DE3042521A1

DE3042521A1 - Spielfreie freischalt-sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE3042521A1
Application number: DE19803042521
Authority: DE
Inventors: Manfred 8964 Nesselwang Dasser
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1980-11-11
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE3042521C2

Description

Spielfreie Freischalt-Sicherheitskupplung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine spielfreie Freischalt-Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsbildende Sicherheitskupplung ist aus der OS 28 28 809 bekannt. Auf einer mit einer Keilnut versehenen Nabe sind zwei Kupplungshälften, d.h. ein Druckflansch und das Schaltteil konzentrisch und nebeneinander angeordnet.
Das Schaltteil ist axial verschieblich aber drehstarr mit der Nabe verbunden, und zwar über eine Paßfeder/Keilnut-Verbindung, und wird durch Tellerfedern, die von einer Einstellmutter auf der Nabe vorgespannt werden, in Richtung auf den Druckflansch beaufschlagt. Zwischen dem Schaltteil und dem Druckflansch sind Kugeln vorgesehen, die von einem Kugelkäfig geführt werden und im eingerasteten Zustand in kleinen Kugelsenkungen im Druckflansch bzw. im Schaltteil liegen. Axial zwischen diesen beiden Kupplungshälften (Druckflansch bzw. Schaltteil) sitzt außerdem ein Axiallager, dessen axiale Bauhöhe im wesentlichen dem Abstand der genannten Kupplungshälften im eingerasteten Zustand entspricht.
Zwischen dem Druckflansch und einem Radialflansch an dem einen Ende der Nabe ist ein weiteres Axiallager vorgesehen. Außerdem ist ein Gleitlager zur radialen Festlegung des Druckflansches vorgesehen.
Ein Endschalterstift eines separat angeordneten Endschalters greift in eine Umfangsnut am Schaltteil ein, so daß die kurzseitige Axialverschiebung des Schaltteils beim Ausrasten der Sicherheitskupplung den Endschalter betätigt. Dieses Ausrasten mit anschließendem freien Durchdrehen geschieht dadurch, daß die Kugeln infolge des zu hohen Drehmomentes zwischen den beiden Kupplungshälften aus den genannten kleinen Kugelsenkungen austreten und ein kleines Stück auf einer zur Kupplungsachse konzentrischen Bahn zwischen den beiden Kupplungshälften umlaufen, bis sie in größere Kugelsenkungen einfallen, so daß die Kupplungshälften relativ zueinander, durch das eingangs zuerst erwähnte Axiallager abgestützt, frei durchdrehen können.
Im eingerasteten Zustand geht das Drehmoment beim genannten Stand der Technik von der Nabe über vier Mitnehmerklauen am Schaltteil (nach Art einer Paßfederverbindung) sowie über das Schaltteil selbst und die Kugeln zum Druckflansch. Nachdem an den Mitnehmerklauen bzw. der Paßfeder-Verbindung zwischen der Nabe und der Welle notwendigerweise ein geringes Spiel in Umfangsrichtung vorgesehen sein muß, um die axiale Verschiebbarkeit des Schaltteils für das Ausrasten der Kupplung sowie die Betätigung des Endschalters zu gewährleisten, ergibt sich zwischen der Nabe und dem Druckflansch in Bezug auf die Drehstellung dieser beiden Teile zueinander ein unvermeidliches Spiel, welches in bestimmten Anwendungsfällen ein merklicher Nachteil sein kann. Dies um so mehr, als sich das Spiel mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse vergrößert, etwa bei einem mit dem Druckflansch verbundenen Bauteil.
Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, dieses Spiel zwischen der Nabe und dem Druckflansch zu beseitigen, d.h. die gattungsgemäße Sicherheitskupplung derart weiterzubilden, daß im eingerasteten Zustand der Kupplung die Nabe drehstarr mit dem Druckflansch verbunden ist, d.h. daß kein Spiel in Umfangsrichtung zwischen der Nabe und dem Druckflansch möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Hierdurch wird erreicht, daß die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in überraschend einfacher Weise gelöst wird. Im eingerasteten Zustand überträgt die Kupplung das Drehmoment ohne jedes Spiel, während sie nach dem Freischalten infolge des Überschreitens des Grenzdrehmomentes frei durchdreht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen die Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Freischalt-Sicherheitskupplung zeigt, während Fig. 2 eine Draufsicht auf das die spielfreie Drehmomentübertragung bewirkende Lamellenpaket ist, das rechts davon nochmals in einer Seitenansicht dargestellt ist.
Eine Einzelheit X der Seitenansicht ist nochmals herausgezogen, um die Verbindung der Buchsen mit dem Lamellenpaket zu verdeutlichen.
Auf einer in der Zeichnung nicht dargestellten Welle ist eine Nabe 1 angeordnet, wobei die Verbindung zwischen der Nabe 1 und der Welle durch ringförmige Spannelemente 20 bewirkt wird, die durch eine Spannbuchse 21 beaufschlagt werden, die ihrerseits durch einen über Spannschrauben mit der Nabe 1 verbundenen Flansch 25 beaufschlagt wird. Durch die ringförmigen Spannelemente 20 erfolgt eine spielfreie Übertragung des Drehmomentes von der nicht dargestellten Welle auf die Nabe 1.
Auf der Nabe 1 sind zwei Kupplungshälften, d.h. der Druckflansch 2 und das Schaltteil 3 nebeneinander und konzentrisch zur Kupplungsachse angeordnet. Das Schaltteil 3 ist axial verschieblich aber drehstarr mit der Nabe 1 verbunden, und zwar über das Lamellenpaket 22, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Das Schaltteil 3 wird durch Tellerfedern 15, die von einer Einstellmutter 4 auf der Nabe vorgespannt werden, in Richtung auf den Druckflansch 2 beaufschlagt. Zwischen dem Schaltteil und dem Druckflansch sind Kugeln 14 vorgesehen, die von einem Kugelkäfig 5 geführt werden und im eingerasteten Zustand in kleinen Kugelsenkungen im Druckflansch bzw.
im Schaltteil sitzen, wie dies im Stand der Technik an sich bekannt ist (OS 28 28 809).
Sobald das Grenzdrehmoment erreicht bzw. überschritten wird, treten die Kugeln 14 aus den kleinen Kugelsenkungen aus und rollen zwischen dem Druckflansch 2 und dem Schaltteil auf einer zur Kupplungsachse konzentrischen Bahn um, bis sie in sehr viel größere Kugelsenkungen einfallen, so daß die Kugeln dann kein Drehmoment mehr zwischen dem Druckflansch 2 und dem Schaltteil 3 übertragen können, d.h. daß die beiden Kupplungshälften relativ zueinander frei durchdrehen, wobei die Axiallager 12 und 18 die von den Tellerfedern 15 erzeugte axiale Belastung übertragen.
Axial zwischen diesen beiden Kupplungshälften sitzt außerdem ein Axiallager 18, dessen axiale Bauhöhe im wesentlichen dem Abstand der genannten Kupplungshälften im eingerasteten Zustand entspricht. Zwischen dem Druckflansch 2 und einen mit der Nabe 1 durch Schrauben verbundenen Radialflansch 6 ist ein weiteres Axiallager 12 vorgesehen, während ein Gleitlager 7 zur radialen Festlegung des Druckflansches 2 dient. In die Umfangsnut 10 am Schaltteil 3 kann ein Schalthebel eines elektrischen Endschalters eingreifen, so daß die kurzseitige Axialverschiebung des Schaltteils 3 beim Auslösen der Kupplung den Endschalter betätigt, durch den der Antrieb der durch die Freischalt-Sicherheitskupplung zu schützenden Maschine oder Anlage stillgesetzt wird.
Die spielfreie Übertragung des Drehmomentes von der Nabe 1 zum Schaltteil 3 geschieht auf neuartige Weise mittels der im nachfolgenden beschriebenen Konstruktionslemente. Die im wesentlichen zylindrisch ausgeführte Nabe 1 besitzt an ihrem äußeren Umfang einen Umfangsflansch 26, der im dargestellten Ausführungsbeispiel an drei gegeneinander um 1200 versetzten Stellen mit Bohrungen versehen ist, die zur Aufnahme von Paßschrauben 30 dienen. Die in den genannten Bohrungen spielfrei geführten Paß schrauben 30 sind durch Buchsen 23 hindurchgeführt, die ein Paket von ringförmigen Lamellen 22 zusammenhalten. Dieses Lamellenpaket besitzt eine sehr hohe Steifigkeit in Umfangsrichtung, aber eine relativ geringe Steifigkeit in Axialrichtung.
Das Lamellenpaket weist wie in der Fig. 2 dargestellt insgesamt sechs Buchsen 23 auf, von denen drei wie erläutert zur Verbindung mit den Paß schrauben 30 b::w. dem Umfangsflansch 26 vorgesehen sind, während die demgegenüber um 60° versetzten weiteren drei Buchsen zur Verbindung mit Paß schrauben 28 vorgesehen sind, die durch Bohrungen im radial nach innen vorspringenden Innenflansch 24 des Schaitteiles 3 hindurchtreten. Selbstverständlich sind die Paß schrauben 30 bzw. 28 durch Muttern und sonstige geeignete Mittel gesichert.
Die Laufscheibe 19, auf der sich das Axiallager 18 abstützt, liegt auf der inneren, in Fig. 1 linksseitigen Stirnfläche des Schaltteils 3 auf, wobei allerdings im Schnitt der Fig. 1 diese Auflagefläche nicht zu sehen ist, weil in der Schnittebene die Ausdrehungen für die Paß schrauben 28 bzw. 30 liegen.
Die Kupplung arbeitet in der folgenden Weise. Das Drehmoment geht von der zeichnerisch nicht dargestellten Welle über die ringförmigen Spannelemente 20 auf die Nabe 1 bzw. dessen Umfangsflansch 26 über, um von dort über die Paß schrauben 30 und die Buchsen 23 auf das Lamellenpaket 22 weitergeleitet zu werden. Das Drehmoment wird von dort über die Paßschrauben 28 auf den Innenflansch 24 des Schaltteiles 3 geleitet, das das Drehmoment in an sich bekannter Weise über die Kugeln 14 auf den Druckflansch 2 leitet, wobei die Kugeln 14 in bekannter Weise für die Freischaltung bzw. das Ausrasten der Kupplung sorgen. Beim Ausrastvorgang erfolgt eine kurzzeitige Axialbewegung des Schaltteiles 3 gegen die Kraft der Tellerfedern 15, was durch die geringe Steifigkeit des Lamellenpaketes 22 in Axialrichtung ermöglicht wird. Dennoch ergibt sich kein Spiel zwischen der Nabe 1 und dem Schaltteil 3 in Umfangsrichtung, weil das Lamellenpaket 22 wie erwähnt eine sehr hohe Eigensteifigkeit in Umfangsrichtung besitzt.
Auf das Ausrasten bzw. wieder Einrasten der Kupplung mit Hilfe der Kugeln 14 wird vorliegend nicht näher eingegangen, weil dies im Stand der Technik, bzw. aus der eingangs genannten OS 28 28 809 bekannt ist.

Claims

Schutzansprüche I rS\ Freischalt-Sicherheitskupplung, mit einer auf einer Welle angeordneten Nabe, auf der zwei Kupplungshälften vorgesehen sind, von denen eine dreh starr mit der Nabe verbunden in Richtung auf die andere, relativ zur Nabe drehbare Kupplungshälfte federbeaufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupplungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, durch einen Kugelkäfig geführte Kugeln aufweist, die im eingerasteten Zustand zur Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen Kupplungshälfte in Kugelsenkungen in den einander zugewandten Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen, wobei in eine der Kupplungshälften auf dem Kreis neben den Kugelsenkungen mit jeweils gleichem Winkelabstand zu den Kugelsenkungen mehr als doppelt so tiefe große Kugelsenkungen vorgesehen sind und zwischen den Kupplungshälften ein Axiallager angeordnet ist, das im ausgerasteten Zustand die Kupplungshälften im wesentlichen auf dem gleichen Axiaiabstand zueinander hält wie im eingerasteten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine scheibenförmige, federnde Lamelle (22) als drehstarre Verbindung zwischen der Nabe (1) und der einen Kupplungshälfte (3) vorgesehen ist, wobei die Lamelle auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt an mehreren Stellen abwechselnd mit jeweils einem radial einwärts bzw. auswärts vorstehenden Flansch (24 bzw. 26) an dem Schaltteil (3) bzw. an der Nabe (1) verschraubt ist, und daß zwischen der Welle und der auf ihr angeordneten Nabe ringförmige Spannelemente (20) zur spielfreien Lagerung vorgesehen sind.
2. Freischalt-Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Lamellen (22) mit Hilfe von Buchsen (23) zu einem Lamellenpaket zusammengefaßt sind.