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Bezeichnung: Fliehkraftkupplung mit einstückigem Rotor BeschreIbung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung, mit der zwischen einem
drehenden Antriebsglied und einem drehenden Abtriebsglied eine triebschlüssige Verbindung
herstellbar ist, wenn das Antriebsglied eine kritische Drehgeschwindigkeit erreicht
oder überschreitet.
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Die Fliehkraftkupplungen werden in umfangreichem Maße in kraftbetriebenen
Werkzeugen und anderen durch Verbrennungsmaschinen angetriebenen Geräten verwendet.
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Bei Kettensägen z,B. ist eine Fliehkraftkupplung zwischen dem Antriebsmotor
und einem Kettenzahnrad angeordnet, von dem aus die Sägekette angetrieben wird.
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Solange der Antriebsmotor im Leerlauf läuft, ist die Kupplung ausgekuppelt,
sodaß die Kette nicht angetrieben wird. Wenn dagegen die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine
auf einen vorbestimmten Wert gesteigert wird, wird die Kupplung zum Antrieb der
Sägekette wirksam. Dadurch wird ein zweckmäßiger Antrieb der Kette erreicht und
sichergestellt, daß die Säge kette dann nicht betrieben wird, wenn die Antriebsmaschine
gestartet ist und im Leerlauf läuft. Darüber hinaus wird auf diese Weise das erforderliche
Startdrehmoment der Antriebsmaschine verringert.
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Eine Fliehkraftkupplung besitzt normalerweise eine Außentrommel und
einen in dieser Trommel vorgesehenen Rotor. Der Rotor bildet dabei das Antriebsglied
der Kupplung während die Trommel das Abtriebsglied bildet.
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Der Rotor besitzt gewöhnlich einen Naben- oder Hauptteil, wenigstens
zwei Gewichte, die gesondert ausgebildet und auf dem Hauptteil beweglich angeordnet
sind sowie eine oder mehrere Federn, die die Gewichte der Trommel gegenüber außer
Eingriff halten, solange der Rotor steht, oder mit einer Geschwindigkeit unterhalb
der gewählten kritischen Geschwindigkeit umläuft. Wenndie Drehgeschwindigkeit des
Rotors bis zu einem kritischen Wert gesteigert wird, bewegen sich die Gewichte unter
dem Einfluß der Zentrifugalkraft entgegen der Kraft der Federn nach außen, greifen
an der Trommel an und schaffen dadurch eine triebschlüssige Verbindung zwischen
der Trommel und dem Rotor. Die Herstellung und der Zusammenbau der zu einem Rotor
einer Fliehkraftkupplung dieser Art gehörenden Teile verursacht enen beträchtlichen
Kostenaufwand. Wegen unvermeidlicher Fertigungstoleranzen bei
der
Herstellung der Rotorteile ist es bei einer wirtschaftlichen Produktion schwierig,
Kupplungen mit stets gleichen Betriebseigenschaften zu produzieren.
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Derüberhinauskönnen sich die Betriebseigenschaften einer einzelnen
Kupplung während der Betriebsdauer ändern, z.B. weil Schmutz zwischen die sich bewegenden
Teile des Kupplungsrotors gelangt ist.
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Die U.S. Patentschrift 3 718 214 offenbart eine Fliehkraftkupplung,
die eine Kupplungstrommel und einen einstückigen Kupplungsrotor besitzt. Der Rotor
weist dabei ein sich in gegenüberliegende Richtungen erstreckendes Querstück auf,
das einen Nabenteil mit einer zentralen Bohrung, zwei geeignete Gewichtsteile und
einstückige dünne Federteile besitzt, die gegenüberliegende. Enden des Querstückes
mit den zugehörigen Gewichtsteilen verbindet. Die in der U.S. Patentschrift Nr.
3 718 214 offenbarte Lösung mit einem einstückigen Rotor stellt bereits einen wichtigen
Fortschritt gegenüber der Vielzahl von Lösungen anderer vorbekannter Fliehkraftkupplungen
dar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fliehkraftkupplungen
mit einstückig ausgebildeten Rotoren wesentlich zu verbessern. Bei einstückigen
Rotoren sind für die die Gewichtsteile mit dem Nabenteil verbindenden Federn hohe
Federkonstantencharakteristisch. Dadurch verursacht ein relativ geringes Maß an
Verschleiß zwischen den Gewichtsteilen und der Trommel eine relativ große Veränderung
hinsichtlich der Geschwindigkeit und des Drehmoments, bei denen die Kupplung wirksam
wird.
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Bei einstückigen Kupplungen ergibt sich auch das hierfür charakteristische
Problem des Federarmbruchs.
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Es ist auch gabe der vorliegenden Erfindung, diese Mängel zu beseitigen
und die Lebensdauer einer solchen Kupplung zu erhöhen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Federarme, die die Gewichtsteile
mit der Nabe verbinden, länger und dünner ausgebildet, wodurch die Federkonstante
der Arme verringert ist. Dadurch kann ein höheres Maß an Verschleiß zwischen den
Gewichtsteilen und der Trommel toleriert werden, da die Betriebseigenschaften der
Kupplung trotzdem in annehmbaren Grenzen bleiben. Darüberhinaus ist die Form des
Kupplungsrotors so geändert, daß die Gewichtsteile der Trommel im wesentlichen gleichzeitig
mit ihrem gesamten Außenumfang anliegen. Dadurch werden nicht nur die Betriebseigenschaften
der Kupplung verbessert, vielmehr verteilt sich auch der Verschleiß der Gewichtsteile
über deren gesamte Umfangsfläche, wodurch auch die Lebensdauer der Kupplung gesteigert
wird.
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Zur Überwindung des Problems des Federarmbruchs sind die Querabmessungen
der Arme über ihre länge in kontinuierliche aufeinanderfolgenden Punkten so gewählt,
daß eine im wesentlichen gleichmäßige Faserbelastung in der,radial-gesehen innersten
Fläche der Bederarme im wesentlichen überderen gesamte Länge erreicht ictwird wenndiebei
der Einwirkung der Zentrifugalkraft auf die Gewichtsteile im Sinne einer Anlage
an die Innenfläche der Trommel gebogen und der Antriebskraft ausgesetzt werden,
die durch de Federarme von der.Nabe auf dieGewichtsteile ii unddannauf - die Trommel
übertragen werden. Eine Konzentrierung der Beanspruchung undder Federspannung auf
begrenzte Punkte der Arme,
die zur Materialermüdung und zum Bruch
der Federarme führen, werden dadurch vermieden. Die höchsten Belastungen in dem
einstückigen Rotor treten über die in Radial-~ri&hteng innerstateFläche der~Federarme
auf, so daß die a.;u daß % die ~ Regulierung der Belastung entlang dieser Flächen
zu einer messbaren Erhöhung der Lebensdauer des Rotors führt.
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Das Wesen, der Gegenstand und die Vorzüge der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend an einem auf den Zeichnungen dargestellten, bevorzugten vorteilhaften
Ausführungsbeispiel weitergehend erläutert.
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Auf der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung in einem durch die Achse verlaufenden Querschnitt,
Fig. 2 die Fliehkraftkupplung in geschnittener Ansicht mit einem Schnittverlauf
entsprechend der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3, 4 verschiedene Querschnitte durch
einen und 5 Federteil des Kupplungsrotors in den Schnittebenen -3-3, 4-4 und 5-5,
Fig. 6 eine schematische Teilansicht des Rotors und Fig. 7 einen schematischen Querschnitt
durch einen Federteil, der die Errechnung der Faserbelastung zeigt.
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Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Kupplung ist als Fliehkraftkupplung für eine Kettensäge ausgebildet. Die Kupplung
weist einen einstückigen Rotor 1 innerhalb einer Kupplungstrommel 2 auf. Der Rotor
ist dabei einstückig ausgebildet und besitzt einen Nabenteil la, gegenüberliegende
Gewichtsteile lb und Federarmteile lc, die die Gewichtsteile jeweils mit der Nabe
verbinden. Die Kupplungstrommel 2 weist einen radialen Teilbereich 2a und einen
zylindrischen Umfangsrand 2b auf. Ein Kettenzahnrad 3 zum Antrieb der Sägenkette
ist mittig auf der Außenseite des radialen Wandbereiches 2a der Kupplungstrommel
angeordnet und mit der Kupplungstrommel beispielsweise durch Verschweißen fest vereinigt.
Das Kettenzahnrad 3 besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die mit einwärts gerichteten
Mitnehmern auf der Sägenkette zusammenwirken und die Kette so antreiben.
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Der Rotor 1 ist auswechselbar aber fest auf einer Welle 4 befestigt,
die von der Antriebsmaschine der Kettensäge getrieben wird. Beispielsweise kann
die Welle 4 die Fortsetzung der Kurbelwelle der Antriebsmaschine sein.
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Wie in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt ist, besitzt der Nabenteil
des Rotors eine mittige Bohrung, die etwa über die Hälfte ihrer Länge mit einem
Innengewinde versehen ist, sodaß der Rotor auf einen Gewindeteil 4a der Welle 4
aufgeschraubt werden kann. In der Rotornabe sind ferner gegenüberliegende Ausnehmungen
ld ausgebildet, die zur Aufnahme eines geeigneten Werkzeuges dienen, mit dessen
Hilfe der Rotor auf die Welle aufgeschraubt wird.
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Die aus der Trommel und dem Kettenzahnrad bestehende Einheit ist mit
einem Wälzlager 5 auf einem zylindrischen
Teil 4b der Welle 4 gelagert
und durch eine Mutter 6 auf der Welle festgehalten, die auf einen querschnittsverringerten
Gewinde-Endabschnitt 4c der Welle aufgeschraubt ist.
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Die Kupplungstrommel 2 ist zweckmäßig aus einem niedrig gekohlten
weichen Stahlblech gepresst oder gezogen, wobei herkömmliche Formwerkzeuge benutzt
werden. Eine Trommel, die ausreichende Fertigungstoleranzen besitzt, kann auf diese
Weise bei niedrigen Herstellungskosten produziert werden. Nachfolgende Schleif-
nderandere Nachbearbeitungsvorgänge sind nicht erforderlich.
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Der Nabenteil 1a des Rotors ist insgesamt etwa rautenförmig, wobei
sich die Hauptachse zwischen den inneren Enden der Federteile lc und eine kleine
Achse senkrecht zur Hauptachse erstreckt. Die Länge der Nabe entlang der Hauptachse
beträgt vorzugsweise etwa die Hälfte des Außendurchmessers des Rotors. Die Breite
der Nabe entlang der kleinen Achse entspricht nahezu der Hälfte der Länge.
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Gegenüberliegende Endteile der Nabe sind verjüngt und glatt in die
inneren Enden der Federteile lc übergeführt, sodaß sich eine minimale Belastungskonzentration
an den Übergängen zwischen den Federteilen und der Nabe ergibt.
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Die zwei Gewichtsteile lb besitzen eine identische Körperform und
sind symetrisch aufeinander abgewandten Seiten des Nabenteils la angeordnet, wobei
jedoch der eine Teil gegegenüberdem anderen Teil Teil umgedreht ht liegt. Die Gewichtsteile
sind so groß, wie dies die Form des Rotors zulaßt, sodaß die auf die Gewichtsteile
einwirkende Zentrifugalkraft
diese fest gegen die Innenfläche der
Trommel drückt, sowie die Rotationsgeschwindigkeit einen gewählten Wert überschreitet.
Daher hat beispielsweise jeder Gewichtsteil lb eine radiale Ausdehnung, die größer
ist als der halbe Radius des Rotors und eine Winkelausdehnung zwischen 120°und 1400,
vorzugsweise jedoch größer als 130°. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, verbleiben
zwischen den Gewichtsteilen und der Nabe nur enge Zwischenräume 7, wobei die Abschnitte
le der Gewichtsteile zwischen den Nabenteil la und die Federarmteile lc des Rotors
hineinragen. Das Gesamtgewicht der zwei Gewichtsteile beträgt wenigstens 60, jedoch
vorzugsweise 70 - 75% des Rotorgewichtes. Beispielsweise wiegt jedes Gewichtsteil
eines Kupplungsrotors, der einen Durchmesser von 3" (7,62 cm) ~ und ein Gewicht
von 0,74 ounds (335,65 g) g) besitz, etwa 0,26 1bs~(117,90g),~während jedes Gewichtsteil~eines
R 0 26~ Ibs eines Rotors, ~der-einenDurchmesser von etwa 2,7" (6,86cm) und ein Gewicht
von~0,463 lbs(210,0 g) hat, 0,17 lbs (77,10 g) wiegt.
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Die Winkelerstreckung der mit der Innenfläche des Randteils 2b der
Kupplungstrommel zusammenwirkenden Umfangsfläche 1 f der Gewichtsteile beträgt vorzugsweise
wenigstens 1000. Erfindungsgemäß ist die Umfangsfläche 1 f jedes der Gewichtsteile
lb mit dem gleichen Radius gekrümmt, wie die Innenfläche des zylindrischen Randteils
2b der Trommel. Wenn der Rotor stillsteht und sich die Gewichtsteile in ihrer zurückgezogenen
Lage befinden, wie sie in der Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet ist, verlaufen die
Umfangsflächen 1 f der Gewichtsteile zu der Welle 4 exzentrisch. Wenn der Rotor
umläuft und die gewählte kritische Geschwindigkeit erreicht, verursacht die auf
die Gewichtsteile einwirkende Zentrifugalkraft
deren Auswärtsbewegung
unter gleichzeitiger elastischer Verformung der Federarme lc, wobei die Umfangsflächen
1 f der Gewichtsteile in Anlage an die Kupplungstrommel gebracht werden.
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Aufgrund der Raumform der Gewichtsteiteund -der Federarme des Rotors
legen sich die Außenflächen 1 f der Gewichtsteile in wesentlichen gleichzeitig über
ihre gesamte Länge der Kupplungstrommel an. Das ergibt nicht nur optimale Betriebseigenschaften
der Kupplung sondern stellt auch sicher, daß jedweder Verschleiß der Gewichtsteile
gleichmäßig erfolgt, sodaß deren Außenflächen über die gesamte Lebensdauer der Kupplung
den Innenflächen der Kupplungstrommel angepaßt bleiben. Darüber hinaus bleibt die
Kupplungsfläche zwischen Rotor und Trommel während der gesamten Kupplungslebensdauerim
wesentlichen bei allen oberhalb der kritischen Kupplungsgeschwindigkeit liegenden
Betriebsgeschwindigkeiten konstant.
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Die Federarme lc des Rotors besitzen innere Endbereiche, die nahezu
radial von den diametral gegenüberliegenden Bereichen der Nabe la abstehen, sowie
äußere Endbereiche, die nahezu in Umfangsrichtung von den rückwärtigen Enden der
Gewichtsteile Ib abstehen, sowie Mittelteile, die die inneren und äußeren Endbereiche
der Federarme verbinden. Obgleich es in den Zeichnungen so erscheint, als ob die
Federarme aus gesonderten bogenförmigen Abschnitten bestehen, ist ihre Form in Wirklichkeit
annähernd die einer Spirale. Gesonderte bogenförmige Abschnitte haben den Vorzug
der einfachen Herstellung,
jedoch können die Federarme gleichermaßen
als eine Spirale ausgebildet sein, beispielsweise als Abwicklung eines Kreises,
als logarithmische, als parabolische, als hyperbolische oder als andere Spirale
oder eine ähnliche Kurve einer fortlaufenden mathematischen Funktion wie eine Ellipse,
eine Parabel, eine Hyperbel oder eine Sinuskurve. Die Federarme schrauben sich radial
auswärts und umfangsseitig vorwärts von dem Nabenteil zu den Gewichtsteilen hin
mit einer progressiven Steigung des Krümmungsradius. Es ist dabei erkennbar, daß
die äußeren Endteile der Federarme vom Rand der Kupplungstrommel radial nach innen
abgerückt liegen. Sie liegen demgemäß der Trommel nicht an und sind damit einem
Verschleiß nicht ausgesetzt.
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Mit der dargestellten und beschriebenen Raumform ist es möglich, relativ
lange Federarme innerhalb des begrenzten verfügbaren Raumes unterzubringen. So ist
beispielsweise das Verhältnis R zwischen der Länge des Federarms (gemessen entlang
der Innenseite 1 g des Arms) zu dem Kupplungsdurchmesser bei Eingriff mit der Kupplungstrommel:
0,4 ( R c 0,5 Aufgrund der relativ großen Länge sind die Federkonstanten der Federarme
geringer als es bei kürzeren Armen der Fall sein würde. Die geringe Federkonstante
in Verbindung mit den relativ schweren Gewichtsteilen und der Gleichmäßigkeit der
Krümmung
der Außenflächen der Gewichtsteile wie der Kupplungstrommel
machen die Kupplung weniger störanfällig für Änderungen des Eingriffs und Schlupfgeschwindigkeiten,
bei denen die miteinander in Eingriff kommenden Rotor- und Trommelflächen während
des Betriebs verschleißen. Die Lebensdauer der Kupplung ist dadurch spürbar erhöht.
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Erfindungsgemäß ändert sich die Querabmessung h jeder der Federarmteile
1c in kontinuierlich aufeinanderfolgenden Punkten b über ihre Länge, wodurch so
im wesentlichen gleichmäßige Faserbelastungen in der in Radialrichtung am weitesten
innen liegende Fläche Q der Federarme über im wesentlichen ihre gesamte Länge sicherzustellen,
wenn die Federn unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft auf die Gewichtsteile
im Sinne eines Angriffes an der Innenfläche der Trommel gebogen sind und die Antriebskraft
über die Federarme von der Nabe auf die Gewichtsteile und dann auf die Trommel übertragen
wird. Die Faserbelastung Sigma an jedem der aufeinanderfolgenden Punkte P über die
Länge der Federarme kann entsprechend der nachfolgenden Formel errechnet werden,
wobei auf die schematischen Darstellungen in den Fig. 6 und 7 Besug genommen wird.
Die Beziehungen sind folgende:
(3) M = Ft Rt + Bc Rc
(5) Ft - 2r (6) c = h/2 und: ==Sigma, Spannung der in Radialrichtung am weitesten
innen liegenden Faser des Querschnitts im Punkt P unter Berücksichtigung von b =
axiale Dicke des Arms c = 1/2 Querabmessung h des Arms cg = Schwerpunkt der Gewichtsteile
Fc = Zentrifugalkraft Ft = tangentiale Antriebskraft h Querabmessung des Arms ln
= natürlicher Logarithmus M = Moment um Punkt P m = Masse des Gewichtsteils r =
Radius des Rotors rcg = Radialer Abstand des Schwerpunkts des Gewichtsteils von
der Drehachse R = Krümmungsradius des Arms im Punkt P Rc = Momentenarm der Zentrifugalkraft
Rt = Momentenarm der Antriebskraft T = Maximales Drehmoment der Maschine v = Verlagerungsgeschwindigkeit
der Gewichtsteile
Die Dimension und Raumform der Federarme sind
so gewählt, daß die Faserspannung Sigma an der in Radialrichtung innersten Fläche
der Federarme im wesentlichen gleich ist über die gesamte Federarmlänge und kleiner
ist als die Ermüdungs- oder Dauerbelastbarkeitsgrenze des Materials, aus dem der
Rotor besteht. Die Querabmessung der Federarme in jedem der aufeinanderfolgenden
Punkte P über seine ganze Länge ist unter Verwendung der vorangehenden Gleichnungen
von einem Computer berechnet. Bei der Formgebung der Federare derart, daß die Faserspannung
über die gesamte Länge gleich ist, ist die Flexibilität der Arme ebenfalls gleichmäßig
verteilt. Durch Vermeidung einer örtlich begrenzten Biegebeanspruchung und einer
örtlich bebrenzten Spannung sowie zur Sicherstellung eines genügend niedrigen Spanriungsniveaus
wird auch ein Federarmbruch aufgrund einer Metallermüdung vermieden.
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In dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispel erweitert
sich der Federarm in Axialrichtung gesehen und von dem Nabenteil aus zu den Gewichtsteilen
hin betrachtet zuerst in der Querweite h bis zu einem Maximalwert und nimmt dann
in der Querweite bis zu dem Übergang zu den Gewichtsteilen lb wieder ab. Diese Armform
unterscheidet sich dadurch wesentlich von der Armform, wie sie in der vorerwähnten
U.S. Patentschrift 3 718 214 offenbart ist.
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Dort fand ein relativ kurzer stummelförmiger Federteil Verwendung,
der sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt und mit einer allmählichen
Verringerung der Querweite7 ausgehend von dem Nabenteil hin zu dem Übergang
zu
den Gewichtsteilen verjüngt war. Dieser Federteil war wegen seiner kurzen Länge,
seiner g-leichförmigen Querweite und einer relativ mangelhaften Flexibilität in
seiner Wirkung begrenzt. Bei dieser älteren Lösung ergibt bereits eine relativ geringe
Erhöhung des Spielraums zwischen den Gewichtsteilen und der Trommel im Ruhezustand
infolge der Betriebsabnutzung eine unerwünschte Erhöhung~ der Eingriffsgeschwindigkeit
der Kupplung und eine Erniedrigung des Drehmoment- Übertragungsvermögens. Mit der
Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung, die längere und flexiblere Federarmteile
vorsieht, ist eine gleichmäßige Verteilung der Durchbiegung der Federarme über deren
gesamte Länge sichergestellt und eine anfängliche Übereinstimmung der Umfangsform
der Gewichtsteile mit der Kupplungstrommel erreicht, wobei die Erhöhung des Freiraums
zwischen den Gewichtsteilen und der Trommel infolge Abnutzung unbedeutend sind,
wenn man sie mit dem ursprünglichen Freiraum vergleicht. Daher verbleiben die Betriebseigenschaften
der Kupplung während der gesamten Lebensdauer in akzeptablen Grenzen. Durch die
Einhaltung einer gleichmäßigen Faserbelastung bei einem unterhalb der Ermüdungsgrenze
oder Dauerfestigkeit des Materials liegenden Werl wird zudem ein vorzeitiger Ausfall
der Kupplung durch einen Federarmbruch vermieden.
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Der Nabenteil la, die Gewichtsteile lb und die Federarmteile lc des
Rotors sind in Axialrichtung vorzugsweise mit im wesentlichen der gleichen Dicke
ausgebildet, sodaß die entgegengesetzten Flächen des Rotors in parallelen Ebenen
liegen. Der Rotor ist zweckmäßig als effniligesGußstück hergestellt, das den Nabenteil,
die
Gewichtsteile und die verbindenden Federteile umfasst. In der GußfotmistdabeiJeder
Gewichtsteil mit einem der gegenüberliegenden Teile der Nabe durch den Verbindungsabschnitt
8 vereinigt, der einen genügend großen Querschnitt aufweist, damit das Metall während
des Gießens leicht hindurchfließen kann. Die J-förmigen Räume 7 zwischen den Gewichtsteilen,
der Nabe und den Federteilen sind durch eine geeignete Muldung oder Höhlung hergestellt.
Die mittige Bohrung und die Ausnehmungen ld können, wenn dies erwünscht ist, in
der gleichen Weise geformt werden. Nachdem der Rotor gegossen ist, wird die zentrale
Bohrung entfrittet und auf andere Weise zur Anbringung auf der Welle 4 fertig bearbeitet.
Die Dornausnehmungen ld werden gebohrt, wenn sie nicht bereits beim Gießvorgang
mit eingeformt sind. Die Umfangsflächen 1 f der Gewichtsteile werden durch eine
geeignete Nachbearbeitung oder einen Schliff fertiggestellt, sodaß Bogënflachen
mit einem Krümmungsradius gleich dem Innenradius der Trommel entstehen, die aber
mit i.»ren Mittelpunkten gegenüber der Mittelachse des Rotors versetzt sind, sodaß
die Umfangsflächen der Gewichtsteile von der Trommel nach innen abgerückt sind,
solange der Rotor stillsteht oder nur bei geringer Geschwindigkeit umläuft. Wenn
die Gewichtsteile aus der Ruhelage unter Durchbiegung der Federarme lc durch die
Einwirkung der Zentrifugalkraft nach außen bewegt werden, bewirkt der damit verbundene
Lagewechsel der Gewichtsteile, daß deren Umfangsflächen im Augenblick der Anlage
an die Trommel konzentrisch zum Rotor und zur
Trommel ausgerichtet
werden. Daraus folgt, daß die Umfangsflächen 1 f der Gewichtsteile sich der Trommel
von Anfang an mit ihrer gesamten Umfangsfläche anlegen. Die gewünschte Form der
Umfangsflächen der Gewichtsteile kann durch Exzenterschleifen des Umfangs des Rotors
erreicht werden, wenn die Gewichtsteile sich in ihrer innersten Lage befinden.
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In diesem Fall werden die Verbindungsbereiche 8 der Nabe nicht eher
getrennt - beispielsweise durch einen Sägeschnitt oder durch Abschleifen - bevor
nicht der Umfang des Rotors fertig-bearbeitet ist. Alternativ kann die Umfangsfläche
des Rotors in herkömmlicher Weise fertigbearbeitet werden, indem zuerst die Verbindungsbereiche
8 getrennt werden und die Umfangsfläche des Rotors anschließend geschliffen wird,
wobei der Rotor mit der gewünschten Ansprechgeschwindigkeit der Kupplung gedreht
wird. Mit dem so durch die Zentrifugalkraft gedehnten Rotor wird der Umfang mit
zylindrischer Oberfläche eingeschliffen, deren Radius gleich dem Radius der Innenfläche
der Kupplungstrommel ist.Wird der Rotor angehalten, so verlagern sich die-Gewichtsteile
in die zurückgezogene Stellung, wodurch die Krümmungsmittelpunkte der Umfangsflächen
der Gewichtsteile gegenüber der Rotationsachse des Rotors in der vorher beschriebenen
Weise versetzt werden. Mit Ausnahme der Endbearbeitung der Umfangsfläche in der
beschriebenen Art benötigen die übrigen Flächen des Rotors keine Nach- oder Endbearbeitung;
sie bleiben "wie gegossen".
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Der Rotor ist aus einer zähen Eisenlegierung gegossen, die eineBruChfti$gke:itvon
etwa 130000 psi (9100 kg pro cm ) und einen Elastizitätsmodul in der Größenordnung
von 20 000 000 psi (1 400 000 kg pro cm ). Nach dem Guß wird der Rotorwärmabehandelt,
damit eine Brinell-Härte von etwa 311 bis 390 erreicht wird. Als Ausgangsmaterial
für den Rotor ist beispielsweise eine Legierung geeignet, die von der Standard Automotive
Parts of Muskegon, Michigan unter der Bezeichnung SAE J434A Klasse D hergestellt
ist und etwa folgende Zusammensetzung besitzt: Gesamtkohlenstoffgehalt 3,1 bis 3,7
% Silicium 2,2 bis 2,6 % Mangan 0,6 bis 0,9 % Molybdän 0,15 bis 0,35 % Nickel 0,7
bis 1,0 % Rest Eisen Das Material besitzt ein spezifisches Gewicht, das etwa gleich
dem des Gußeisens ist. Darüberhinaus ist das Material mit dem niedriggekohlten weichen
Stahl verträglich, aus dem die Trommel besteht, so daß ein gleichmässiges Zusaimenwirken
mit der Trommel ohne Schlagen oder Fressen des Materials gewährleistet ist.
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Wie in der Fig. 1 erkennbar ist, besitzt der Rotor 1 in Axialrichtung
eine Dicke, die annähernd gleich der Axialabmessung der Trommel ist, so daß deren
Innenraum im wesentlichen von dem Rotor ausgefüllt wird. Der Radius des Rotors ist
so gewählt, daß beim Stillstand der Kupplung die Umfangsflächen 1f des Rotors nicht
am Umfangsbereich 2b der Trommel angreifen. Unter der Bezeichnung ist in diesem
Sinne eine Anlage der Teile aneinander mit einem Anpressdruck zu verstehen, der
ausreicht, um eine
Antriebskraft zwischen dem Motor und der Trommel
zu übertragen. Ein fehlender Eingriff zwischen Rotor und Trommel setzt daher in
diesem Sinne nicht unbedingt das völlige Fehlen jedes Kontaktes voraus. Wenn der
Rotor mit der Trommel nicht im Eingriff steht, liegen die Umfangsflächen if extentrisch
im Bezug auf die Drehachse des Rotors. Wenn die Antriebswelle Lt und infolgedessen
der Rotor 1 mit normaler Leerlaufgeschwindigkeit der Antriebsmaschine angetrieben
werden, stehen der Rotor und die Trommel nicht in triebschlüssiger Verbindung. Wenn
die Maschine demgegenüber auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit, beispielsweise
auf 3500 U.p.M. plus oder minus 200 U.p.M. beschleunigt wird, verlagern sich die
Gewichtsteile If des Rotors entgegen der hemmenden Wirkung der Federteile lc nach
aussen.
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Sie kommen dann in SingritS mit der Trommel und bewirken ein Umlauf«der
Trommel zusammen mit dem Rotor, wodurch das Kettenzahnrad 3 und infolgedessen auch
die Sägenkette, die mit dem Kettenzahnrad umläuft, angetrieben wird. Ein Rotor mit
den vorher geschilderten Eigenschaften wird bei einer vorhergehenden kritischen
Geschwindigkeit im wesentlichen gleichmssig und gleichzeitig über den gesamten Umfang
der Außenflächen if wirksam. Da der Rotor keine G1eltoderSchwenkteile besitzt, arbeitet
die Kupplung während ihrer gesamten Lebensdauer zuverlässig und gleichmässig. Darüberhinaus
wird durch die vorangehend geschilderten Eigenschaften die Lebensdauer der Kupplung
spürbar erhöht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen dargestellte
und vorangehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr
sind noch mancherlei Änderungen möglich.