DE2557539B1 - Sicherheits-rutschkupplung - Google Patents

Description

• Unterschiedliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, von denen Anspruch 6 deshalb besonders vorteilhaft ist, weil die dort betroffenen, in der maximalen Klemmstellung unter einer Linienberührung greifenden Klemmkörper nach einer noch zulässigen geringfügigen weiteren Einwälzung am zugeordneten Klemmring mit einem beträchtlichen Flächenteil zur Anlage kommen, der das Durchrutschen unter einer entsprechend herabgesetzten Flächenpressung und entsprechend nerabgesetzter Verschleißgefahr ermöglicht.
• In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt F i g. 1 ein schematisch gehaltener Teilquerschnitt einer dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Freilaufkupplung mit als runde Wälzkörper ausgebildeten Klemmkörpern, F i g. 2 ein gleicher Teilquerschnitt einer dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Freilaufkupplung mit am äußeren Klemmring drehbar gelagerten unrunden Klemmkörpern, F i g. 3 ein gleicher Teilquerschnitt einer dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Freilaufkupplung mit in Fenstern eines umlaufenden Käfigringes geführten unrunden Klemmkörpern, F i g. 4 ein gleicher Teilquerschnitt einer dem vierten Ausführungsbeispiel entsprechenden, gegenüber dem dritten Ausfuhrungsbeispiel nur geringfügig abgewandelten Freilaufkupplung (in gegenüber F i g. 3 vergrößertem Maßstab), F i g. 5 ein gleicher Teilquerschnitt einer dem fünften Ausführungsbeispiel entsprechenden Freilaufkupplung mit in Fensterausnehmungen des äußeren Klemmringes geführten unrunden Klemmkörpern.
• Der in Fig. 1 dargestellte Klemmkörperfreilauf besteht aus einem äußeren Klemmring 1 mit einer entlang seinem Innenumfang verlaufenden kreiszylindrischen Klemmfläche 2 und einem inneren, als Freilaufstern ausgebildeten Klemmring 3, zwischen dessen Sternzacken 4 jeweils ein runder Klemmkörper 5 in Form einer Zylinderrolle geführt ist. Dabei verlaufen die zwischen den Sternzacken 4 befindlichen Gegenklemmflächen 6 des Klemmringes 3 gegenüber der dortigen Umfangsrichtung etwas schräggestellt, so daß zwischen jeder Gegenklemmfläche 6 und der Klemmfläche 2 des äußeren Klemmringes 1 ein gemäß F i g. 1 nach rechts verengter Spalt gebildet wird, in dem jeweils ein in üblicher Weise durch eine Andrückfeder 7 in die dargestellte Anlagestellung zwischen den beiden Klemmringen 1 und 3 vorgespannter Klemmkörper 5 gelagert ist.
• Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, bildet jeder Sternzacken 4 an seiner in Umfangsrichtung der Kupplung der Andrückfeder 7 abgelegenen Seite einen Anschlag 8, an dem der zugeordnete Klemmkörper 5 in seiner maximal zugeiassenen Klemmstellung anliegt, so daß Überbelastungen der Klemmkörper 5 dadurch ausgeschlossen werden. Sofern ein am Klemmring 1 im Uhrzeigerdrehsinn wirksames Drehmoment an den Anlagestellen der in ihrer Klemmstellung befindlichen Klemmkörper 5 Umfangskräfte hervorrufen sollte, die die aufgrund der Klemmung der Klemmkörper 5 erzielbaren Rückhaltekräfte übersteigen, dann kann der Klemmring 1 gegenüber dem Klemmring 3 durchrutschen, was bei klein bleibenden Gleitgeschwindigkeiten und insbesondere bei kurzzeitigem Auftreten ohne Schaden für die Kupplung zugelassen werden kann.
• Die in F i g. 2 dargestellte, dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Freilaufkupplung weist unrunde Klemmkörper 5a auf, die an am äußeren Klemmring 1 a gehaltenen Lagerbolzen 9 schwenkbar gelagert sind.
• Dabei weist der innere Klemmring 3a eine zylindrische Klemmfläche 2a auf, während der äußere Klemmring-1a an jedem seiner Lagerbolzen 9 eine Gegenklemmfläche 6a bildet. Jeder Klemmkörper 5a wird durch eine am Klemmring 1 a abgestützte Andrückfeder 7a in seine dargestellte Anlagestellung an der Klemmfläche 2a vorgespannt, aus der er bei einem relativ zum inneren Klemmring 3a am äußeren Klemmring 1a im Uhrzeigerdrehsinn wirksamen Drehmoment selbst ebenfalls im Uhrzeigerdrehsinn bis in eine maximale Klemmstellung einwälzbar ist, bei der eine zugeordnete Klemmstelle 11 des Klemmkörpers 5a auf der Klemmfläche 2a des inneren Klemmringes 3a aufliegt. Obgleich die Klemmfläche 10 an sich ein noch weiteres Einwälzen des Klemmkörpers 5a mit der Gefahr einer Überlastung zulassen würde, ist ein solches weiteres Einwälzen dadurch ausgeschlossen worden, daß der Klemmkörper 5a in seiner maximalen Klemmstellung mit einem an die Klemmfläche 10 anschließenden ebenen Flächenteil 12 an einem zugeordneten, am äußeren Klemmring 1a befindlichen Anschlag 8a anliegt. Auch hier kommt es zu einem Gleiten der Klemmkörper 5a auf der kreiszylindrischen Klemmfläche 2a, wenn das am Klemmring 1a im Einkuppelsinn wirksame Drehmoment einen für die Kupplung zugelassenen Wert überschreitet.
• Die dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechende, in F i g. 3 dargestellte Freilaufkupplung ist axial benachbart mit einem zur gegenseitigen Zentrierung der beiden Klemmringe 1b und 3b dienenden Kugellager 13 kombiniert, wobei ein den gegenseitigen Abstand der Kugeln 14 sichernder Käfigring 15 zwischen den Kugeln, jedoch innerhalb der axial versetzten Kupplungsebene je ein Käfigfenster 16 zur Aufnahme eines unrunden Klemmkörpers 5b bildet. Jeder Klemmkörper 5b wird einerseits durch eine am Käfigring 15 abgestützte Andrückfeder 7b im Uhrzeigerdrehsinn in seine dargestellte Anlagestellung zwischen den beiden Klemmringen 1b und 3b vorgespannt und ist andererseits an der Wandung des Käfigfensters 16 des Käfigringes 15 so abgestützt, daß seine Einwälzdrehbewegung nicht gehindert wird. Tritt am äußeren Klemmring 1b beim Einwälzen jedoch ein gemäß Fig. 3 im Uhrzeigerdrehsinn relativ zum inneren Klemmring 3b wirksames Drehmoment auf, welches den zugelassenen Wert übersteigt, dann gelangen die Klemmkörper 5b bei ihrer entsprechenden Einwälzdrehung jeweils an die gemäß F i g. 3 linke Wand ihres zugeordneten Käfigfensters 16, die im vorliegenden Fall zugleich als Anschlag 8b ausgebildet ist, durch den der zugeordnete Klemmkörper 5b an einer Weiterdrehung im Einwälzsinn gehindert wird. Auch hier kommt es also bei einer Überlastung zu einem Gleiten der Klemmkörper Sb zwischen den Klemmflächen der Klemmringe 1 b und 3b, ohne daß bei einer solchen kurzzeitigen Gleitbeanspruchung eine Schädigung der Freilaufkupplung befürchtet zu werden braucht.
• Die in F i g. 4 dargestellte, dem vierten Ausführungsbeispiel entsprechenden Freilaufkupplung geht von der gleichen bekannten Freilaufkupplung aus, von der auch beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ausgegangen wurde. Statt der Käfigfenster 16, deren der Andrückfeder 7b abgelegene Seitenwände 16c in bisher üblicher Weise eine Einwälzdrehung der unrunden Klemmkörper 5c bis weit über die maximale Klemmstellung hinaus zulassen, sind hier die Klemmkörper 5c abgewandelt. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, schließt bei jedem Klemmkörper 5c an die kreiszylindrische Klemmfläche 10c von deren bei der maximal zugelassenen Klemmstellung an der Klemmfläche 2d des inneren Klemmringes 3c anliegenden Klemmstelle 17 aus tangential eine ebene Stützfläche 18 an, die bei einem etwaigen Einwälzen des Klemmkörpers 5c über die Klemmstelle 17 hinaus sehr schnell einen derart großen Widerstand gegenüber einer weiteren Einwälzdrehung hervorruft, daß der Klemmkörper in einer bezüglich seiner Beanspruchung noch zulässigen Lage zurückgehalten wird. Es kommt damit auch hier zu einer relativen Gleitbewegung zwischen den Klemmringen 1c und 3c, wenn das zwischen diesen beiden Ringen auftretende, im Einkuppelsinn wirksame Drehmoment einen zugelassenen Wert übersteigt, ohne daß mit einem Bruch der Klemmkörper 5c oder mit einer Schädigung der Kupplung durch kurzzeitig auftretende Gleitbewegungen gerechnet werden müßte.
• Die dem fünften Ausführungsbeispiel entsprechende, in F i g. 5 dargestellte Freilaufkupplung weist ebenfalls unrunde, jedoch in Käfigfenstern 16d des äußeren Klemmringes 1 d geführte Klemmkörper 5d auf, die mit konzentrischen kreiszylindrischen Klemmflächen der beiden Klemmringe idund 3dim zulässigen Einwälzbereich in üblicher Weise zusammenwirken. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel wird jeder Klemmkörper Sddurch eine in ihm gelagerte Andrückfeder 7din seine Anlagestellung zwischen den beiden Klemmringen 1d und 3d vorgespannt.
• Wie aus F i g. 5 weiterhin ersichtlich ist, schließt an die Klemmstelle 17d der Klemmfläche 10d, die in der maximalen Klemmstellung am inneren Klemmring 3d anliegt, zunächst noch ein mit dem Radius der Klemmfläche 10d weiterführender Flächenteil 19 an, so daß hier noch eine allerdings sehr kleine Einwälzung der Klemmkörper Sdüber die maximale Klemmstellung 17d hinaus möglich ist. Da an die entsprechende Überlaststelle 20 jedoch tangential ein weiterer, eine Stützfläche 18d bildender kreiszylindrischer Flächenteil anschließt, der einen der Klemmfläche 2d des zugeordneten Klemmringes 3d entsprechenden Radius aufweist, liegt der Klemmkörper 5d nach dieser weiteren Einwälzbewegung bereits mit der ganzen Stützfläche 18d am inneren Klemmring 3d an und ist dadurch an jeglicher weiteren Einwälzbewegung, die zu seiner Zerstörung führen könnte, gehindert. Sofern das am äußeren Klemmring 1d im Einkuppelsinn wirksame Drehmoment den zugelassenen Wert übersteigt, tritt hier eine Gleitbewegung der Klemmkörper 5d gegenüber dem inneren Klemmring 3d auf. Da die Klemmringe 5d am inneren Klemmring 3d hierbei jedoch mit ihrer ganzen Stützfläche 18d aufliegen, ergeben sich entsprechend erniedrigte Flächenpressungen, durch welche die Gefahr von schädlichen Verschleißerscheinungen durch solche Gleitbewegungen erheblich herabgesetzt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Sicherheits-Rutschkupplung mit zwischen je einem inneren und einem äußeren Klemmring verteilt angeordneten Klemmkörpern, die an einer konzentrischen kreiszylindrischen Klemmfläche des einen Klemmringes und bei ihrer Ausbildung als Wälzkörper an jeweils einer schräg zur zugeordneten Tangentenrichtung verlaufenden Klemmfläche des anderen Klemmringes bzw. bei ihrer unrunden Ausbildung entweder an sie durchsetzenden Lagerbolzen oder an einer gemeinsamen Klemmfläche des anderen Klemmringes geführt sind und bei der einen, einem Freilauf entsprechenden Relativdrehung der beiden Klemmringe nachgiebig federnd nach der Klemmfläche des einen Klemmringes hin vorbelastet sind und bei der entgegengesetzten, der Einkupplung entsprechenden Relativdrehung der beiden Klemmringe zwischen den zugeordneten beiden Klemmflächen in jeweils eine Klemmstellung einwälzbar sind, und mit an mit den Klemmkörpern um die Achse der Freilaufkupplung umlaufenden Teilen vorgesehenen Anschlägen, die ein weiteres Einwälzen der sämtlich in gleiche maximale Klemmstellungen eingewälzten Klemmkörper verhindern und zugleich ein Weiterdrehen des im Einkuppelsinn umlaufenden einen Klemmringes nach Art einer Rutschkupplung zulassen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Anschläge (8, 8a, 8b) bei einer Ausbildung der Klemmkörper (5) als rotationssymmetrische, in zugeordneten Ausnehmungen des einen Klemmringes (3) angeordnete Wälzkörper und deren Anfederung durch am jeweils einen Ende von deren Ausnehmungen abgestützte Andrückfedern (7) jeweils an den den Andrückfedern abgelegenen Enden der Ausnehmungen am Klemmring (3) vorgesehen sind und bei einer unrunden Ausbildung der durch Andrückfedern (7a, 7b, 7d) in ihre Anlagestellung vorgespannten Klemmkörper (5a bis 5d) entweder mit denselben um die Achse der Freilaufkupplung umlaufenden Teilen eines Klemmringes (1a)vorgesehen sind oder aus an die maximale Klemmstelle (17, 17d) einer kreiszylindrischen Klemmfläche (10c; 10d) der Klemmkörper (5c; 5d) in Verlängerung der Klemmflächen (10c, 10d) anschließenden Stützflächen (18, 18d)bestehen, die bei Überschreitung eines maximal zulässigen Einwälzmomentes an der den Klemmflächen zugeordneten zylindrischen Klemmfläche (2d) anliegen und deren Abstand vom Krümmungsmittelpunkt der Klemmfläche mit zunehmendem Abstand von der genannten Klemmstelle in einem ein weiteres Einwälzen ausschließenden Maß zunimmt.
2. 2. Sicherheits-Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anschläge (8) aufweisende Teil (Klemmring 3) der Freilaufstern einer runde Wälzkörper (Klemmkörper 5) aufweisenden Freilaufkupplung ist (Fig. 1).
3. 3. Sicherheits-Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anschläge (8a) aufweisende Teil ein zugleich zur drehbaren Lagerung unrunder Klemmkörper (5a) dienender Klemmring (1a)der Freilaufkupplung ist(F i g. 2).
4. 4. Sicherheits-Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anschläge (8b) aufweisende Teil ein die Klemmkörper (5b) in zugeordneten Fenstern (16) aufnehmender Käfigring (15) der Freilaufkupplung ist (F i g. 3).
5. 5. Sicherheits-Rutschkupplung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (18) eine an die der maximalen Klemmstellung jedes Klemmkörpers (5c)entsprechende Klemmstelle (17) der kreiszylindrischen Klemmfläche (10c) tangential anschließende ebene Fläche ist (F i g. 4).
6. 6. Sicherheits-Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (i9, 18d) einen an die der maximalen Klemmstellung jedes Klemmkörpers (5d) entsprechende Klemmstelle (17d) der kreiszylindrischen Klemmfläche (lOd) mit deren Radius bis zu einer noch zulässigen Uberlaststelle (20) weiterführenden Flächenteil (19d) und einen daran tangential anschließenden kreiszylindrischen Flächenteil (18d) mit einem der Klemmfläche (2d) des zugeordneten Klemmringes (3d) entsprechenden Radius aufweist (F i g. 5).

   Eine der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechende, in der CH-PS 4 50 833 beschriebene Sicherheits-Rutschkupplung weist unrunde Klemmkörper auf, die im Ringraum zwischen den beiden Klemmringen unmittelbar aufeinanderfolgen, wobei das Einwälzen der Klemmkörper jeweils durch Anschlagflächen an den benachbarten Klemmkörpern begrenzt wird. Die tatsächliche Lage eines Anschlages für einen entgegen der Einwälzrichtung nachfolgenden Klemmkörper ist damit nicht nur von der Summe einer Vielzahl von Herstellungstoleranzen der Klemmkörper und der Klemmringe, sondern auch noch von den jeweils herrschenden Gleitreibungsverhältnissen abhängig, die letzten Endes dafür ausschlaggebend sind, wie weit die Klemmkörper bis zum Eintreten des Durchrutschvorganges eingewälzt werden können. Es wirken sich damit schon innerhalb der Herstellungstoleranzen liegende Maßabweichungen in ganz unterschiedlichen Anschlagstellungen der Klemmkörper aus, und es ist zu befürchten, daß zum Zeitpunkt des Durchrutschens einzelner Klemmkörper andere Klemmkörper noch weiter eingewälzt und mangels einer gleichzeitigen weiteren Einwälzung aller übrigen Klemmkörper überbeansprucht werden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechenden Rutschkupplungen so zu vervollkommnen, daß auch bei wiederholtem Auftreten kurzzeitiger überhöhter Gegendrehmomente Überbeanspruchungen einzelner Klemmkörper beim Durchrutschen der Kupplung mit Sicherheit vermieden werden.

   Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wiedergegebene Maßnahme gelöst.

   Dadurch, daß die die einzelnen Klemmkörper an einem weiteren Einwälzen über eine maximal zugelassene Einwälzstellung hinaus begrenzenden Anschläge gegenüber den Klemmkörpern eine relativ unveränderliche Lage aufweisen, ergeben sich bei Überbelastungen der Kupplung stets genau gleichartige Grenzstellungen der einzelnen Klemmkörper, auf die bei weiterem Ansteigen des Gegendrehmomentes das Durchrutschen folgt. Überbelastungen der einzelnen Klemmkörper werden damit ausgeschlossen.