DE3023541C1 - UEberlastkupplung - Google Patents

Description

a) innerhalb der Kugelhülse (1) ein an seiner Innenseite mit axial verlaufenden Ausnehmungen (15) versehener Steuerring (2) gelagert ist,

b) der Steuerring (2) mit gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Fenstern (14) versehen ist, deren axiale Mitte einseitig zu der axialen Mitte der Ausnehmungen (15) in Umfangsrichtung versetzt ist,

c) an der inneren Zylinderfläche der Kupplungshülse (1) Spreiznocken (4) mit einem im Axialschnitt sich radial nach innen verjüngenden kegelförmigen Querschnitt gleichmäßig auf dem Umfang verteilt und die Fenster (14) des Steuerringes (2) durchgreifend angeordnet sind,

d) die Fenster (14) in Umfangsrichtung mit einer die Breite der Spreiznocken (4) übersteigenden öffnungsweite versehen sind,

e) der Kegelwinkel der Spreiznocken (4) in der Axialebene nach innen hin zunehmend ausgebildet ist.

2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

g)

die federbeaufschlagten Druckringe (7) an der Kupplungshülse (1) gelagert sind,
die Spreiznocken (14) und der Steuerring (2) an der Kupplungsnabe (11) vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen an Maschinen, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse mit einem drehfest mit der Kupplungsnabe verbundenen Käfig, und in Durchbrüchen des Käfigs geführten Mitnehmerkörpern, die zur Drehmomentübertragung von durch Druckfedern axial beaufschlagten kegelig ausgebildeten auf der Nabe axial beweglich geführten Druckringen in Ausnehmungen eines zur Kupplungsnabe drehbar gehaltenen Kupplungsteils gehalten sind, wobei die Kegelflächen der Druckringe miteinander einen sich radial nach außen öffnenden Kegelwinkel bilden.

Es ist eine Überlastkupplung bekannt, bei der in Ausnehmung des einen Kupplungsteils eingreifende Mitnehmerkörper von am anderen Kupplungsteil angeordneten federbeaufschlagten konischen Druckringen in der Drehmomentübertragungsposition gehalten

werden, bekannt (FR-PS 12 02 595).

Die beschriebene Überlastkupplung weist jedoch den Nachteil auf, daß nach Eintreten eines Überlastungsfalles, die Kupplung als Vollratsche arbeitet. Es ist bekannt, daß hierbei Drehmomentspitzen von der doppelten Größe des zu übertragenden Nennmomentes auftreten können. Diese Drehmomentspitzen bewirken einen großen Verschleiß, eine starke Wärmeentwicklung sowie eine die Belästigungsgrenze teilweise überschreitende Geräuschbildung.

Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Überlastkupplung liegt darin, daß mit ihr keine Freilaufwirkung erreicht werden kann, sondern gegebenenfalls sich auch bei Überlaufen des angetriebenen Kupplungsteiles die aus der Ratschenwirkung ergebenden oben beschriebenen Nachteile ergeben würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastkupplung zu schaffen, die nach Eintritt eines Überlastungsfalles mit einem gegenüber dem Nenndrehmoment herabgesetzten Drehmoment umläuft und bei Überlaufen des getriebenen Kupplungsteiles selbsttätig in eine Freilaufstellung umschaltet, und bei nachfolgender Wiedervoreilung des treibenden Kupplungsteiles selbsttätig wieder in die Drehmomentübertragungsposition umschaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) innerhalb der Kupplungshülse ein an seiner Innenseite mit axial verlaufenden Ausnehmungen versehener Steuerring gelagert ist,

b) der Steuerring mit gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Fenstern versehen ist, deren axiale Mitte einseitig zu der axialen Mitte der Ausnehmungen in Umfangsrichtung versetzt ist,

c) an der inneren Zylinderfläche der Kupplungshülse Spreiznocken mit einem im Axialschnitt sich radial nach innen verjüngenden kegelförmigen Querschnitt gleichmäßig auf dem Umfang verteilt und die Fenster des Steuerringes durchgreifend angeordnet sind,

d) die Fenster in Umfangsrichtung mit einer die Breite der Spreiznocken übersteigenden Öffnungsweise versehen sind,

e) der öffnungswinkel der Spreiznocken in der Axialebene nach innen hin zunehmend ausgebildet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Überlastkupplung ist es von Vorteil, daß die Mitnehmerkörper aufgrund der beschriebenen Ausbildung der Druckringe nach Eintritt eines Überlastungsfalles beim Überlaufen der Spreiznocken sich an diesen an anderen Anlagewinkeln abstützen, und hierdurch eine gegenüber der Mitnahmeposition weniger stark nach außen gerichtete Kraftkomponente erfahren. Die bei im Überlastungsfall an der Überlastungskupplung daher auftretenden Drehmomentspitzen sind daher geringer als das übertragbare Nennmoment.

Aufgrund der in Umfangsrichtung gegenüber der Breite der Spreiznocken größeren Ausbildung der Durchbrüche des Steuerringes kann sich die Kupplungshülse und damit die drehfest mit ihr verbundenen Spreiznocken innerhalb des Freiraumes bezogen auf den Steuerring derart verdrehen, daß die Spreiznocken aus der Achse der Ausnehmungen ausweichen. Hierdurch bekommen die Mitnehmerkörper die Möglichkeit, radial nach innen zu fallen, so daß die Kupplung in

ORIGINAL INSPECTED

dieser Stellung als Freilauf mit einem äußerst geringen Restmoment arbeiten kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind

f) die federbeaufschlagten Druckringe an der Kupplungshülse gelagert,

g) die Spreiznocken und der Steuerring an der Kupplungsnabe vorgesehen.

Die hier beschriebene Variante einer Überlastkupplung ist insbesondere für kleinere Drehmomente geeignet, darüber hinaus kann jedoch aufgrund des größeren möglichen Außendurchmessers der Druckfedern, der Drehmomentbereich in weiten Grenzen variiert werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Überlastkupplung, in dem in der oberen Hälfte die Drehmomentübertragungsposition und in der unteren Hälfte die Freilaufposition dargestellt ist,

F i g. 2 einen Halblängsschnitt durch eine Überlastkupplung mit der Darstellung der Überlastposition in der oberen Hälfte,

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine Überlastkupplung, in der oberen Hälfte ist die Freilaufposition und in der unteren Hälfte die Drehmomentübertragungsposition dargestellt,

Fig.4 einen Querschnitt durch eine Überlastkupplung in der Überlastposition,

F i g. 5a bis F i g. 5c Abwickelungen einer von innen her gerichteten Ansicht auf die funktionsbedingten Einzelteile der Überlastkupplung.

Die Überlastkupplung gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einer Kupplungshülse 1, an der gleichmäßig auf dem Umfang verteilt, Spreiznocken 4 mit Befestigungsschrauben 5 drehfest gehalten sind. Die Spreiznocken 4 sind im Axialschnitt kegelig ausgebildet, wobei der Kegelwinkel nach innen zunehmend ausgebildet ist. Innerhalb der Kupplungshülse 1 ist ein Steuerring 2 begrenzt drehbar gelagert. Der Steuerring 2 ist mit gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Fenstern 14 versehen, wobei in Achsrichtung beidseitig der Fenster 14 vorgesehene Ausnehmungen 15 in Umfangsrichtung einseitig zur Mitte der Fenster 14 versetzt vorgesehen sind.

Die Kupplungsnabe 11 ist drehfest mit einem Käfig 10 verbunden, der mit Durchbrüchen 6 versehen ist, in denen die als Kugeln ausgebildeten Mitnehmerkörper 3 in gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Abständen gehalten sind. Im Inneren des Käfigs 10 ist ein Stützrohr 17 vorgesehen, auf dem kegelförmig ausgebildete Druckringe 7 angeordnet sind, die von beidseitig von ihnen gehaltenen sich mit ihrem äußeren Ende an Axialsicherungen abstützenden Tellerfedern 18 gegeneinandergerichtet beaufschlagt werden.

An der Kupplungsnabe 11 ist ein Schnellverschluß 12 zur axialen Befestigung derselben in z. B. der Ringnut einer Zapfwelle oder anderen Welle vorgesehen.

An der dem Flansch 13 zugewandten Seite ist das Kupplungssgehäuse durch eine Lippendichtung 16 verschlossen und an der dem Flansch 13 gegenüberliegenden Seite mittels einer durch eine Axialsicherung 9 gehaltenen Dichtung 8, die sich auf dem Käfig 10 abstützt, verschlossen.

Da die Mitnehmerkörper 3 stets unter Federvorspannung radial nach außen gehalten sind, werden die Kupplungshülse 1 mit dem Steuerring 2 einerseits und das Stützrohr 17 mit den Tellerfedern 18 und den Druckringen 7 andererseits stets zueinander konzentrisch gehalten.

In der Drehmomentübertragungsposition werden die Mitnehmerkörper 3 in den axial verlaufenden Ausnehmungen 15 des Steuerringes 2 durch die von der Kraft der Tellerfeder 18 in axial beaufschlagten Druckringe 7 gehalten. Der Steuerring 2 ist dabei zur Kupplungshülse

ίο 1 so ausgerichtet, daß die Mitten der Spreiznocken 4 mit der Mitte der Ausnehmungen 15 fluchten, d. h., in der Drehmomentübertragungsposition stützt sich der der Drehrichtung abgewandte Rand der Fenster 14 an den Spreiznocken 4 ab. Jeweils einer der Mitnehmerkörper 3 wird dadurch an jeder Seite von jedem Spreiznocken 4 gehalten.

Bei Eintritt eines Überlastungsfalles rollen die als Kugeln ausgebildeten Mitnehmerkörper 3 aus den Ausnehmungen 15 in Drehrichtung heraus und die

Überlastkupplung dreht als Überlastratsche wirkend weiter. Das ganze Kraftsystem bestehend aus dem Stützrohr 17, den nach außen abgestützten Tellerfedern 18 und den Druckringen 7 kann sich dabei als geschlossene Einheit drehen, so daß ein einwandfreies Abrollen der Mitnehmerkörper 3 gewährleistet ist.

Durch die Ausbildung der Spreizkörper 4 und der Druckringe 7 werden die Mitnehmerkörper 3 in der Überlastposition unter anderen Anlagewinkel abgestützt, so daß sie eine gegenüber der Drehmomentübertragungsposition geringere nach außen gerichtete Radialkomponente erfahren. Die Überlastkupplung dreht daher mit einem gegenüber dem Nenndrehmoment verminderten Ratschenmoment durch (F i g. 2 und 4)-

Tritt der Fall ein, daß der als Kupplungsnabe 11 ausgebildete Antrieb von der den Abtrieb darstellenden Kupplungshülse 1 überholt wird, so verdreht sich die Kupplungshülse, wie in Fig.3 in der oberen Hälfte dargestellt, bezogen auf den Steuerring in Drehrichtung, so daß die Spreiznocken 4 aus der die Mitnehmerkörper 3 stützenden Lage in Drehrichtung ausweichen und wie in Fig. 1 untere Hälfte, und Fig.3 obere Hälfte dargestellt, die Mitnehmerkörper radial nach innen ausweichen können. Dadurch dreht die Überlastkupp-

lung solange der Überholvorgang des abgetriebenen Kupplungsteiles andauert mit einem Nahe bei Null gelegenen Drehmoment.

Sobald die antreibende Kupplungsnabe 11 wieder in Voreilung kommt, verstellt sich die Kupplungshülse 1

so mit den Spreiznocken 4 wieder zum Steuerring 2 und die Mitnehmerkörper 3 werden von der Kraft der Tellerfedern 18 über die Druckringe 7 wieder in die Drehmomentübertragungsfunktion überführt, womit ein automatisches Umschalten in die Freilaufposition und anschließend wieder in die Drehmomentübertragungsposition gegeben ist.

Die Fig.5a bis 5c zeigen die für die einzelnen Schaltstellungen zusammenwirkenden Teile der Überlastkupplung in einer von der Kupplungsachse her gerichteten Ansicht als Abwicklung.

In der F i g. 5a ist die Freilaufposition dargestellt. Die Überlastkupplung läuft in der mit einem Pfeil bezeichneten Richtung um. Die Spreiznocken 4 haben aus der drehmomenthaltenden Position bezogen auf die Mitnehmerkörper 3 herausgedreht, so daß diese radial nach innen ausweichen und zusammenfallen können, so daß sie sich nahezu kraftfrei unter den Spreiznocken 4 wegdrehen können.

In der F i g. 5b ist die Drehmomentübertragungsposition dargestellt, d. h., die Spreiznocken 4 sind auf Anlage zwischen den Mitnehmerkörpern 3 positioniert. Die F i g. 5b zeigt im Gegensatz zu den F i g. 5a und 5c, die beide Momentanstellungen darstellen, die bleibende Positionierung der Bauteile zueinander in der Drehmomentübertragungsposition.

Die F i g. 5c zeigt den Überlastfall als Momentanstellung, wobei gestrichelt angedeutet ist, daß die Mitnehmerkörper 3 beim Vorbeilaufen an den Spreiznocken 4 an einem gegenüber der Drehmomentübertragungsposition weiter innen liegenden Bereich des Spreiznockens 4 vorbeilaufen, so daß sich nicht das volle Ratschenmoment ausbilden kann.
Selbstverständlich kann die Überlastkupplung auch in der Art aufgebaut werden, daß die federbeaufschlagten Druckringe 7 an der Kupplungshülse 1 gelagert sind und die Spreiznocken 4 sowie der Kupplungshülse 1 gelagert sind und die Spreiznocken 4 sowie der Steuerring 2 an der Kupplungsnabe 117 vorgesehen

to sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Überlastkupplung zum Schutz von Antriebssträngen an Maschinen, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse mit einem drehfest mit der Kupplungsnabe verbundenen Käfig und in Durchbrüchen des Käfigs geführten Mitnehmerkörpern, die zur Drehmomentübertragung von durch Druckfedern axial beaufschlagten kegelig ausgebildeten auf der Nabe axial beweglich geführten Druckringen in Ausnehmungen eines zur Kupplungsnabe drehbar gehaltenen Kupplungsteils gehalten sind, wobei die Kegelflächen der Druckringe miteinander einen sich radial nach außen öffnenden Kegelwinkel bilden, dadurch gekennzeichnet, daß