DE3009224A1

DE3009224A1 - Ueberlastkupplung

Info

Publication number: DE3009224A1
Application number: DE19803009224
Authority: DE
Inventors: Sobhy Labib Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf Girgues
Original assignee: Girgues sobhy Labib dipl-Ing
Current assignee: Girgues sobhy Labib dipl-Ing
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB2071236A; IT1136914B; DE3009224C2; FR2478344A1; JPS56150629A; IT8120137A0; GB2071236B; FR2478344B1; JPH0337656B2

Description

Sobhy Labib (Jirguis 10. März 1980

Magdalenenstraße 19 SI 1

5210 Troisdorf-Oberlar

Überlastkupplung

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung, bestehend aus zwei zueinander drehbaren Kupplungsteilen, einer Anzahl auf einem Umkreis verteilten zur Drehmomentübertragung dienenden Mitnehmerkörpern, je Mitnehmerkörper durch Federkraft in zwei beidseits der Trennfuge gegenüberliegenden Ausnehmungen der Kupplungsteile gehalten.

Überlastkupplung mit z. B. als Kugeln ausgebildeten Mitnehmerkörpern, die durch die Kraft einer oder mehrerer Federn in der Drehmomentübertragungsposition in kalottenförmigen Ausnehmungen gehalten sind und bei Überschreiten eines vorgegebenen Nennmomentes aus der den Formschluß sichernden Stellung ausweichen, sind bekannt (DE-AS 1 101 059).

Die DE-AS beschreibt eine Überlastkupplung, bei der die in der Drehmomentübertragungsposition durch Federkraft in Kugelkalotten gehaltenen Mitnehmerkörper bei Eintritt eines Überlastungsfalles gegen die Kraft aus ihrer formschlüssigen Position herauslaufen und in gegen die Kugelkalotten axial oder radial versetzt angeordnete Gleitbahnen überführt werden.

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Um die in der Freigangsposition sich einstellende Reibung möglichst gering zu halten, besitzt die Gleitbahn bezogen auf die Richtung der Federkraft eine größere Tiefe als die Ausnehmung für die Mitnahmeposition.

Nachteilig bei der beschriebenen Ausführung ist insbesondere, daß zum Wiedereinschalten der Überlastkupplung der Antrieb stillgesetzt werden muß, und die beiden Kupplungshälften nur durch Rückwärtsdrehung gegen das anstehende Drehmoment gegeneinander wieder in Mitnahmeposition bringbar Bind.

Selbsttätig wiedereinschaltende Überlastkupplungen sind ebenfalls bekannt und arbeiten häufig auf dem Ratschenprinzip. Bei diesen bekannten Ratschenkupplungen ist es jedoch nachteilig, daß nach Eintreten einer Überlastung die Überlastkupplung bis zum vollständigen Stillstand eine hohe Schlag- und Reibenergie aufnehmen muß. Hierbei wird eine oft unzulässige Erwärmung hervorgerufen, darüber hinaus sind diese Art Überlastkupplungen mit einem hohen Verschleiß behaftet. TJm diese Nachteile zu vermeiden, hat man z. B. vorgeschlagen, Überlastkupplungen nach dem Umschalten in den Freigang durch elektrische Kontaktunterbrechung stillzusetzen (DL-PS 39404) Derartige Lösungen sind jedoch nur bei elektrischen Antrieben möglich.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine auf dem Ratschenprinzip arbeitende Überlastkupplung zu schaffen, bei der die umgesetzte Energie beim Weiterlaufen des Antriebes mit der Nenndrehzahl nach dem Eintritt eines Überlastfalles soweit reduziert wird, daß die hierbei auftretenden schädlichen Einflüsse für die Überlastkupplung weitgehend vermieden werden. Ferner

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soll die Höhe des Drehmomentes nach dem Eintreten der Überlast durch die Auslegung der Kupplung bestimmt werden können.

Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Überlastkupplung in der Lage sein, durch Drehzahlabsenkung bei einer festgelegten Drehzahl, die geringer ist als die Nenndrehzahl, selbsttätig wieder einzuschalten. Weiterhin soll die Überlastkupplung derart auslegbar sein, daß ein Wiedereinschalten nur durch manuelle Eingriffe möglich ist.

Ferner soll die Möglichkeit der Ausführung als Umkehrüberlastkupplung, unter Umständen mit recht unterschiedlichen Drehmomenten, gegeben sein. Des weiteren soll die Kupplung im Bereich bis zum Überlastmoment die Funktion einer drehelastischen Kupplung verkörpern können.

Eine weitere Aufgabe ist, eine Kupplung zu schaffen, die einfach, somit robust und kostengünstig herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mitnehmerkörper durch die zur Drehrichtung geneigte Kontaktfläche der Ausnehmungen mindestens eines Kupplungsteiles beim Überlasten in der Hauptrichtung der Trennfuge verschiebbar sind, und daß am Ende der Schiebewege der Mitnehmerkörper an mindestens einem Kupplungsteil eine Umlaufbahn für die Mitnehmerkörper vorgesehen ist. Ein besonderer Vorteil dieses Prinzips ist., daß die Mitnehmerkörper zumindest im Freigang als Lagerkörper zur Zentrierung der KupplungsteiIe zueinander dienen können. Die Eigenschaften einer drehelastischen Kupplung werden erreicht dadurch, daß ein Teil der Ausnehmungen in

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Schiebewegrichtung mit etwa gleichbleibendem Kontakt-Winkel ausgeführt wird.

Fach dem Erfindungsprinzip kann die Überlastkupplung so ausgebildet sein, daß die KupplungsteiIe ineinander drehbar sind. Dadurch wird eine rotationssparende Ausführung möglich.

Palis eine Kupplung mit extrem geringer Breite erforderlich ist, ist dies erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die Kupplungsteile nebeneinander drehbar angeordnet sind.

TJm die Mitnahme der einzelnen Mitnehmerkörper bei Über_ last zwangsläufig sichern zu können, ist am Ende der Schiebewege der Mitnehmerkörper eines Kupplungsteiles im Bereich der Umlaufbahn des zweiten Kupplungsteiles jeweils eine Tasche vorgesehen.

Palis eine Umkehrkupplung mit gleichem Drehmomentwert angebracht ist, sind die Kontaktwinkel der Ausnehmungen zu den Mitnehmerkörpern für beide Drehrichtungen gleichzusetzen. Wenn die Schleppmomente gleichgehalten werden sollen, so sind ebenfalls die Kontaktwinkel der Taschen gleich auszuführen.

In Einsatzfallen, bei denen eine Umkehrkupplung mit unterschiedlichem Rutschmoment und / oder Schleppmoment unter Zugrundelegung des gleichen Federsystems erforderlich ist, so sind die Kontaktwinkel für ;jede Drehrichtung unterschiedlich zu gestalten.

Um die schädliche Wirkung des Aufprallens der Mitnehmerkörper auf die Flächen zwischen Ausnehmungen und Umlaufbahn zu reduzieren, ist die Druckfläche der Umlaufbahn

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jeweils geradlinig oder kurvenförmig in Drehrichtung der Mitnehmerkörper ansteigend anzuordnen.

Zur Reduzierung des Drehmomentes nach dem Eintritt eines Uberlastfalles ist der Kontaktwinkel der Ausnehmungen der Kupplungsteile mit Haltetaschen größer zu gestalten, als der Kontaktwinkel der Taschen zum Mitnehmerkörper in Drehrichtung. Je kleiner der Kontaktwinkel der Taschen ist, desto geringer ist das Restmoment. Bei einer Kupplung, bei der daB Wiedereinschalten nach Stillsetzung des Antriebes automatisch geschieht, ist der Kontaktwinkel der Tasche größer als die Reibungsverluste der Kupplung zu gestalten, so daß die Mitnehmerkörper durch die Federkraft rückwärts in die Ausnehmungen hineinrollen bzw. rutschen. Wird der Kontaktwinkel kleiner als der resultierende Reibwinkel ausgeführt - siehe gleich 0° kann die Kupplung nur durch Rückwärtsdrehen der Antriebswelle wieder eingeschaltet werden.

Bei manchen Anwendungen ist es zweckmäßig, daß die Wiedereinschaltung nur durch Rückwärtsdrehen und durch ein leichtes Bremsen der angetriebenen Welle möglich ist. Dieses kann realisiert werden dadurch, daß zwischen Ausnehmung und Tasche eine entsprechend buckelartige Erhöhung vorgesehen wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ausführung einer zweiseitig bzw. doppelwirkenden Überlastkupplung möglich, bei der die Ausnehmungen entlang der Trennfuge zwischen den Kupplungsteilen in Form von Führungsbahnen ausgebildet sind, und daß mindestens die Bahnen eines Kupplungsteiles schräg zur Drehrichtung verlaufen. Sind die schrägverlaufenden Bahnen gleich gerichtet, so werden die Mitnehmerkörper je nach Dreh-

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richtung in der einen oder in der anderen Richtung verschoben, so daß für jede Drehrichtung an jedem Ende des Schiebeweges quasi eine separate Kupplung entsteht mit einer entsprechenden Aufteilung der Belastung, des Verschleißes und der Wärmeentwicklung. Zumindest aber ist eine separate Ausbildung der Kupplungsmerlanale einschl. Federkraft möglich, so daß eine Umkehrüberlastkupplung mit recht unterschiedlichen Drehmomenten leicht darzustellen ist. Verlaufen die einzelnen Bahnen schräg, jedoch in Wechselrichtung, so werden die Mitnehmerkörper bei einer Drehmomentrichtung gegenläufig verschoben, so daß das Drehmoment ebenfalls aufgeteilt wird. Ferner werden die durch die Mitnehmerkörper gegebenen Lagerungsund Zentriereigenschaften durch die Bildung von zwei Mitnehmerkörpergruppen wesentlich verbessert, und schließlich wird ein Höchstmaß an Ausgleich der Innen- und Maßenkräfte erreicht.

Wichtig für die vorgeschriebenen Kupplungsvarianten ist die Einhaltung einer gewissen Genauigkeit in der Teilung und Formgebung der Ausnehmungen, Taschen und Mitnehmerkörper. Ferner können durch örtliche Unterschiede der Material- oder Oberflächenbeschaffenheit unterschiedliche Verschleißerscheinungen auftreten, so daß die am Umkreis verteilten Kräfte und Wege zu einem ungleichmäßigen und rauhen Laufe der Kupplungen führen. Dieses kann erheblich verbessert we: den dadurch, daß die Mitnehmerkörper in etwa in eine Ebene und / oder in eine gegebene Teilung durch einen Käfig gehalten werden. Der Käfig befindet sich grundsätzlich in oder entlang der Trennfuge. Indirekt kann der Einsatz des Käfigs also zu höheren Fertigungstoleranzen führen.

Bei Kupplungen mit einem hohen Ratschmoment ohne Taschen ist die Schlag- und Reibungsenergie weitgehend herabzu-

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setzen dadurch, daß der Käfig z. B. durch Umlaufräder eines Planetengetriebe von den Kupplungskörpern mit einer Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, die der durchschnittlichen Geschwindigkeit der "beiden Kupplungskörper entspricht. Dadurch werden die Mitnehmerkörper zwangsgesteuert, so daß diese trotz vorhandener Ungenauigkeit oder unterschiedlicher Reibungsverhältnisse stets bei jeder Teilung sanft in die nächste Ausnehmung eingreifen. Das Planetengetriebe kann aber auch so ausgelegt werden, daß der Käfig eine andere Geschwindigkeit einnimmt, so daß das volle Ratschen in größeren Intervallen geschieht.

Die Frequenz des Ratschens kann dadurch je nach Bedarf erhöht werden, daß die Anzahl der Ausnehmungen eines Kupplungsteiles der einfachen oder mehrfachen Anzahl der Mitnehmerkörper entspricht. Dadurch wird unter Umständen eine schnellere Behebung des Überlastgrundes ermöglicht, wie z. B. im Falle beim Antreiben von Landmaschinen, wobei das Gut sich von einer Verstopfung befreien kann.

Die Ratschenfrequenz kann aber auch reduziert werden dadurch, daß die Mitnehmerkörper auf dem Umkreis eine ungleiche Teilung aufweisen. Bei einer Kupplung beispielsweise mit vier Mitnehmerkörpern und einer Teilung von 80° - 100° - 80° - 100° kann die Wiedereinschaltung und somit die Schlagfrequenz trotz vier Mitnehmern auf zweimal pro Umdrehung reduziert werden, mit einer entsprechenden Herabsetzung der Schlag- und Reibenergie.

Durch die Verwendung von entsprechenden Nocken am Umfang eines Kupplungsteiles, zwischen denen die Ausnehmungen hauptsächlich ausgebildet werden, kann eine Er-

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leichterung der Fertigung dieses Kupplungskörpers besonders bei kleinen Losgrößen erreicht werden, zumal nur die Nocken aus einem edleren Material hergestellt werden brauchen. Sind die Nocken drehbar ausgeführt, so kann der Anteil an Gleitreibung zugunsten der Rollreibung zwischen Mitnehmerkörper, Kupplungsteilen einerseits und Federabstützringen andererseits erheblieh reduziert werden. Die Nocken sind besonders zweckmäßig bei Umkehr- oder doppelwirkenden Überlastkupplungen.

Der vorhin genannte Anteil der Gleitreibung kann ferner durch die Einführung zwei ineinanderliegender Drucklager zwischen Mitnehmerkörper und Federstützring erreicht werden. Die Mitnehmerkörper beispielsweise in Form von Kugeln können sich dadurch hauptsächlich um eine Achse parallel zur Hauptachse der Kupplung drehen.

Ferner kann die beschriebene Gleitreibung durch eine besondere Anordnung der Mitnehmerkörper reduziert werden, bei der je Mitnehmerkörper aus zwei Rollkörpern besteht, und daß die Rollkörper an einem Käfig bzw. ineinanderlagernd aufgenommen sind. Zweckmäßigerweise liegt die Drehachse der Rollkörper senkrecht zur Trennfuge.

Eine weitere allgemeine jedoch wirkungsvolle Lösung zur Herabsetzung der Schlagenergie, verbunden mit einer Herabsetzung fes Schleppmomentes, ist die Einschaltung einer Dämpfung der Rückfederung, wie an sich bekannt, durch pneumatische, hydraulische, elektrische oder mechanische Mittel.

Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen und Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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JSs zeigt:

Pig. 1 Eine schematische Darstellung des Prinzips der Überlastkupplung in Überlastposition.

Pig. 2 Eine schematische Teilabwicklung der Kupplungsteile, wobei ein Kupplungsteil Mitnehmertaschen aufweist.

Pig. 3 Eine schematische Teilabwicklung der Kupplungsteile einer Umkehrüberlastkupplung mit einer symmetrischen Ausbildung der Ausnehmungen und Taschen sowie der Druckflächen.

Fig. 4 Eine entsprechende Teilabwicklung wie

Fig. 3, jedoch mit unterschiedlichen Ausbildungen der Ausnehmungen, Taschen und Druckflächen.

Fig. 5 Längsschnitt einer Überlastkupplung mit ineinander rotierenden Kupplungsteilen und durch Planetengetriebe gesteuerten Mitnehmerkörpern.

Pig. 6 Längsschnitt einer Überlastkupplung mit

eingesetzten Nocken am äußeren Kupplungsteil.

Pig. 7 Längsschnitt einer Überlastkupplung mit zwei als Mitnehmerkörper dienenden in einem Käfig gelagerten zylinderischen Rollen.

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Figo 8 Längsschnitt einer Überlastkupplung mit

zwei teilkugeligen ineinander und an einem Käfig gelagerten Rollen als Mitnehmerkörper.

Fig. 9 Schematische Teildarstellung einer zweiseitig wirkenden Überlastkupplung.

Pig. 10 Längsschnitt einer zweiseitig wirkenden

Überlastkupplung mit eingebauter Dämpfung der Rückfederung einer Seite.

Pig. 1 zeigt nur schematisch die Umrisse von Kupplungsteilen 1 und 2, Mitnehmerkörper 3 in Form einer Kugel, Druckfeder 4» Druckscheibe 5 und Lagerkugel 6. Beidseits der Trennfuge 7 sind Ausnehmungen 8 und 9 sowie Umlaufbahnen 10 und 11 der Kupplungsteile 1 und 2. Das Schema zeigt die Überlastposition, wenn sich beide Kupplungsteile zueinander im vollen Freigang befinden. Kugel 3 stützt die Kupplungsteile 1 und 2 an der Verlängerungsfläche der Umlaufbahnen, so daß eine zusätzliche Lagerung dadurch erzeugt wird, welche zur Stabilisierung der Kupplung beim Überlasten bzw. Ratschen dient.

Sind die Kupplungsteile ineinander drehbar, so sind die gestrichelten Achsen I und II zur Ergänzung des Schemas hinzuzufügen. Drehen die Teile nebeneinander bzv/. in Form von Flanschen, se sind Achsen III und IV maßgebend.

Feder 4 stützt sich an eine Erweiterung des Kupplungsteiles 1. Feder 4 kann sich ebenfalls an eine Erweiterung des Kupplungsteiles 2 oder an zwei Erweiterungen der beiden Kupplungsteile abstützen.

In Fig. 2 ist Kupplungsteil 1 mit Taschen 12 versehen, welche als Verlängerung der Kontaktflächen der Ausnehmungen 8

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ausgebildet sind, so daß der Kontaktflächenwinkel der Ausnehmungen und Taschen des Kupplungsteiles 1 in Drehrichtung F gleich sind. Das Schema zeigt die Kupplung ebenfalls in der Freigangsüberlastposition, wobei die Kugeln 3 sich auf Druckflächen 11a der Umlaufbahn des Kupplungsteiles 2 - mit unterbrochenen Linien dargestellt - abstützen. Die Anordnung entspricht weiterhin einer einseitig wirkenden Umkehrüberlastkupplung mit gleichen Drehmomentverläufen für beide Drehrichtungen.

Fig. 3 entspricht im Prinzip der Darstellung von Fig. 2, jedoch mit folgenden Unterschieden: Taschen 12 sind mit einem Winkel T zur Drehrichtung F ausgebildet, der kleiner ist als der Kontaktwinkel A der Ausnehmungen zur gleichen Drehrichtung. Sobald Kupplungsteil 1 sich weiter von der dargestellten Lage entfernt, bzw. wenn die Kugeln 3 den höchsten Pnnkt 13 des Kupplungsteiles 2 verlassen haben, fangen diese durch die Federkraft an über die Schräge 14 in die Ausnehmungen 8 hineinzurollen oder zu rutschen. Je nach Größe des Taschenwinkels T und je nach Reibungsverhältnissen zwischen der Kugel und dem Federsystem wird die Geschwindigkeit der Kugel relativ zum Kupplungsteil 1 bestimmt, so daß das Maß des verbleibenden Ratschmomentes nach der Überlast vom Taschenwinkel T entscheidend abhängig ist. Ferner wird durch Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit den Kugeln genügend Zeit gelassen, sich wieder in die Ausnehmungen einzurasten. Außerdem sind die Druckflächen 15 des Kupplungsteiles 2 in Drehrichtung steigend angeordnet, so daß die Wirkung des Aufprallens der Kugeln vermindert wird. Die Anzahl der Ausnehmungen 9 des Kupplungsteiles 2 ist doppelt so groß wie die Anzahl der Kugeln 3.

Fig. 4 zeigt ein Überlastkupplungsschema, bei dem die Überlastmomente in beiden Drehrichtungen durch die unter-

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schiedlichen Kontaktflächenwinkel der Kontaktflächen 16 R und 16 L sowie 17 R und 17 1 der Kupplungsteile 1 und 2 entsprechend unterschiedlich sind. Ferner sind die Haltetaschen 12 R so ausgebildet, daß zwischen diesen und den Ausnehmungen 8 je eine kurvenförmige Erhöhung mit einem Höchstpunkt 18 in Federriehtung vorgesehen ist. Der höchste Punkt 13 des Kupplungsteiles 2 liegt ebenfalls in Pederrichtung höher als Punkt 18. Wenn sich das Kupplungsteil 1 durch Überlastung in Drehrichtung P bewegt, so werden die Mitnehmerkörper 3 in die Taschen 12 R hineingetragen. Durch das weitere Drehen des Kupplungsteiles 1 relativ zum Kupplungsteil 2 werden die Mitnehmerkörper durch die nachfolgenden Druckflächen am Kupplungsteil 2 in Pederrichtung gedruckt bzw. gehoben, anschließend in die Taschen hineingerastet. Es bildet sich entsprechend ein Rest- bzw. Ratschmoment, welches bei vielen Anwendungsfällen eine willkommene akustische oder vibrationsmäßige Warnung hervorruft. Nach dem Stillsetzen des Antriebes bleiben die Kugeln in ihren Haltetaschen 12 R. Zum Wiedereinschalten der Kupplung müssen die Kupplungsteile in entgegengesetzter Richtung in etwa um einen Teilungsbetrag gedreht werden. Dies kann unmittelbar an der Kupplung vorgenommen werden oder durch Umkehrung des Antriebes, z. B. des Kupplungsteiles 1 beim gleichzeitigen leichten Bremsen des Kupplungsteiles 2, oder aber durch ein ruckartiges Drehen eines Kupplungsteiles_e Die Haltetaschen für die entgegengesetzte Richtung des Pfeiles Έ sind so ausgebildet, daß zwischen dieser und den flacher verlaufenden Kontaktflächen der Ausnehmungen eine gerade Druckfläche parallel zur Drehrichtung vorgesehen ist. Auch hier ist.das Wiedereinschalten der Kupplung bei einer Drehzahlreduzierung nicht möglich.'

Die Überlastkupplung in Fig. 5 besteht aus einem äußeren Kupplungsteil 1 und einem inneren Kupplungsteil 2 mit

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symmetrischen Ausnehmungen 8 und 9 sowie Umlaufbahnen 10 und 11. Die Mitnehmerkörper bzw. Kugeln 3 stützen sich auf zwei entsprechend profilierten Druckringen 20 und 21, welche ineinander bzw. beidseits der Trennfuge liegen. Zwischen Druckscheibe 5 und den einzelnen Druckringen 20 und 21 ist jeweils ein Nadelkranz mit Käfig 22 und 23 als Drucklager vorgesehen. Die ineinander unabhängig drehbaren Druckscheiben bewirken, daß die Kugeln sich beim Überlasten um eine Achse drehen können, welche in etwa in der Trennfuge und parallel zur Hauptachse liegt, so daß die Kugeln an allen Druckflächen hauptsächlich rollen und somit wenig Reibwärme erzeugen. Die übergelagerte Bewegung der Kugeln um die Hauptachse wird ebenfalls von den Drucklagern ausgeglichen. Die Tellerfedern 24 stützen sich auf Innenring 28 eines Kugellagers ab, welcher wiederum durch Kontermutter 29 am Kupplungsteil 2 axial fixiert ist. Außenring 30 des Kugellagers ist in Hülse 31 aufgenommen, welche durch Gewinde am Kupplungsteil 1 ebenfalls fixiert ist. Durch Einstellung der Kontermutter 29 bzw. der Hülse 25 wird die Federkraft und somit das Überlastmoment variiert. Die Federkraft kann je nach Einstellung der einzelnen Gewinde vom äußeren und / oder inneren Kupplungsteil aufgenommen werden. Käfig 32 ist mitnehmerkörperseitig mit Schlitzen 33 zur Halterung der Kugeln 3 ausgestattet. Der Käfig besteht weiterhin aus einer flanschartigen Ergänzung 34 und einer Anzahl von Zapfen 35. Umlaufräder 36 auf den Zapfen 35 gelagert werden von Zahnräder 37 und 38 am äußeren bzw. inneren Kupplungsteil angetrieben. Dadurch wird eine Drehgeschwindigkeit des Käfigs erreicht - abhängig von der Zähnezahl der Zahnräder, so daß das volle Einrasten der Mitnehmerkörper 3 in Ausnehmungen 8 und 9 nicht pro Teilung, wie sonst geschehen kann, sondern je nach Auslegung des Planetengetriebes und je nach Anzahl und Teilung

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der Mitnehmerkörper. SIg. 5 ist dargestellt in der Situation, bei der die Kugeln nur auf die Umlaufbahn 10 des Kupplungsteiles 1 drücken.

Wird das Differentialgetriebe mit Umlaufräderpaaren bestückt, so daß diese bzw. der Käfig sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit entsprechend der durchschnittlichen Geschwindigkeit von beiden Kupplungskörpern drehen, werden die Mitnehmerkörper stets bei jeder Teilung in den nächsten Ausnehmungen einrasten. Bei dieser Anordnung wird die Kupplung nach dem Überlasten mit einem pulsierenden bzw. wechselnden Drehmoment beaufschlagt, das in etwa dem Überlastmoment gleich ist. Der Käfig 32 und die Umlaufräder 36 sind durch Teller 39 und Sprengring axial fixiert.

Pig. 6 zeigt eine Überlastkupplung mit dem äußeren Kupplungsteil 1, in dem eine Anzahl von Nocken 41 eingesetzt sind. Nocken 41 sind drehbar ausgeführt, um den Reibungsanteil beim Überlasten zu reduzieren. Die Drehachsen der Nocken liegen hier senkrecht zur Trennfuge. .Falls erforderlich, können die Nocken in Wälzlagern aufgenommen werden. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verschleißunempfindlichkeit der Überlastkupplung sind Käfige 32 mit passenden Löchern 42 für die Steuerung der Kugeln 3 vorgesehen. Die Schmiegungsradien der Kontaktflächen der Nocken sowie der Ausnehmungen, Taschen und Druckringe sind größer, als die entsprechenden Radien der Mitnehmerkörper, um kinematische Unterschiede und Fertigungstoleranzen zu kompensieren.

Die Mitnehmerkörper der Überlastkupplung Fig. 7 bestehen aus zwei zylinder!sehen Rollen 43 und 44 mit Distanzscheibe 49 auf Bolzen 46 gelagert, welcher in Käfig 45

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gehalten 1st. Der Käfig wird hierbei mit der vollen Federkraft belastet. Ein Gleiten zwischen den Rollen 43 und 44 und den dazugehörigen Flächen der Ausnehmungen und 9 und Taschen 12 wird weitgehendst vermieden. Eine weitere Reduzierung der Wärme kann durch das Einsetzen von Wälzlagern zwischen Rollen und Bolzen 46 erreicht werden.

Die Gestaltung der Rollen ist je nach Erfordernisse zu variieren, z. B. mit unterschiedlichen Durchmessern, im Extremfall sogar als Zahnräder.

Die Mitnehmerkörper der Überlastkupplung von Fig. 8 bestehen aus ineinander gelagerten teilkugeligen Rollen und 51, zwischen denen Käfig 52 aufgenommen wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Käfig nicht mit der Federkraft beaufschlagt wird.

Die Mitnehmerkörper dienen, wie auch in den vorher beschriebenen Beispielen, als Lagerkörper zwischen Kupplungsteilen 1 und 2, so daß auch für hohe Genauigkeitsansprüche nur eine weitere Lagerung erforderlich ist. Hier wird Kugellager 53 in einem angemessenen Abstand zu den Mitnehmerkörpern beispielsweise vorgesehen. Der Raum zwischen dem Kugellager und den sonstigen Kupplungsteilen kann durchaus für andere Zwecke verwendet werden, z. B. für eine axiale Fixierung der Überlastkupplung auf einer entsprechenden Welle mit einem Schnell. Verschluß, bestehend aus Fixierkugeln 54, Haltescheibe und Druckfeder 56. Die Betätigung der Haltescheibe kann durch Fenster 57 in Hülse 58 erreicht werden.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips einer doppelseitigen Überlastkupplung. Kupplungsteil 1 besitzt schrägverlaufende gleichgerichtete Bahnen 60.

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Kupplungsteil 2 - mit unterbrochenen Linien gezeichnet weist ebenfalls Bahnen auf, welche sich entlang der Flächen 61 und 62 befinden. Die Mitnehmerkörper 3 werden von den Bahnen beider Kupplungsteile geführt. Dreht sich Kupplungsteil 1 in Pfeilrichtung JP, so werden die Mitnehmerkörper von den Flächen 63 und 61 belastet, so daß sich die Mitnehmerkörper in Pfeilrichtung A gegen eine Federkraft bewegen. Dreht sich Kupplungsteil 1 in der entgegengesetzten Richtung, so werden die Mitnehmerkörper von Flächen 64 und 62 belastet, so daß sich diese in Pfeilrichtung B gegen die Federkraft einer zweiten Feder bewegen. Man kann demnach durch die Wahl der Schrägungswinkel bzw. dem Verlauf der Bahnen - gerade oder kurvenförmige - und den jeweiligen Federn gleiche bis recht unterschiedliche Überlastmomente in beiden Drehrichtungen darstellen. Im Extremfall kann die zweite Feder so leicht ausgeführt werden, so daß die Kupplung in einer Richtung die Funktion eines Freilaufes verkörpert.

Die doppelseitig wirkende Überlastkupplung von Fig. 10 ist in Übertragungsposition dargestellt. Die Mitnehmerkörper befinden sich in Nuten 65 des äußeren Kupplungsteiles 1, ebenfalls in spiralverlaufenden Bahnen 60 des Kupplungsteiles 2. Käfig 66 mit radialen Löchern 67 für die Mitnehmerkörper ist axial zwischen äußeren und inneren Kupplungsteilen verschiebbar geführt. Beim Überlasten der Kupplung in einer Drehrichtung wird die Gummifeder 69 über Kolben 68 beaufschlagt, bis daß die Mitnehmerkörper in der entsprechenden Umlaufbahn 10 R durchdrehen. Wird die Überlastkupplung in der anderen Richtung belastet, so bewegen sich die Kugeln in der entgegengesetztem Richtung, so daß die Feder 70 über den Käfig 66 komprimiert wird, bis daß die Kugeln in ihrer entsprechenden Umlaufbahn 10 L durchdrehen. Nuten 65 können auch durch den Freiraum von eingesetzten Nocken ( siehe Nocken 4-1 von Fig. 6) hergestellt

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werden. Daß innere Kupplungsteil 2 ist einerseits durch Kolben 68 und Gummifeder 69 und andererseits durch Stutzring 71 und Sprengring 72 axial fixiert. Zur Dämpfung der

Rückfederung des Kolbens 68 dient einmal die Hysterese der Gummifeder 69, ferner die eingesetzten Dichtungsringe 75 und 74, welche bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens ein Vakuum innerhalb des geschlossenen Zylinders 75 bilden.

Die ausgeführten Beispiele Fig. 5 bis 8 und 10 betreffen Überlastkupplungen nach der Erfindung mit ineinander drehbaren Kupplungsteilen, Überlastkupplungen mit nebeneinander drehbaren Kupplungsteilen sind sinngemäß in gleicher Weise ausführbar. Auch Überlastkupplungen, bei denen die Trennfuge kegelig ausgebildet ist, d. h, zwischen zylinderförmig und scheibenförmig, ist die Erfindungslehre ebenfalls voll anwendbar«

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Leerseite

Claims

Sobhy Labib Girguis 10. März 1980

Magdalenenstraße 19 SL 1

Troisdorf-Oberlar ^_-

j NAQHQERBCHT

ΛΛ ΛΗο Ιη

Patentansprüche

M _mJÜberlastkupplung, bestehend aus zwei zueinander drehbaren Kupplungsteilen, einer Anzahl auf einem Umkreis verteilten zur Drehmomentübertragung dienenden Mitnehmerkörpern, je Mitnehmerkörper durch Federkraft in zwei beidseits der Irennfuge gegenüberliegenden Ausnehmungen der Kupplungsteile gehalten, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mitnehmerkörper durch die zur Drehrichtung geneigte Kontaktfläche der Ausnehmungen mindestens eines Kupplungsteiles beim Überlasten in der Haupt-richtung der Trennfuge verschiebbar sind, und daß am Ende der Schiebewege der Mitnehmerkörper an mindestens einem Kupplungsteil eine Umlaufbahn für die Mitnehmerkörper vorgesehen ist.
2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kupplungsteil ineinander drehbar sind, so daß die Mitnehmerkörper in der Hauptrichtung axial verschiebbar sind.
3. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kupplungsteile nebeneinander drehbar sind, so daß die Mitnehmerkörper in der Hauptrichtung radial verschiebbar sind.

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4. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß am Ende der Schiebewege der Mitnehmerkörper eines Kupplungsteiles im Bereich der Umlaufbahn des zweiten Kupplungsteiles jeweils eine Tasche zur Mitnahme der Mitnehmerkörper vorgesehen ist.
5. Überlastkupplung nach Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausnehmungen und / oder die Taschen gleiche Kontaktwinkel zu den Mitnehmerkörpern für beide Drehrichtungen aufweisen.
6. Überlastkupplung nach. Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,

daß die Kontaktwinkel der Ausnehmungen und / oder der Taschen zu den Mitnehmerkörpern für jede Drehrichtung unterschiedlich, sind.
7. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Umlaufbahn die Druckflächen jeweils geradlinig oder kurvenförmig in Drehrichtung der Mitnehmerkörper ansteigend angeordnet sind.
8. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Mitnehmerkörper in Drehrichtung der Kontaktwinkel der Ausnehmungen des Kupplungsteiles mit Haltetaschen größer ist, als der Kontaktwinkel der Taschen.
9. Überlastkupplung nach Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Ausnehmung und Tasche eine buckelartige Erhöhung vorgesehen ist,

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ORsGiMAL INSPECTED

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10. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen entlang der Trennfuge in Form Ton Führungsbahnen ausgebildet sind, und daß mindestens die Bahnen eines Kupplungsteiles schräg zur Drehrichtung verlaufen.
11. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkörper in etwa in einer gegebenen Teilung bzw. in einer Ebene durch einen Käfig gehalten sind.
12. Überlastkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig durch Umlaufräder eines Planetengetriebes von beiden Kupplungskörpern angetrieben wird.
13. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Ausnehmungen eines Kupplungsteiles der einfachen oder mehrfachen Anzahl der Mitnehmerkörper entspricht.
14. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkörper auf dem Umkreis eine ungleiche Teilung aufweisen.
15. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen eines Kupplungsteiles durch die Lücken zwischen feste oder drehbar gelagerte Nocken am Umfang des Kupplungsteiles ausgebildet sind.

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16. Überlastkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mitnehmerkörpern und Federn zwei ineinanderliegende Drucklager vorgesehen sind,
17. Überlastkupplung nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß je Mitnehmerkörper aus zwei Rollkörpern besteht, und daß die Rollkörper an einem Käfig bzw. ineinander lagernd aufgenommen sind.
18. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfung der Rückfederung, wie an sich bekannt, vorgesehen ist.

130038/0426