie in der Fig.l zu erkennen ist, ist eine axial durch den Lagerring 5 greifende Bohrung 31 mit einer 90°-Fase konisch aufgeweitet, so daß an der der Kupplungsplatte 4 gegenüberliegenden Seite eine Kugeltasche 32 gebildet wird. Eine weitere Kugeltasche 32' ist in gleicher Weise in der Seite der Kupplungsplatte 4 angeordnet, die dem Lagerring 5 gegenüberliegt (siehe Fig.l), wobei die Tasche 32* ebenso wie die Tasche 32 von einer 90°-Fase einer durch die Kupplungsplatte 4 hindurchgreifenden Bohrung gebildet wird.

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Wie in der Fig.l zu erkennen ist, sitzt eine Kupplungskugel 3 in den eingerückten Zustand der Kupplung auf einer Seite vollständig in der Tasche 32 und auf der anderen Seite in der Tasche 32' , und die Expansionskräfte der Druckfedern 22 und 2 3 drücken die Kupplungsplatte 4 fest gegen die Kugel 3, die ihrerseits fest in die Tasche 32 gedruckt wird.

Wie in der Fig.2 zu erkennen ist, weist der Lagerring 5 insgesamt 12 Kugeltaschen ähnlich der Kugeltasche 32 auf, die mit den Bezugszeichen 32 bis 43 bezeichnet sind. Alle diese Kugeltaschen weisen einen gleichen radialen Abstand vom Mittelpunkt des Lagerringes 5 auf, aber auf dem Umfang sind sie in den folgend aufgezählten unterschiedlichen Abständen angeordnet. Die Teilung der Taschen 32 bis 35 ist gleich und ist mit X bezeichnet, die Teilung der Taschen 36, 37 und der Taschen 40 bis 43 beträgt ebenfalls X. Die Teilung der Taschen 35, 36, der Taschen 37, 38, der Taschen 38, 39 und der Taschen 39, 40 beträgt 2X, und die Teilung der Taschen 32, 43 beträgt 3X.

Wie aus der Fig. 5 zu erkennen ist, v/eist die Kupplungsplatte 4 weitere 12 Kugeltaschen auf, die mit dem Bezugszeichen 32' bis 43' versehen sind und denjenigen des Lagerringes 5 entsprechen, wobei sie in Übereinstimmung mit den Teilungen der Taschen 32 bis 43 des Lagerringes 5 angeordnet sind. In dem in der Fig.1 dargestellten zusammengebauten Zustand der Kupplung, in welchem sich die Kugeltasche 32* mit der Kugeltasche 32 deckt, decken sich entsprechend alle Kugeltaschen 33' bis 43' mit den Kugeltaschen 33 bis 43, und in jedem sich deckenden Taschenpaar ist eine Kugel 3 angeordnet, die ein Drehmoment überträgt. Die fluchtende Anordnung der Kugeltaschen in der Kupplungsplatte 4 und der Kugeltaschen in dem Lagerring 5

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tritt nur dann auf, wenn der Lagerring 5 eine bestimmte Rotationslage gegenüber der Kupplungsplatte 4 einnimmt. Diese
Lage des Lagerringes 5 soll nachfolgend als Taschenpaßstelluna des Lagerringes, und die entsprechende Stellung der Kupplungsplatte 4 als Taschenpaßsteilung der Kupplungsplatte bezeichnet werden.

In der Fig.5 ist ferner zu erkennen, daß die Kupplungsplatte 4 außer mit den Kugeltaschen 32' bis 43' mit sechs zusätzlichen Kugeltaschen 44 bis 49 versehen ist, die, wie nachfolgend erklärt werden soll, zur Ausrückung der Kupplung erforderlich sind und zur Wiedereinrückung der Kupplung von ihrer ausgerückten in die eingerückte"Stellung und die nachfolgend als Einrücktaschen bezeichnet werden sollen. Die Einrücktaschen weisen den gleichen radialen Abstand vom Mittelpunkt
der Kupplungsplatte 4 wie die Kugeltaschen 32' bis 43' .auf,
und sie sind auf dem Umfang mit einem solchen Abstand angeordnet, daß die Teilung der Einrücktaschen 44, 45, 46, 47, 48
und 49 gegenüber den angrenzenden Kugeltaschen X beträgt,
wie dies in der Fig.5 zu erkennen ist. Im zusammengebauten
Zustand der Kupplung, der in der Fig.l dargestellt ist, nehmen die Einrücktaschen eine Lage in Bezug, auf die gegenüberliegende Fläche des Lagerringes 5 ein, in welcher keine Kugel 3 in ihnen angeordnet ist.

Die Fig.4 zeigt eine Draufsicht in Axialrichtung auf den Kugelkäfig 6 und seine Stellung gegenüber den Kugeln und anderen Teilen einschließlich der Antriebswelle 1 und der im Abstand angeordneten Keile 8. Im allgemeinen besteht der Käfig 6 aus einem Ring in Form einer flachen Metallscheibe, die
mit ihrem inneren uirlaufenden Rand auf der Welle 1 gelagert

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ist. Die Käfigscheibe weist eine ringförmig angeordnete Reihe von 12 runden Löchern 32" bis 43" auf, die die Kugeln aufnehmen und genau in der gleichen Teilung wie die Kugeltaschen bis 43 gemäß Fig. 2 und die Kugeltaschen 32' bis 4 3'gernäß Fig. angeordnet sind. Der Durchmesser von jeden Küfigloch 32" bis 4 3" ist nur etwas größer als der Durchmesser der Kugeln 3, so daß die Kugeln entsprechend in den Käfiglöchern aufgenommen werden und in diesen nur einen Laufsitz einnehmen. Am inneren Umfang weist der Käfig 6 drei im gleichen Abstand zueinander angeordnete radiale Ausschnitte 50', 50 und 51 von einer relativ kurzen Umfangslänge auf, und ein weiterer Ausschnitt 52 mit einer merklich größeren Umfangslänge ist am inneren Umfang des Käfigs 6 zwischen deri Ausschnitten 50 und 51 angeordnet und besitzt an gegenüberliegenden Enden radial verlaufende Kanten 52' und 52". Im zusammengebauten Zustand der Teile, nimmt der Käfig 6, wie in den Fig.l und 4 gezeigt ist, eine Rotationslage auf der Welle 1 ein, die durch den Sitz der Kugeln 3 in den Kugeltaschen 32 bis 43 und 32' bis 43' bestimmt wird, wobei diese Stellung der Antriebsstellung des Käfigs entspricht. Der enge Sitz der Kugeln in den Käfiglöchern und das Zusammenwirken der Kugeln mit den Kugeltaschen in der Kupplungsplatte und in den Lagerring sperrt den Käfig offensichtlich gegen eine Rotationsbewegung aus seiner Antriebsstellung, während die Kupplung sich in ihrer in der Fig.l dargestellten eingerückten Stellung befindet.

Während sich der Käfig in seiner arretierten Antriebsstellung befindet, erstreckt sich der längliche Ausschnitt 52 symmetrisch zu gleichen Teilen zu einem in Axialrichtung laufenden länglichen Steuerkeil 53, der auf dem Außenumfang · der Welle angeordnet ist. Wie in der Fig.l zu erkennen ist,

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wird der Steuerkeil 53 mittels eines Seegerringes 56 in Axialrichtung gegen eine Schulter 71 der Welle 1 festgelegt und wird an einer Rotationsverschiebung um die Welle herum mittels eines Gleitsitzes in einer Nut 54 (siehe Fig.5) gehindert, die am inneren Umfang eier Kupplungsplatte 4 angeordnet ist.

Die Fig.3 zeigt eine Ansicht des Keil-Käfigrings 7 und der mit ihm zusammenwirkenden Keile 8, der Welle 1 und des Steuerkeils 53 in Axialrichtung gesehen. Im allgemeinen besteht der Käfigring 7 aus einem in Form einer flachen Metallscheibe ausgebildeten Ring, der mit seiner inneren Umfangskante drehbar auf der Welle 1 gelagert ist. Drei im Abstand zueinander angeordnete Keile 8, deren Abstand 120° zueinander beträgt, sind in radial verlaufende Nuten 57, 58 und 59 am inneren Umfang der Scheibe 7 eingepaßt, und ein bogenförmiger Ausschnitt 61 ist in der Mitte zwischen den Nuten 58 und 59 angebracht. Die Bogenlänge des Ausschnittes 61 zwischen den radial verlaufenden Stirnseiten 61' und 62" ist kurzer als die Bogenlänge des Käfigausschnitts 52 (siehe Fig.4).

Jeder der im Abstand zueinander angeordneten Keile 8 ist zylinderförmig ausgebildet und, wie am besten in den Figuren 8 bis 11 zu erkennen ist, ist mit zwei umlaufenden Nuten 62 und 63 ausgestattet, die eine radiale Schulter 64 zwischen den Kopfteilen 60 und 65 stehen lassen. Die Nuten 57, 58 und 59 (siehe Fig.3) des Ringes 7 schließen bündig mit der Nut 62 des entsprechenden Keils 8 ab, und die Ausschnitte 50', 50 und 51 (siehe Fig.4) des Käfigs 6 nehmen die Nut 63 des entsprechenden Keils 8 in ihre Mitte. Während die Keile 8 bündig in den Nuten 57, 58 bzw. 59 des Ringes 7 aufgenommen werden, weisen sie gegenüber den Käfigausschnitten 50',50

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bzw. 51 ein begrenztes Spiel in Umfangsrichtung auf.

Die Rückstellfedern 9 und 11, die in den Fig.4 und 7 dargestellt sind, halten den Keil-Käfigring 7 federn in einer gegenüber dem Kugelkäfig 6 auf den Umfang zentrierten Lage, "ie in den Fig.4 und 6 zu erken-nen ist, weist die Feder 9 ein Paar auseinandergebogene Arme auf, die mit ihren freien Enden durch auf dem Umfang im Abstand zueinander angeordnete Löcher 66 und 67 (siehe Fig. 4} des Käfigs 6 hindurchgreifen sowie durch auf dem Umfang im Abstand zueinander angeordnete Löcher 6& und 69 (siehe Fig.3) des Keil-Käfigrings 7. In der eingebauten Lage befindet sich die Feder 9 unter einer Vorspannung, die dafür sorgt, daß die Arme zur Seite gedrückt werden und nicht nur gegen die Ränder der Löcher 66 bzw. 67 des Käfigs, sondern ebenso gegen die Ränder der Löcher 68 bzw. 69 des Keil-Käfigrings 7 anliegen. Der Pdng 7 wird daher federnd in einer bestimmten Rotationsstellung gegenüber dem Käfig 6 gehalten, in welcher der Käfigausschnitt 61 sich symmetrisch mit dem Käfigausschnitt 52 deckt, wie dies in der Fig.4 dargestellt ist. Während der Ring 7 diese zentrierte Rotationsstellung einnimmt, nehmen die Ausschnitte 61 und 52 den Steuerkeil 53 in ihrer Symmetrieebene auf, da jedoch die Bogenlänge des ringförmigen Ausschnittes 61 kürzer ist als die Bogenlänge des Käfigausschnittes 52, sind die Stirnseiten 61' und 62" näher an dem Steuerkeil 53 angeordnet als die Käfigstirnseiten 52" und 52".

Die diametral zu der Rückstellfeder 11 angeordnete Rückstellfeder 9 sorgt für ein zusätzliches Drehmoment, durch welches der Keil-Käfigring 7 ebenso federnd zentriert wird wie durch die Rückstellfeder 9.

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In der Fig.8 sind Teile der Kupplungsplatte 4, der Lagerring 5, der Käfig G und andere Teile in ihrer Betriebsstellung eingezeichnet, die sie gegeneinander einnehmen, wenn sich die Kupplung in ihrer eingerückten Stellung befindet, die in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Fig. 8 zeigt, v/ie eine Kugel 3 in den sich deckenden Taschen 38 und 38^l aufgenommen wird, und sie zeigt ferner den Käfig 6 in seiner Antriebsstellung, in welcher der Ausschnitt 52 und der Ringausschnitt 61 symmetrisch gegenüber dem Steuerkeil 53 ausgerichtet sind, wie dies auch die Fig.4 zeigt.

Das Spiel des Steuerkeiles 53 innerhalb des Käfigausschnittes 61 sorgt bei der übertragung eines Drehmomentes zwischen der Welle 1 und dem Käfig 6 für. einen Drehmomentenyerlust, und das Spiel des Steuerkeiles 53 innerhalb des Ausschnittes 51 des Keil-Käfigrings sorgt bei der Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Welle 1 und der Keileinrichtung ebenfalls für einen DrehmomeAtenverlust.

Die Fig. 8 zeigt dan Kell-Käfigring 7 in seiner zentrierten Stellung gegenüber dem Käfig 6, in welcher er durch die Rückstellfedern 9 und 11 gehalten wird, wie dies die Fig.4 zeigt. Die Fig.8 zeigt ferner einen der Ausschnitte 70 (siehe Fig.5), die am inneren Umfang der Kupplungsplatte 4 angeordnet sind. Während sich der Käfig 6 in seiner Antriebsstellung und der Keil-Käfigring in seiner zentrierten Lage gegenüber dem Käfig 6 befinden, werden die Kopfteile 60 der im Abstand zueinander angeordneten Keile 8 von den entsprechenden Ausschnitten der Kupplungsplatte 4 aufgenommen, wobei in der Fig.8 für einen Keil 8 zu erkennen ist, daß die Bogenlänge eines jeden Ausschnittes 70 etwas größer ist als der Durchmesser des Kopfteiles des dazugehörigen Keils 80.

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In der eingerückten Stellung der Kupplung, die in den Fig.l und 8 dargestellt ist, kann das Antriebsmoment von der Antriebswelle 1 auf die Nabe 2 in der einen oder anderen Richtung übertragen werden, v/ob ei die Richtungen in der Tig. 7 durch die Pfeile A und B angedeutet sind. Wenn das Drehmoment in Richtung des Pfeiles A in Fig.7 eingeleitet wird, dann neigt die Kupplungsnlatte 4 dazu, sich in Übereinstimmung mit dem Lagerring 5 mit der Welle 1 in Richtung des in die Fig.2 und 8 eingetragenen Pfeiles A zu drehen. Wenn das in Richtung des Pfeiles A wirkende Drehmoment einen durch den Druck P, der von den Druckfedern 22 und 23 auf die Kupplungsplatte 4 ausgeübt wird, vorbestimmten Grenzwert übersteigt, dann beginnt die Platte 4 sich in Richtung des Pfei- *les A gemäß Fig.8 relativ gegenüber dem Lagerring 5 zu drehen mit dem Ergebnis, daß die Kugel 3 aus der Ringtasche 38' in Richtung des Pfeiles A herausgedrückt wird. Wenn die Kugel 3 aus der Tasche 38' herauskommt und auf der ebenen Fläche des Lagerrüigs 5 in Richtung des Pfeiles A rollt, dann wird sie auch aus der Plattentasche 38 in entgegengesetzter Richtung herausgedrückt und rollt auf der ebenen Fläche der Kupplungsplatte zwischen der Plattentasche 38und der Einrücktasche 45 entlang. Gleichzeitig erfolgt eine entsprechende Verschiebung der Kugeln relativ zur Kupplungsplatte und zum Lagerring gegenüber allen anderen Taschen mit de-n Ergebnis, daß die Kupplungsplatte gegen den Druck der Druckfedern 22 und 2 3 von dem Lagerring 5 um einen Abstand weggedrückt v/ird, der dem Durchmesser der Kugeln entspricht. Dieser Zustand ist in der Fig.9 dargestellt.

Die Axialbewegung der Kupplunasplatte 4 von dem Lagerring 5 weg,vergrößert auch den axialen Abstand zwischen der Kupp lungs·

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platte und der Wellenschulter 71, wobei der endgültige Abstand größer ist als die axiale Länge der Keile 8. Wenn die Kupplungsplatte ihre Bewegung in Richtung des Pfeiles A relativ zum Lagerring 5 fortsetzt und die Kugeln auf den ebenen Oberflächen der Kupplungsplatte und des Lagerrings rollen, dann folgen der Käfig und die Keileinrichtung der Bewegung der Kupplungsplatte in Richtung des Pfeiles A, jedoch mit verminderter Geschwindigkeit. Das bedeutet, daß der Urafangsabstand zwischen der Kugel 3 und der Plattentasche 38 zunimmt und der Umfangsabstand zwischen der Kugel 3 und der Einrücktasche 45 entsprechend abnimmt, sobald sich die Kupplungsplatte 4 in Pfeilrichtung A relativ zum Lagerring 5 dreht. Gleichzeitig nimmt der Abstand zwischen dem Steuerkeil 53 und der Stirnseite 61" des Keilringausschnittes 61 ab.

Die Bogenlänge des Keilringausschnittes 61 ist derart gewählt, daß der Steuerkeil 53 während der Drehung der Platte 4 relativ zum Käfig und zu dem Keil-Käfigring 7 in Pfeilrichtung A etwas früher ge-gen die Stirnseite 62 des Keil-Käfigrings anstößt, bevor der Käfig eine Stellung erreicht, in welcher die Kugel 3 in die Einrücktasche 45 eingreift. Es ergibt sich daraus, daß die Keileinrichtung gegenüber dem Käfig 6 entgegen der von den Rückstellfedern 9 und 11 ausgeübten Kraft verdreht wird. Eine solche Verdrehung des Käfigrings 7 gegenüber dem Käfig 6 wird durch die Anlage des Steuerkeils 53 gegen die Stirnseite 52" des Käfigausschnittes 52 begrenzt. Während der Käfigring 7 in der verdrehten Lage entgegen der von den Rückstellfedern 9uid 11 ausgeübten Kraft gehalten wird, wirken die Federn derart zwischen der Welle 1 und dem Käfig 6, daß sie den Käfig gegenüber der Welle in Richtung des Pfeiles A gemäß Fig.4 verdrehen wollen. Eine solche in

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ümfangsrichtung wirkende Vorspannung des Käfigs relativ zur Welle ist für die Rückstellung der Kupplung sehr wesentlich, wie nachfolgend noch beschrieben werden soll.

Das Ausrücken der Kupplung wird durch eine Drehung der Kupplungsplatte 4 relativ zum Käfig 6 in Richtung des Pfeiles A in den Fig.4 und 9 vervollständigt, bis die Einrücktasche sich mit der Kugel 3, die aus der Tasche 38 der Kupplungsplatte herausgerollt ist, deckt. In diesem Augenblick decken sich die Einrücktaschen 44, 46, 47, 4 8 und 49 ebenfalls mit einer Kugel im Käfig 6, und die Kupplungsplatte 4 schnappt unter dem Druck der Druckfedern 22 und 23 wieder in Richtung auf den Lagerring 5 zurück. Jedoch wird eine solche Rückbewegung der Kupplungsplatte von den Keilen 8 begrenzt, die von den Ausschnitten 70 der Kupplungsplatte freigekommen sind, während diese von den Kugeln 3 von äer\ Lagerring wegbewegt wurde, und die Keile wurden dann infolge der Drehung der Kupplungsplatte 4 in Pichtung des Pfeiles A relativ zum Käfig 6 in eine Lage zwischen der Wellenschulter 71 und der Kupplungsplatte 4 gebracht, welche in der Fig.9 dargestellt ist.

Die Fig.10 zeigt die ausgerückte Stellung der Kupplung, in welcher die Druckkraft P der Druckfedern 22 und 2 3 von der Wellenschulter 71 mittels der Keile 3 aufgenommen wird und in welcher eine Kugel 3 teilweise in die Einrücktasche 45 eingreift. Die anderen Kugeln greifen ebenfalls teilweise in Einrücktaschen der Kupplungsplatte ein und die VJelle 1 kann daher frei gegenüber der Nabe 2 in Richtung des Pfeiles A gedreht werden, und die Nabe 2 kann sich frei gegenüber der Welle 1 in entgegengesetzter Richtung drehen.

Ein Wiedereinrücken der Kupplung wird durch eine relative

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Verdrehung der Welle und der Nabe 2 in einer Richtung bewirkt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher die Welle und die Nabe während des Ausrückens der Kupplung relativ zueinander bewegt wurden. Die Fig. 11 zeigt einen Zustand, in welchem die Kupplungsplatte 4, der Käfig 6 und der Keil-Käfigring 7 mit den Keilen 8 durch eine Drehung der Kupplungsplatte 4 in Richtung des Pfeiles R relativ zum Lagerring 5 aus einer Stellung der Kupplungsplatte eingestellt v/erden kann, die in der Fig.10 dargestellt 1st. Wird ein Drehmoment auf die Kupplungsplatte 4 in Richtung des Pfeiles R ausgeübt, während die Nabe festgehalten wird und sich die Kupplung in ihrer ausgerückten Stellung gemäß Fig.10 befindet, dann wird die Einrücktasche 45 gegenüber der Kugel verdreht, die ihrerseits von dem Käfig 6 unter dem Einfluß der Druckkraft der Rückstellfedern9 und 11 in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Einrücktasche verstellt wird. Die Länge der Keile 8 ist so gewählt, daß die Reibungskräfte in Verbindung mit den Kräften der Rückstellfedern die Federkraft P, die auf die Kupplungsplatte 4 wirkt, nicht übersteigen. Die Kupplung, bleibt in ihrer ausgerückten, in der Fig.10 dargestellten Stellung, bis der Kugeltaschenabstand in dem Lagerring 5 (siehe Fig.2) mit dem Kugeltaschenabstand in dem Käfig 6 (siehe Fig.4) übereinstimmt. In dieser Lage wird der Käfig 6 durch die Vorspannung der -Rückstellfedern und damit die Kugeln 3 relativ zur Kupplungsplatte 4 verstellt. Das führt dazu, daß die Kugeln die Einrücktaschen in der Kupplungsplatte 4 verlassen und in die Kugeltaschen im Lagerring 5 (siehe Fig.11) eingreifen. Eine weitere Drehung in„ Richtung des Pfeiles R führt dazu, daß die Kugeln und die Keile 8 auf der Oberfläche der Kupplungsplatte 4 gleiten, bis die Kugel in ihre ursprüngliche Lage in der Kupplungsplatte 4

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zurückkehren, so daß dadurch die Kupplung in ihre Einrückstellung, die in den Fig.l und 8 dargestellt ist, zurückgeführt wird.

Anstatt daß die Kupplungsplatte 4 in Richtung des Pfeiles relativ gegenüber dem Lagerring 5 gedreht wird, könnte auch der Lagerring 5 in Richtung des Pfeiles A relativ gegenüber der Kupplungsplatte 4 gedreht v/erden, um die Kupplung von ihrer ausgerückten Stellung in die eingerückte Stellung zu bewegen.

Wenn das Antriebsmoment auf die Welle 1 in Rihtung des Pfeiles B in Fig.7 ausgeübt wird, dann erfolgt das Ausrücken und das Wiedereinrücken der Kupplung offensichtlich analog zu der in bezug auf die Fig.8 bis 11 vorbeschriebenen Weise. Die Einrücktasche 48 (siehe Fig.5) dient für eine Entlastung der Kupplungskugel, die aus den sich deckenden Kugeltaschen 32 und 32/ herausrollt, wenn die Kupplung unter der Einwirkung eines übermäßigen Drehmomentes in Richtung des Pfeiles B in Fig.7 ausgerückt wird.

Wenn es erwünscht ist, das Degrenzungsmoment zu ändern, bei welchem die Kupplung ausrückt, dann kann dieses Mojnent leicht dadurch vergrößert werden, daß man den Deckel 13 in Richtung auf die Nabe 2 verstellt, bzw. dadurch verkleinert werden, indem man den Deckel von der Nabe entfernt.

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Claims (9)

1. P 6837

   Patentansprüche

   Kupplung zur Begrenzung eines Drehmoments, dadurch g e kennzeichn et, daß ein Antriebsteil (1, 4) und ein dazu koaxial angeordnetes Abtriebsteil (2, 5) vorgesehen sind, die in axialer Richtung festgelegt sind und sich relativ zueinander drehen können, daß auf dem Antriebsteil eine aus Kugeln (3) und Käfigen (6,7) bestehende Einrichtung drehbar gelagert ist, die mit einer auf dem Abtriebsteil kreisförmig angeordneten Kugeltaschenreihe (32 bis 43) zusammenwirkt, daß eine in Axialrichtung hin- und herbewegbare, federbelastete Kupplungsplatte (4) auf dem Antriebsteil gelagert ist, die sich mit dem Antriebsteil auf der von dem Abtriebsteil abgelegenen Seite der Kupplung dreht und in einer kreisförmigen Reihe angeordnete, mit der Kugellagerung zusammenwirkende Kugeltaschen (32¹ bis 43¹) aufweist, sowie eine zwischen dem Antriebsteil und der Kugeleinrichtung angeordnete Verbindungseinrichtung (6,7,8), durch die bei der Übertragung eines Drehmomentes ein Drehmomentenverlust erzeugt wird, daß auf einer Seite der Kugellagerung eine Keileinrichtung (8) drehbar gelagert ist, die mit dem Antriebsteil derart verbunden ist, daß bei der Übertragung eines Drehmomentes ein Verlustnoment auftritt, und daß zwischen der

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   Kugellagerung und der Keileinrichtung eine Federung (9,11) angeordnet ist, deren Federkraft einer Relativdrehung der Kugellagerung gegenüber der Keileinrichtung entgegenwirkt.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kugeltaschen (32 bis 43) in dem Abtriebsteil (5) sich von der Anzahl der Kugeltaschen (32^f bis 43', 44 bis 49) in der Kupplungsplatte (4) unterscheidet.
3. 3^J. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtriebsteil (2, 5) und die Kupplungsplatte (4) eine unterschiedliche Kugeltaschenanzahl aufweisen, wobei die Kugeltaschenzahl des einen Teiles (5) gleich und die Kugeltaschenzahl des anderen Teiles (4) größer als die Kugelzahl der Kugellagerung ist.
4. 4. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl

   der Kugeltaschen in dem Abtriebsteil (5) gleich der Anzahl der Kugeln der Kugellagcrung ist.
5. 5. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugeln (3) und die Kugeltaschen in dem Abtriebsteil (5) und der Kupplungsplatte (4) mit ungleichmäßigen Teilungen (X) angeordnet sind, so daß eine einzige Stellung zur übertragung des Drehmomentes zwischen dom Antriebsteil und dem Abtriebsteil gebildet wird.

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6. 6. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die übertragungseinrichtung (6,7,8) mit dem Momentenspiel zwischen dem Antriebsteil und der Kugellagerung die Verdrehung der Kugellagerung in von der Betriebsstellung, in welcher eine Antriebskraft übertragen wird, v/egge richteten Umfangsrichtungen begrenzt.
7. 7. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet , daß die Federung (9,11) die Keileinrichtung (S) in einer bestimmten Rotationslage gegenüber der Kugellagerung arretiert, aus welcher die Keileinrichtung in entgegengesetzte Umfangsrichtungen verschiebbar ist.
8. 8. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein radial innenliegendes Teil (1) und ein radial außenliegendes ■ Teil (2,5) zur Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen sind, wobei die Teile in axialer Richtung festgelegt sind und sich relativ zueinander drehen können, daß ein in. Rotationsrichtung und Axialrichtung mit dem inneren Teil (1) fest verbundener und das äußere Teil (2) übergreifender Deckel (13) vorgesehen ist sowie ein ringförmiger Kugelkäfig (6), der drehbar in dem Zwischenraum zwischen dem Boden des Deckels 13 und eineraxial gegenüberliegenden Radialfläche des äußeren Teiles (5) gelagert ist, daß eine ringförmig angeordnete Reihe von Kupplungskugeln C3) vorgesehen ist, die in kreisförmigen Löchern des Kugelkäfigs' (6) und in entsprechender Anordnung zu einer ringförmigen Reihe von Kugeltaschen in der Radialfläche des äußeren Tolles zur übertragung des Drehmomentes gelagert sind, ·

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   daß eine Verbindungseinrichtung (,7,8,9,11) vorgesehen ist, die zu einem Drehmomentenverlust zwischen dem inneren Teil und den Käfig (6) führt, daß eine kreisförmige Kupplungsplatte (4) vorgesehen int, die hin- und herbewegbar in dem Zwischenraum zwischen dem Kugelkäfig (6) und dem Deckelboden angeordnet und drehfest mit dem Deckel verbunden ist und die eine ringförmige Reihe Kugeltaschen (32* bis 43', 44 bis 49) aufweist, die mit den Kupplungskugeln zusammenwirken, daß eine Federung (22,23) zwischen dem Deckel (13) und der Kupplungsplatte angeordnet ist, die die Kupplungsplatte axial gegen die Kugeln (3) drückt, daß eine in Umfangsrichtung hin- und herbewegbare Keileinrichtung (8) vorgesehen ist, die zwischen-dem inneren Teil (I) zur übertragung des Drehmomentes und der Kupplungsplatte (4) angeordnet ist, sowie eine Einrichtung (6,7,52,61,53) zwischen der Keileinrichtung und dem inneren Drehmomentenübertragungsteil zur Erzeugung eines Momentenspiels und eine Federung (9,11), die in ümfangsrichtung zwischen dem Käfig und der Keileinrichtung wirkt, um durch Federkraft eine Bewegung der Keileinrichtung gegenüber den Käfig (6) zu verhindern.
9. 9. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungseinrichtung zur Erzeugung eines Momentenspiels zwischen dem inneren Drehmomehtenübertragungsteil (4) und dem Kugelkäfig (6) einen sich axial erstreckenden Steuerkeil (53) aufweist, der drehfest mit dem inneren Drehmomentenübertragungsteil (4) verbunden ist und in der Mitte eines am Umfang des Kugelkäfigs befindlichen Ausschnittes (52) angeordnet ist.

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   ΙΟ. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kugelkäfig (6) ein in Umfangsrichtung verlaufender Ausschnitt (52) vorgesehen ist, in welchem ein sich axial erstreckender, mit dem inneren Drehmomentenübertragungsteil drehfest verbundener Steuerkeil (53) angeordnet ist, und daß die Verbindungseinrichtung einen Käfigring (7) mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ausschnitt (61) aufweist, durch den der Steuerkeil hindurchgreift, so daß auf diese Weise die Momentenspielverbinduna zwischen dem inneren Drehmomentenübertragungsteil und dem Käfigteil (6J und zwischen dem inneren Drehmomentenübertragungsteil und der Keileinrichtung (8) gebildet wird.

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