DE3009224C2

DE3009224C2 - Überlastkupplung

Info

Publication number: DE3009224C2
Application number: DE3009224A
Authority: DE
Inventors: Sobhy Labib Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf Girguis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1985-05-02
Also published as: JPS56150629A; GB2071236B; IT8120137A0; JPH0337656B2; GB2071236A; DE3009224A1; FR2478344B1; FR2478344A1; IT1136914B

Description

2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppluagskörper (1, 2) über die Trennfuge (7) buchsenartig ineinander greifende, radial übereinander liegende Bereiche aufwei- sen und die Mitnehmerkörper (3) in achsparalleler Richtung vorgespannt sind.

3. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungskörper (1, 2) über die Trennfuge (7) einander axial gegenüberstehende flanschartige Bereiche aufweisen und die Mitnehmerkörper (3) radial vorgespannt sind.

4. Überlastkupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Schiebewege der Mitnehmerköiper (3) eines Kupplungskörpers (1, 2) im Bereiche der Umlaufbahn des zweiten Kupplungskörpers jeweils eine Tasche (12) zur Mitnahme der Mitnehmerkörper vorgesehen ist.

5. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8, 9) und/ oder die Taschen (12) den Mitnehmerkörpern (3) für beide Drehrichtungen gleich geneigte Kontaktflächen (16/?, 16L, 17/?, 17Z.;bieten.

6. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8, 9) und/ oder die Taschen (12) den Mitnehmerkörpern (3) für gegensinnige Drehrichtungen unterschiedlich geneigte Kontaktflächen (16/?, 16L, 17/?, 17/Jbieten.

7. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen (15) der Umlaufbahn in Drehrichtung der Mitnehmerkörper (3) konstant oder mit wechselnder Steigung ansteigend ausgeführt sind.

8. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerköpern (3) gebotenen Kontaktflächen der Ausnehmungen (8) des Kupplungskörpers (1) stärker ge-

neigtsind£4 > T) als die der Taschen (12).

9. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Ausnehmung (S) und der angrenzenden Tasche (12/?jl eine buckelartige Erhöhung (13) vorgesehen ist .

10. Überlastkupplung nach einem der Av*prüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen entlang der Trennfuge in Form von Führungsbahnen (SO; 61, 62) ausgebildet sind, und daß mindestens die Führungsbahnen eines der Kupplungskörper schräg gegen seine Mantellinien verlaufend angeordnet sind (F i g. 9).

IL Überlastkupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkörper (3) von einem Käfig (32) in vorgegebener Teilung und/oder einer vorgegebenen Ebene gehalten sind.

12. Überlastkupplung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (32) durch Umlaufräder (36) eines Planetengetriebes von den beiden Kupplungskörpern (1,2) angetrieben wird.

13. Überlastkupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Ausnehmungen eines Kupplungskörpers (1, 2) der einfachen oder mehrfachen Anzahl der Mitnehmerkörper (3) entspricht.

14. Überlastkupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkörper (3) in ungleicher Teilung angeordnet sind.

15. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen eines Kupplungskörpers (1) durch Lücken zwischen am Kupplungskörper fest angeordneten oder drehbar gelagerten Nocken (41) gebildet sind.

16. Überlastkupplung nach minv?stens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mitnehmerkörpern (3; 50,51) und Federn (24) zwei ineinanderliegende Drucklager (20 bis 22) vorgesehen sind.

17. Überlastkupplung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmerkörper aus zwei Rollkörpern (43, 44; 50, 51) bestehen, und daß die Rollkörper an einem Käfig bzw. ineinander lagernd geführt sind.

18. Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn in an sich bekannter Weise gedämpft ausgeführt sind (F ig. 10).

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung mit je einem treibenden und einem über diesen angetriebenen Kupplungskörper und eine Anzahl von entlang eines Kreises in Abständen angeordneten Mitnehmerkörpern, die zur Drehmomentenübertragung jeweils durch Federkraft in Eingriff mit Ausnehmungen bringbar sind, die beidseitig einer zwischen einander gegenüberstehenden, die Ausnehmungen für diese Mitnehmerkörper aufweisenden Arbeitsflächen der beiden Kupplungskörper gebildeten und senkrecht zum Abstand dieser Arbeitsflächen verlaufenden Trennfuge vorgesehen sind, wobei die den Mittnehmerkörpern von den Ausnehmungen mindestens eines der Kupplungskörper gebotenen Kontaktflächen gegen die an die Mitnchmerkörper

gelegten Tangenten derart geneigt sind, daß sie eine der Kraft der Feder entgegengerichtete Kraftkomponente bewirken, die beim Oberschreiten der Grenzlast der Oberlastkupplung die Kraft der Federn überschreitet

Derartige Kupplungen werden mechanisch angetriebenen Einrichtungen vorgeordnet, um diese und/oder deren Antrieb vor Überlastungen zu schützen, und sie vermögen die A«jtriebs-Drehbewegung innerhalb des Arbeitsbereiches praktisch ohne Schlupf zu übertragen; bei einer Überlastung jedoch sprechen sie kurzfristig an und senken das übertragene Moment in entkuppeltem Zustand auf ein Restmoment.

Oberlastkupplungen, bei denen Wert auf ein geringeres Restmoment gelegt ist, sind durch dia DE-AS 11 01 059 bekannt

Bei ihnen werden in einem der Kupplungskörper geführte kugelförmig ausgebildete Mitnehmerkörper unter Federspannung aus der Arbeitsfläche des Kupplungskörpers hinaus quer durch die zwischen den Kupp- !ungskörpcrn gebildete Trcnnfugc bzw. in Richtung des Abstandes der die Trennfuge begrenzenden Arbeitsflächen der Kupplungskörper in kalottenförmige Ausnehmungen in der Arbeitsfläche des zweiten Kupplungskörpers eingepreßt Im Überlastungsfalle werden die Mitnehmerkörper entgegen der Kraft der sie vorspannenden Federn aus ihrer formschlüssigen Position in Richtung des Abstandes der Arbeitsflächen der Kupplungskörper bzw. quer zur dort gebildeten Trennfuge herausgedrängt und zur Erzielung eines geringen Restmomentes bzw. Freilaufes in gegen die Ausnehmungen axial oder radial versetzt angeordnete Gleitbahnen überführt Um den in der Freigangsposition sich ergebenden Verschleiß, das bewirkte Geräusch sowie die umgesetzte Wärme gering zu halten, ist die Gleitbahn in bezug auf die vorspannenden Feder auf niedrigerem Niveau angeordnet, so daß durch Expandieren der Federn in der Freigangsposition eine geringere Andruckkraft erzielt wird. Hierbei können zumindest Teile der Kupplungskörper einander buchsenförmig umgreife:), so daß die zwischen ihnen gebildete Trennfuge die Gestatt eines dünnwandigen Rohrabschnittes erhält und die radial vorgespannten Mitnehmerkörper in Richtung des Abstandes der Trennfuge und damit quer zu deren Erstreckung verschiebbar sind, und andererseits ist es möglich, eine solche Kupplung mit flanschartig einander au gegenüberstehenden und die Arbeitsflächen aufweisenden Bereiche auszubilden, bei denen die Trennfuge sich als eine runde Scheibe darstellt und die achsparallel vorgespannten Mitnehmerkörper entsprechend achsparallel verschiebbar und damit in Richtung des Abstandes der Arbeitsflächen bzw. in Richtung der Flächennormalen der die Trennfuge begrenzenden Flächen verlagerbar sind. Nachteilig macht sich hierbei bemerkbar, daß zum Wiedereinschalten der Überlastkupplung der Antrieb stillgesetzt und reversiert werden muß, da die als Mitnehmerkörper vorgesehenen Kugeln nur durch Rückwärtsdrehen wieder in die Kupplungsposition bringbar sind.

Als wesentlicher Nachteil aber wurde gefunden, daß derartige Kupplungen bei vorgegebenem zu übertragenden Nennmoment unerwünscht hohe Abmessungen aufweisen und unvorteilhaft hoher Vorspannungen der Mitnehmerkörper bedürften.

Die Überlastkupplung mit Freigang nach der DE-OS 27 29 545 enthält kugeiförmige Mitnehmerkörper 11, die in Ausnehmungen t0' ces einen Kupplungskörpers verschiebbar sind und quer zur zum anderen Kupplungskörper 14 gebildeten Trennfuge unter Einwirkung von Federn in kalottenförmige Ausnehmungen verschiebbar sind. Ein gesonderter, vermittels von Kulissenflächen durch Stifte gesteuerter Betätigungsflansch 6 vermag eine einmal erreichte Freigangsposition aufrechtzuerhalten. Auch hier werden Mitnehmei'körper quer über eine als Kreisscheibe ausgebildete Trennfuge vorgeschoben, so daß sie nur mit einem flachen Kalottenteil in den Kupplungskörper 14 einzugreifen und damit nur unvorteilhaft geringe Momente zu übertragen vermögen.

Einen ähnlichen Aufbau und die gleichen Nachteile zeigt die Überlastkupplung nach der DE-AS 25 40 489.

Eine weitere Oberlastkupplung mit Freigang ist im DE-Gm 17 61 856 aufgezeigt Der Kupplungskörper 1 ist mit Mulden und einer außerhalb derselben liegenden Umlaufbahn versehen, während der Kr ipplungs körper 2 die Mitnehmerkörper 5 sowohl achsparallei verschiebbar als auch radial verlagerbar hält Die Federn 6 spannen die Mitnehmerkörper achsparallri und damit in die Richtung der Fiächennorrnale der ir,.!itfeiebene der scheibenringförmigen Trennfuge vor und damit in Richtung des Abstandes der sie begrenzenden Flächen. Demgemäß sind die Ausnehmungen des Kupplungskörpers 1 nur relativ schwach ausgeprägt, so daß auch nur eine Kalotte geringer Höhe der Mitnehmerkörper erfaßt werden kann. Auch hier sind bei zu übertragendem vorgegebenen Moment relativ hohe Spannungen der Feder 6 erforderlich, und ein Wiedereinrasten ist nur durch Rücklauf möglich.

Eine im Prinzip ähnliche Anordnung ist in der DE-PS 5 56 984 offenbart Zwei zwischen sich eine scheibenringförmige Trennfuge einschließende Kupplungskörper sind in Richtung des Abstandes der die Trennfuge begrenzenden Arbeitsflächen bzw. in Richtung der Flächennormale der Mittelebene der Trennfuge gegeneinander vorgespannt und verschiebbar, die kugelförmigen Mitnehmerkörper c greifen nur in relativ flache !ralottenförmige Vertiefungen ein und vermögen damit nur relativ geringe Momente zu übertragen.

Entsprechende Verhältnisse ergeben sich bei der im Überlastfalle die Federn 11 entspannenden Überlastkupplung nach der DE-OS 25 17 910. Hier werden als Mitnehmerkörper Rollen 2 eingesetzt, die über Rollen 3 von Federn 11 vorgespannt werden. Hier ergeben sich relativ lange und damit belastungfähige Stützflächen innerhalb der Führung im Kupplungskörper 1/8. Die Feder spannt die Rollen in Ausnehmungen 4 des Kupplungskörpers 6/24 vor und damit in Richtung des Abstandes der einander zugewandten Arbeitsflächen der Kupplungskörper und somit in Querrichtung zur Mittelebene der Trennfuge bzw. normal zu dieser. Auch hier wiederv-n sind die Bereiche der Rollen 2 aufnehmenden Vertiefungen 4 des Kupplungskörper-Teiles 24 nur relativ flach, so daß zur übertragung vorgegebener Momente relativ starke Federn 11 heranzuziehen sind. Gemeinschaftlich ist den mit Freilauf versehenen Überlastkupplungen, daß zwar mit Einnehmen der Freilaufposition Reibung, Reibungsverluste bzw. Wärme und Geräusch sowie Verschleiß au einen geringen Wert zurückgeführt werden, es wird aber erforderlich, zur Fortsetzung des Antriebes die Überlastkupplung mechanisch oder manuell in ihre Wirkstellung zurückzuführen. In der Praxis erweist es sich daher als schwierig, nach Erreichen des Freilaufzustandes den Kupplungszustand wieder herzustellen, und in einer Anzahl von Fällen erweist es sich als unvorteilhaft, daß auch beim Wegfall der Überlastung das im Freilauf noch übertragene minimale Restmoment nicht ausreicht, die angetriebenen

Einrichtungen im Lauf zu erhalten.

Auch selbsttätig wiedereinschaltende Überlastkupplungen sind bekannt, die häufig nach dem Ratschenprinzip arbeiten. Hierbei zeigt es sich jedoch als nachteilig, daß nach Eintreten einer Überlastung die Überlastkupplung bis zum vollständigen Stillstand eine hohe Schlag- und Reibungsenergie aufzunehmen hat, so daß eine oft unzulässige Erwärmung und ein überhoher Verschleiß bewirkt werden. Es wurde daher beispielsweise in der DD-PS 39 404 vorgeschlagen, Überlastkupplungen mit durch im Überlastfalle betätigten Kontakten auszustatten, welche nach dem Umschalten den Antrieb stillsetzen. Derartige Lösungen sind jedoch nur bei elektrischen Antrieben möglich und erfordern zum Wiederanlaufen einen zusätzlichen, nicht unerheblichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastkupplung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei geringen Abmessungen bzw. bei relativ geringen Federbeaufschlagungen der Mitnehmerkörper bereits gestattet, ein hohes Drehmoment zu übermitteln, und die sich bei ihrer Auslegung dem jeweiligen Anwendungszweck mit einfachen konstruktiven Mitteln leicht anpassen läßt, so daß deren Überlast-, deren Einschalt- und Restdrehmoment sowie die bei Überlastung von der Kupplung aufgenommene Energie, gegebenenfalls drehrichtungsabhängig sich unterscheidet, bei kompaktem, einfachen und robusten Aufbau sowie geringem Verschleiße in weiten Grenzen bei ihrer Auslegung sich vorgeben Jäßt

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Mitnehmerkörper in Richtung der Mittelebene der zwischen den Kupplungskörpern gebildeten Trennfuge gemeinsam in die Ausnehmungen beider Kupplungskörper vorgespannt sind, und indem mindestens einer der Kupplungskörper eine die einzelnen Ausnehmungen verbindende Umlaufbahn für die Mitnehmerkörper aufweist. Durch die Vorspannung der Mitnehmerkörper in Richtung der Mittelebene der zwischen den Kupplungskörpern gebildeten Trennfuge und nicht, wie bei den bekannten Überlastkupplungen, normal zu dieser Mittelebene bzw. in Richtung des Abstandes der die Trennfuge begrenzenden Flächen wird erreicht, daß nicht etwa die Mitnehmerkörper aus einem der Kupplungskörper heraus quer durch die Trennfuge in den anderen hinein vorgespannt werden, wobei jeweils nur Kalotten bzw. Zylinderabschnitte in den gegenüberliegenden Kupplungskörper eintreten könnten, deren Randwinkel verhältnismäßig flach 5^:nd, so daß zum Aufbringen des gewünschten Grenzdrehmomentes erhebliche Federkräfte erforderlich werden, sondern nach den Lehren der Erfindung werden vielmehr die Mitnehmerkorper in Richtung der Mittelebene der Trennfuge bzw. senkrecht zum diese begrenzenden Flächen trennenden Abstand gemeinsam in die einander ergänzenden Ausnehmungen beider Kupplungskörper vorgespannt Hierbei ist es möglich, die Mitnehmerkörper beliebig weit und zwar auch über deren Mittelebene hinaus, in die Ausnehmungen eingreifen zu lassen, so daß diese praktisch beliebig steile Ranken erhalten können, welche zur Aufbringung einer das Grenzdrehmoment sichernden Kraft nur geringer Federkräfte bedürfen. Damit lassen sich einerseits die die Mitnehmerkörper vorspannenden Federn mit wesentlich geringeren Kräften als bekannt auslegen, und andererseits ist es auch möglich, die Abmessungen sowohl der Mitnehmerkorper als auch deren Umlaufradius zu verringern. Da die Mitnehmerkörper nunmehr gemeinsam gegen die Ausnehmungen beider Kupplungskörper vorgespannt werden, ist es auch möglich, durch deren Auslegung bisher unerreichte Effekte zu erzielen und durch die Ausbildung de;· Ausnehmungen die Betriebswerte der Überlastkupplung in außer-5 ordentlich weiten Grenzen frei zu gestalten.

Bei der praktischen Ausbildung können die Kupplungskörper über die Trennfuge buchsenartig ineinandergreifende bzw. radial übereinanderliegende Bereiche aufweisen und die Mitnehmerkorper in achsparallcler Richtung vorgespannt sein. Andererseits können die Kupplungskörper auch über die Trennfuge einander axial gegenüberstehende flanschartige Bereiche aufweisen, und die Mitnehmerkorper radial vorgespannt sein. Um die Lage der Mitnehmerkorper auch im Überlastfalle zwangsläufig zu sichern, kann am Ende der Schiebewege der Mitnehmerkorper eines Kupplungskörpers im Bereiche der Umlaufbahn des zweiten Kupplungskörpers jeweils eine Tasche zur Aufnahme und Mitnahme der Mitnehmerkörper vorgesehen sein. Soll eine Überlastkupplung als Umkehrkupplung ausgeführt sein, die für beide Drehrichtungen gleiche Drehmomente zu übertragen vermag, so bieten die Ausnehmungen und/ oder die Taschen den Mitnehmerkörper für beide Drehrichtungen gleich geneigte Kontaktflächen. Sollen jedoch unterschiedliche Drehmomente bzw. Schleppmomente übertragen werden, so bieten die Ausnehmungen und/oder die Taschen den Mitnehmerkörper für gegensinnige Drehrichtungen auch unterschiedlich geneigte Kontaktflächen.

Um die schädliche Wirkung des Aufprallens der Mitnehmerkörper auf Bereiche der Wirkungsflächen von Kupplungskörpern zwischen deren Ausnehmungen und der Umlaufbahn zu reduzieren, sind die Prallflächen der Umlaufbahn in Drehrichtung der Mitnehmerkörper konstant oder mit wechselnder Steigung ansteigend ausgeführt. Zur Reduzierung des Drehmomentes nach dem Auftreten einer Überlast sind die Mitnehmerkörpern gebotenen Kontaktflächen der Ausnehmungen des Kupplungskörpers stärker geneigt als die der Taschen:

Je flacher die Taschen im Bereiche ihres Kontaktes verlaufen, desto geringer ist das verbleibende Restmoment. Bei einer Kupplung, bei der das Wiedereinschalten nach dem Stillsetzen des Antriebes automatisch erfolgt, ist zweckmäßig, die Neigung des Kontaktbereiches der Tasehe größer als die Reibungsverluste der Kupplung zu gestalten, so daß die Mitnehmerkörper durch die Federkraft rückwärts in die Ausnehmungen hineinrollen bzw. rutschen. Wird dagegen die Neigung flacher als der resultierende Reibwinkel ausgeführt, so kann die C.rerlastkupplung nur durch Rückwärtsdrehen der Antriebswelle wieder eingeschaltet werden.

Für eine Anzahl von Fällen wurde als zweckmäßig erkannt, die Wiedereinschaltung nur durch Rückwärtsdrehen und durch ein leichtes Bremsen der angetriebenen Welle zu ermöglichen. Hierbei hat es sich bewährt, daß zwischen einer Ausnehmung und der angrenzenden Tasche eine buckelartige Erhöhung vorgesehen ist

Als vorteilhaft wurde weiterhin erkannt die Ausnehmungen entlang der Trennfuge in Form von Führungsbahnen auszubilden und mindestens die Führungsbahnen eines der Kupplungskörper schräg gegen seine Mantellinien verlaufend anzuordnen. Hierdurch werden die Mitnehmerkörper je nach Drehrichtung in der einen oder anderen Richtung verschoben, so daß für jede Drehrichtung am Ende eines der Schiebewege praktisch eine separate Kupplung mit einer entsprechenden Aufteilung der Belastung, des Verschleißes und der Wärmeentwicklung entsteht Zumindest aber ist eine separate

Ausbildung der Kupplungsmerkmale inklusive der Federkraft möglich, so daß eine Umkehrüberlastkupplung mit recht unterschiedlichen Drehmomenlen leicht ers'.cllbar ist. Verlaufen die einzelnen Bahnen schräg, jedoch in Wechselrichtung, so werden die Mitnehmerkörper bei einer Drehmomentenrichtung gegenläufig verschoben, io daß das Drehmoment ebenfalls aufgeteilt wird. Ferner werden die durch die Mitnehmerkörper gegebenen Lagerungs- und Zentriereigenschaften durch die Bildung von zwei Mitnehmerkörpwgruppen wesentlich verbessert, und schließlich wird ein Höchstmaß an Ausgleich der Innen- und Massenkräfte erreicht. Wesentlich ist das Einhalten einer vorgegebenen Genauigkeit in der Teilung und Formgebung der Ausnehmungen, Taschen und Mitnehmerkörper, die durch örtliche Unterschiede der Material- oder Oberflächenbeschaffenheit aufgrund unterschiedlicher Verschleißerlung parallele Achse drehen. Weiterhin läßt sich die auftretende Reibung vermindern, indem Mitnehmerkörper aus zwei Rollkörpern bestehen, die an einem Käfig bzw. ineinanderlagernd geführt sind. Zweckmäßig liegt die Drehachse der Rollkörper senkrecht zur Trennfuge. Eine weitere allgemeine, jedoch wirkungsvolle Lösung zur Herabsetzung der Schlagenergie, verbunden mit einer Reduktion des Schleppmomentes, ergibt sich, wenn die Federn in an sich bekannter Weise durch pneumatische, hydraulische, elektrische oder mechanische Mittel gedämpftsind.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei-.•ipielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei

F i g. 1 schematisch eine Prinzipdarstellung von Überlastkupplungen in Überlastposition,

scncinungcn bccinirächiigi werden kann, so ds" die am Umkreis verteilten Kräfte und Wege zu einem ungleichmäßigen und rauhen Lauf der Kupplungen führen. Dieses kann erheblich verbessert werden, indem die Mitnehmerkörper von einem Käfig in vorgegebener Teilung und/oder einer vorgegebenen Ebene gehalten werden. E:n solcher Käfig wird zweckmäßig innerhalb oder entlang der Trennfuge angeordnet. Insbesondere bei Kupplungen mit einem hohen Ratschmoment ohne Taschen ist die Schlag- und Reibungsenergie reduzierbar, indem der Käfig durch Umlaufräder eines Planetengetriebes von den beider. Kupplungskörpern angetrieben wird. H^rdurch werden die Mitnehmerkörper zwangsgerührt, so daß sie auch bei unterschiedlichen Reibungsverhältnissen oder abweichenden Abmessungen stets und bei jeder Teilung sanft in die nächste Ausnehmung eingreifen. Das Planetengetriebe kann aber auch so ausgelegt werden, daß der Käfig das volle Ratschen in größeren Intervallen bewirkt.

Die Frequenz des Ratschens kann beeinflußt bzw. erhöht werden, indem die Anzahl der Ausnehmungen eines Kupplungskörpers der einfachen oder mehrfachen Anzahl der Mitnehmerkörper entspricht. Hierdurch wird beispielsweise eine schnellere Behebung des Grundes einer Überlastung ermöglicht: Im Falle des Antreibens beispielsweise von Landmaschinen kann durch wiederholte Anläufe verstopftes Gut von der Staustelle abgeführt werden. Die Ratschenfrequenz kann aber auch reduziert werden, indem die Mitnehmerkörper in ungleicher Teilung angeordnet sind. Sind beispielsweise vier Mitnehmerkörper in alternierenden Teilungsabständen von 80° und 100° vorgesehen, so kann die Wiedereinschaltung und damit die Schlagfrequenz trotz vierer Mitnehmer auf zwei pro Umdrehung reduziert werden, wobei auch die Schlag- bzw. Reibenergie entsprechend herabgesetzt werden. Eine Erleichterung der Fertigung insbesondere bei kleinen Serien ergibt sich, wenn die Ausnehmungen eines Kupplungskörpers durch Lücken zwischen am Kupplungskörper fest angeordneten oder drehbar gelagerten Nokken gebildet sind Hierbei ergibt sich auch eine Materialersparnis, da zu zerspanende Materialmengen entfallen und nur die Nocken aus entsprechend hoch belastbarem Material herzustellen sind, und bei drehbar gelagerten Nocken ergeben sich sowohl ein verringerter Verschleiß als auch niedrigere Reibwiderstände. Die Reibung kann fernerhin reduziert werden, indem zwischen Mitnehmerkörpern und Federn zwei ineinanderliegende Drucklager vorgesehen sind. Hierdurch können sich auch kugelförmig ausgebildete Mitnehmerkörper hauptsächlich um eine zur Wellenachse der Kuppr? : — '

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lungskörper einer Überlastkupplung, bei der ein Kupplungskörper Mitnehmertaschen aufweist,

F i g. 3 schematisch eine Teilabwicklung der Kupplungskörper einer Umkehr-Überlastkupplung mit symmetrischer Ausbildung der Ausnehmungen und Taschen sowie der Prallflächen,

Fig.4 schematisch eine Teilabwicklung der Kupplungskörper einer Umkehrüberlastkupplung mit unterschiedlicher Ausbildung der Ausnehmungen, Taschen und Prallflächen,
F i g. 5 einen Teillängsschnitt einer Überlastkupplung mit buchsenartig einander umgreifenden Kupplungskörpern und durch Planetengetriebe gesteuerten Mitnehmerkörpern,

F i g. 6 einen Teillängsschnitt einer Überlastkupplung mit für Mitnehmerkörper vorgesehene Ausnehmungen begrenzenden, im äußeren Kupplungskörper gelagerten Nocken.

F i g. 7 einen Teillängsschnitt einer Überlastkupplung mit jeweils zwei als Mitnehmerkörper dienenden, in einem Käfig gelagerten zylindrischen Rollen,

F i g. 8 einen Teillängsschnitt einer Überlastkupplung mit jeweils zwei teilkugelig ausgebildeten und ineinander sowie an einem Käfig gelagerten, als Mitnehmerkörper vorgesehenen Rollen,
F i g. 9 eine schematische Teildarstellung einer zwei-

seitig wirkenden Überlastkupplung, und

Fig. 10 einen Teillängsschnitt durch eine zweiseitig wirkende Überlastkupplung mit eingebauter Dämpfung der Rückfederung einer Seite.
F i g. 1 zeigt schematisch geschnitten für deren Funktion wesentliche Bereiche von Kupplungskörpern i und 2 einer Überlastkupplung, die Bereiche voneinander buchssnartig umgreifenden, um Achse II oder Achse III drehbaren, oder aber von einander gegenüberstehenden, um Achse III oder Achse IV drehbaren Kupplungskörpern sein können, und bei denen die die Verbindungen mit der jeweiligen Achse entsprechenden Wellen bewirkenden Teile nicht dargestellt sind. Gezeigt werden ferner ein Mitnehmerkörper 3 in Form eine.- Kugel, eine Druckfeder 4, eine Druckscheibe 5 sowie eine Lagerkugel 6. Beidseits einer zwischen den Kupplungskörpern gebildeten Trennfuge 7 sind Ausnehmungen 8 und 9 sowie Umlaufbahnen 10 und 11 der Kupplungskörper 1 und 2 dargestellt Das Schema zeigt die ÜberlastpoEition, in der der Mitnehmerkörper 3 aus den über die Trennfuge einander gegenüberstehenden Ausnehmungen 8 und 9 auf die Umlaufbahnen 10 und 11 ausgehoben ist und die beiden Kupplungskörper 1 und 2 sich zueinander im vollen Freigang befinden. Hierbei stützen

9 10

sich die Kupplungskörper 1 und 2 gegenseitig durch die F i g. 4 zeigt eine weitere Überlastkupplung in der aus Lagerkugel 6 ab, und weiterhin werden sie über die den Fig. 2 und 3 bekannte Darstellungsweise, bei der Umlaufbahnen mittels des kugelförmigen Mitnehmer- die in den beiden Drehrichtungen aufnehmbaren Überkörpers 3 gegeneinander abgestützt, so daß eine zusatz- lastmomente durch die unterschiedlichen Steigungen liehe Führung bewirkt ist, welche zur Stabilisierung der 5 der Kontaktflächen 16/? und 16L sowie 17/? und 17Z, der Kupplung beim Überlasten bzw. Ratschen dient. Die Kupplungskörper 1 und 2 entsprechend unterschiedlich Feder 4 stützt sit.h nach Fig. 1 an einer Erweiterung des gewählt sind. Ferner sind die Taschen 12/? so ausgebil-Kupplungskörpers 1 ab. Sie könnte sich aber auch an det, daß zwischen diesen und den Ausnehmungen 8 je einer Erweiterung des Kupplungskörpers 2 oder an eine kurvenförmige Erhöhung mit einem Scheitel 18 zwei Erweiterungen der beiden Kupplungskörper ab- 10 vorgesehen ist. Die Erhöhung 13 des Kupplungskörpers stützen. 2 liegt noch höher als der Scheitel 18. Wenn sich nun der

In F i g. 2 ist eine Teilabwicklung der einander gegen- Kupplungskörper 1 durch Überlastung in der Drehrichüberliegenden Flächen der Kupplungskörper 1 und 2 tung Fbewegt, so werden die Mitnehmerkörper 3 in die gezeigt, bei der die Zeichenebene entlang der Mittel- Taschen 12/? hineingeschoben. Durch das weitere Dreebene der beidseitig durch die Wirkungsflächen der 15 hen des Kupplungskörpers 1 relativ zum Kupplungs-Kupplungskörper begrenzten Trennfuge verläuft. Da- körper 2 werden die Mitnehmerkörper 3 durch die mit ist die kurz hinter der Zeichenebene stehende Wir- nachfolgenden Prallflächen 15 des Kupplungskörpers 2 kungsfiäche des Kuppiungskörpers 1 mit durchgezoge- jeweils gegen die Kraft ihrer Federn gedruckt bzw. annen Linien dargestellt, während die Kontur der vor der gehoben, so daß sie über die Scheitel 18 in die Taschen Zeichenebene stehenden Wirkungsfläche des Kupp- 20 12/? hineingehoben werden und hinter den Scheiteln lungskörpers 2, die der des Kupplungskörpers 1 gegen- einrasten. Es bildet sich damit ein Rest- bzw. Ratschmoübersteht, nur gestrichelt dargestellt ist. Der Kupp- ment, welches bei vielen Anwendungsfällen eine willlungskörper 1 ist mit Taschen 12 versehen, die allerdings kommene akustische oder sich durch Vibrationen anzeinicht ausgeprägt sind, sondern nur eine Verlängerung gende Warnung bewirkt. Nach dem Stillsetzen des Ander Flanken der Ausnehmungen 8 darstellen, so daß der 25 triebes bleiben die Mitnehmerkörper in ihren Taschen zwischen den Schenkeln der Ausnehmung 8 und der 12Λ. Zum Wiedereinschalten der Kupplung müssen die Horizontalen sowie zwischen den Flanken der Taschen Kupplungskörper in dem Pfeile F entgegengesetzter 12 und der Horizontalen gebildete Winkel A für beide Richtung etwa um einen Teilungsbetrag gedreht wergilt. Auch die F i g. 2 zeigt die Überlastkupplung in einer den. Dieses kann unmittelbar an der Überlastkupplung Freigangposition nach stattgefundener Überlastung, 30 vorgenommen werden oder aber durch Umkehrung des wobei die Mitnehmerkörper 3 sich auf eine Umlaufbahn Antriebes, z. B. des Kupplungskörpers 1. beim gleichzeibildende Druckflächen 11a des mit unterbrochenen Li- tigen leichten Bremsen des Kupplungskörpers 2, oder nien dargestellten Kupplungskörpers 2 abstützen. Die aber durch ein ruckartiges Drehen eines der Kuppsymmetrische Anordnung sowohl der Ausnehmungen 8 lungskörper. Die Taschen 12L für die dem Pfeile Fent- und der Taschen 12 als auch der Druckflächen 11a sowie 3s gegengesetzte Richtung sind so ausgebildet, daß zwidcr sie unterbrechenden Ausnehmungen deutet auf eine sehen diesen und den flacher verlaufenden Koniaktfiäeinseitig wirkende Umkehr-Überlastkupplung hin, die chen der Ausnehmungen eine gerade Druckfläche parfür beide mögliche Drehrichtungen gleiche Drehmo- alle! zur Drehrichtung vorgesehen ist. Auch hier ist das mentenverläufe ergibt. Wiedereinschalten der Kupplung allein durch eine

Die F i g. 3 zeigt in der der F i g. 2 gleichartigen Dar- 40 Drehzahlreduzierung nicht möglich,

stellung eine Uberlastkuppfung, bei der die Taschen 12 Die in F i g. 5 im Halbschnitt gezeigte Überlastkupp-

mit einem wesentlich flacheren Winkel Γgegen die Ho- lung ist wiederum in ihrer Überlaststellung dargestellt

rizontale geneigt sind als die Kontaktflächen der Sehen- und besteht aus einem äußeren Kupplungskörper 1 und

kel der Ausnehmungen 8, die mit der Horizontalen den einem inneren Kupplungskörper 2 mit symmetrischen

wesentlich größeren Winkel A einschließen. Sobald der 45 Ausnehmungen 8 und 9 sowie Umlaufbahnen 10 und 11.

Kupplungskörper 1 sich weiter aus der dargestellten Die wiederum als Kugeln ausgebildeten Mitnehmerkör- Lage herausdreht bzw. wenn die Mitnehmerkörper 3 per 3 stützen sich auf zwei entsprechend profilierte

die buckelartige Erhöhung 13 des Kupplungskörpers 2 Druckringe 20 und 21, welche beidseitig der Trennfuge

verlassen haben, beginnen diese, durch die Kraft der sie 7 sich einander gegenüberliegen. Andererseits könnten

vorspannenden Federn 4 der F i g. 1 über die Schräge 14 50 sie auch ineinander so liegen, daß der innere sich nur

in die Ausnehmungen 8 hineinzurollen oder zu rutschen. über eine Teilbreite des äußeren erstreckt. Zwischen

Je nach Größe des Winkels Tder Schräge 14 der Tasche der Druckscheibe 5 und den einzelnen Druckringen 20

12 und je nach den Reibungsverhältnissen zwischen und 21 ist jeweils ein Nadelkranz mit einem Käfig 22

dem Mitnehmerkörper und dem Federsystem wird die bzw. 23 als Drucklager vorgesehen. Die voneinander

Geschwindigkeit des Mitnehmerkörpers relativ zum 55 unabhängig drehbaren Druckringe bewirken, daß die Kupplungskörper 1 bestimmt, so daß das Maß des ver- kugelförmigen Mitnehmerkörper 3 sich im Überlastfalle

bleibenden Ratschmomentes nach dem Auftreten der um eine Achse drehen können, welche etwa in der

Überlast vom Winkel Tentscheident abhängig ist Zum Trennfuge und parallel zur Achse der Kupplungskörper Wiedereinrücken der Oberlastkupplungen wird die An- liegt, so daß die Mitnehmerkörper an allen sie stützen-

triebsgeschwindigkeit herabgesetzt, so daß durch Re- eo den Flächen hauptsächlich rollen und somit wenig Reib-

duktion der Drehgeschwindigkeit den Mitnehmerkör- wärme erzeugen. Die überlagerte Bewegung der Ku-

pern genügend Zeit gelassen ist, wieder in den Ausneh- gein um die Achse der Kupplungskörper wird ebenfalls

mungen 8 einzurasten. Außerdem sind die Prallflächen von den Drucklagern aufgenommen. Die Tellerfedern

J5 des Kupplungskörpers 2 in Drehrichtung schräg stei- 24 stützen sich auf dem Innenring 28 eines Kugellagers

gend angeordnet, so daß die Auswirkung des Aufpral- 65 ab, welches wiederum durch eine Kontermutter 29 am

lens der Mitnehmerkörper vermindert wird. Die Anzahl Kupplungskörper 2 axial fixiert ist Der Außenring 30 der Ausnehmungen 9 des Kupplungskörpers 2 ist dop- des Kugellagers ist in einer Hülse 31 aufgenommen,

pelt so groß wie die Anzahl der Mitnehmerkörper 3. weiche durch Gewinde am Kupplungskörper 1 ebenfalls

fixiert ist. Durch Einstellen der Kontermutter 29 bzw. der Hülse 25 wi-.rden die Federkraft und somit das Über-Iß^moment variiert. Die Federkraft kann je nach Einstellen der einzelnen Gewinde vom äußeren und/üder vom inneren der beiden buchsenartig ineinandergreifenden Kupplungskörper aufgenommen werden.

In der Trennfuge 7 ist ein Käfig 32 vorgesehen, der mitnehmerkörperseitig mit Schlitzen 33 zur Führung der Mitnehmerkörper 3 ausgestattet ist. Der Käfig weist einen verstärkten Ansatz 34 auf, der mit einer Anzahl von Zapfen 35 ausgestattet ist. Auf den Zapfen 35 sind Umlaufräder 36 gelagert, die von Zahnrädern 37 und 38 am äußeren bzw. inneren Kupplungskörper angetrieben sind. Dadurch wird in Abhängigkeit von der Zähnezahl der Zahnräder eine Drehgeschwindigkeit des Käfigs erreicht, die das volle Einrasten der Mitnehmerkörper 3 in Ausnehmungen 8 und 9 nicht, wie sonst üblich, pro Tei-

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lUltg £UldUl, AUIIUVl M JVi liai.ll /~\U3l4»gUllg ULd 1 lallt. IWlIgV.-triebes und je nacn Anzahl und Teilung der Mitnehmerkörper bestimmt. In F i g. 5 ist eine Stellung dargestellt, in der die Mitnehmerkörper 3 nur auf die Umlaufbahn 10 des Kupplungskörpers 1 drücken.

Wird das aus den Zahnrädern 37 und 38 sowie den Umlaufrädern 36 gebildete Differentialgetriebe mit Umlaufräderpaaren bestückt, so daß diese, bzw. der Käfig, sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit entsprechend der mittleren Geschwindigkeit beider Kupplungskörper drehen, so werden die Mitnehmer stets bei jeder Teilung in den nächsten Ausnehmungen einrasten. Bei einer solchen Anordnung wird die Kupplung nach dem Überlasten mit einem pulsierenden bzw. wechselnden Drehmoment beaufschlagt, das etwa dem Überlastmoment gleicht. Der Käfig 32 und die Umlaufräder 36 sind durch einen Teller 39 und einen Sprengring 40 axial fixiert.

Fig.6 zeigt im abgebrochenen Längsschnitt eine Überlastkupplung mit dem äußeren Kupplungskörper 1, in den eine Anzahl von Nocken 41 eingesetzt ist Die Nocken 41 sind drehbar gehalten, um den Reibungsanteil beim Überlasten zu reduzieren. Die Drehachsen der Nocken liegen hier senkrecht zur Trennfuge 7. Falls erforderlich, können die Nocken in Wälzlagern aufgenommen werden. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verschleißunempfindlichkeit der Überlastkupplung ist ein Käfig 32 mit passenden Löchern 42 für die Steuerung der Abstände der Mitnehmerkörper 3 vorgesehen. Die Schmiegungsradien der Kontaktflächen der Nokken sowie der Ausnehmungen, Taschen und Druckringe sind größer, als die entsprechenden Radien der Mitnehmerkörper, um kinematische Unterschiede und Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.

Die Mitnehmerkörper der Überlastkupplung der F i g. 7 bestehen jeweils aus zwei zylindrischen Rollen 43 und 44, die mit einer zwischengelegten Distanzscheibe 49 auf einem Bolzen 46 gelagert sind, welcher in einem Käfig 45 gehalten ist. Der Käfig wird hierbei mit der vollen Federkraft belastet Ein Gleiter, zwischen den Rollen 43 und 44 einerseits und den sie abstützenden Flächen der Ausnehmungen 8 und 9 und Taschen 12 andererseits wird hierbei weitgehenst vermieden. Eine weitere Reduzierung der Wärme kann durch das Einsetzen von Wälzlagern jeweils zwischen den Rollen 43 und 44 und den Bolzen 46 erreicht werden.

Die Gestaltung der Rollen ist den jeweiligen Erfordernissen anzupassen; sie können hierbei z. B. mit unterschiedlichen Durchmessern, im Extremfall sogar als Zahnräder, ausgeführt sein.

Die Mitnehmerkörper der Überlastkupplung der F i g. 8 bestehen aus ineinandergelagerten, teilkugeligen Rollen 50 und 51, zwischen die ein Käfig 52 eingreift. Hierdurch wird erreicht, daß der Käfig nicht mit der Federkraft beaufschlagt wird.

Die Miinehmerkörper dienen, wie auch in den vorher beschriebenen Ausführungen, als Lagerkörper zwischen den Kupplungskörpern 1 und 2, so daß auch hier für hohe Genauigkeitsansprüche nur eine weitere Lagerung erforderlich ist. Nach F i g. 8 beispielsweise in ein Kugellager 53 in einem angemessenen Abstande von ίο den Mitnehmerkörpern vorgesehen. Der Raum zwischen dem Kugellager und den weiteren Elementen der Überlastkupplung kann durchaus für andere Zwecke verwendet werden, z. B. für eine axiale Fixierung der Überlastkupplung auf einer entsprechenden Welle mittels eines Schnell Verschlusses, der aus Fixierkugeln 54 und einer Haltescheibe 55 mit einer Druckfeder 56 besteht. Die Betätigung der Haltescheibe kann durch ein Fenster 57 in einer Hülse 58 vGrgcnoiTiir.cn werden.

F i g. 9 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips einer doppelseitigen Überlastkupplung. Der Kupplungskörper 1 besitzt schraubenlinienförmige, in der dargestellten Abwicklung schräg verlaufende, einander parallele Bahnen 60. Der Kupplungsteil 2, mit gestrichelten Linien dargestellt, 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 der Kupplungskörper 1 in Richtung des Pfeiles F, so werden die Mitnehmerkörper von den Flächen 63 und 61 belastet, so daß sich die Mitnehmerkörper in Richtung des Pfeiles A gegen eine Federkraft bewegen. Dreht sich der Kupplungskörper 1 in der entgegengesetzten Richtung, so werden die Mitnehmerkörper von den Flächen 64 und 62 belastet, so daß sie sich in Richtung des Pfeiles B gegen die Kraft einer zweiten Feder bewegen. Man kann demnach durch die Wahl der Schrägungswinkel bzw. des Verlaufes der Bahnen — gerade oder kurvenförmig — und der jeweiligen Federn gleiche bis recht unterschiedliche Überlastmoment in beiden Drehrichtungen erreichen. Im Extremfalle kann die zweite Feder so leicht ausgeführt werden, daß die Kupplung in einer Richtung die Funktion eines Freilaufes verkörpert.

Die doppelseitig wirkende Überlastkupplung der F i g. 10 ist in ihrer Übertragungsposition dargestellt Die Mitnehmerkörper 3 greifen fast hälftig in Nute 65 des äußeren Kupplungskörpers 1 ein, und ihre andere Hälfte in spiralförmig verlaufende Bahnen 60 des Kupplungskörpers 2. Ein Käfig 66 mit die Mitnehmerkörper umfassenden Löchern 67 ist zwischen dem äußeren und dem inneren Kupplungskörper axial verschiebbar geführt Beim Überlasten der Kupplung in einer Drehrichtung wird mittels eines Kolbens 68 eine Gummifeder 69 beaufschlagt, bis die Mitnehmerkörper in der entsprechenden Umlaufbahn 10/? durchdrehen. Wird die Überlastkupplung in der entgegengesetzten Richtung belastet, so bewegen sich die Kugeln ebenfalls entgegengesetzt und über den Käfig 66 wird die Feder 70 komprimiert, bis die Kugeln in ihrer entsprechenden Umlaufbahn 1OL durchdrehen. Die Nute 65 können andererseits auch durch den Freiraum zwischen eingesetzten Nocken (entsprechend den Nocken 41 der F i g. 6) gebildet werden. Der innere Kupplungskörper 2 ist einerseits durch einen Kolben 68 und die Gummifeder 69 und andererseits durch der. Stützring 71 und den Sprengring 72 axial fixiert Zur Dämpfung der Rückfederung des Kolbens 68 dienen zunächst die Hysterese der Gummifeder 69 und ferner die eingesetzten Dichtungsringe 73 und 74, welche bei der Rückwärtsbewegung des KoI-

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bens innerhalb des geschlossenen Zylinders 75 einen Unterdruck bewirken.

Die ausgeführten Beispiele der F i g. 5 bis 8 sowie 10 betreffen Uberlastiripplungen nach der Erfindung mit zumindest buchsenartig einander umfassenden und in- 5 einander drehbaren Bereichen der Kupplungskörpei. Oberlastkupplungen mit nebeneinander drehbar vorgesehenen Kupplungskörpern sind sinngemäB in gleicher Weise ausführbar. Auch auf Oberlastkupplungen, bei denen die Trennfuge kegelig ausgebildet ist und damit to eine Zwischenstellung zwischen einer zylindrischen und einer scheibenförmigen Trennfuge einnimmt, ist die der Erfindung zugrunde liegende Lehre voll anwendbar.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 15

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Claims

3Q 09 Patentansprüche:

1. Oberlastkupplung mit je einem treibenden und einem über diesen angetriebenen Kupplungskörper und einer Anzahl von entlang eines Kreises in Abständen angeordneten Mitnehmerkörpern, die zur Drehmomentenübertragung jeweils durch Federkraft in Eingriff mit Ausnehmungen bringbar sind, die beidseitig einer zwischen einander gegenüberstehenden, die Ausnehmungen für diese Mitnehmerkörper aufweisenden Arbeitsflächen der beiden Kupplungskörper gebildeten _und senkrecht zum Abstand dieser Arbeitsflächen verlaufenden Trennfuge vorgesehen sind, wobei die den Mitnehmerkör- pern von den Ausnehmungen mindestens eines der Kupplungskörper gebotenen Kontaktflächen gegan die an die ti^:lnehmerkörper gelegten Tangenten dersrt ^fTenei^ⁱ^sin'^ HaR s>£ eine der K**³^* h*»i- εάη*»ι· entgegengerichtete Kraftkomponente bewirken, die beim Oberschreiten der Grenzlast der Überlastkupplung die Kraft der Federn überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkörper (3; 43,44; 50,51) in Richtung der Mittelebene der zwischen den Kupplungskörpern (1,2) gebildeten Trennfuge (7) gemeinsam in die Ausnehmungen beider Kupplungskörper vorgespannt sind, und daß mindestens einer der Kupplungskörper (1, 2) eine die einzelnen Ausnehmungen (8, 9) verbindende Umlaufbahn (10, 11) für die Mitnehmerkörper aufweist