DE2353475A1

DE2353475A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2353475A1
Application number: DE19732353475
Authority: DE
Inventors: Bernard Frank Bishop
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-03-27
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1974-10-03
Also published as: AR198879A1; JPS49121060A; IT995598B; GB1404413A; AU6012473A; CA982356A; SU576974A3; BR7307129D0; BE805219A; US3877259A; FR2224017A5

Description

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"Kuppliingsvorrlchtung'¹

Es sind die verschiedensten Typen von Kupplungen und Wellenkupplern bekannt, die mit Reibung, Federn, Klinken, magnetisch oder Flüssigkeit arbeiten. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, eine Kupplung oder einen Wellenkuppler zu schaffen, die oder der funktioneile oder betriebsmäßige Mangel dieser bekannten Mechanismen beseitigt.

Die Erfindung befaßt sich mit der Schaffung einer neuen und sehr praktischen Wellenkupplungsvorrichtung, die ruhig arbeitet und die als Drehkraftbegrenzungskupplung einsetzbar ist, und zwar mit gleichem Nutzen sowohl innerhalb als auch außerhalb von Wasser, .

Mehr speziell ist es ein Merkmal der Erfindung, eine Kupplung oder einen Wellenkupplungsmechanismus zu schaffen, der im Aufbau gedrungen ist, ruhig läuft, selbst einrückt und ein neues Überdrehschlupfkupplungsmerkmal einschließt zur automatischen Begrenzung oder Steuerung des Ausmaßes, um welches die von der Antriebswelle aufgegebenen Drehkräfte auf die angetriebene Welle übertragen werden sollen.

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Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung des zuvor beschriebenen Typs zu schaffen, die einen neuen und sehr praktischen Aufbau von nachgiebigen •Balkengliedern aufweist, welche zwischen ihren Enden durchgebogen werden, wenn die Drehkraft oder der Belastungswiderstand einen vorbestimmten Wert erreichen.

Ein weiteres spezielles Merkmal der Erfindung ist es, eine Kupplung oder eine Wellenkupplungsvorrichtung des zuvor beschriebenen Typs zu schaffen, in der eine Anzahl von wegbiegbaren Balkengliedern vorgesehen ist, die mit einer An-

zahl/längs des Umfanges verteilten drehbaren Kupplungselementen, beispielsweise Rollen, zusammenwirkt, die innerhalb einer Öffnung angeordnet sind, die sich innerhalb der inneren Oberflächen der Balkenglieder befinden.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Äusführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer kompakten Kupplung oder eines Kupplermechanismus nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes der Kupplung längs der Linie 2-2 nach Fig. 3»

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Kupplung längs der Linie 3-3 nach Fig. 2,

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Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kupplung längs der Linie 4-4 nach Fig. 5, nachdem sich die Rollen um die gemeinsamen .Achsen der antreibenden und der angetriebenen Wellen gedreht haben um etwa 45° gegenüber der Stellung nach Fig. 2, ·

Fig. 5 einen Längsschnitt im wesentlichen längs der Linie 5-5 nach Fig. 4, . " / ;

Fig. 6 eine schaubildliche Explosionsansicht der Bestandteile der Kupplung nach den Fig. 1 bis 5,

Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem Schnitt ähnlich dem nach Fig. 4 zur Darstellung einer abgewandelten Kupplung, in welcher nur zwei einander gegenüber angeordnete Antriebsrollen eingesetzt werden gegenüber den vier umfangsmäßig verteilten Antriebsrollen nach den Fig. 2 und 4.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen sei darauf hingewiesen, daß ähnliche Teile In den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen sind und daß eine Ausführüngsform einer Wellenkupplung oder eines Kupplungsmechanlsmus in den Fig. 1 bis 6 allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Kupplungsmechanlsmus 10 enthält ein umlaufendes, Im allgemeinen zylindrisches Befestigungsglied 12, welches an einer Abtriebswelle 14 befestigt ist und um deren Achse umläuft.

Innerhalb des Teiles 12 und drehbar als eine Einheit mit dem

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ßefestigungsteil ist ein polygonal geformtes oder nicht kreisförmiges Kupplungselement vorgesehen, welches mit 16 bezeichnet ist. Das" Kupplungselement 1.6 besteht aus geeignetem elastischem oder nachgebendem Material und ist versehen mit vier gleichen Balken 18, deren innere Oberflächen 20 gleichmäßig orientiert sind in bezug auf den Umfang und gleich weit entfernt sind von der Achse der Abtriebswelle Diese inneren Oberflächen 20 des Bauteiles bilden eine nicht kreisförmige oder allgemein polygonale öffnung zur Aufnahme umlaufender Kupplungsglieder oder Rollen 22, die rings um die Achse der Welle 14 in gleichem Abstand von ihr angeordnet sind.

Es sei bemerkt, daß die äußeren Eckenflächen der Kupplungsglieder 16 gegen die innere Oberfläche des zylindrischen Gliedes 12 tragend stoßen und daß vier in Längsrichtung angeordnete Stifte 24 dazu dienen, das Glied 16 als eine Einheit mit dem Glied 12 !umlaufen zu lassen. In gleicher Weise sind die Rollen 22 alle drehbar angeordnet auf sich in Längsrichtung erstreckenden komplementären Stiften 26. Wenn die Rollen 26 eine Stellung gegenüber den Gliedern 16 einnehmen, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist, dann wird jede der Rollen eine komplementäre innere gebogene Eckoberfläche berühren, die sich in der Nähe der Zusammensetzungssteilen von jeweils zwei ßalkenpaaren 18 befinden.

Es sei bemerkt, daß die linken Enden der Stifte 26, wie es

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aus den Fig. 3 und 5 zu ersehen ist, in einem Ring oder Scheibenglied 28 befestigt sind, das mit dem Ende der Antriebswelle 30 verbunden ist. Die gegenüberliegenden Enden der Stifte 26, die aus den gegenüberliegenden Seiten der Rollen 26 herausstehen, sind montiert innerhalb einer Scheibe oder eines Plattengliedes 32. Auf diese Weise wird deutlich, daß die Rollen 22 dazu dienen, als Einheit bewegt zu werden mit der Antriebswelle 30 und kreisen um die Achse dieser Antriebswelle ebenso gut wie um die mit dieser fluchtenden Antriebswelle 1.4. Die linken Enden dei* Stifte 24 erstrecken sich, wie die Fig. 3 und 5 zeigen, innerhalb komplementärer öffnungen, die in einem Schließglied oder einer Deckplatte 34 vorgesehen sind. Aus dem. vorher Beschriebenen ist zu verstehen, daß dann, wenn die Rollen 22 die Eckstellungen der inneren Oberflächen 20 des nachgebenden Kupplungsgliedes 22 einnehmen, eine Drehung der Antriebswelle 30 eine Drehung des zylindrischen Befestigungsgliedes 12 und der Abtriebswelle 14 verursacht wird. Damit die Rollen 22 die Drehung des nachgebenden Kupplungsgliedes 16 mitmachen und dementsprechend die Antriebswelle 14 antreiben, ist es notwendig, daß die Drehbelastung einen vorbestimmten Pegel nicht überschreitet. Überschreitet die Drehkraft, die zum Drehen der Welle 14 erforderlich ist, jedoch einen vorbestimmten oder festgesetzten Wert, dann werden sich die Rollen 22 innerhalb des Gliedes 16 so verschieben, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn diese Verschiebung eintritt, dann veranlassen die Rollen die mittleren Teile jedes Balkens

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nach außen, gedehnt zu werden, womit die Antriebswirkung der Rollen begrenzt wird. Sinkt die zum Drehen der Abtriebswelle 14 benötigte Antriebskraft auf ein zuvor erwähntes Niveau ab, dann werden die Rollen 22 selbsttätig zurückgeführt, und sie werden wieder ihre normalen Antriebs Stellungen entsprechend Fig. 2 einnehmen. Bei dem Arbeiten unter, den zuvor erwähnten Bedingungen arbeitet der Kupplungsmechanismus 10 als eine Drehkraftbegrenzungskupplungsvorrichtnng. Es ist auch zu sehen, daß die Welle 14 in beiden Drehrichtungen angetrieben werden kann, ohne daß irgendwelche bauliche Veränderungen der WellenJaipplungsvorriclrtung erforderlich werden.

In Fig. 7 ist eine ein wenig veränderte Ausführungsform des Kupplungsmechanismus wiedergegeben, die mit 10a bezeichnet ist. Zusammengesetzte Teile des Mechanismus 10a, die den Teilen des Mechanismus 10 ähnlich sind, sind durch gleiche Ziffern gekennzeichnet, die einen Index a tragen. Der einzige wesentliche, strukturelle Unterschied zwischen dem vorbeschriebenen Mechanismus 10 und dem Mechanismus 10a besteht in der Vorsehung von zwei diametral einander gegenüber angeordneten umlaufenden Kupplungsgliedern oder Rollen 22a, wodurch sich die Anordnung von der zuvor beschriebenen mit vier Rollen 22 unterscheidet. In Fig. 7 ist mit durchgezogenen Linien die Stellung der Rollen 22a in einer Weise dargestellt, in welcher die Rollen ein Wegdrücken der mittleren Abschnitte von diametral gegenüberliegenden Balken 18a ver-

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Ursachen, wobei die Balkenwegbiegung der in Fig. 4 dargestellten entspricht. Die gestrichelte Stellung der Rollen 22a zeigt die Rollen in diametral gegenüberliegenden Eckteilen der inneren Oberfläche 22a,.was den Stellungen der vier Rollen 22 in Fig. 2 entspricht. —

Aus dem Vorbeschriebenen ergibt es sich, das die Erfindung eine Wellenkupplungsvorrichtung oder eine Kupplung schafft, die geräuschlos arbeitet und außerordentlich einfach und stabil aufgebaut ist. Die Kupplungsvorrichtung besteht aus einer relativ geringen ZaüL von Bauteilen und läßt sich wirtschaftlich herstellen. Der statische Durchschnittsbetrieb und die Zurücksetzdrehkräfte sind einander ungefähr gleich, und die Vorrichtung kann in beiden Richtungen; arbeiten. Falls es gewünscht ist, das Ausmaß der Schlupfdrehkraft in den beiden Drehrichtungen unterschiedlich voneinanderzu machen, dann läßt sich dies verwirklichen durch eine Änderung des Anstellwinkels zwischen den Rollen und den mit ihnen zusammenwirkenden komplementären Balkenoberflächen. Durch einen solchen Aufbau des Mechanismus wird erreicht, daß· Fehlausrichtungen der Wellen innerhalb gegebener Grenzen betriebsmäßig keine Wirkung hervorrufen. Eine Veränderung der Kupplungskapazität läßt sich auf einfache Weise herbeiführen durch das Austauschen eines Satzes von nachgiebigen Balken gegen einen Satz mit einem unterschiedlichen Flexibilitätsgrad. Wie schon zuvor beschrieben wurde, arbeitet die Kupplungsvorrichtung mit der gleichen Effektivität inner-

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halb oder außerhalb von Wasser, und es hat sich gezeigt, daß wesentliche Umgebungseinflüsse die Übertragungsfähigkeit nicht beeinflussen. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Benutzung von sphärischen Rollen, die ähnlich den oben beschriebenen Rollen arbeiten. Unter der Bezeichnung Rollen sind deshalb in bezug auf das Ausführungsbeispiel sowohl sphärische als auch normale Rollen zu verstehen.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung auch nur baumäßige Details wiedergegeben sind, so versteht es sich, daß sich die Erfindung auch auf abgewandelte Ausführungsformen bezieht, solange diese das Wesen der Erfindung nicht -verändern.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

Λ J Kupplungsvorrichtung mit Drehkraftbegrenzung, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle und eine angetriebene Welle, durch eine Anzahl von nachgiebigen Balkengliedern, die dazu dienen, getragen zu werden und umzulaufen mit einer der Wellen, durch innere Oberflächen an den Balkengliedern, welche gleichmäßig orientiert umfangsmäßig verteilt und von der Achse der tragenden Welle auf Abstand vorgesehen sind, um eine nicht ringförmige Öffnung zu schaffen zum Aufnehmen einer Anzahl umlaufender Kupplungsglieder, durch eine Anzahl umfangsmäßig auf Abstand angeordneter umlaufender Kupplungsglieder, die innerhalb der Öffnung angeordnet sind, und durch Befestigungsmittel, die drehbar sind als Einheit mit der besagten anderen Welle zum Tragen der besagten drehbaren Kupplungsglieder und zum Halten der besagten drehbaren Kupplungsglieder in Berührung mit den inneren Oberflächenbereichen der nachgiebigen Balkenglieder, wodurch eine flexible Kupplung zwischen den Wellen erreicht wird.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden benachbarter Balkenglieder miteinander verbunden sind zur Bildung einer Anzahl von Rollen aufnehmenden Eckbereichen. · .
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balkenglieder eine Rollen aufnehmende öffnung bilden,

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welche eine polygonale Form aufweist.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balkenglieder gleiche Längen aufweisen und innerhalb der Vorrichtung ein Polygon bilden.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen von der Antriebswelle und die Balkenglieder von der angetriebenen Welle getragen werden.
6. Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5 zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer angetriebenen ¥elle, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Oberflächen der Balkenglieder in der Nähe benachbarter Enden bogenförmig ausgebildet sind mit einer Kurvenform, die ungefähr den sphärischen Oberflächen der umlaufenden Kupplungsglieder entsprechen.
7« Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse, um welche die Balkenglieder gleichmäßig orientiert längs des Umfangs verteilt sind, im wesentlichen zusammenfällt mit der Montageachse der umlaufenden Kupplungsglieder.
8. Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelteile der Balkenglieder seitlich wegbiegbar sind nach Maßgabe einer

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vorbestimmten Kraft, die;auf sie übertragen wird mit Hilfe der umlaufenden Kupplungsglieder.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der nachgiebigen jöalkenglieder in der Nähe ihrer benachbarten Enden gegen radiale Versetzung gesichert sind und daß die mittleren Teile der Balkenglieder seitlich wegbiegbar sind.
10. Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusemittel die umlaufenden Kupplungsglieder und die nachgiebigen Balkenglieder einschließen.
11.. Kupplungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch.gekennzeichnet,daß die umlauf enden Kupplungsglieder die Form von Rollen aufweisen und daß Mittel vorgesehen sind, diese Glieder drehbar zu tragen.

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