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Einschaltvorrichtung für Drehmomentbegrenzungs-
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kupplung Die Erfindung betrifft eine Einschaltvorrichtung für eine
Drehmomentbegrenzungskupplung, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen
Kupplungsteil, wobei zwischen beiden ein Schaltring zur Drehmomentübertragung angeordnet
ist und der Schaltring axial verschiebbar und mit dem getriebenen Kupplungsteil
über Mitnahmeprofile in Eingriff und durch Axialverschiebung bei Überschreitung
eines bestimmten Drehmomentes außer Eingriff bringbar ist, und bei der der als Kupplungsnabe
ausgebildete Kupplungsteil umfangsverteilte Bohrungen aufweist, in denen federbelastete
Wälzkörper angeordnet sind, die in Vertiefungen des Schaltringes eingreifen, wobei
die Vertiefungen als jeweils über einen Teil des Schaltringumfanges verlaufende
Bahnen ausgebildet sind, die jede wenigstens eine Drehmomentübertragungsposition
und eine Freigangsposition aufweisen.
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oberlastkupplungen der angegebenen Bauart als solche sind bekannt
(DT-PS 25 40 489). Bei der bekannten Ausführung ist es jedoch nachteilig, daß zum
Wiedereinschalten der Drehmomentbegrenzungskupplung ein Schaltring gegenüber der
Kupplungsnabe verdreht werden muß. Zu diesem Zweck ist es notwendig, den Antrieb
abzuschalten, und den Schaltring durch z.B. eingesetzte Stifte gegen die Kraft der
das Drehmoment haltenden Tellerfedern wieder in Mitnahmeposition zu bringen. Man
hat auch vorgeschlagen, eine Bremse außen an der Drehmomentbegrenzungskupplung anzubringen,
die z.B.
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während des Auslaufens den Schaltring wieder in Mitnahmeposition überführt.
Beiden Wiedereinschaltmöglichkeiten ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß die mehreren
Tonnen betragende Kraft der Tellerfedern überwunden werden muß.
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Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten für den praktischen Betrieb.
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Die Hauptschwierigkeit beim Wiedereinschalten der bekannten Drehmomentbegrenzungskupplung
liegt darin, daß neben dem Aufbau der Drehmomentübertragungsposition durch die Mitnahmekugeln
die nachgeschaltete formschlüssige Klauenkupplung in Eingriff gebracht werden muß.
Ein synchroner Ablauf dieser beiden Schaltvorgänge ist dabei reiner Zufall. In der
Mehrheit der Fälle gleiten die sich gegenüberliegenden Mitnahmeklauen unter der
vollen Kraft der Tellerfedern aneinander vorbei. Neben der dabei auftretenden hohen
Reibung, wird die Klauenverbindung einem starken Verschleiß unterworfen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einschaltvorrichtung
für eine Drehmomentbegrenzungskupplung der oben beschriebenen Art zu schaffen, die
ein positionsgenaues Wiedereinschalten der Mitnahmeprofile der Klauenkupplung gewährleistet.
Es soll dabei erreicht werden, daß die Drehmomenthegrenzungskupplung winkel abhängig
nur in einer Stellung
in die Drehmomentübertragungsposition einfällt,
wenn die beidseitigen Mitnahmeprofile eine Stellung zueinander haben, in der ihnen
ein Einkuppeln möglich ist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe, daß nach Betätigung
der erfindungsgemäßen Einschaltvorrichtung nur ein einmaliger Vorgang zum Aufbau
des Drehmomentes stattfindet, damit die Kupplung bei Fortdauer der Überlastung den
Einschaltvorgang nicht ständig wiederholt und dabei wie eine Ratschenkupplung arbeitet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des
Eingriffsbereiches der Mitnahmeprofile im getriebenen Kupplungsteil, ein Einschaltstift
axial verschiebbar an der der Drehrichtung abgewandten Seite einer Mitnahmeklaue
derart angeordnet ist, daß der Einschaltstift zum Einschalten der Drehmomentbegrenzungskupplung
in den Bereich der Mitnahmeprofile des antreibenden Schaltringes schiebbar ist und
daß das Einschieben des Einschaltstiftes durch einen dreh fest mit dem treibenden
Kupplungsteil verbundenen Anschlagnocken erfolgt, der zum Einschalten aus seiner
Normallage heraus, auf den Einschaltstift hin, schiebbar ist.
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Durch die Anordnung eines axial verschiebbaren Einschaltstiftes an
der der Drehrichtung abgewandten Seite einer Mitnahmeklaue wird primär die Klauenkupplung
in Einschaltstellung gebracht, und daran anschlIeßend die Drehmomentbegrenzungskupplung
in die Übertragungsposition überführt. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß
die Klauenkupp?ung gieichzeitig mit der Drehmomentbegrenzungskupplung einrastet.
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Da der Anschlagnocken drehfest mit dem treibenden Kupplungsteil verbunden
ist und sich auch der Schaltring mit den an ihm angeordneten Mitnahmeklauen drehkonform
mit dem treibenden
Kupplungsteil bei ausgeschalteter Drehmomentübertragungskupplung
mitdreht, ist immer sichergestellt, daß der Einschaltstift bei Betätigung durch
den Anschlagnocken in eine Mitnahmelücke eingeschoben wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der EinschaltstIft über
Reibschluß in seiner Führung gegen ungewolltes Verschieben gesichert.
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Damit ist gewährleistet, daß der Stift keine ungewollten Einschaltbewegungen
ausführt, wodurch eine Gefährdung des Bedienungspersonals erwachsen könnte. Gleichzeitig
wird der Einschaltstift auch sicher während des mit starken Stößen verbundenen Einschaltvorganges
der Drehmomentbegrenzungskupplung in seiner Einschaltstellung gehalten.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist am getriebenen Kupplungsteil
auf dem selben Teilkreis wie der Einschaltstift ein Steuernocken in Drehrichtung
unmittelbar hinter dem Einschaltstift derart angeordnet, daß der Anschlagnokken
bei Anlaufen gegen den Steuernocken wieder in seine Norrnallage führbar ist.
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Mit dem oben genannten Merkmal wird erreicht, daß der Anschlagnocken
nach einmaliger Betätigung des Einschaltstiftes wieder in seine Normallage zurückgeführt
wird. Dieses ist notwendig, um zu verhindern, daß bei fortdauernder Dberlastung
eine ständige Wiederholung des Einschaltvorganges stattfindet. Die Drehmomentbegrenzungskupplung
würde andernfalls wie eine Ratschenkupplung arbeiten, und hierdurch starker Erwärmung
sowie starkem Verschleiß ausgesetzt sein.
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In einer besonderen Ausführung der Eins chalt vorrichtung ist ein
Teil der Mitnahmeklauen des treibenden Kupplungsteils mit
einer
in Umfangsrichtung verlaufenden bis zum Grund der Mitnahmeklauen reichenden Nut
versehen, deren radiale Breite größer ist als der Durchmesser des Einschaltstiftes.
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In gewissen Anwendungsfällen ergibt sich die Notwendigkeit, daß die
Drehmomentbegrenzungskupplung nach Abschalten durch eine auftretende Überlast nur
in einer bestimmten Winkelstellung wieder einrastbar ist. In einfachster Weise kann
die Auflage bestehen, daß die Kupplung stets in der selben Stellung wieder einschalten
muß, d.h., daß auf 3600 nur eine Einschaltstellung existieren darf.
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Um dieses zu erreichen, werden alle Mitnahmeklauen des treibenden
Kupplungsteils bis auf eine mit der beschriebenen Nut versehen. Wenn bei dieser
Ausführung der Einschaltstift in Mitnahmeposition geführt wird, durchläuft er frei
alle Mitnahmeklauen, die mit einer Nut versehen sind, ohne einen Einschaltvorgang
einzuleiten und wird erst an der einzigen nutfreien Mitnahmeklaue gefangen. Es ist
damit sichergestellt, daß die Drehmomentbegrenzungskupplung immer in der selben
Winkelstellung des treibenden und getriebenen Kupplungsteils wieder einschaltet.
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Durch die Anordnung zweier oder mehrerer nutfreier Mitnahmeprofile
am treibenden Kupplungsteil kann selbstverständlich jede gewünschte Winkelteilung
für eine mögliche Wiedereinschaltrung vorgegeben werden.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine herkömmliche
Drehmomentbegrenzungskupplung mit einer Einschaltvorrichtung Fig. 2 eine gestreckte
Darstellung der Kupplungsnabe und des Schaltringes bei eingeschalteter Drehmomentbegrenzungskupplung
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schaltring von der der Kupplungsnabe zugewandten
Seite Fig. 4 den abtriebsseitigen Teil der Klauenkupplung mit der Lage des Einschaltstiftes
Fig. 5 eine Lageskizze der Klauenkupplung mit Einschaltstift in gestreckter Darstellung
Fig. 6 den treibenden Teil der Klauenkupplung, bei dem eine der beiden Mitnahmeklauen
mit einer Nut versehen ist.
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Ein Beispiel für den vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäusenEinschaltvorrichtung
ist im folgenden in Verbindung mit einer bekannten Drehmomentbegrenzungskupplung
näher erläutert. Die Drehmomentbegrenzungskupplung besteht im wesentlichen aus der
Kupplungsnabe 9, auf der der Mitnahmering 20' drehbeweglich gelagert ist. Mit dem
Mitnahmering 20' ist der Gelenkgabelflansch 1' drehfest verbunden, und beide werden
durch die Axialsicherung 18 auf der Kupplungsnabe 9 gegen axiale Verschiebung gesichert.
Der Mitnahmering 20' wirkt über eine Klauenkupplung 6 mit einem Schaltring 20 zusammen,
der freibeweglich auf der Kupplungsnabe 9
angeordnet ist. An der
der Klauenkupplung 6 gegenüberliegenden Seite ist der Schaltring 20 mit Bahnen 25
versehen, deren jede sich aus einer Freigangsposition 30 und einer Drehmomentübertragungsposition
26 zusammensetzen.
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Die Kupplungsnabe 9 weist einen erweiterten Flansch auf, der mit Durchbrüchen
versehen ist, in denen die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 8 aufgenommen
werden. Die Kugeln 8 werden von der Kraft einer Tellerfeder 13 beaufschlagt, die
sich mit ihrem anderen Ende an einem Sprengring 15 abstützt. Am inneren Umfang des
erweiterten Flansches der Kupplungsnabe 9 sind Schaltstifte 17 angeordnet, die mit
einer Druckfeder 16 zusammenwirken, die sich ihrerseits an der Tellerfeder 13 abstützt.
In der Drehmomentübertragungsposition liegen die Schaltstifte 17 an den Sicherungsflächen
31 der bogenförmigen Ausnehmungen 27 im Schaltring 20 an und dienen als Rückdrehsicherung.
Die drehmomentübertragenden Kugeln liegen dabei in den als Kalotten ausgebildeten
Drehmomentübertragungspositionen 26.
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Wird das vorgegebene Nenndrehmoment der Drehmomentbegrenzungskupplung
überschritten, so springen die Kugeln 8 aus den Drehmomentübertragungspositionen
26 in Richtung des Pfeiles (Fig. 2) heraus und fallen in die in Drehrichtung liegende
nächste Bahn 25 in die Freigangsposition 30 ein.
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Die Schaltstifte 17 bewegen sich dabei innerhalb der bogenförmigen
Ausnehmung 27 auf die Auflauffläche 29 zu. Da die Freigangspositionen 30 im Schaltring
8 tiefer gelegen sind als die Mitnahmepositionen 26 kann die Klauenkupplung 6 unter
der Wirkung der Feder 14 über die Abdeckhaube 12 und den Führungsstift 7 auseinandergezogen
werden. Die Drehmomentbegrenzungskupplung dreht jetzt im Freigang durch.
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Ein Umschalten der Drehmomentbegrenzungskupplung in eine erneute Mitnahmeposition
ist prinzipiell durch Rückdrehen des Schaltringes 20 zur Kupplungsnabe 9 möglich.
Die Schaltstifte 17 laufen dabei an der Auflauffläche 29 des Schaltringes 20 auf
und gleiten über die Schaltfläche 28 in ihre Anlageposition an der Sicherungsfläche
31. Gleichzeitig werden die Kugeln 8 in die Drehmomentübertragungspositionen 26
überführt. Die Druckfedern 16 sollen dabei während des Gleitens der Schaltstifte
17 über die Schaltflächen 28p die Klauenkupplung 6 wieder in Eingriff bringen. Abhängig
von der Winkelstellung des Schaltringes 20 zum Mitnahmering 20' geschieht es jedoch
häufig, daß die Klauenkupplung 6 nicht einrastet.
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Um die bei den bekannten Drehmomentbegrenzungskupplungen bestehende
Einschaltunsicherheit zu beseitigen, ist gemäß der Erfindung im getriebenen Kupplungsteil,
d.h., den Gelenkgabelflansch 1' und den Mitnahmering 20' durchgreifend, ein axial
verschiebbarer Einschaltstift 5 angeordnet. Der Einschaltstift 5 kann z.B. durch
einen stramm sitzenden Nylonring 4 gegen unkontrollierte Bewegung gesichert werden.
Zur Betätigung des Einschaltstiftes 5 ist ein Anschlagnocken 2 vorgesehen, der z.B.
in eine die Kupplung umgebende Steuerhaube 3 eingeprägt sein kann. Der Einschaltstift
5 ist an dem der Drehrichtung abgewandten Ende einer Mitnahmeklaue 21 des getriebenen
Kupplungsteils angeordnet. Die Mitnahmeklauen 21, 32 des getriebenen und des treibenden
Kupplungsteils sind zweckmäßigerweise mit einer Phase 23 versehen.
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In diesem Fall kann die Bohrung flir den Einschaltstift 5 so vorgesehen
werden, daß die halbe Phasenstärke als Rand zur nächsten Mitnahmelücke 22 des getriebenen
Kupplungsteils hin stehen bleibt. Die Anbringung der Bohrung für den Einschaltstift
5 wird hierdurch vereinfacht.
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Das Umschalten der Drehmomentbegrenzungskupplung in die Freigangposition
geschieht in der oben bereits beschriebenen Art und Weise. Die Klauenkupplung 6
wird dabei aufgrund der Wirkung der Tellerfeder 14 außer Eingriff gebracht. Zum
Wiedereinschalten der Drehmomentbegrenzungskupplung in die Übertragungsposition
wird die Steuerhaube 3 mittels der Betätigungslasche 10 innerhalb der Länge des
Schlitzes 7' bei stehender Zapfwelle zur Drehmomentbegrenzungskupplung hin, verschoben.
Unterhalb des Betätigungsflansches 10 ist eine Bremslasche 11 angeordnet, die die
Aufgabe hat, die Steuerhaube 3 schwerer bewegbar zu machen als es beim Einschaltstift
5 der Fall ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Steuerhaube 3 den Einschaltstift
5 innerhalb des getriebenen Kupplungsteils axial vorbewegt, ohne selbst hierbei
in die Normallage zurückgeschlagen zu werden. Bei anschließendem Wiedereinschalten
des Antriebes schlägt der Anschlagnocken 2 nach spätestens einer Umdrehung auf den
Kopf des Einschaltstiftes 5 und schiebt diesen aus der Mitnahmeklaue 21 des getriebenen
Kupplungsteil in Richtung auf den treibenden Kupplungsteil hin. Da der Anschlagnocken
2 drehkonform vom Schaltring 20 über den oder die Führungsstifte 7 mitgenommen wird,
kann der Anschlagnocken 2 winkelbezogen auf die Mitnahmelücken 33 des treibenden
Kupplungsteils derart angeordnet werden, daß der Einschaltstift 5 beim Vorspringen
in die Einschaltstellung stets in eine Mitnahmelücke 33 des treibenden Kupplungsteils
eingreift. Hierdurch werden Fehlschaltungen und wiederholte Einschaltversuche vermieden.
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Während des Einschaltvorganges wird der Einschaltstift 5 durch den
Grund der mit ihm zusammenwirkenden Mitnahmelükken 33 des treibenden Kupplungsteils
wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben.
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Da beim Vorschieben des Einschaltstiftes 5 in den Mitnahmebereich
der Klauenkupplung 6 und anschließendem Eingreifen der Klauenkupplung 6 von der
Drehmomentbegrenzungskupplung wieder ein Moment auf den getriebenen Kupplungsteil
aufgebracht werden muß, schieben sich die Kugeln wieder aus den Freigangspositionen
30 in die zugehörigen Drehmomentübertragungspositionen 26 ein. Damit ist die Drehmomentübertragung
wieder hergestellt.
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Bei Fortbestand der Überlastung für die Drehmomenthegrenzungskupplung
würde der Anschlagnocken 2 bei jeder Umdrehung den Einschaltstift 5 wieder in die
Einschaltposition schieben. Die Kupplung würde damit wie eine Ratschenkupplung arbeiten,
d.h., auf jeder Umdrehung ein- und ausschalten. Hierdurch würde sich ein unzulässig
hoher Verschleiß einstellen, der zur baldigen Zerstörung des Kupplungsaggregats
führen würde.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden ist im Eingriffsbereich des Anschlagnockens
2 ein Steuernocken 19 vorgesehen, der soweit in Richtung auf die Gelenkgabel 1 hin
vorsteht, daß die Steuerhaube 3 bei Anlaufen des Anschlagnockens 2 gegen den Steuernocken
19 in ihre Normallage zurückgeschlagen wird. In Fig. 1 ist die Lage des Steuernockens
19 aus zeichnerischen Gründen um 1800 versetzt zur der Lage des Einschaltstiftes
5 als Imbusschraube dargestellt. In der Praxis sollte der Steuernocken 19 jedoch
in Drehrichtung unmittelbar nach dem Einschaltstift 5 vorgesehen sein, da bei zufälligem
Stillstand des Anschlagnockens 2 zwischen dem Einschaltstift 5 und dem Steuernocken
19 die Steuerhaube 3 bereits zurückgeschlagen würde, bevor der Anschlagnocken 2
auf den Einschaltstift 5 aufgelaufen ist. In diesem Fall wär ein erneutes Verschieben
der Steuerhaube 3 in Einschaltstellung nach Stillsetzen des Antriebes notwendig.
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In gewissen Fällen ist es notwendig sicherzustellen, daß das Wiedereinschalten
der Drehmomentbegrenzungskupplung nur 0 in einer bestimmten Winkelstellung von z.B.
180 oder sogar 3600 erfolgen kann. Dieses kann wie in Fig. 6 prinzipiell dargestellt,
in einfachster Weise dadurch erfolgen, daß ein Teil der Mitnahmeklauen 32 des treibenden
Kupplungsteil mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 24 versehen ist, deren
radiale Breite größer ist als der Durchmesser des Einschaltstiftes und die mit dem
Einschaltstift 5 auf dem gleichen Teilkreisdurchmesser liegt. Bei Verschieben des
Einschaltstiftes 5 in die Einschaltstellung kann dieser die Nuten 24 frei durchlaufen,
bis er an eine nicht mit einer Nut versehene Mitnahmeklaue 32 des treibenden Kupplungsteils
anschlägt und den Einschaltvorgang einleitet.
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Durch entsprechende Anordnung der Nuten kann jede gewünschte Einschaltteilung
vorgesehen werden.
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Selbstverständlich läßt sich das Prinzip der erfindungsgemäßen Einschaltvorrichtung,
die hier am Beispiel einer bekannten Drehmomentbegrenzungskupplung näher erläutert
wurde, auf beliebige anders wirkende Überlastkupplungen ausdehnen, ohne die Lehre
des Anmeldungsgegenstandes zu verlassen.
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Die Betätigungslasche 10 kann ohne Schwierigkeiten als ringförmiger
Flansch ausgebildet werden auf den z.B. eine nicht dargestellte Schaltgabel zum
Wiederelnschalten einwirkt, so daß auch bei rotierendem Antrieb die Drehmomentübertragungsposition
hergestellt werden kann.