DE2529985C3 - Drehmomentbegrenzer - Google Patents
DrehmomentbegrenzerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
- F16D7/04—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type
- F16D7/06—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with intermediate balls or rollers
- F16D7/10—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving radially between engagement and disengagement
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G23/00—Driving gear for endless conveyors; Belt- or chain-tensioning arrangements
- B65G23/02—Belt- or chain-engaging elements
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Description
30
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentbegrenzer zur Übertragung eines Drehmomentes von einer
Antriebswelle auf ein diese umgebendes hülsenförmiges Abtriebselement, das insbesondere als Förderrolle
ausgebildet ist, mit mindestens einem in radialer Richtung elastischen, frei drehbar angeordneten kreiszylindrischen
Kupplungselement zwischen Antriebswelle und Abtriebselement, welches sich auf einer
vieleckigen Oberfläche eines der miteinander zu kuppelnden Teile mit Druck abstützt und bei Überschreitung
eines vorbestimmten Drehmomentes federnd auszuweichen vermag.
Ein Drehmomentbegrenzer kann insbesondere als Kupplung zum Antrieb einer Förderrolle von einer
Antriebswelle her eingesetzt werden. In einem Fördersystem sind eine oder mehrere Rollen im allgemeinen
angetrieben, während eine Vielzahl tragender und führender Rollen für das Förderband nur einfach frei
drehbar gelagert sind. Bei einer Transporthemmung der geförderten Gegenstände kann eine Beschädigung
dieser Gegenstände auf dem Förderband, des Förderbandes selbst oder des Antriebsmechanismus auftreten,
wenn das Förderband laufend weiter angetrieben wird. Deshalb ist eine sofortige Stillsetzung des Förderers zu
fordern, und zwar entweder durch manuelle Betätigung von Bedienungselementen, wobei eine Bedienungsperson
dauernd zugegen sein muß, oder durch eine automatische Vorrichtung, um die Beschädigung der
Gegenstände auf dem Förderband oder des Förderers selbst oder auch Verletzungen von Personen zu
vermeiden. Dies ist nur einer von vielen Anwendungsfällen, bei denen ein Drehmomentbegrenzer eingesetzt
werden muß. Die bisherigen Vorrichtungen in Form von Rntschkupplungen, automatischen Drehmomentbegrenzern
und anderen automatischen Abschaltevorrich- 6S
tungen sind aber ziemlich kompliziert aufgebaut und daher kostspielig.
Bei einem bekannten Drehmomentbegrenzer (ÜS-PS 32 04 430) sind zwischen einem inneren Antriebselement
und einem äußeren, eine elastisch nachgiebige Oberfläche aufweisenden Abtriebselement formstabile,
walzenförmige Kupplungselemente angeordnet, die in Walzenkäfigen geführt sind. Durch die Führung der
walzenförmigen Kupplungselemente sind bei Überschreitung eines vorbestimmten Drehmoments Reibungsverluste
zwischen den Kupplungselementen und den Antriebs- bzw. Abtriebselementen nicht auszuschließen.
Außerdem ist diese bekannte Konstruktion relativ kompliziert und kostspielig.
Bei einem weiteren bekannten Drehmomentbegrenzer (DL-PS 74 679) sind zwischen einem z. B. vieleckigen
Antriebselement und einem äußeren Abtriebselement mehrere rollenförmige Kupplungselemente angeordnet.
Die Kupplungselemente besitzen innere und äußere formstabile Hülsen, zwischen denen sich ein
elastisch nachgiebiges Material befindet. Die Kupplungselemente sind über die inneren Hülsen sowie über
mit den inneren Hülsen verbundene Bolzen an seitlichen Lagerscheiben gelagert, die unmittelbar mit dem
Abtriebselement verbunden und gegenüber dem Antriebselement frei drehbar sind. Bei Überschreitung
eines vorbestimmten Drehmoments erfolgt eine radiale Verschiebung der äußeren Hülse des Kuppiungselements
gegenüber seiner inneren Hülse, womit ein Abrollen auf der Oberfläche des Antriebselementes
ermöglicht wird. Auch diese Ausführung ist mit einem erhöhten konstruktiven Aufwand verbunden und
verhindert nicht Reibungsverluste zwischen dem Kupplungselement und den Antriebs- bzw. Abtriebselementen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfachen Drehmomentbegrenzer zu schaffen, der die
eingangs genannten Forderungen voll erfüllt, jedoch billig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kupplungselement nur aus elastischem
Material besteht, dessen unbelasteter Durchmesser größer ist als der größte Abstand zwischen der
Umfangsfläche des Teiles der Antriebswelle zwischen Lagern und der Innenwandung des Abtriebselementes.
Ein Drehmomentbegrenzer nach der Erfindung stellt eine einfach aufgebaute Kupplung dar, die besonders
vorteilhaft zwischen einer Förderrolle und einer Antriebswelle anzuordnen ist. Er verhindert automatisch
einen Schaden, wenn durch eine Transporthemmung oder durch ein Hindernis die Bewegung eines
Förderbandes verzögert oder stillgesetzt wird. Ferner wird es durch die Erfindung möglich, eine Vielzahl von
Antriebsrollen für ein Fördersystem vorzusehen, deren jeweiliges Drehmoment individuell den Belastungsbedingungen
und Antriebsleistungsschwankungen angepaßt werden kann. Dabei ist es auch möglich,
Änderungen der Antriebsgeschwindigkeit von einer Antriebswelle zur nächsten auszugleichen. Die Erfindung
erlaubt auch eine spezielle Anpassung des Drehmomentübertragungsfaktors der Kupplung abhängig
von den physikalischen Abmessungen eines Kupplungszwischenelements und von dessen Elastizität.
Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung werden Abrollkräfte zur Drehmomentbegrenzung ausgenutzt,
und im ausgekuppelten Zustand treten keine Gleit- oder Reibungsflächen oder eine Verkopplung bzw. Entkopplung
von Kupplungselementen in Funktion, wie dies allgemein bei den bisher bekannten Vorrichtungen der
Fall ist. Ein Drehmomentbegrenzer nach der Erfindung ist einfach aufgebaut und enthält nur ein einziges
einfaches Zwischenelement. Zur Drehmomentübertragung
arbeitet er unter Ausnutzung praktisch derselben Einzelteile wie z. B. einer Förder-Antriehsrolle oder
freilaufender Lagerelemente bzw. Förderrollen.
Anwendungsfälle der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren. Es zeigt
F i g. 1 -eine perspektivische Darstellung eines Drehmomentbegrenzers
nach der Erfindung in Verbindung mit einer Forder-Antriebsrolle, wobei auch der Innenraum
dargestellt ist,
Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,
F i g. 3 und 4 jeweils einen vergrößerten Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 für den Fall der
Drehmomentübertragung und
F i g. 5 und 6 vergrößerte Querschnitte der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 für den Fall der Drehmomentbegrenzung.
In Fig. 1 und 2 ist ein Drehmomentbegrenzer dargestellt, der als Kupplung für eine Rolle, beispielsweise
für eine Förder-Antriebsrolle arbeitet. Die Rolle besteht aus einem hülsenförmigen Element 10, welches
an jedem Ende an einem scheibenförmigen Abschlußelement 12 gehalten ist. Dieses besteht beispielsweise
aus dem Außenring eines Lagers 13, z. B. eines Rollenlagers, Kugellagers, Nadellagers oder GIe. tlagers,
dessen Innenring 14 auf einer Antriebswelle 16 angeordnet ist, welche axial innerhalb des hülsenförmigen
Elements 10 angeordnet ist. Auf diese Weise kann sich das hülsenförmige Element 10 frei in beiden
Richtungen unabhängig von der Antriebswelle 16 drehen. Wird diese Anordnung als Teil eines Förderers
eingesetzt, so kann die Rolle das nicht dargestellte Förderband tragen und führen. Mehrere derartige
Rollen sind dabei normalerweise in einem Förderrahmen (nicht dargestellt) angeordnet.
Das hülsenförmige Element 10, also das Abtriebselement, ist an seinen Lagern 13 befestigt, beispielsweise
kann der Außenring 13 eines jeden Lagers am jeweiligen Ende des Abtriebselements 10 eingepreßt,
verschweißt oder verklebt sein, und die Antriebswelle 16, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen
vieleckigen bzw. sechseckigen Querschnitt hat, ist durch die zentrale Bohrung 18 des Innenrings 14 des
jeweiligen Lagers 13 geführt. Zur Haltung der Antriebswelle 16 gegen eine Längsverschiebung relativ
zum jeweiligen Innenring 14 kann beispielsweise ein Querstift oder ein anderes Befestigungselement vorgesehen
sein.
Wie aus Fig. 1 und 3 bis 6 hervorgeht, ist ein längliches und zylindrisches Element 20 in dem Raum 22
angeordnet, der zwischen der Innenwandunj» 24 des Abtriebselements 10 und der Umfangsfläche der
Antriebswelle 16 gebildet ist. Das längliche und zylindrische Kupplungselement 20 hat einen Außendurchmesser,
der größer als der größte Abstand zwischen der Umfangsfläche der Antriebswelle 16 und
der Innenwandung 24 des Abtriebselements 10 ist. Dieser größte Abstand entspricht dem Abstand, der
zwischen der Mitte einer flachen Fläche 26 der Antriebswelle 16 und der Innenwandung 24 des
Abtriebselements 10 längs eines Radius der Antriebswelle 16 bzw. des Abtriebselements 10 vorliegt. Das
längliche Kupplungselement 20 besteht aus einem elastischen und nachgiebigen Material, wie z. B. Gummi,
Polyester, Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol u. ä. Es kann ferner auch aus einem Stsb sus solchem Material
hergestellt sein, vorzugsweise hat es jedoch die cargestellte Röhrenform.
Die Antriebswelle 16 wird normalerweise in Richtung des Pfeils 28 gedreht, beispielsweise durch einen
elektrischen Getriebemotor u. ä. (nicht dargestellt). Dabei wird das Abtriebselement 10 in derselben
Richtung (F i g. 3) angetrieben, solange dss zum Antrieb des Abtriebselements 10 erforderliche Drehmoment
nicht einen vorbestimmten Wert überschreitet. Der Antrieb zwischen der Antriebswelle 16 und dem
Abtriebselement 10 erfolgt über das längliche, elastische Kupplungselement 20, welches dabei zwischen einer
flachen Fläche 26 der Antriebswelle 16 und der Innenwandung 24 des Abtriebselements 10 zusammengedrückt
wird. Es wirkt wie ein elastischer Keil zwischen der Fläche 26 und der Innenwandung 24 des
Abtriebseiements 10. Je größer die auf das Abtriebselemeni
10 einwirkende und der Drehung entgegenwirkende Belastung ist, um so mehr wird das Kupplungselement
20 zusammengedrückt und im Gegenuhrzeigersinn durch Abrollen verlagert. Dabei kommt es einer
Ecke 30 zwischen zwei benachbarten flachen Flächen 26 der Antriebswelle 16 näher, wie es in Fig.4 dargestellt
ist. Bei sehr geringer Belastung oder auch bei erhöhter Belastung, die den Grenzwert des Drehmoments der
Kupplung nicht überschreitet, drehen sich die Antriebswelle 16 und das Abtriebselement 10 gemeinsam. Sobald
jedoch die Belastung des Abtriebselements 10 den Grenzwert überschreitet, was beispielsweise durch eine
Transporthe-nmung eines Fördersystems oder durch eine anderweitige Hemmung des Abtriebseiements 10
verursacht werden kann, rollt das längliche, elastische, zylindriscne Kupplungselement 20 über die Ecke 30
zwischen zwei benachbarten Flächen 26 der Antriebswelle 16 hinaus, wodurch die Antriebswelle 16 sich ohne
Antrieb des Abtriebselements 10 weiterdrehen kann, wenn die Belastung des Abtriebselements 10 den
erhöhten Wert beibehält. Bei völliger Stillsetzung, d. h. bei Sperrung des Abtriebselements 10 gegen eine
Drehung, dreht sich die Antriebswelle 16 durch den ihr zugeordneten und nicht dargestellten Antriebsmechanismus
weiter, und das Kupplungselement 20 rollt in dem Raum 22 zwischen der Umfangsfläche der
Antriebswelle 16 und der Innenwandung 24 des Abtriebselements 10 ab. Es dreht sich dabei um seine
Achse in Richtung des in F i g. 5 und 6 gezeigten Pfeils 32. Während seines Abrollens zwischen der Umfangsfläche
der Antriebswelle 16 und der Innenwandung 24 des Abtriebselements 10 durchläuft das Kupplungselement
20 aufeinanderfolgende Phasen maximaler und minimaler radialer Kompression, wenn es über die Ecken 30
und die mittleren Bereiche der flachen Flächen 26 der Antriebswelle 16 rollt. Diese Zustände sind in F i g. 5 und
6 gezeigt. Sobald das Abtriebselement 10 wieder mit der Antriebswelle 16 gekoppelt wird, stellt sich automatisch
wieder der Antriebszustand für das Abtriebselement 10 ein.
Das Abtriebselement 10 ist in den Figuren zwar mit einer zylindrischen Innenbohrung 24 dargestellt. E'.s ist
jedoch auch möglich, die Antriebswelle 16 mit einer kreisrunden zylindrischen Umfangsfläche zu versehen
und an der Innenseite des Abtriebselements 10 eine vieltjkige Fläche vorzusehen.
Das durch den Drehmomentbegrenzer übertragene Drehmoment kann durch die physikalischen Abmessungen
und durch die Elastizitätseigenschaften des Kupplungselements 20 auf einen vorgegebenen Grenzwert
eingesieüi werden. Für einen gegebenen Durch-
messer und ein gegebenes Material des Kupplungselements 20 wird der Grenzwert des durch die Kupplung
zu übertragenden Drehmoments als Funktion der Länge des Kupplungselements erhöht. Das übertragene
Drehmoment kann somit in einfacher Weise durch Kupplungselemente unterschiedlicher Länge variiert
werden. Durch Verwendung eines Kupplungselements 20 der dargestellten Form ist der Grenzwert des
übertragenen Drehmoments bei konstantem Durchmesser und konstanter Länge ferner eine Funktion der
Wanddicke dieses Kupplungselements für ein gegebenes Material. Abweichend von einem einzigen Kupplungselement
20, welches in den meisten Fällen ausreicht, kann auch eine Anordnung zweier oder
mehrerer Kupplungselemente vorgesehen sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Drehmomentbegrenzer zur Übertragung eines
Drehmomentes von einer Antriebswelle auf ein S diese umgebendes hülsenförmiges Abtriebselement,
das insbesondere als Förderrolle ausgebildet ist, mit mindestens einem in radialer Richtung elastischen,
frei drehbar angeordneten kreiszylindrischen Kupplungselement zwischen Antriebswelle und Abtriebselement,
welches sich auf einer vieleckigen Oberfläche eines der miteinander zu kuppelnden Teile mit
Druck abstützt und bei Überschreitung eines vorbestimmten Drehmomentes federnd auszuweichen
vermag, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (20) nur aus elastischem
Material besteht, dessen unbelasteter Durchmesser größer ist als der größte Abstand zwischen der
Umfangsfläche des Teiles der Antriebswelle (16) zwischen Lagern (13) und der Innenwandung (24)
des Abtriebselementes (10).
2. Drehmomentbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement
(20) in Abhängigkeit von dem maximal zu übertragenden Drehmoment eine von der axialen Länge der
Antriebswelle (16) sowie des Abtriebselementes (10) unterschiedliche Länge aufweist.
Priority Applications (1)
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DE19752529985 DE2529985C3 (de) | 1975-07-04 | 1975-07-04 | Drehmomentbegrenzer |
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Families Citing this family (5)
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DE2953848C1 (de) * | 1979-11-23 | 1989-07-06 | Kalenborn Gmbh Ind Tech | UEberlastsicherung fuer Haespel oder Winden |
GB2082698B (en) * | 1980-08-25 | 1984-03-07 | Excel Corp | Torque limiting coupling |
DE4124637A1 (de) * | 1991-07-25 | 1993-01-28 | Schaeffler Waelzlager Kg | Riemenspanneinrichtung |
DE102022001381A1 (de) | 2022-04-22 | 2023-10-26 | Siegfried Anisch | Elastische Drehmoment-Überlastsicherung |
-
1975
- 1975-07-04 DE DE19752529985 patent/DE2529985C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2529985A1 (de) | 1977-02-10 |
DE2529985B2 (de) | 1977-09-22 |
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