DE3329858A1

DE3329858A1 - Drehmomentbegrenzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3329858A1
Application number: DE19833329858
Authority: DE
Inventors: Conrad V. Minneapolis Minn. Anderson
Original assignee: ZERO MAX IND Inc
Current assignee: ZERO MAX IND Inc
Priority date: 1983-01-06
Filing date: 1983-08-18
Publication date: 1984-07-12
Also published as: IT1169073B; GB8323982D0; US4548305A; GB2133093A; IT8348830A0; FR2539193A1; JPS59133833A

Description

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Drehmomentbegrenzungsvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung und bezieht sich ganz allgemein auf eine Weiterentwicklung einer Kupplung des Typs, der als ein Drehmomentbegrenzer, eine mechanische Sicherung oder eine Drehmoment-Überlastkupplung bekannt ist. Im allgemeinen haben derartige Kupplungen Sicherheits- und Schutzaufgaben, indem sie die übertragung des Drehmoments von einer ersten Einrichtung zu einer zweiten Einrichtung verhindern, wenn das Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, der als sogenanntes Schalt- bzw. Auslösedrehmoment bezeichnet wird. Unterhalb dieses Auslösedrehmoments sind die beiden Einrichtungen antriebsverbunden. Es hat sich gezeigt, daß das Auslösedrehmoment, bei dem die Kupplung die Einrichtungen voneinander trennt, bei den meisten Kupplungen dieses Typs eine variable Abhängigkeit hat, die in engem Zusammenhang mit der Größe des anliegenden Drehmoments und der Anzahl von Umdrehungen bei diesem Drehmoment steht. Diese Abhängigkeit kann als kinematische Empfindlichkeit bezeichnet werden. Ferner hat sich gezeigt, daß verminderte Reibungsverluste in der Kupplung die Wirkungen dieser Abhängigkeit vermindern können.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Drehmoment-Überlastkupplung zu schaffen, deren Auslöse- bzw. Schaltdrehmoment manuell vorwählbar ist und die eine weniger

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starke kinematische Empfindlichkeit hat.

Insbesondere soll eine Kupplung derart ausgelegt werden, daß sie an ein anliegendes Überlastdrehmoment in jeder Richtung entgegenwirken kann, und daß sie auch Drehungen in jeder Richtung aufnehmen kann.

Vorzugsweise soll nach der Erfindung eine Kupplung derart ausgebildet werden, daß bei der manuellen Rücksetzung eine verminderte Kraft erforderlich ist oder die alternativ automatisch rückstellbar ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Drehmoment-überlastkupplung dadurch aus, daß eine erste Baugruppe, eine Zwischenbaugruppe, eine zweite Baugruppe, eine erste Verbindungseinrichtung zum Antriebsverbinden der ersten Baugruppe und der Zwischenbaugruppe, die eine Vielzahl von dazwischen angeordneten Kugeln enthält, eine zweite Verbindungseinrichtung zum Antriebsverbinden der Zwischenbaugruppe mit der zweiten Baugruppe, die eine Vielzahl von dazwischen angeordneten Kugeln enthält, und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Bezugskraft und zum Anlegen dieser Bezugskraft an die zweite Verbindungseinrichtung, vorgesehen sind, daß die erste, die dazwischenliegende und die zweite Baugruppe und die erste und die zweite Verbindungseinrichtung zusammen im Betriebszustand einen Antriebsweg zur Drehmomentübertragung zwischen der ersten und der zweiten Bau-

gruppe bildet, wenn die Zwischenbaugruppe sich in ihrem Eingriffszustand befindet, und daß die Zwischenbaugruppe derart beschaffen ist, daß sie in axialer Richtung in eine Lösestellung bewegbar ist, in der die zweite Verbindungseinrichtung unwirksam ist, wenn die axiale Kraft infolge des an der zweiten Einrichtung anliegenden Drehmoments die anliegende Bezugskraft überschreitet

und hierbei die übertragung des Drehmoments zwischen der ersten und der zweiten Baugruppe unterbrochen wird.

Gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung enthält die Drehmoment-Überlastkupplung ferner eine Verriegelungseinrichtung, die die Zwischenbaugruppe in ihrer Lösestellung hält. Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildungsform enthält die Verriegelungseinrichtung einen Dehnungs ring aus Verriegelungskugeln, der (i) die Krafterzeugungseinrichtung und die Zwischenbaugruppe verbindet, um die Bezugskraft zwischen diesen Teilen zu übertragen, wenn sich die Zwischenbaugruppe in ihrem Eingriffszustand befindet, und der (ii) die Krafterzeugungseinrichtung und die erste Baugruppe zur übertragung der Bezugskraft zwischen diesen Teilen verbindet, wenn sich die Zwischenbaugruppe in ihrer Lösestellung befindet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung nach der Erfindung kann der Ring aus Verriegelungskugeln eine Zwischenstellung einnehmen, in der die Bezugskraft parallel zur ersten Baugruppe und zur Zwischenbaugruppe derart übertragen wird, daß die Rückstellung der Kupplung nach dem Lösen erleichtert wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin- ^ou dung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Äusführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Drehmoment-Über-

lastkupplung nach der Erfindung,

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Figur 2 eine zusammengesetzte Schnittansicht längs den Linien II-II in den Figuren 4 bis 8,

Figur 3 eine zusammengesetzte Schnittansicht längs der Linie III-III in den Figuren 4 bis 8,

Figur 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Figur 1, wobei die Lage dieser Schnittlinie auch in den Figuren 2 und 3 eingetragen ist,

Figur 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Figur 1, wobei die Buchse weggelassen ist und die Lage dieser Schnittlinie auch in den Figuren 2 und 3 eingetragen ist,

Figur 6 eine Schnittansicht längs der Linie Vi-VI in Figur 1, wobei die Buchse weggelassen ist und die Lage der Schnittlinie auch in den Figuren 2 und 3 eingetragen ist,

Figur 7 eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII in Figur 1, wobei die Lage der Schnittlinie auch in den Figuren 2 und 3 eingetragen ist,

Figur 8 eine Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII in Figur 1, wobei die Hauptkugeln weggelassen sind und die Lage der Schnittlinie auch in den Figuren 2 und 3 eingetragen ist,

Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer Unterbaugruppe der Kupplung nach Figur 1, wobei insbesondere Einzelheiten der Krafterzeugungseinrichtung und der dieser zugeordneten Einzelheiten gezeigt sind,

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Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Unterbaugruppe der Kupplung in Figur 1, in der insbesondere Einzelheiten eines Teils der Kraftvergleichseinrichtung und der dieser zu

geordneten Teile dargestellt sind,

Figur 11 eine schematische Schnittansicht einer Unterbaugruppe einer einfachen Ausführungsform nach der Erfindung in ihrem Eingriffszustand,

Figur 12 eine schematische Schnittansicht der Unterbaugruppe von Figur 11 in ihrem ausgerückten bzw. gelösten Zustand,
15

Figuren 13a bis 13e Schnittansichten der Verriegelungseinrichtung und der dieser zugeordneten Teile der Kupplung von Figur 1, wobei die Teile im Eingriffszustand, im Lösezustand und im rückgesetzten Zustand der Kupplung gezeigt sind,

Figur 14 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Einzelheiten einer automatischen Rücksetzeinrichtung und der dieser zugeord-

²^ neten Bauteile in auseinandergezogener Dar

stellung, und

Figur 15 ein Diagramm betreffend das anliegende Drehmoment als eine Funktion der Ansprechzeit

in Umdrehungen einer Kupplung.

In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben ©ezugszeichen versehen. Für alle nachstehenden Ausführungen gilt eine generelle Bezugnahme auf Figur 2, die im Zusammenhang mit den speziell erwähnten Figuren zu sehen ist und sich hierdurch der

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Zusammenhang für die wesentlichen Merkmale der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung und des Arbeitsprinzips einer solchen Kupplung ergibt. 5

Wie aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, enthält die Kupplung 10 eine Nabenbaugruppe 12, eine Zwischenbaugruppe 14 und eine Außenantriebsbaugruppe 16. Diese Baugruppen sind betriebsmäßig derart verbunden, daß sie einen Drehantriebsweg bilden, wenn die Kupplung unterhalb eines vorbestimmten Drehmoments betrieben wird und sich in ihrem Eingriffszustand befindet, sowie derart, daß das Drehmoment von der Nabenbaugruppe 12 zu der Antriebsbaugruppe 16 nicht übertragen wird, wenn ein vorbestimmter Wert für das Drehmoment überschritten wird.

Die Nabenbaugruppe 12 ist mit der Zwischenbaugruppe 14 über Keilverbindungseinrichtungen 18 (s. Figur 3) verbunden, die eine Vielzahl von Keilkugeln 19 enthält und die Zwischenbaugruppe 14 ist lösbar mit der Außenantriebsbaugruppe 16 über die Kraftvergleichseinrichtung 20 (s. Figur 3) verbunden, die eine Vielzahl von

Hauptkugeln 21 enthält.
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Zusätzlich enthält die Kupplung eine Einrichtung 22 zur Erzeugung einer Bezugskraft, die eine manuell einstellbare Größe hat und eine Mehrstellungsverriegelungseinrichtung 24, die einen radial dehnbaren Ring auf-

weist, der konzentrisch um die Welle 26 angeordnet ist und vorzugsweise von einer Vielzahl von Verriegelungskugeln 25 begrenzt wird. Die Verriegelungskugeln 25 übertragen die Bezugskraft in einer ersten Stellung der Zwischenbaugruppe 14, die ihrerseits diese zu der Kraftvergleichseinrichtung 20 überträgt. In einer zweiten Stellung der Verriegelungseinrichtung 24 wird die

Bezugskraft direkt zu der Nabenbaugruppe 12 übertragen. In einer dritten Stellung der Verriegelungseinrichtung 24 wird die Bezugskraft so aufgeteilt, daß sie sowohl an der Zwischenbaugruppe 14 als auch an der Nabenbaugruppe 12 anliegt.

Beim Arbeiten der Kupplung 10, die einen Kraftübertragungsweg bildet, wird ein Drehmoment an die Nabenbaugruppe 12 über eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie die Welle 26, angelegt, die durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) in Drehung versetzt wird und das Drehmoment wird über die Keileinrichtung 18 zu der Zwischenbaugruppe 14 und ferner zu der Kraftvergleichseinrichtung 20 und anschließend zu der Außenantriebseinrichtung 16 übertragen, die mit einer Drehmomentaufnahmeeinrichtung, wie ein Kettenrad, eine Riemenscheibe, einem Flansch oder einer Kopplung (nicht gezeigt) verbindbar ist, an die das Drehmoment angelegt werden soll.

Wenn die axiale Kraft infolge des anliegenden Drehmoments die Bezugskraft überschreitet,"die an der Kraftvergleichseinrichtung 20 anliegt, ist keine als Antrieb dienende Zwischenverbindung zwischen der Außenantriebsbaugruppe 16 und der Zwischenbaugruppe 14 vorhanden. Oberhalb eines vorbestimmten Drehmoments, das auch als Schalt- bzw. Auslösedrehmoment bezeichnet wird (das durch die Stärke der Bezugskraft einstellbar ist) wird

°® das Drehmoment über die Kupplung von der Welle 26 zu der Drehmomentaufnahme- bzw. -empfangseinrichtung daher nicht übertragen. Diese Unterbrechung der Drehmomentübertragung wird fortgesetzt, bis die Kupplung 10 zurückgesetzt wird und zwar manuell oder automatisch, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.

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Nach der Erfindung erfolgt dieses Lösen sowohl durch eine relative Drehbewegung ("Schwingen") der Baugruppen 12, 14 und 16 als auch durch eine relative axiale Bewegung ("Stoß") der Zwischenbaugruppe 14.

Um das Arbeiten der Kupplung nach der Erfindung zu erläutern, ist es notwendig/ zuerst einzelne Bauteile, Merkmale und Konstruktionseinzelheiten näher zu beschreiben, die aus übersichtlichkeitsgründen in Gruppen zusammengefaßt werden, die allerdings nicht beschränkend sind. Während ein Bauteil, ein Merkmal oder ein Konstruktionsdetail bei einer bestimmten Zwischenüberschrift aufgeführt sein kann, kann es natürlich auch in den Zusammenhang von Elementen, Merkmalen und Konstruktionseinzelheiten gehören, die unter einer anderen Zwischenüberschrift näher beschrieben sind. Ferner ist auch noch zu erwähnen, daß einige Einzelheiten, Merkmale und Konstruktionsdetails mehreren Zwecken dienen, wie dies auch nachstehend angegeben ist.

Nabenbaugruppe 12

Die Nabenbaugruppe 12 enthält eine Buchse 28, eine

Nase 30, einen Nabe 31, eine Träger- bzw. Unterleg-25

platte 32, eine Anschlagschale 34 und freistehende Bauteile 36.

Die Buchse 28 beispielsweise ist eine konisch ausgebildete Buchse, die mittels Festsitz oder auf andere 30

Weise drehfest an der Welle 26 angebracht ist. Die Buchse 28 ist fest mit dem restlichen Teil der Nabenbaugruppe 12 über eine Einrichtung 38 verbunden, die beispielsweise eine Vielzahl von Schrauben 40 enthält, die in Figur 3 gezeigt sind. Jede Schraube 40 hat einen Kopfabschnitt 41, der an dem Flanschabschnitt 42 der Buchse 28 anliegt und einen axial verlaufenden Schaft-

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abschnitt 43, der mittels Gewindeverbindung mit der Nabe 31 verbunden ist. Alternativ kann die Buchse 2 8 beispielsweise an der Nabenbaugruppe 12, wie in Figur gezeigt, mit Hilfe einer Vielzahl von Schrauben 44 angebracht sein, die jeweils einen Kopfabschnitt 45, der gegen die Nase 30 anliegt, und einen Schaftabschnitt 46 haben, der axial verläuft und mittels Gewindever-" bindung in Eingriff mit dem Flanschabschnitt 42 der Buchse 28 ist.

Die Nabe 31 ist ein Ringkörper, der konzentrisch um den axial verlaufenden Abschnitt 48 der Buchse 28 angeordnet ist. Die Nabe 31 beispielsweise ist axial mit der Nase 30 verbunden. (Alternativ können diese Teile auch beispielsweise einstückig ausgelegt sein). Wie gezeigt, ist die Nabe 31 fest mit der Nase 30 über Befestigungseinrichtungen 50 (s. Figur 3), wie Bolzen oder Schrauben, verbunden, die sich von der Nase 30 in die Nabe 31 erstrecken und in dieselbe mittels einer Gewindeverbindung eingreifen.

Wie aus den Figuren 2, 3 und 4 zu ersehen ist, ist die Nase 30 ein Ringkörper, der konzentrisch um die Welle 26 in axialer Nähe der Buchse 28 angeordnet ist.

Die Nase 30 kann gegebenenfalls mit einer Ausnehmung _; 52 versehen sein, die auf ihrem inneren Durchmesserteil angeordnet ist, der derart bemessen und ausgebildet ist, daß er eine Tragbuchse (nicht gezeigt) auf-

³^ nimmt, die in vorteilhafter Weise Anwendung findet, wenn eine Welle 26 mit einem kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Nase 30 verwendet wird.

Die Träger- bzw. Unterlegplatte 32 ist ein radial verlaufender Ringkörper, der konzentrisch um die Welle 25 angeordnet ist.

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10.

Die Anschlagschale 34 ist ein Ringkörper, der in axialer Nähe zu der Trägerplatte 32 angeordnet ist und gegen dieselbe anliegt, sowie konzentrisch um die Welle 26 angeordnet ist. Die Anschlagschale 34 enthält einen radial verlaufenden Abschnitt 54 und einen axial verlaufenden Abschnitt 56, der von der Trägerplatte 32 wegweist. Vorzugsweise sind die Abschnitte 54, 56 einstückig ausgebildet. Das distale Ende 56 der Anschlagschale 34 ist unter einem Winkel von 15 bis 23° (vorzugsweise 20°) in Richtung auf die Trägerplatte 32 und' den Schaft 26 geneigt. Befestigungseinrichtungen 60 (Figur 2) verbinden die Anschlagschale 34 und die Trägerplatte 32 mit der Nabe 31. Die Befestigungseinrichtungen 60 beispielsweise enthalten eine Vielzahl von Halteschrauben 61/ die jeweils einen Kopfabschnitt 62, der in einer kegeligen Senkbohrung 64 in der Anschlagschale 34 aufgenommen ist und einen zylindrischen Abschnitt 65 haben, der sich mittels Gewindeeingriff durch die Trägerplatte 32 erstreckt und in Gewindeeingriff mit einer Bohrung 66 in der Nabe 31 ist.

Die freistehenden Teile 36 (s. Figur 3) weisen jeweils ein geradzylindrisches Rohr, das mit Innengewinde versehen ist, auf, das zur Aufnahme einer Einstelleinrichtung 67, wie Schrauben 68, an einem der Enden dient. Am anderen Ende sind Befestigungseinrichtungen 70 vorgesehen, mittels denen die freistehenden Teile 36 fest mit der Trägerplatte 32 verbunden sind.

^ Die Befestigungseinrichtungen 70 sind für den Fachmann an sich bekannt und können beispielsweise von einer Schraube 72 gebildet werden, die einen Kopfabschnitt 74 hat, der in einer kegeligen Senkbohrung 76 in. der Trägerplatte 32 aufgenommen ist und einen Schaftabschnitt 78 (Figur 5) hat, der sich axial in einen der freistehenden Teile 36 erstreckt und in Gewindeeingriff mit dem Inneren derselben ist.

1/1,

Zwischenbaugruppe 14

Die Zwischenbaugruppe 14 enthält eine Schwingplatte 80, eine Rücksetzhülse 82, eine Vielzahl von Schenkeln 84 und eine Anschlagplatte 86.

Die Schwingplatte 80 ist ein radial verlaufender Ringkörper, der radial in einem Abstand zu der Welle 26 und konzentrisch um dieselbe angeordnet ist.

Die Anschlagplatte 86, die in den Figuren 2, 3, 5 und 13A bis 13E gezeigt ist, ist ein radial verlaufender Ringkörper, der in radialem Abstand zu der Welle 26 und konzentrisch um dieselbe angeordnet ist. Speziell

bezugnehmend auf Figur 13A enthält die Anschlagplatte 86 Seitenwandungen 102 und 104 und eine entsprechend gestaltete radial äußere Wandung 106, die von der Welle 26 nach der Montage radial entfernt liegt. Die Wandung. 106 enthält eine axial verlaufende Fläche 108 und eine

erste geneigte Fläche 110, die sich von der axial verlaufenden Fläche 108 in einer Richtung radial nach außen und in Richtung auf die Tragplatte 32 unter einem Winkel von 15° bis 23°, vorzugsweise unter dem gleichen

Winkel wie das distale Ende 58, aber mit entgegenge-25

setzter Neigung, erstreckt. An die erste geneigte Flache 110 schließt sich eine zweite geneigte Fläche 112 an, die sich von der ersten in Richtung auf die Welle 26 und die Tragplatte 32 unter einem Winkel von etwa

8° und vorzugsweise von nicht kleiner als 8° erstreckt. 30

Wie sich am besten Figur 5 entnehmen läßt, enthält die Anschlagplatte 86 eine Vielzahl von Langlöchern 87, durch die jeweils unter Einhaltung einer Spielpassung einer der freistehenden Teile 36 geht. Unter

Langlöcher, wie beispielsweise den Langlöchern 87, ist bei der gesamten Beschreibung eine Bohrung zu verstehen,

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die zwei zylinderstumpfförmige Endwandungen 88 hat, die tangential durch gerade Seitenwandungen 89 verbunden sind.

Die Anschlagplatte 86 ist mit der Schwingplatte 80 mit Hilfe einer Vielzahl von Schenkeln 84 verbunden, die etwa in axialer Richtung verlaufen und in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Jeder Schenkel ist in Form eines geradzylindrischen hohlen Rohres ausgebildet und sie sind jeweils mittels einer Spielpassung durch entsprechend dazu fluchtende Langlöcher 90, 91 in dem- radial verlaufenden Abschnitt 54 der Anschlagschale 34 (s. auch Figur 6) und der Tragplatte 32 jeweils durchführbar.

Befestigungseinrichtungen 92 verbinden die Anschlagplatte 86 und die Schwingplatte 80 und diese enthalten beispielsweise eine Vielzahl von Schrauben 93, die jeweils einen Schaftabschnitt 94 haben, der sich durch einen der Schenkel 84 erstreckt. Jede Schraube 93 hat einen Kopfabschnitt 95, der in einer kegeligen Aussenkung 96 in der Schwingplatte 80 aufnehmbar ist und einen mit Gewinde versehenen Schaftabschnitt 94, der in Gewindeeingriff mit einer Bohrung 98 in der Anschlagplatte 86 ist.

Die Rücksetzhülse 82 ist ein axial verlaufendes dünnwandiges, geradzylindrisches Rohr, das mit dem Rest der Zwischenbaugruppe 14 verbunden ist, die beispielsweise von Befestigungseinrichtungen 100 umgeben ist, die eine Vielzahl von Befestigungsschrauben 101 enthalten, mittels der die Rücksetzhülse an der Schwingplatte

80 befestigt ist.
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Außenantrieb-Baugruppc 16

Die Außenantrieb-Baugrupps 16 enthält einen Außenantriebsflansch bzw. einen Abtriebsflansch 120, eine ° Nockenscheibe 122 und eine Vorbelastungseinrichtung 12 4.

Die Nockenscheibe 122 (s. Figuren 3 und 8) ist ein radial verlaufender Ringkörper, der in einem Abstand konzentrisch um die Nase 30 angeordnet ist. Die Nockenscheibe 122 ist auch in einem Abstand parallel zu der Schwingplatte 80 angeordnet. Die Schwingplatte 80 und die Nockenscheibe 122 enthalten jeweils axial verlaufende Ausnehmungen 114 und 116 in ihren jeweils gegen-

überliegenden Flächen 117, 118. Die Ausnehmungen 114 und 116 sind in Winkelrichtung und in radialer Richtung ausgerichtet und derart bemessen, daß jede einen Abschnitt (kleiner als die Hälfte) der Hauptkugeln 21

aufnehmen kann.
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Während die Ausnehmung 114 eine Blindöffnung ist, die sich von der Fläche 117 orthogonal in die Schwingplatte erstreckt und beispielsweise in einer konischen Endwandung 119 endet, ist die Ausnehmung 116 als eine Durch-

gangsbohrung ausgebildet. Die Ausnehmungen 114, 116 bilden auch einen Teil der Kraftvergleichseinrichtung 20, die nachstehend beschrieben wird.

Der Flansch 120 in den Figuren 2 und 4 enthält einen 30

axial verlaufenden Abschnitt 128 und einen Abschnitt 130 (s. Figur 4), der sich von diesem radial nach außen in Richtung zu der Rücksetzhülse 82 erstreckt. Der Flansch 120 ist vorzugsweise integral ausgebildet. Der Abschnitt 130 des Flansches 120 enthält ferner eine

Vielzahl von Gewindebohrungen 132 oder andere Einrichtungen, die zur Montage der Drehinomentaufnahmeeinrichtung dienen.

Unter Bezugnahme auf Figur 3 ist der Flansch 120 mit der Nockenscheibe 122 mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen, wie Bolzen, Schrauben-oder Stiften, verbunden, wobei mit 134 Schrauben gezeigt sind. Der axial verlaufende Abschnitt 128 ist mit der Nabenbaugruppe 12, vorzugsweise in radialer Richtung von der Nase 30 mit Hilfe einer Lagereinrichtung, wie ein abgedichtetes bzw. abgeschlossenes Kugellager 135, verbunden, auf der sie sich mit unwesentlicher Reibung (schwimmende Lagerung) drehen kann.

BezugskrafterZeugungseinrichtung 22

Die BezugskrafterZeugungseinrichtung 22 enthält eine Gehäusehülse 136, eine Federplatte 137, Distanzteile 138, 140, eine Verriegelungseinrichtung 24, eine Vorbelastungseinrichtung 144 (s. Figuren 3 und 9) und eine Einstellschale 146.

Wie in den Figuren 2, 3 und 7 gezeigt, ist die Einstellschale 146 ein Ringkörper, der radial in einem Abstand von der Welle 26 und konzentrisch um dieselbe angeordnet ist, und der einen radial verlaufenden Abschnitt 148 und einen axial verlaufenden Abschnitt 150 hat, sowie mit den freistehenden Teilen 36 über die Einstelleinrichtung 68 verbunden ist. Die Einstelleinrichtung 68 enthält beispielsweise, wie in Figur 3 gezeigt, eine Vielzahl von Schrauben 152, die jeweils einen Kopfabschnitt, der gegen den Abschnitt 148 anliegt, und einen Schaftabschnitt 156 aufweisen. Eine Einrichtung, wie ein Federring bzw. eine Verschlußscheibe 158 (mit biegbaren Verriegelungszungen 159) ist zwischen jedem Kopfabschnitt 154 und dem Abschnitt 148 angeordnet und kann dazu verwendet werden, das unerwünschte Lösen der jeweiligen Schrauben 152 zu verhindern. Der Schaftabschnitt

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-Κ156 erstreckt sich durch don Federring 158 und durch eine Bohrung 160 in dem radial verlaufenden·Abschnitt 148 der Einstellschale 146 und er ist mittels Gewindeeingriff in den freistehenden Teilen 36 aufgenommen. Die Einstellschale 146 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß sie relativ zu der Schwingplatte 80 zwischen der Position "a" und der Position "b" (in gebrochenen Linien in Figur 2 eingetragen) translatorisch in axialer Richtung bewegbar ist, wenn die Einrichtung 67, wie die Schrauben 152 durch Verdrehen eingestellt wird.

Die Gehäusehülse 136 ist ein axial verlaufendes, dünnwandiges geradzylindrisches Rohr, das konzentrisch um den axial verlaufenden Abschnitt 150 der Einstellschale 146 angeordnet ist.

Die Federplatte 137 ist ein Ringkörper, der in radialem Abstand zu der Welle 26 und konzentrisch um dieselbe angeordnet ist. Die Federplatte 137 verläuft parallel und in einem Abstand zu dem radial verlaufenden Abschnitt 148 der Einstellschale 146. Auch hier sind Distanzteile 138 und 140 vorgesehen.

Die Distanzteile 138, 140 sind gesondert von der Federplatte 137 mittels eines Halteringes 162 vorgesehen und sie sind auf der axial von dem radial verlaufenden Abschnitt 148 der Einstellschale 146 gegenüberliegenden Seite der Federplatte 137 angeordnet. Der Haltering 132

zusammen mit den Sperrkugeln 25 nehmen in axialer Richtung die Distanzteile 138, 140 auf. Das Distanzteil 138 beispielsweise ist eine relativ dicke weiche Unterlegscheibe, während das Distanzteil 140 eine relativ dünne harte Unterlegscheibe ist. Alternativ können die Distanzteile 138, 140 auch einstückig ausgelegt sein (nicht gezeigt), was sich aus der nachstehend noch be-

schriebenen Funktionsweise ergibt.

Wie sich Figur 9 entnehmen läßt, ist zwischen der Federplatte 137 und der Einstellschale 146 eine Vielzahl von Schraubendruckfedern 164 anordenbar, die vorzugsweise die Vorbelastungseinrichtung 144 bilden. Die Schraubenfedern 164 sind jeweils auf ersten und zweiten Federbetätigungselementen 166 und 168 angeordnet. Die Betätigungselemente 166 und 168 sind fest mit der Federplatte 137 und der Einstellschale 146 jeweils mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen, wie Schrauben und 172, jeweils verbunden.

Die Schraubendruckfedern 164 sind in ümfangsrichtung in einem Abstand jeweils an demselben radialen Abstand von der Welle 26 angeordnet.. Während bei der bevorzugten Ausführungsform sechs Federn (in der Zeichnung sind nur drei gezeigt) vorgesehen sind, kann selbstverständlieh auch eine andere Anzahl von Federn vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß diese eine ausreichend starke Bezugskraft erzeugen können, die gemäß der Erfindung durch diese Federn aufzubringen ist. In Figur 9 sind auch die freistehenden Teile 36, die Bohrungen 60 in der Einstellschale 146, die Gehäusehülse 136 und die Bohrungen 174 in der Federplatte 137 gezeigt, durch die die freistehenden Teile 36 unter Einhaltung einer Spielpassung aufgenommen sind.

^O Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die von der Einrichtung 22 erzeugte Bezugskraft mit Hilfe der Einrichtung 67, beispielsweise durch ein Anziehen oder Lösen der Schrauben 68, einstellbar ist, wodurch die Kompression der Schraubenfedern 164 vergrößert oder verkleinert wird, wodurch wiederum bewirkt wird, daß die jeweilige, auf die Federplatte 137 wirkende Bezugskraft

größer oder kleiner wird.

Die Erfindung zieht auch eine weitere Abwandlung der Bezugskraft in Betracht, indem man einige der Schraubenfedern 164 wegnimmt. Beispielsweise kann jede zweite Feder entfernt werden, um die Bezugskraft zu halbieren, die auf die Federplatte 137 einwirkt, wenn man eine bestimmte Einstellung der Einstelleinrichtung vorgenommen hat.

Kraftvergleichseinrichtung 20

Die Kraftvergleichseinrichtung 20 enthält die Hauptlagerkugeln 21, einen Käfig 178 und die Ausnehmungen 114, 116.

Der Käfig 178 ist ein radial verlaufender Ringkörper, der axial zwischen der Schwingplatte 80 und der Nockenscheibe 122 und in einem radialen Abstand zu der Welle

26 sowie konzentrisch um dieselbe angeordnet ist. Er enthält eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abständen angeordneten Durchgangsbohrungen 180 (s. Figuren und 14), die derart beschaffen und bemessen sind, daß

sie die Hauptkugeln 21 unter Einhaltung einer Spiel-25

passung aufnehmen. Die Hauptkugeln 21 sind in Durchgangsbohrungen 118 sowie in den Ausnehmungen 114 und 116 aufgenommen, so daß sie in diesen mechanisch festgehalten sind.

Die Hauptkugeln 21 und die Ausnehmungen 114 und 116 bilden eine Nockeneinrichtung, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß während der relativen Drehung zwischen der Nabenbaugruppe 12 und der Außenantriebsbaugruppe 16 zuerst eine Rollbewegung und dann (infolge

der Wechselwirkung zwischen den nachstehend beschriebenen Teilen) eine Gleitbewegung jeder der Hauptkugeln

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21 jeweils um ihre zugeordneten Ränder 182, 184 der Ausnehmungen 114, 116 ausführen. Diese Ränder 182, 184 sind scharfe Ränder, die einer Quadratecke angenähert sind. Die Ränder 182, 184 sind so bemessen, daß sie axial in einem Abstand liegen und die Hauptkugeln 21 sind so bemessen, daß sie mit den Rändern 182, 184 zusammenarbeiten, auf denen sie sich unter Bildung eines Nockenwinkels von etwa 25° bezüglich einer senkrecht zur Welle 26 verlaufenden Ebene während des Eingriffszustandes bewegen. Die Hauptkugeln 21 drehen sich während des Lösezustandes, wenn der Nockenwinkel größer wird, bis dieser etwa 65° bei der manuell rücksetzbaren Ausführungsform oder etwa 45° bei der automatisch rücksetzbaren Ausführungsform erreicht (wobei diese nachstehend noch näher beschrieben wird). An diesem Punkt sind die Ränder 182, 184 in Berührung mit den zugeordneten Hauptkugeln 21 an 18Q° entfernt voneinander liegenden Punkten. Bei größeren Nockenwinkeln führen die Hauptkugeln 21 eine Gleitbewegung aus.

Figur 10 zeigt eine Unterbaugruppe der Kupplung 10 mit Hauptkugeln 21, die in ihren zugeordneten Ausnehmungen 114 in der Schwingplatte 80 ruhen. In dieser Ansicht sind auch die Nabe 31 und eine Vielzahl von Käfiganschlageinrichtungen 185 zu sehen.

Unter Bezugnahme auf die in Figur 14 gezeigte auseinandergezogene Darstellung enthält jede Käfiganschlag- ^ou einrichtung 185 einen Kopfabschnitt 186 und einen hohlzylindrischen Schaftabschnitt 187, der mit diesem verbunden ist. Zur automatischen Rücksetzung ist die Hülse 188 in Form eines dünnwandigen Rohres über dem Schaftabschnitt 187 angeordnet. Eine Halteeinrichtung 189 enthält beispielsweise eine Schraube 190, die durch eine kegelige Aussenkung 191 in dem Käfig 178 geht und mittels eines Gewindeeingriffs in den zylindrischen Schaft·.-

abschnitt 187 eingreift, in den sie mittels Innengewinde eingeschraubt ist. Der Schaftabschnitt 187 erstreckt sich durch ein Langloch 192 in der Schwingplatte 80. Die radiale Breite des Langloches 192 ist kleiner als der Durchmesser des Kopfabschnittes, aber größer als der Durchmesser der Hülse 188. Die Arbeitsweise der Käfiganschlageinrichtung 185 wird nachstehend unter der Zwischenüberschrift "Rücksetzen" näher erläutert. 10

Keileinrichtungen 18

Die Keileinrichtung 18, die in Figur 3 und den Figuren 13A bis 13E gezeigt ist, enthalt eine Vielzahl (wobei

nur drei gezeigt sind) von Keilkugeln 19, die Trag-15

platte 32, die Anschlagschale 34 sowie die Anschlagplatte 86, wenn die Keilkugeln 19 in den letztgenannten Teilen der Kupplung 10 aufgenommen sind und mit diesen zusammenarbeiten.

Nach, Figur T3A sind die Keilkugeln 19 zwischen der Anschlagplatte 86 und der Tragplatte 32 in einer Vielzahl von Ausnehmungen 202 und 204 angeordnet (jede Ausnehmung 202 verläuft koaxial zu einer der zugeordneten

Ausnehmungen 204). Jede Ausnehmung 202 ist in Form einer 25

zylindrischen Blindbohrung ausgebildet, die in der Seitenwandung 104 der Anschlagplatte 86 angeordnet ist, die der Anschlagschale 34 gegenüberliegt. Jede Ausnehmung 202 enthält eine zylindrische Seitenwandung 206 und eine radial verlaufende kreisförmige Endwandung 208 und sie ist derart bemessen, daß sie einen Durchmesser hat, der etwa gleich dem Radius der jeweiligen Keilkugeln 19 ist, sowie eine axiale Tiefe, ausgehend von der Fläche 104 zu der Endwandung 208, die ebenfalls etwa

₃g gleich dem Radius der jeweiligen Keilkugeln 19 ist. Somit ist eine der Keilkugeln 19 teilweise unter Einhaltung einer Spielpassung darin aufgenommen. Jede Ausneh-

mung 204 enthält eine kegelstumpfförmige Fläche 209 und erstreckt sich axial durch die Fläche 210 der Tragplatte 32. Zwischen jeder der Ausnehmungen 202, 204 und in axialer sowie winkelmäßiger Ausrichtung hierzu ist in axialer Richtung eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 212 in der Anschlagschale 34 ausgebildet, die jeweils einen solchen Durchmesser haben, daß sie eine der Keilkugeln 19 unter Einhaltung einer Spielpassung aufnehmen ^q können (diese Angaben beziehen sich auf den Zustand, wenn die Zwischenbaugruppe 14 in ihrer Eingriffsstellung ist) .

Arbeitsweise der Keileinrichtung 18 und der Kraftver-

gleichseinrichtung 20

Abweichend von der zuvor beschriebenen bevorzugten Aus-' führungsforrn nach der Erfindung läßt sich die Arbeitsweise einer Drehmoment-Uberlastkupplung nach der Erfindung anhand der vereinfachten schematischen Ansichten nach den Figuren 11 und 12 näher erläutern.

Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kupplung 235, die nach der Erfindung ausgelegt ist. Diese Kupplung ist in Figur 11 in ihrem Eingriffszustand und in Figur 12 in ihrem ausgerückten Zustand gezeigt.

Selbstverständlich bewegt sich die Zwischenbaugruppe 242 in axialer Richtung (in Richtung der Pfeile "d") zwischen diesen beiden Stellungen.

In den Figuren 11 und 12 ist ein erstes Element 240 betriebsmäßig und unter Bildung einer Drehantriebsverbindung mit einem Zwischenelement 242 über eine Keileinrichtung 244 verbunden, die eine Vielzahl von Keilkugeln 246 enthält, die in zugeordneten und fluchtenden Ausnehmungen 248 und 250 in dem ersten Element 240 und dem Zwischenelement 24 2 jeweils angeordnet sind. Ein zweites

O -J) L -3 υ ο υ

Element 252 ist betriebsmäßig und unter Herstellung einer Antriebsverbindung mit dem Zwischenelement 242 über die Kraftvergleichseinrichtung 254 verbindbar, die eine Vielzahl von Hauptkugeln 256 aufweist, die in jeweils zugeordnete und in entsprechender Anzahl vorgesehenen sowie dazu fluchtenden Ausnehmungen 258, 260 in dem Zwischenelement 242 und dem zweiten Element 252 jeweils angeordnet sind. Die Kraftvergleichseinrichtung 254 enthält ferner einen Käfig 260, der zwischen dem Zwischenelement 242 und dem zweiten Element 252 angeordnet ist und hat eine Bohrung 264, die koaxial durch dasselbe verläuft und zu den Ausnehmungen 258 und 260 fluchtet, sowie derart bemessen ist, daß sie eine der Hauptkugeln 256 unter Einhaltung einer Spielpassung aufnimmt. Eine Krafterzeugungseinrichtung 266 enthält eine verstellbare Platte 268, die in einem Abstand von dem Zwischenelement 242 angeordnet ist, wobei dieser Abstand mit Hilfe beispielsweise einer Stellmutter veränderbar ist. Zwischen dem Zwischenelement 242 und der Stellplatte 268 ist eine Schraubendruckfeder 270 angeordnet, die derart beschaffen, ausgelegt und angeordnet ist, daß sie das Zwischenelement 242 mit einer Bezugskraft beaufschlagt, durch das seinerseits die Kraft zu der Kraftvergleichseinrichtung 254 übertragen wird. Lagereinrichtungen 272 sind zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet. Vorzugsweise enthält die Lagereinrichtung 272 ein abgedichtetes bzw. abgeschlossenes Kugellager 274, das an Ort und Stelle mittels eines Halteringes 276 gehalten ist.

Wenn beim Arbeiten dieser Kupplung das erste Element sich unter Einwirkung eines Drehmoments unterhalb eines vorbestimmten Wertes dreht, der als Schalt- bzw. Auslösedrehmoment bezeichnet wird, nimmt die Kupplung 2 die in Figur 11 gezeigte Stellung ein, in der das Dreh-

moment über das erste Element 240 an das Zwischenelement 242 und anschließend an das zweite Element 252 angelegt wird, wodurch bewirkt wird, daß sich dieses zusammen mit dem ersten Element dreht. Wenn jedoch das Drehmoment größer als der vorbestimmte Wert wird, bewirkt die axiale Kraft infolge des auf die Hauptkugeln 256 einwirkenden Drehmomentes, daß sich die Hauptkugeln um die Ränder 278, 280 der fluchtenden Ausnehmungen 258, 260 jeweils drehen, so daß hierdurch das Zwischenelement 242 axial von dem zweiten Element 252 weggetrieben wird, wenn das erste Element 240 seine Drehbewegung relativ zu dem zweiten Element 252 fortsetzt. Die Hauptkugeln 256 kommen vollständig von ihren Aus-

^5 nehmungen 258, 260 frei und die Kraftvergleichseinrichtung 254 nimmt die in Figur 11 gezeigte Stellung ein, in der die Hauptkugeln 256 auf gegenüberliegenden Flächen des Zwischenelements 242 und des zweiten Elements 252 jeweils rollen. Gleichzeitig mit der zuvor beschriebenen Wirkungsweise der Kraftvergleichseinrichtung 254 drehen sich die Keilkugeln 246 in ihren fluchtenden zugeordneten Ausnehmungen 248 und 250 und insbesondere bewegen sie sich um die Ränder 282, 284 jeweils schwenkbar (s. Figur 12), wenn sich das Zwischenelement 242 in axialer Richtung bewegt.

Die hier gezeigte Keileinrichtung 244 hat den Vorteil verminderter Reibungswerte im Vergleich zu üblichen Keilverbinden, obgleich eine Keilfunktion erfüllt wird und eine axiale Freiheit besteht, um sowohl axiale Fehlausrichtungen als auch Fehlausrichtungen in Winkelrichtung aufzunehmen bzw. auszugleichen. In Wirklichkeit wirken die Keilkugeln 246 als sich abrollend bewegende .Nocken.

όόΔΌΟΌΟ

Hieraus ist ersichtlich, daß die Keileinrichtung 244 und die Kraftvergleichseinrichtung 254 beim Schalten bzw. Auslösen der Kupplung 235 zusammenwirken, d.h., wenn das Drehmoment den vorbestimmten Schalt- bzw. Auslösedrehmomentwert überschreitet. Ferner ist aus dieser vereinfachten Darstellung auch erkenntlich, daß der vorbestimmte Wert des Drehmoments, der zu einer Umschaltung des Zwischenelements 242 führt, durch die Größe der Bezugskraft bestimmt ist, die über das Zwischenelement 242 auf die Kraftvergleichseinrichtung 254 einwirkt.

Ferner ist von Bedeutung, daß die Hauptkugeln 256 und die Keilkugeln 246 während des Umschaltens sich schwenkend um die Ränder ihrer zugeordneten fluchtenden Ausnehmungen 258, 260; 248, 250 bewegen, die derart ausgebildet sind, daß sie einen Winkel von etwa 90° einschließen. Allgemein gesprochen bedeutet dies, daß auf diese Art und Weise eingeschlossene Kugeln zuverlässig sich rollend oder schwenkend längs den Rändern bewegen, so daß ein Ausrücken der Kupplung 238 unter verminderten Reibungsverlusten erfolgt, wenn das Zwischenelement 242 in axialer Richtung gestoßen wird.

Somit ist ersichtlich, daß die relative Gegendrehung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 240, 252 bewirkt, daß das Zwischenelement 242 oberhalb des Drehmomentschaltwertes in axialer Richtung gestoßen wird, der durch die Bezugskraft vorgegeben ist.

Wenn jedoch eine Verriegelungseinrichtung, wie jene, die in den Figuren 13A bis 13E gezeigt ist, fehlt, würde bei einer fortgesetzten Drehbewegung der Kupplung 238 das Zwischenelement 242 zu der in Figur 11 gezeigten axialen Stellung nur dann zurückkehren, wenn es nochmals in axialer Richtung gestoßen wird und wenn nochmals das

- η - 3Μ.

einwirkende Drehmoment das Schaltdrehmoment überschreitet.

Im folgenden sei nunmehr wiederum auf die bevorzugte Ausfuhrungsform insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 hingewiesen. Wenn ein Überlastdrehmoment an der Kupplung 10 anliegt, wird die Zwischenbaugruppe 14 in axialer Richtung gestoßen. Die Hauptkugeln 21 bewegen sich schwenkend um die Ränder 182, 184, wenn sich die Schwingplatte 80 (ein Teil der Zwischenbaugruppe 14) von der Nockenscheibe 122 (ein Teil der _v Außenantriebsbaugruppe 16) wegbewegt. Langlöcher 90, 91 nehmen ein Schwingen auf, wenn sich die Schenkel 84 in axialer Richtung durch dieselben bewegen. Jedes Langloch 192 ermöglicht auf eine ähnliche Weise eine geringfügige Drehung der Schwingplatte 80 relativ zu dem Käfig 178, wobei jedoch aber die Schwingungsbewegung bzw. Drehbewegung begrenzt wird, da eine Berührung mit dem Schaftabschnitt 187 der Anschlageinrichtung 185 auftritt oder dieselbe gegen diesen Schaftabschnitt stößt. Nach dieser Berührung können die Hauptkugeln 21 sich nicht mehr weiter rollend bewegen (sondern sie bewegen sich gleitend), da der Käfig 178 nunmehr drehfest mit der Schwingplatte 80 verbunden ist. Eine weitere Bewegung der Nockenscheibe 122 macht die Kraftvergleichseinrichtung 20 wirkungslos, so daß sie nicht mehr weiter die Zwischenbaugruppe 14 und die Außenantriebsbaugruppe 16 verbindet. Die Kupplung 10 nimmt somit ihre ausgerückte Stellung ein, in der die Welle 26 die Drehmoment aufnehmende Einrichtung nicht treibt.

Verriegelungseinrichtung 2 4

Die Verriegelungseinrichtung 24, die sich den Figuren ° 2, 3 und 13A bis 13E entnehmen läßt, enthält einen Ring, der eine Vielzahl von Verriegelungskugeln 25, die Verriegelungsplatte 86, die Lagerfläche 300 (die von der von

36.

dem Distanzteil 138 entfernt liegenden Fläche des Distanzteils 140 gebildet wird) und die Anschlagschale 34 aufweist.

Der Ring aus Verriegelungskugeln 25 kann sich in einer

radialen Richtung ("ausdehnen") und zwar zwischen den in den Figuren 13A bis 13B gezeigten Stellungen. Jede Verriegelungskugel 25 ist ein gesondertes sphärisches -^q Element, das mechanisch derart aufgenommen ist, daß es sich drehen und in radialer Richtung translatorisch während der Bewegung zwischen den verschiedenen Stellungen bewegen kann.

!5 Figur 13A zeigt die Eingriffsstellung, in der die Verriegelungskugeln 25 zwischen der Krafterzeugungseinrichtung 22 und der- Zwischenbaugruppe 14 angeordnet sind und die Bezugskraft auf diese übertragen. In dieser Stellung befinden sich die Verriegelungskugeln 25 in einem Ringraum, der sich zwischen der ersten geneigten Fläche 110 der Verriegelungsplatte 86, der Lagerfläche 300 und der radial inneren zylindrischen Fläche 301 des axial verlaufenden Abschnitts 56 der Anschlagschale 34 bildet, wobei die Verriegelungskugeln 25 diese Flächen berühren. Sie bilden einen "zusammengedrängten" Ring, d.h. einen Ring, der eine vollständige Ergänzung von Verriegelungskugeln 25 hat.

In der in Figur 13B gezeigten Stellung sind die Verriegelungskugeln 25 zwischen der Lagerfläche 300, der ersten geneigten Fläche 110 der Verriegelungsplatte 86 und einem Rand 3Ό2 der Anschlagschale 34 angeordnet und zwischen diesen Flächen eingeschlossen. Die Verriegelungskugeln 25 sind vorzugsweise derart angeordnet, daß eine hypothetische Ebene senkrecht zur Welle 26, die durch den Mittelpunkt der Verriegelungskugeln 25 geht, ebenfalls auch etwa durch den Rand 302 gehen würde. Die

Bewegung der Verriegelungskugeln zwischen den in Figur 13A und Figur 13B gezeigten Stellungen läßt sich als eine "vorläufige Bewegung" bezeichnen.

In der in Figur 13C gezeigten Stellung sind die Verriegelungskugeln 25 zwischen der Lagerfläche 300/ dem distalen Ende 58 und einem Rand 304 eingeschlossen, der durch die Übergangsstelle von der ersten zu der IQ zweiten geneigten Fläche 110 und 112 gebildet wird.

Die Bewegung der Verriegelungskugeln 25 zwischen den in den Figuren 13B und 13C gezeigten Stellung läßt sich als "aktive Ausdehnungsbewegung" bezeichnen.

^5 Die in Figur 13D gezeigte Stellung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verriegelungskugeln 25 in einer überzentrierten Weise auf der zweiten geneigten Fläche und zwischen der Lagerfläche 300, dem distalen Ende und der geneigten Fläche 112 angeordnet sind. Die Bewegung der Verriegelungskugeln 25 zwischen den in Figur 13C und 13D gezeigten Stellungen läßt sich als "Durchbewegung" bezeichnen. Beide Stellungen und die in Figur 13C gezeigte Stellung sind der Lösestellung der Kraftvergleichseinrichtung 20 zugeordnet.

Die in Figur 13E gezeigte Stellung ist als "nicht fluchtende Rücksetzstellung" bekannt, in der die Verriegelungskugeln 25 zwischen der Lagerfläche 300 und dem distalen Ende .58 sowie der ersten geneigten Fläche 110 angeordnet sind.

Arbeitsweise der Verriegelungseinrichtung 24

Weiterhin bezugnehmend auf die Figuren 1-3Ά bis 13E ist hieraus zu ersehen, daß die Verriegelungskugeln 25 auf der ersten geneigten Fläche 110 durch das Einklemmen zwischen der geneigten Fläche 110 und der Lagerfläche

O O I. Ό υ

- -Αι ~

τ\.

nach oben getrieben werden, wenn die Zwischenbaugruppe 14 sowohl von der Außenantriebsbaugruppe 16 als auch von der Nabenbaugruppe 12 in axialer Richtung weggestoßen wird. Die Verriegelungskugeln 25 übertragen die axiale Komponente der Kraft, der sie durch die Krafterzeugungseinrichtung 22 ausgesetzt sind, so daß sich diese in ähnlicher Weise in axialer Richtung bewegt. Somit nimmt die Verriegelungseinrichtung 24 die in Fi-

^q gur 13A gezeigte Stellung im Eingriffszustand bzw. im Wirkzustand der Kraftvergleichseinrichtung 20 ein und sie bewegt sich in die in Figur 13B gezeigte Stellung unmittelbar nach dem Beginn der axialen Bewegung der Zwischenbaugruppe 14 und daraufhin nimmt sie die in

^g Figur 13C gezeigte Stellung während des Lösezustandes bzw. in der ausgerückten Stellung ein. Bei einer fortgesetzten axialen Bewegung der Zwischenbaugruppe 14 während des Lösezustandes wird bewirkt, daß die Verriegelungskugeln 25 zu einer überzentrierten Stellung bewegt werden, die in Figur 13D gezeigt ist. Eine weitere radiale Ausdehnung des Ringes aus Verriegelungskugeln 25 wird durch die einklemmende Wirkung des geneigt verlaufenden distalen Endes 58 verhindert, das mit den Verriegelungskugeln 25 und der Lagerfläche 30 zusammenwirkt. Eine rückkehrende axiale Bewegung der Zwischenbaugruppe 14 wird durch die zweite geneigte Fläche 112 verhindert, die mit dem distalen Ende 58 und der Lagerfläche 300 zusammenarbeitet, da zur Rückbewegung der Verriegelungskugeln 25 zu ihrer Vorbewegungsstellung nach Figur 13A sie sich nicht nur von ihrem Keileingriff von der Lagerfläche 300 am distalen Ende 58 lösen müssen, sondern sich auch zwangsweise nach "oben" (radial nach außen) auf der geneigt profilierten Fläche 112 bewegen müssen, wobei eine solche Bewegung durch diese Fläche und den Winkel am distalen Ende 58 verhindert wird.

Kraftwege

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Kupplung 10 soll ein Teil der Kraftübertragungswege durch die Kupplung 10 näher unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 erläutert werden.

Der Weg für das übertragene Drehmoment in der Eingriffsstellung bzw. der eingerückten Stellung der Kupplung 10 verläuft wie folgt: Welle 26 zu Buchse 28 zu Nabe 31 zu Trägerplatte 32 und Anschlagschale 34 zu Keilkugeln 19 zu Verriegelungsplatte 86 zu Schenkeln 84 zu Schwingplatte 80 zu Hauptkugeln 21 zu Nockenscheibe 22 und

schließlich zum Flansch 120.
15

Der Weg der Bezugskraft in der Eingriffsstellung der Kupplung 10 läßt sich wie folgt angeben: von der Krafterzeugungseinrichtung 22 (d.h. die von den Schraubenfedern 64 auf die Federplatte 137, den Haltering 162 und die Distanzelemente 138, 140 übertragene Kraft) zu den Verriegelungskugeln 25, zu der Verriegelungsplatte 86 zu den Schenkeln 84 zu der Schwingplatte 80 und schließlich zu den Hauptkugeln 21.

£)_er Drehmomentübertragungsweg in der ausgerückten Stellung der Kupplung 10 wird durch das Wirkungsloswerden der Zwischenverbindung mit der Kraftvergleichseinrichtung 20 unterbrochen und daher dreht sich der Flansch 120 schwimmend auf dem abgedichteten Kugellager 135,

° um denselben mit der Nase 30 der Nabenbaugruppe 12 zu verbinden. Wenn ein Drehmoment von der Welle 2 8 einwirkt/ dreht sich die Nabenbaugruppe 12 frei unabhängig von und relativ zu der Außenantriebs-Baugruppe bzw. der

Leistungsabtriebsbaugruppe 16.
35

Der Weg der Bezugskraft in der ausgerückten Stellung der Kupplung 10 erstreckt sich von der Krafterzeugungseinrichtung 22 zu den Verriegelungskugeln 25 und zu der Anschlagschale 34. Hieraus ist ersichtlich, daß die an der Kraftvergleichseinrichtung 20 auftretende Bezugskraft Null wird und dieser Wert beibehalten wird, bis die Kupplung 10 wiederum ihre Eingriffsstellung bzw. ihre eingerückte Stellung einnimmt.

Rückstellung

Die Kupplung 10 kann manuell oder automatisch zurückgestellt werden. Ferner ermöglicht die Kupplung 10 gegebenenfalls eine Einstellungs-Rückstellung, eine Kontrollrückstellung sowie eine Nichtkontrollrückstellung. Diese sollen nachstehend näher beschrieben werden.

Die Rückstellung der Kupplung 10 von Hand in ihre eingerückte Stellung wird unter Verwendung der Handkraft beispielsweise bewirkt, indem manuell unter Verwendung eines billigen Werkzeuges, wie eines Schraubenziehers oder eines einfachen Hebels (nicht gezeigt) diese von Hand aufzubringende Kraft zur Anwendung gebracht wird.

zur Rückstellung der Kupplung 10 wird die Zwischenbaugruppe 14 in Richtung der Eingriffsstellung zurückgedrückt, d.h. in axialer Richtung in Richtung auf die Außenantriebsbaugruppe 16 und die Nabenbaugruppe 12 bewegt. Hierdurch wird ermöglicht, daß sich der Ring _aus Verriegelungskugeln 2 5 radial nach innen bewegen kann sowie sich gleitend und schwenkend um den Rand zwischen der ersten und der zweiten geneigten Fläche 110, 112 bewegen kann, wie dies in Figur 13E gezeigt ist, Hierbei wird die Bezugskraft wiederum zur Einwirkung auf die Kraftvergleichseinrichtung 20 gebracht. Die Rückstellhülse 82 wird von Hand während der manuellen Rück-

- XS -

Stellung oder unter Ausnützung einer Hebelwirkung mit Hilfe des Werkzeuges in Richtung der Außenantriebs-Baugruppe 16 gedrückt;. Ein Zugang für ein solches Werkzeug ist über fensterförmige Öffnungen 310 in der Rückstellhülse 84 möglich, wie dies in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist/ so daß man manuell die Tragplatte 32 und die Schwingplatte 80 voneinander wegstemmen kann.

IQ Die Zwischenbaugruppe 14 jedoch läßt sich axial auf diese Weise selbst dann bewegen, wenn die Hauptkugeln 21 und die hierzu fluchtenden Ausnehmungen 114, 116 nicht ordnungsgemäß ausgerichtet sind. Wenn diese nicht ausgerichtet sind, so ist ausreichend Raum zur Ausführung der Rückstellbewegung vorhanden, während der ermöglicht wird, daß die Verriegelungskugeln 25 eine Stellung einnehmen, die als "nicht fluchtende Rücksetzstellung" bezeichnet wird und an Figur 13E gezeigt ist. In dieser Stellung überbrücken die Verriegelungskugeln 25 einen Teil der Bezugskraft zu der Zwischenbaugruppe 14 und .' legen ferner fortgesetzt den Rest der Bezugskraft an die Nabenbaugruppe 12 an. Bei der in Figur 13E gezeigten Anordnung beispielsweise wird die Bezugskraft etwa gleich zwischen den beiden aufgeteilt. Mit der Verriegelungseinrichtung in dieser Stellung werden die Hauptkugeln 21 geringfügig gegen die Nockenscheibe 122 gedrückt. Eine Drehung der Welle 26 in dieser Stellung der Verriegelungskugeln 25 führt zu einer Rückstellung der Kupplung 10, wenn die Hauptkugeln 21 in ihre fluchtende Stellung mit den Ausnehmungen" 114, 116 sich drehend bewegen. Bei der Ausrichtung schnappt die Zwischenbaugruppe 14 in einen Eingriffszustand ein, so daß der Antriebsübertragungsweg geschlossen ist. Bei dieser Auslegung erhält man einen minimalen Rücktrieb bzw. Widerstand von etwa 5 % des Auslöse- bzw. Schaltdrehmoments. Die nicht fluchtende Rückstellung benötigt daher keine

Λ Ο

Winkelausrichtung vor denn Einwirken oder dem Anlegen der axialen Rückstellkraft (aufgebracht durch ein Handwerkszeug) .

Die manuelle Rückstellung kann auch dadurch erfolgen, daß die Ausnehmungen 114 und 116 vor der Bewegung der Zwischenbaugruppe 14 zur Ausrichtung gebracht werden. Dies wird als "Ausrichtungs-Rückstellung" bezeichnet.

XO Ein fensterförmiger Schlitz 312 in Figur 1 ist in der Rückstellhülse 82 vorgesehen und er kann manuell mit einer Markierung 314 zur Ausrichtung gebracht werden, die zur Kennzeichnung einer Winkelausrichtung bestimmt ist. Auf diese Art und Weise ermöglicht die Erfindung eine erleichterte Winkelausrichtung unter Verwendung von leicht visuell ablesbaren Einrichtungen.

Eine automatische Rückstellung wird bei der Kupplung 10 auf einfache Art und Weise durch Einsetzen von Buchsen 188 erzielt (s. Figur 14), die in die Anschlageinrichtung 185 eingebaut werden und zusätzlich sind axiale Begrenzungseinrxchtungen 311 (s. Figur 2) vorgesehen.

Die Buchsen 188 sind jeweils über den Schaftabschnitt angeordnet. Da jede einen größeren Durchmesser als der S.chaftabschnitt 87 hat, berühren die Buchsen 188 die Langlöcher 192 der Schwingplatte 80 (als Teil der Zwischenbaugruppe 14) und zwar zu einem früheren Zeitpunkt bei der Schwingbewegung während des Eingriffszustandes und daher wird die Schwingbewegung der Zwischenbaugruppe 14 begrenzt.

Die axiale Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 begrenzt die axiale Bewegung infolge der Trägheit der Zwischenbaugruppe 14 während des ausgerückten Zustands. Dies ist insbesondere für eine automatische Rückstellung zweckmäßig. Bei einer manuellen Rückstellung ohne die axiale

Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 begrenzt die erste geneigte Fläche 110 die axiale Bewegung durch die Berührung mit der Lagerfläche 300 (alternativ kann der Kopfabschnitt 186 der Anschlageinrichtung 185 den axialen Bewegungsweg durch Berühren der Fläche 193 der Schwingplatte und der Tragplatte 32 begrenzen). Zur automatischen Rückstellung ist es erwünscht, die Zwischenbaugruppe 14 auf einen kürzeren axialen Translationsbewe-XO gungsweg während des ausgerückten Zustandes zu begrenzen. Mit der axialen Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 wird dies erreicht.

Die axiale Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 erstreckt sich durch die Federplatte 137 und ist in Gewindeeingriff mit dieser und erstreckt sich von dieser in Richtung zu der Verriegelungsplatte 86/ jedoch nicht bis zu derselben. Im ausgerückten Zustand, wenn die Zwischenbaugruppe 14 in axialer Richtung gestoßen wird, kann die axiale Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 die Verriegelungsplatte 86 bei einem vorwählbareh axialen Translationsbewegungsweg berühren und hierdurch die axiale Translationsbewegung der Zwischenbaugruppe 14 begrenzen.

Im Zusammenwirken begrenzen die Käfiganschlageinrichtung 185, die axiale Bewegungsbegrenzungseinrichtung 311 und ihre zugeordneten Bauteile die Schwinge- und Stoßbewegung der Zwischenbaugruppe 14 relativ zu der Nabenbaugruppe 12 und der Außenantriebsbaugruppe 16. Hierdurch wird eine automatische Rückstellung der Kupplung 10 ermöglicht. Sie verhindern, daß die Verriegelungskugeln 25 ihre Verriegelungsstellung oder ihre ausgerückte Stellung einnehmen. Anstelle hierfür nehmen die Verriegelungskugeln 25 direkt ihre Rücksetzstellung ohne Ausrichtung ein. Bei einer fortgesetzten relativen Drehung wird hierdurch ermöglicht, daß die Kupplung 10 auto-

O O L Ό Ο J υ

matisch rückgestellt wird, es sei denn, daß das einwirkende Drehmoment ständig das Schalt- bzw. Auslösedrehmoment überschreitet.
5

Eine Rückstellung in eine einzige Stellung, die bei vielen Anwendungsfällen erwünscht ist, ist eine Rückstellung, bei der die Zwischenbaugruppe 14 eine einzige Winkelstellung relativ zu der Außenantriebsbaugruppe 16 im Eingriffszustand einnimmt.

Dies wird durch Einbau von Positionierbolzen 316 entsprechend den Figuren 2 und 10 in die Kupplung 10 erreicht, wenn eine solche Rückstellung erwünscht ist.

Eine Vielzahl von hierfür bestimmten Positionsbolzen 316 ist vorgesehen, von denen jeder sich unter Ausrichtung durch die Durchgangs'bohrungen 318, 320, 322 in der Anschlagschale 34, die Tragplatte 32 und die Nabe 31 jeweils erstreckt und dann in die konische Ausnehmung 324 in der Nockenscheibe 122 verläuft. Die konische Ausnehmung 324 nimmt darin teilweise den Bolzen 316 auf, so daß man eine Spielpassung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erhält.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Kupplung 10 sind drei in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnete Hauptkugeln 21 vorgesehen, so daß man drei Winkelstellungen für den Eingriffszustand erreichen kann. Um eine einzige Winkelrücksetzstellung vorzusehen, sind vorzugsweise zwei Bolzen 316 180° voneinander entfernt entsprechend Figur 8 lose in der konischen Ausnehmung 324 an einem Ende sowie innerhalb der Zwischenbaugruppe 14 am anderen Ende angeordnet. Hierdurch wird ermöglicht, daß nur in zwei Stellungen pro Umdrehung der Zwischenbaugruppe 14 eine Rückstellung in den Wiedereingriffszustand, insbesondere in einer 0°-Stellung und einer hier-

von entfernt liegenden 180"-Stellung möglich ist. Die drei Hauptkugeln 21 verhindern ein Wiedereingreifen der Zwischenbaugruppe 14 in der letztgenannten Stellung, so daß eine Rückstellung nur in einer einzigen Winkelstellung möglich ist.

Bei der automatischen Rückstellung in einer einzigen Stellung bewirkt die nicht fluchtende Stellung der Verriegelungskugeln 25 eine Reduzierung der Kontaktkraft der Positionierungsbolzen 316 gegen die Nockenscheibe 122, da ein Teil der Bezugskraft in dieser Stellung abgeleitet wird. Die automatische Rückstellung mit einer einzigen Stellung ermöglicht daher einen weiteren Vorteil, da die Anzahl der Wiedereingriffsstellungen während der fortgesetzten Einwirkung eines das Auslösedrehmoment überschreitenden Überlastdrehmoments durch zwei Drittel geteilt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nur eine von den drei sonst möglichen Winkelstellungen für die Rückstellung nutzbar ist.

Auch sollte noch erwähnt werden, daß eine Rückstellung in einer einzigen Position auch bei einer manuellen Rückstellung der Kupplung 10 verwirklicht werden kann, indem man auf manuelle Weise die Markierung 314 in der fensterförmigen Öffnung 312 zur Ausrichtung bringt. Jedoch kann die Rückstellung in einer einzigen Position mit Hilfe der Positionierbolzen 316 auch bei manuell rückstellbaren Kupplungen angewandt werden, um eine Rückstellung in anderer als der bevorzugten Winkelposition zu verhindern, ohne beispielsweise eine Ausrichtung der Markierung 312 und der fensterförmigen Öffnung 314.

Zur Rückstellung in einer einzigen Position sind Vorbelastungseinrichtungen 326 beispielsweise entsprechend Figur 8 in Form von Flachfedern in jeder Ausnehmung

- 35 -

ι M5.

vorgesehen, um zu vermeiden, daß die Ilauptkugeln 21 zufällig in die Ausnehmung 116 in einer anderen als der Winkelstellung fallen, die als einzige Rücksetzstellung durch die kombinierte Wirkung der Positionierbolzen 316 und der Hauptkugeln 21 eingehalten werden soll. Wenn die Vorbelastungseinrichtungen 326 fehlen, könnten die Einwirkung der Schwerkraft, die Einwirkung von Schwingungen oder anderen Umständen während des Betriebszustandes dazu führen, daß die Hauptkugeln 21 zufällig in diese Ausnehmung 116 fallen. (Auch ist noch zu erwähnen, daß sich eine unerwünschte Nockeneinrichtung bilden würde, die ein beträchtlich reduziertes Auslöse- bzw. Schaltdrehmoment erforderlich machen würde, um eine Ausrückung zu erreichen).

Weitere Merkmale und Einzelheiten

Der Fachmann ist selbstverständlich in der Lage, weitere Einzelheiten oder Konstruktionsdetails der be-

schriebenen Kupplung 10 im Hinblick auf spezielle Anwendung oder zum Erleichtern der Arbeitsweise derselben hinzuzufügen. Ein solches Merkmal, das zuvor nicht erwähnt worden ist, ist eine kalibrierte fensterförmige Öffnung 330, die von einer länglichen Bohrung gebildet

wird, die durch die Gehäusebuchse 136 in Figur 1 geht. Ein Rand der Einstellschale 146 ist durch diese fensterförmige öffnung sichtbar, so daß diese Position als Eichstellung bestimmbar und somit die Bezugskraft bestimmbar ist, die davon abhängig ist. 30

Weitere Einzelheiten sowie Zubehörteile können zusätzlich zu der Kupplung 10 vorgesehen sein, um spezielle Anwendungserfordernisse erfüllen zu können. Ein solches Zusatzteil ist beispielsweise eine Grenzschalterbetätigungsplatte 332, die in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist. Die Betätigungsplatte 332 ist ein radial verlaufender

Ringkörper, der konzentrisch um die Gehäusebuchse angeordnet ist und sich von dieser radial erstreckt. Sie wird in dieser Position durch Halteringe 334 und 336 gehalten, wobei je einer auf jeder Seite der Betätigungsplatte 332 angeordnet ist. Die Betätigungsplatte 332 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß eine Alarmeinrichtung ausgelöst oder die Maschine (nicht gezeigt) abgeschaltet werden kann, mit der die Kupplung zusammenarbeitet. Im ausgerückten Zustand der Kupplung 10 treibt die Zwischenbaugruppe 14 die Gehäusebuchse 136 in axialer Richtung, um hierdurch die Betätigungsplatte 332 in axialer Richtung translatorisch zu bewegen. Gerade diese Bewegung läßt sich äußerst einfach und zweckmäßig bei einem Grenzschalter ausnutzen. Obgleich nicht gezeigt, kann eine ähnliche Platte auf ähnliche Weise an der Rückstellhülse 82 zur Fernrückstellung auf einer ansonsten manuell rückstellbaren Kupplung angebracht sein (d.h. eine Kupplung 10, die nicht mit Buchsen 188 und einer axialen Begrenzungseinrichtung 311 ausgerüstet ist), wobei man eine Fernrückstellung durch eine außen liegende Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) bewirken kann, mittels der die Zwischenbaugruppe 14 aus ihrer ausgerückten Stellung zu ihrer eingerückten Stellung verschiebbar ist.

Kinematische Empfindlichkeit

Figur 15 ist ein Diagramm, in dem das einwirkende Drehmoment über der Auslöseansprechzeit in Umdrehungen bei ^ow exner für den Stand der Technik typischen Kupplung aufgetragen ist.

Einige Untersuchungen auf dem Gebiet der Drehmoment-Überlastkupplungon haben zu der Annahme geführt, daß ¹^-¹ das Auslöseansprechverhalten der Kupplung eine Geschwindigkeitsabhängigkeit bzw. Geschwindigkeitsempfind-

Ml.

lichkeit hat. Ira Zusammenhang mit der Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß anstelle einer Geschwindigkeitsempfindlichkeit Kupplungen dieser Bauart eher eine Drehbewegungsemx^f indlichkeit haben. Die Höhe des Auslösedrehmoments zum Ausrücken der Kupplung ändert sich in Abhängigkeit von der Anzahl von Umdrehungen bei einem bestimmten Drehmoment, übliche Drehmomentbegrenzungskupplungen kann man sich daher so vorstellen, daß sie einen Bereich von Schaltdrehmomenten haben, der durch die statische Grenze einerseits und die kinematische Grenze andererseits (abgesehen von den dynamischen Effekten) begrenzt ist. Die statische Grenze ist das Überlastungsdrehmoment, das für eine ruckartige bzw. plötzliche Ausrückung erforderlich ist, das auch dem Schaltdrehmoment bei einer Drehzahl pro Minute von Null entspricht. Die kinematische Grenze ist das Drehmoment, das eine Umschaltung bzw. Auslösung der Kupplung nach einer unbegrenzten (sehr großen) Anzahl von Umdrehungen bewirkt, das auch mit "kinematisches Drehmoment" oder "Haltedrehmoment" bezeichnet werden kann. Die in Figur 15 mit 400 bezeichnete Linie ist die kinematische Grenze, während die statische Grenze mit 402 bezeichnet ist. Der eingetragene Kurvenzug stellt die Ansprechkurve der Kupplung dar, d.h. die Anzahl von Umdrehungen, die zur Ausrückung der Kupplung bei dem • jeweiligen Wert des die Überlastung auslösenden Drehmoments erforderlich ist. Dieser Kurvenzug hat eine negative Steigung, die bei der Annäherung an die kinematische Grenze auf Null geht. Bei einer Drehzahl von Null ist das anliegende Drehmoment gleich dem statischen Auslösedrehmoment und oberhalb von 200 Umdrehungen ist es etwa gleich der kinematischen Grenze, obwohl es über dem Schaltdrehmoment liegt. Hieraus ist ersichtlieh, daß bei größeren Überlastungen kürzere Verzögerungen beim Ansprechverhalten auftreten, d.h. daß die Kupp-

lung schneller ausgelöst wird. Auch ist zu erkennen, daß die kinematische Grenze ein kleiner Bruchteil der statischen Grenze sein kann. Wenn beispielsweise der Bruchteil 50 % ist, müßte eine überlastung das Doppelte des maximal möglichen Laufdrehmomentes betragen, um eine schnelle Auslösung der Kupplung zu erreichen. In der gleichen Situation kann eine geringfügige Überlastung beispielsweise bei 100 Umdrehungen zur Ausrükkung der Kupplung ausreichen.

Die Auslegung der Kupplung beeinflußt die Größe der kinematischen Grenze und der statischen Grenze sowie die Steigung (d.h. die Ansprechzeit) der Kurve.

Unter Bezugnahme auf das Diagramm gibt der Bereich A den Drehmpmentbereich von Null bis zur kinematischen Grenze an. In diesem Bereich wird die Kupplung nicht ausgerückt und zv/ar unabhängig von der Höhe der Dr ehzahl. Hierbei handelt es sich um den üblichen Betriebsbereich zum Antreiben einer Drehmoment aufnehmenden Einrichtung.

Der Bereich B ist durch die kinematische Grenze und die statische Grenze begrenzt. In diesem Bereich wird die Kupplung 10 ausgelöst, obgleich dies nicht notwendigerweise plötzlich bzw. ruckartig zu erfolgen braucht. Das Drehmoment Tx entsprechend 50 Umdrehungen ist etwa in der Mitte zwischen der kinematischen Grenze und der statischen Grenze eingetragen. Man benötigt 50 Umdrehungen, um die Kupplung bei diesem Überlastungswert des anliegenden Drehmoments auszulösen bzw. umzuschalten

Im Bereich C erfolgt das Ausrücken der Kupplung 10 plötzlieh, da hier das anliegende Drehmoment gleich oder größer als das statische Schaltdrehmoment ist.

Diese Abhängigkeit bzw. fimpfindlichkeit einer Drehmoment-Überlastkupplung von der Drehzahl wird in der Beschreibung als "kinematische Empfindlichkeit" bezeichnet. 5

Nach der Erfindung kann die Kupplung 10 ferner Elemente und Bauteile enthalten, die die Reibungsverluste beim Ausrücken im Vergleich zu üblichen Kupplungen verringern. . Hierdurch läßt sich die kinematische Grenze auf etwa (innerhalb eines Bereiches von 10 %) die statische Grenze anheben, so daß sich sowohl die Ansprechzeit als auch die minimale überlastung zur plötzlichen Auslösung herabsetzen lassen. Dies wird bei der Kupplung 10 beispielsweise durch das Vorsehen der Keileinrichtung 18, die Kraftvergleichseinrichtung 20 und die Verriegelungseinrichtung 24 verwirklicht, die vorstehend näher beschrieben sind.

Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, kann beispielsweise der Ring aus Verriegelungskugeln durch eine Ringbandfeder ersetzt oder die Schraubenfedern könnten durch andere Vorbelastungseinrichtungen ersetzt werden. Obgleich bei der bevorzugten Ausführungsform die Welle als Drehmoment übertragende Einrichtung bezeichnet und beschrieben ist, läßt sich die Lehre nach der Erfindung auch verwirklichen, wenn man die Drehmoment übertragende Einrichtung mit der Außenantriebsbaugruppe 16 verbindet und die Welle somit die Kraft aufnehmende Einrichtung wird. Selbstverständlich sind alle vorbeschriebenen Einzelheiten nur beispielhaft und nicht beschränkend zu versehen.

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Claims

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ZERO-MX Industries, Incorporated

284-5 Harriet Avenue South
Minneapolis, Minnesota 55^-08
USA '

Drehmomentbegrenzungsvorrichtung

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Patentansprüche

Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, g e k e η η ^ zeichnet durch eine erste drehbewegliche Baugruppe (12), eine Zwischenbaugruppe (14), eine zweite Baugruppe (16), eine erste Einrichtung (18), die eine Antriebsverbindung zwischen der ersten Baugruppe (12) und der Zwischenbaugruppe (14) zur Drehung mit dieser herstellt, eine zweite Einrichtung (20, 21), die lösbar eine Antriebsverbxndung zwischen der Zwischenbaugruppe (14) und der zweiten Baugruppe (16) zur Drehung mit derselben herstellt, und eine Einrichtung (22) zur Erzeugung einer Bezugskraft, wobei die zweite Einrichtung (20, 21) auf die Bezugskraft zum Lösen der Zwischenbaugruppe (14)

von der zweiten Baugruppe (16) anspricht, wenn die axial wirkende Kraft infolge des eingelegten Drehmoments die Bezugskraft überschreitet, und wobei die erste Einrichtung (18) eine Vielzahl von Lagerkugeln (19) enthält, die in Umfangsrichtung im Abstand zueinander zwischen der ersten Baugruppe (12) und der Zwischenbaugruppe (14) angeordnet sind.
2. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Lösezustandes sich die Zwischenbaugruppe (14) in axialer Richtung von der ersten und der zweiten Baugruppe (12, 16) wegbewegt.
3. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungseinrichtung (24) vorgesehen ist, die die Zwischenbaugruppe (14) in der ausgerückten Stellung hält.
4. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (24) einen dehnbaren Ring aus Lagerkugeln (25) enthält.
5. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (24) in einer ersten Stellung die Bezugskrafterzeugungseinrichtung (22) mit der Zwischenbaugruppe (14) verbindet und hierbei nur die Bezugskraft auf diese überträgt, und in einer zweiten Stellung die Bezugskrafterzeugungseinrichtung (22) mit der ersten Baugruppe (12) verbindet, um hierbei nur die Bezugskraft auf diese zu übertragen, wobei an der Ansprecheinrichtung (20, 21) die Bezugskraft beträchtlich herabgesetzt wird und der ausgerückte

Zustand eier Zwischenbaugruppe (14) aufrechterhalten wird.
6. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kenn ze ichnet, daß der Ring aus Verriegelungskugeln (25) eine dritte Stellung einnehmen kann, in der die Bezugskraft parallel sowohl auf die erste Baugruppe (12) als auch auf die Zwischenbaugruppe (14) übertragen wird.
7. Drehmoraentbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprecheinrichtung (20) eine Vielzahl von Lagerkugeln (21) enthält, die in ümfangsrichtung in Abständen zueinander angeordnet sind und die jeweils in fluchtenden Ausnehmungen (114, 116) anordenbar sind, die in der Zwischenbaugruppe (14) und der zweiten Baugruppe (16) vorgesehen sind.
8. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung (22) erste und zweite im Abstand zueinander angeordnete . Platten (138, 140) aufweist, daß die zweite Platte

(140) mit der zweiten Baugruppe (16) zur übertragung der Bezugskraft auf diese verbindbar ist, daß eine Vielzahl von Druckfedern (144) , die in Ümfangsrichtung in Abständen relativ zueinander angeordnet sind, zwischen der ersten und der zweiten Platte (138, 140) vorgesehen sind, und daß eine Einrichtung (68) zur Einstellung des Abstandes zwischen den Platten (138, 140) und dadurch zur Einstellung der Kompression der Kompressionsfeder (144) vorgesehen ist.
9. Drehmomentbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (68) eine Vielzahl von Einstellschrauben (152) enthält, und daß eine Vielzahl von freistehenden Teilen (36) vorgesehen ist, die mit der zweiten Platte (140) verbunden sind, zwischen denen Federn (144) in Umfangsrichtung angeordnet und mit der ersten Platte (138) durch die Stellschrauben IQ (152) verbunden sind.
10. Drehmomentbegrenzungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine drehbewegliche erste Baugruppe (12), eine axial bewegliche Zwischenbau-

-15 gruppe (14), eine zweite Baugruppe (16), eine erste Einrichtung (18) zur Antriebsverbindung der ersten Baugruppe (12) mit der Zwischenbaugruppe (14) zur Drehbewegung mit derselben, wobei die erste Einrichtung eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kugeln (19) aufweist, die jeweils in fluchtenden Ausnehmungen (202, 204) angeordnet sind, die in der ersten und der zweiten Baugruppe (12, 16) vorgesehen sind, durch eine zweite Einrichtung (20) zum lösbaren Antriebsverbinden der Zwischenbaugruppe

(14) mit der zweiten Baugruppe (16) zur Drehbewegung mit derselben, wobei die zweite Einrichtung (20) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kugeln (21) enthält, die in fluchtenden Ausnehmungen (114, 116) anordenbar sind, die in der Zwischenbaugruppe (14) und der zweiten Baugruppe (16) vorgesehen sind, und durch eine Einrichtung (22) zur Erzeugung einer Bezugskraft, wobei die Zwischenbaugruppe (14) axial von der zweiten Baugruppe (16) wegbewegt wird, wenn die axiale Kraft infolge des an der ersten Baugruppe (12) anliegenden Drehmoments die Bezugskraft überschreitet.
11. Drehmomentbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (316 bis 322) zur Begrenzung der Drehung der Zwischenbaugruppe (14) relativ zur ersten Baugruppe (12) während des ausgerückten Zustands vorgesehen ist.
12. Drehraomentbegrenzungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (311) zur Begrenzung der Axialbewegung der Zwischenbaugruppe (14) relativ zur ersten Baugruppe (12) während des ausgerückten Zustands vorgesehen ist.
13. Drehmomentbegrenzungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine erste drehbewegliche Baugruppe (12), eine Zwischenbaugruppe (14), eine zweite Baugruppe (16), eine erste Einrichtung (18), die die erste Baugruppe (12) mit der Zwischenbaugruppe (14) zur Drehbewegung mit derselben antriebsverbindet, eine zweite Einrichtung (20, 21), die die Zwischenbaugruppe (14) lösbar mit der zweiten Baugruppe (16) zur Drehbewegung mit derselben antriebsverbindet, wobei die zweite Einrichtung auf die Bezugskraft zum Ausrücken der Zwischenbaugruppe (14) von der zweiten Baugruppe (16) anspricht, wenn die axial gerichtete Kraft an der zweiten Einrichtung infolge des an der Vorrichtung anliegenden Drehmoments die Bezugskraft überschreitet, und durch eine Verriegelungseinrichtung (24), die die Zwischen baugruppe (14) in ihrer ausgerückten Stellung hält, wobei die Verriegelungseinrichtung (24) einen radial dehnbaren Ring aufweist, der zwischen (i) einer ersten Stellung, in der der Ring die Krafterzeugungs einrichtung (22) mit der Zwischenbaugruppe (14) verbindet und hierbei die Bezugskraft auf diese bis zum

Ausrücken der Zwischenbaugruppe (14) überträgt und (ii) einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der der Ring die Bezugskrafterzeugungseinrichtung (22) mit der ersten Baugruppe (12) verbindet und hierbei die Bezugskraft auf diese überträgt, wobei die Bezugskraft an der Ansprecheinrichtung (20, 21) wesentlich herabgesetzt wird und die Zwischenbaugruppe (14) im von der ersten Baugruppe (12) ausgerückten Zustand gehalten wird.
14. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ferner in eine dritte Stellung verfahrbar ist, die radial zwischen der ersten und der zweiten Stellung liegt, und in der die Bezugskraft parallel sowohl auf die erste Baugruppe (12) als auch auf die Zwischenbaugruppe (14) übertragen wird.
15· Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring von einer Vielzahl von Verriegelungskugeln (25) gebildet wird.
16. Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß die Verriegelungskugeln (25) (i) in der ersten Stellung zwischen einer Lagerfläche (300) der Krafterzeugungseinrichtung (22) und einer ersten Fläche (110) der Zwischenbaugruppe (24) (ii) in der zweiten Stellung zwischen der Lagerflache (300) und der ersten Fläche (110) der ersten Baugruppe (14) und der zweiten Fläche (112) der Zwischenbaugruppe (14) und (iii) in der dritten Stellung zwischen der Lagerfläche (300) und der ersten Fläche (110) der Zwischenbaugruppe (14) und der ersten Fläche' (112) der ersten Baugruppe (12) angeordnet sind.

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17. Drehmoment-Überlastkupplung, gekennzeichnet durch eine Eingangsbaugruppe (12), eine Ausgangsbaugruppe (16), eine Zwischenbaugruppe (14), eine Einrichtung (22) zur Erzeugung einer Bezugskraft, eine Einrichtung (18), die auf die Bezugskraft anspricht, um eine Antriebsverbindung zwischen der Zwischenbaugruppe (14) und der Ausgangsbaugruppe (16) herzustellen, wenn die axiale Kraft an der ersten Einrichtung (18) infolge des an der Eingangsanordnung (12) anliegenden Drehmoments kleiner als die Bezugskraft ist, und die die Zwischenbaugruppe (14) von der Ausgangsbaugruppe (16) abrückt bzw. löst, wenn die Axialkraft an der ersten Einrichtung

(18) infolge des an der Eingangsbaugruppe anliegenden Drehmoments größer als die Bezugskraft ist, durch eine zweite Einrichtung (20, 21), die die Eingangsbaugruppe (12) mit der Zwischenbaugruppe (14) antriebsverbindet, wenn die Zwischenbaugruppe (14) antriebsverbunden mit der Ausgangsbaugruppe (16) über die erste Einrichtung (18) ist, durch eine Einrichtung (311), die die Zwischenbaugruppe (14) in dem ausgerückten Zustand hält, und eine Einrichtung (316 bis 322) , die die Drehung der Zwischenbaugruppe

(14) relativ zur Ausgangsbaugruppe (16) während des ausgerückten Zustands der Zwischenbaugruppe (14) begrenzt.
18. Drehmoment-Überlastkupplung nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenbaugruppe (14) einen Abschnitt mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Langlöchern (87) enthält, die diesen durchsetzen, daß die Drehbegrenzungseinrichtung einen ringförmigen Käfig (178) aufweist, der zwischen der Zwischenbaugruppe (14) und der Ausgangsbaugruppe (16) angeordnet ist, daß

der Käfig (178) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Bohrungen (180) hat, die diesen durchziehen, daß eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abständen angeordneten Schenkeln (84) vorgesehen ist, von denen jeder fest mit dem Käfig (178) verbunden ist und sich orthogonal von diesem erstreckt und durch eines der Langlöcher (180) unter Einhaltung einer Spielpassung geht, daß die erste Einrichtung (18) eine Vielzahl von Kugeln (19) aufweist, die jeweils in einer der Bohrungen (180) des Käfigs unter Einhaltung einer Spielpassung und teilweise in den fluchtenden ersten und zweiten Ausnehmungen (202, 204) anordenbar sind, die in der Zwxschenbaugruppe (14) und der Ausgangsbaugruppe (16) jeweils vorgesehen sind, und daß die Kugeln (19) aus ihren Ausnehmungen (202, 204) austreten und die Zwischenbaugruppe (14) in axialer Richtung während einer relativen Drehung zu der Ausgangsbaugruppe (16) treiben, wenn die Axialkraft infolge des Drehmoments die Bezugskraft überschreitet, und daß diese Drehung fortgesetzt wird, bis die Schenkel (84) die Zwxschenbaugruppe (14) in den Langlöchern (87) berühren.
19. Drehmoment-Überlastkupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (316, 322) zur Begrenzung der Drehung der Zwxschenbaugruppe (14) relativ zu der Eingangsbaugruppe (12) vorgesehen ist.
20. Drehmoment-Uberlastkupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbaugruppe (14) einen ersten Abschnitt mit einer ersten Fläche (110) enthält, daß die Ausgangsbaugruppe (16) einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten

Fläche (112) enthält, die im wesentlichen parallel zur ersten Fläche (110) ist, und daß die ersten und zweiten Ausnehmungen (202, 204) jeweils durch zylindrische Wandungen (206) begrenzt werden, die orthogonal von der ersten und der zweiten Fläche (110, 112) sich wegerstrecken und in die ersten und zweiten Abschnitte jeweils verlaufen.
21. Drehmoment-Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugellagereinrichtung (114) zur Verbindung der Ausgangsbaugruppe (16) mit der Eingangsbaugruppe (12) vorgesehen ist.
22. Drehmoment-Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Vielzahl von Lagerkugeln (21) enthält, die in fluchtenden ersten und zweiten Ausnehmungen (114, 116) angeordnet sind, die von der Eingangsbaugruppe (12) und der Zwischenbaugruppe (14) gebildet werden.
23. Drehmoment-Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (26) und eine Einrichtung (28) vorgesehen sind, die die Welle (26) zur Drehung mit der Eingangsbaugruppe (12) verbindet.
24. Drehmoment-Überlastkupplung nach Anspruch 23/ dadurch gekenn ze ichnet, daß die Verbindungseinrichtung eine konisch ausgebildete Buchse (28) ist, die in einer Bohrung angeordnet ist, die durch die Eingangsbaugruppe (12) begrenzt und zwisehen der Eingangsbaugruppe (12) und der Welle (26) angeordnet ist.

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25. Drehmoment-Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Grenzschalterbetätigungseinrichtung (332) vorgesehen ist.
26. Drehmoment-Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (311) vorgesehen ist, die die Verriegelungseinrichtung (25) wirkungslos macht, wobei die Zwischenbaugruppe (14) nach dem Ausrücken automatisch wieder in Eingriff gebracht wird und eine Antriebsverbindung mit der Ausgangsbaugruppe (16) hergestellt wird, wenn die Axialkraft infolge des Drehmoments kleiner als die Bezugskraft wird.
27. Drehmoment-überlastkupplüng nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichn e t,, daß die Verriegelungseinrichtung einen dehnbaren Ring aufweist, der in einer ersten Stellung zwischen der Bezugskrafterzeugungseinrichtung (22) und der Zwischenbaugruppe (14) zur Übertragung der Bezugskraft dazwischen anordenbar ist und in einer zweiten Stellung zwischen der Bezugskrafter-Zeugungseinrichtung (22) und der Eingangsbaugruppe

(12) zur Übertragung der Bezugskraft zwischen diesen Teilen anordenbar ist.
28. Drehmoment-Überlastkupplung nach Anspruch 27, dadurch gekenn ze ich net, daß der dehnbare Ring in einer dritten Stellung zwischen der Bezugskrafterzeugungseinrichtung (22) und sowohl der Eingangsbaugruppe (12) als auch der Zwischenbaugruppe (14) zur Übertragung der Bezugskraft auf beide Baugruppen (12, 14) anordenbar ist.