DE2932258C2 - Trennkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennkupplung mit radial

und axial gegeneinander gelagerten, treibenden und getriebenen Kupplungshälften, die durch eine die

ίο Weiterleitung d?s Drehmomentes im Oberlastfall unterbrechende axialverschiebbare Hülse miteinander verbunden sind, wobei diese Hülse mit Verzahnungen in entsprechend ausgebildete Verzahnungen an der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte eingreift

Ii und eine der Verzahnung als Schrägverzahnung so ausgebildet ist daß eine Reaktionskraft aus dem übertragenden Drehmoment eine Axialkraft bewirkt, durch die die verschiebbare Hülse in eine Endstellung

bewegbar ist in der eine der Verzahnungen außer Eingriff ist

Eine derartige Kupplung ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 27 43941 bekanntgeworden. Die Axialverschiebung der Hülse und damit das Trennen der Kupplungshälften erfolgt bei dieser Erfindung temperaturabhängig, indem durch die Erwärmung der Widerstand einer schmelzenden Lotmasse entfällt und damit die Axialbewegumr ermöglicht Da die Lotmasse im Fall der Überhitzung langsam schmilzt und somit der Widerstand nicht schlagartig abnimmt ist eine erhebliehe Trägheit der Kupplung beim Ausrückvorgang zu erwarten. Das langsame Ausrücken der Kupplung bedingt jedoch eine erhebliche Belastung der Verzahnungen, die schrittweise außer Eingriff kommt so daß vor dem Trennen nur wenige Zahnflankenflächen das j5 volle Drehmoment übertragen müssen. Schäden an der Verzahnungen sind zu erwarten. Oberhaupt ist die Kupplung im Schadensfall kaum weiterverwendbar, was bei nur seltenen Schadensereignissen in Kauf zu nehmen ist bei Anwendungen in Einrichtungen, die häufiger Schadensfällen unterliegen, jedoch als erheblicher Nachteil anzusehen ist.

Es sind andere Kupplungen bekanntgeworden, bei denen die An- und Abtriebsseite der miteinander zu kuppelnden Teile mit Flanschen versehen sind, die durch Bruchglieder miteinander verbunden sind. Beim Brechen der Bruchglieder führen die Flansche Relativbewegungen zueinander aus, ansonsten werden die Bruchglieder mit der Umfangslast beaufschlagt, die sich aus dem Drehmoment und dem Anordnungsradius ergibt. so Hierdurch wird die Verwendbarkeit solcher Kupplungen in vielen Fällen eingeschränkt, da die Übertragungsfähigkeit der Bruchglieder begrenzt ist, wodurch sich bei großen Drehmomenten auch große Kupplungsdurchmesser ergeben. Darüber hinaus werden die Flansche, die sich nach einem Bruch der Bruchglieder relativ zueinander drehen auch Beschädigungen durch unregelmäßige Bruchstellen an den Bruchgliedern ausgesetzt. Schließlich ist es nachteilig, daß die zerstörten Bruchglieder oftmals nur mühsam aus den Flanschen entfernt werden können.

Der Erfindung liegt ausgehend von einer Trennkupplung der eingangs geschilderten Art die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine raumsparende drehmomentabhängige Trennkupplung zu schaffen, deren Bruchglieder leicht auswechselbar an den das Drehmoment weiterleitenden Teilen so angeordnet sind, daß die an den Bruchgliedei η wirkende Last nicht den Durchmesser und somit die

Baugröße der Trennkupplungunmittelbar bestimmt

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine drehmomentbegrenzende Trennkupplung vorgeschlagen, die durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 beschrieben ist.

Der Gcdnnke der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein der Axialkraft entgegenwirkendes, auf Zug beanspruchtes Bruchglied zu verwenden, wobei die Einleitung des Drehmomentes in das hierfür vorgesehene Bauteil die Trennkupplung das Drehmoment solange weiterleitet, wie die Axialkraft unterhalb der Bruchlast des Bruohgliedes bleibt, daß zwischen den axialverschieblichen Teilen, die Axialverschiebung verhindernd, angeordnet ist

So ist es möglich, auf kleinstem Bauraum eine Sicherheitskupplung zu schaffen, die die Vorteile von starren Bruchgliedern voll ausnutzt Der kleinste Bauraum ergibt sich daraus, daß die durch die Bruchglieder in ihrer Lage zueinander fixierten Bauteile keine Relativverdrehungen zueinander ausführen, so daß die wirksame l-ast an den Bruchgliedern nicht aus dem Produkt Md: Rbestimmt wird.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die eine Axialkraft auf die Hülse bewirkende Schrägverzahnung auf der äußeren Mantelfläche der getriebenen Kupplungshälfte und am Innenumfang der Hülse vorgesehen ist Durch dieses Merkmal kann die tatsächliche Bruchlast durch die Wahl eines für den jeweiligen Anwendungsfall günstigen Schrägungswinkels in der Schrägverzahnung leicht eingestellt werden. Der zur Übertragung des Drehmomentes erforderliche Durchmesser der Kupplung wird nur unwesentlich durch die Anordnung der Bruchglieder vergrößert weil durch die konstruktive Ausbildung der Kupplung die Größe der Axiallast beeinflußbar ist und somit die Baugröße der Bruchglieder variierbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Breite der Schrägverzahnung geringer als der axiale Verschiebeweg der Hülse ist und die an der treibenden Kupplungshälfte vorgesehene Geradverzahnung sich mindestens über den gesamten Verschiebeweg der Hülse erstreckt, wobei der lichte Abstand zwischen der Schräg- und Geradverzahnung der Hülse mindestens der Breite der Schrägverzahnung an der getriebenen Kupplungshälfte entspricht. Dadurch wird nach Überschreitung ckr Bruchlast die Kupplungshälfte in Richtung des Antriebsgliedes gezogen und vollkommen außer Eingriff gebracht, während die durch die Bruchglieder miteinander verbundenen Teile auch ^ach dem Abschaltereignis relativ zueinander unverdrehbar durch die Geradverzahnung verbunden bleiben, so daß für die an ihren Einspannstellen fixierten Bruchglieder kein Fluchtweg benötigt wird.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist es auch denkbar, daß die eine Axialkraft auf die Hülse bewirkende Verzahnung als Stirnverzahnung ausgebildet ist, die einerseits an der Stirnseite bzw. einem stirnseitigen Ansatz der Hülse und andererseits an der getriebenen Kupplungshälfte vorgesehen ist.

Um im Überlastfall die Schräg- bzw. Stirnverzahnung möglichst schnell außer Angriff zu bringen und damit Beschädigungen der Zahnkanten zu vermeiden, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß den auf Zug beanspruchlcn Bruchgliedern entgegenwirkende, die Hülse im Zerreißfall in die Endstellung beschleunigenic Mittel vorgesehen sind. Diese können beispielsweise als redern «iiisgebiklct sein.

Um ein Zurückfedern der Hülse nach dem Abschaltereignis zu verhindern, wird außerdem vorgeschlagen, daß an der Hülse und/oder an der getriebenen Kupplungshälfte den Rückprallstoß verringernde Endlagendämpfungen vorgesehen sind.

Darüber hinaus kann der Hülse eine Sperre zugeordnet sein, die in der Endlage der Hülse einrastend den Rückprall in den Zahneingriff ausschaltet Um den Abschaltpunkt der drehmomentbegrenzenden Trennkupplung möglichst genau definierbar vorherbestimmen zu können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Verzahnungen mit den Reibwert konstanthaltenden Mitteln bzw. Maßnahmen versehen sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Hülse gegenüber der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte abgedichtet und der Innenraum mit Schmiermittel gefüllt ist. Es ist jedoch auch denkbar, die Hülse mindestens im verzahnten Bereich aus einem Gleitlagerwerkstoff auszubilden.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß dit Zahnkanten stirnseitig abgerundet sind, damit diese beim Abschalten, also beim Außereingriffbringen der Verzahnungen nicht beschädigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figuren dargestellt und nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die esfindungsgemäße Trennkupplung im eingerückten Zustand,

F i g. 2 ein als Zugstab ausgebildetes Bruchglied zwischen Hülse und treibender Kupplungshälfte und

F i g. 3 die Trennkupplung nach F i g. 1 im ausgerückten Zustand.

³' Wie in Fig. 1 dargestellt besteht die Kupplung zunächst aus den Bauteilen 1, 2 und 3, die über Wälzlager 6 und 7 drehbar zueinander gelagert sind. Zur Aufnahme der durch die Wirkungsweise der Kupplung entstehenden Axialkraft ist bei 8 ein Axialdrucklager vorgesehen. Die treibenden bzw. getriebenen Kupplungs^älften 1 und 2 der Kupplung weisen an ihrem äußeren Mantel Verzahnungen a und b aus, die mit entsprechenden Innenverzahnungen der Hülse 3 im Eingriff sind. Die Hülse 3 verbindet somit die ^4:1 Kupplungshälften 1 und 2 derartig, d.iß von der treibenden zur getriebenen Kupplungshälfte 1 und 2 ein Drehmoment übertragen werden kann.

Wie aus Fig.2 weiter ersichtlich, umhüllen die Ansätze 5 und 9 der Kupplungshälften 1 und 2 die Hülse '° 3 teilweise. Mit f ist eine Kugel bezeichnet, die mit Federdruck beaufschlagt im Ansatz 5 der Kupplungshälfte 1 radial zur Hülse 3 angeordnet Lt. In der Hülse 3 ist bei 3 eine Vertiefung ausgebildet, deren Größe dem Dui chmesser der Kugel /"entspricht.

Mit g\sl ein an der Kupplungshälfte 2 vorgesehener Ring mit stark dämpfenden Eigenschaften bezeichnet, gegen den die Stirnseite der Hülse 3 bewegbar ist.

Die Verzahnung a an der Kupplungshälfte 1 sowie die mit dieser kämmend» Verzahnung an der Hülse 3 sind geradverzahnt, die Verzahnung b und die mit ihr kämmende Verzahnung an der Hülse 3 sind schrägverzahnt ausgebildet. Bei 4 ist ein Bruchglied ingedeutet, welches den Flansch dan der Hülse 3 zunächst fest mit dem Flansch c am Ansatz 5 der Kupplungshälfte 1 *"' verbindet.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist das Bruchglied 4 als Zugstab ausgebildet, der zwischen die !'hinsehe c/und c schrnubbar ist.

In Fig. 5 sind gleiche Bauteile gleich bezeichnet, die Darstellung der F i g. 3 wird ;.m -und der Wirkungsweise nachstehend beschrieben.

Wirkungsweise

Bei Einleitung eines Drehmomentes an der Ktipplungshälfte 1 wird das Drehmoment über die Verzahnung a aif die Hülse .3 und \on dieser übt_r die Verzahnung b auf die Kuppliingshälfte 2. welche das Abtriebsglied bildet, übertragen. Da die Verzahnung bei η in den Kupplungshälftcn 2 und 3 als .Schrägverzahming ausgebildet ist. entsteht durch die Verzahnung h ein Axialschub, der die Hülse 3 nach links /u bewegen versucht. Dieses wird jedoch durch das Bruchglicd 4. das zwischen den Flanschen Zj und cder Kupplungshiilftc I und der Hülse 3 eingesetzt ist. in seiner Lage fixiert. Das Hruchglicd 4 kann dabei als Zerreißstab, wie in Cig. 2 dargestellt, als hydraulischer Zylinder, aber auch als Magnetsatz ausgebildet sein.

Wird das eingeleitete Drehmoment und damit die auf das jeweils vorgesehene Bruchglied 4 wirkende Axialkraft so groß, daß es einen vorher vorgegebenen Wert erreicht, gibt das Verbindungsglied, beispielsweise durch Zerreißen (bzw. ölumlcitung bei der hydraulischen Lösung oder Überschreiten der Haftkraft von Magneten) nach und die Hülse 3 bewegt sich aufgrund der wirksamen Axialkrälte nach links. Diese Bewegung wird durch den Ring g aus dämpfendem Material begrenzt.

Die nun erreichte Stellung ist in F i g. 3 gezeichnet. Dabei ist die Verzahnung b der Kupplungshälfte 2 aus dem Eingriff der entsprechenden Innenverzahnung der Hülse 3. Die Kupplungshälften I und 2 können sich nun frei gegeneinander drehen. Ein Drehmoment wird nicht mehr weitergcieitet. IJm zu verhindern, daß die Hülse 3 nach dem Aufprall auf den dämpfenden Ring g wieder zurückprallt und die Stirnkanten der Verzahnung öder Hülse 3 und der Knpplungshälftc 2 sich berühren, ist die bei f dargestellte Kugelraste vorgesehen, die in der ausgerückten Stellung der Kupplung in der \ .Ttiefung c der Hülse 3 einrastet.

I Im die Kupplung wieder betriebsbereit zu machen, d.h. die I lbertragun.tr eines Drehmomentes wieder zu • ermöglichen. \> \\A A\: Raste bei f entriegelt und ehe Hülse 3 nach lechts in die Ausgangsposition geschoben. Hierbei mull .lie Verzahnung b an der lluise 3 in die Verzahnung eier Kupplungshällte 2 eingefädelt werden, /.ur Erleichlciung dessen sollten die Mirnkantcn der " Verzahnung stark ibgerundet sein. Nach dem Einsetzen der Brucli^'licder 4 ist die Kupplung wieder betriebsbereit. Hei der Veru* "llung der erwähnten hulraulischcn Verbindungen zwiv hen dci\ Flanschen </ und c sind weitere Maßnahmen nicht erforderlich, ebenso nie bei • "· der Verbindung durch Magnctemsätzc. denn dann wird die Kupplung allein durch Verschieben in die rechte Position wieder betriebsbereit.

Aus den Figuren ergibt sich, daß im ausgerückten Zustand nur die Verzahnung r> ;miipr Anariff lirwnmi während die Verzahnung .7 dauernd im Eingriff bleibt. Dadurch verbleiben die Kupplungshälftcn I und die Hülse 3 zueinander unverdrehbar, so d.iß zwischen den Flanschen J und c nur Axialkräfte entstehen. LJm die Reibungsverhälinissc im Bereich der Verzahnung -' konstant z.u halten, wird eine geeignete Schmierung vorgesehen, wobei der Schmierraum durch die Dichtungen 10 hermetisch abgedichtet ist.

Die ι/' den Figuren dargestellte Lösung des

Ausführungsbeispiels gilt nur für eine Drehrichtung.

w Durch entsprechende Anordnung der Bruchglieder 4 in den Bauteilen 1 und 2 läßt sich das Prinzip auch für beide Drehrichtungen verwenden.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, eine Halteeinrichtung für die Axialkräfte der Hülse 3 als Ji System federbelasteter Kugel bzw. Rollen und Rasten auszubilden, durch die bei einem bestimmten Moment die Hülse 3 freigegeben wird. Bei dieser Lösung wurden im Bauteil 5 die federbelasteten Mittel vorgesehen sein. der Flansch c/könnte bei diesem Vorschlag entfallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   J. Trennkupplung mit radial und axial gegeneinander gelagerten, treibenden und getriebenen Kupplungshälften, die durch eine die Weiterleitung des Drehmomentes im Überlastfall unterbrechende axialverschiebbare Hülse miteinander verbunden sind, wobei diese Hülse mit Verzahnungen in entsprechend ausgebildete Verzahnungen an der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte eingreift und eine der Verzahnungen als Schrägverzahnung so ausgebildet ist, daß eine Reaktionskraft aus dem übertragenden Drehmoment eine Axialkraft bewirkt, durch die die verschiebbare Hülse in eine Endstellung bewegbar ist, in der eine der Verzahnungen außer Eingriff ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der treibenden Kupplungshälfte (1, 5) und der das Drehmoment weiterleitenden Hülse (3) auf Zug beanspruchte Bruchgliedoj- (4), der Axialkraft entgegenwirkend, achsparafei angeordnet sind.
2. 2. Trennkupplung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die eine Axialkraft auf die Hülse (3) bewirkende Schrägverzahnung (b)auf der äußeren Mantelfläche der getriebenen Kupplungshälfte (2) und am Innenumfang der Hülse (3) vorgesehen ist
3. 3. Trennkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Breite der Schrägverzahnung (b) geringer als der axiale Verschiebeweg der Hülse (3) ist und die an der treibenden Kupplungshälfte (1) vorgesehene Geradverzahnung (a) sich mindesten; über den gesamt η Verschiebeweg der Hülse (3) erstreckt Jvobei der lichte Abstand zwischen der Schräg- (b) und <">radverzahnung (a) der Hülse (3) mindestens der Breite der Schrägverzahnung (b) an der getriebenen Kupplungshälfte (2) entspricht
4. 4. Trennkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die eine Axialkraft auf die Hülse (3) bewirkende Verzahnung als Stirnverzahnung ausgebildet ist, die einerseits an der Stirnseite bzw. einem Stirnseitigen Ansatz der Hülse (3) und andererseits an der getriebenen Kupplungshälfte (2) vorgesehen ist.
5. 5. Drehmomentbegrenzende Kupplung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet daß den auf Zug beanspruchten Bruchgliedern (4) entgegenwirkende, die Hülse (3) im Zerreißfall in die Endstellung beschleunigende Mittel vorgesehen sind.
6. 6. Drehmomentbegrenzende Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülse (3) und/oder der getriebenen Kupplungshälfte (2) den Rückprallstoß verringernde Endlagendämpfungen (^vorgesehen sind.
7. 7. Drehmomentbegrenzende Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Hülse (3) eine Sperre (e. f) zugeordnet ist, die in der Endlage der Hülse (3) einrastend den Rückprall in den Zahneingriff ausschaltet.
8. 8. Drehmomentbegrenzende Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen mit den Reibwert konstant haltenden Mitteln bzw. Maßnahmen versehen sind.
9. 9. Drehmomentbegrenzende Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

   dadurch gekennzeichnet daß die Zahnkanten stirnseitig abgerundet sind.