DE3335535C1

DE3335535C1 - Overload coupling for limiting the transmittable torque of machines, preferably in heavy machinery construction

Info

Publication number: DE3335535C1
Application number: DE19833335535
Authority: DE
Inventors: Günter 4006 Erkrath Huth
Original assignee: MAT Malmedie Antriebstechnik GmbH
Current assignee: MAT Malmedie Antriebstechnik GmbH
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1984-10-11

Abstract

The invention relates to an overload coupling which is equipped with two coupling halves which are rotatable in relation to one another and with a device which transmits the torque, and in which elastically supported control elements and counter-elements interacting therewith are designed in the manner of a lantern gear toothing. The counter-elements can be formed by bolts mounted in an outer drum forming one coupling half and the control elements by chain wheels mounted in an inner shaft forming the other coupling half. The device switches on again automatically after the occurrence of a case of overloading. It is characterised by good wear behaviour and is especially simple in its construction so that mounting can be carried out easily. <IMAGE>

Description

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerelemente und die Gegenelemente nach Art einer Triebstockverzahnung ausgebildet sind. Diese von Kettengetrieben her bekannte Zykloiden-Verzahnung läßt sich für Vorrichtungen der hier in Rede stehenden Art besonders gut einsetzen, da die Verzahnung nicht nur ein automatisches Wiedereinschalten nach einem Überlastungsfall ermöglicht, sondern sich auch ganz besonders durch eine weitgehende verschleißfreie Kraftübertragung auszeichnet. Eine derartige Verzahnung ist im Prinzip besonders einfach und nimmt auch nur wenig Platz in Anspruch, so daß gerade für den Kupplungsbau die einer solchen Verzahnung innewohnenden Vorteile besonders gut ausgenutzt werden. According to the invention, this object is achieved in that the control elements and the counter-elements are designed in the manner of a rack tooth system. These Cycloid teeth known from chain drives can be used for devices of the type under discussion here are particularly effective because the teeth are not only enables an automatic restart after an overload, it is also particularly characterized by a largely wear-free power transmission excels. Such a toothing is in principle particularly simple and takes even only takes up little space, so that especially for the coupling construction the advantages inherent in such a toothing are particularly well exploited.

An sich spielt es keine Rolle, an welchem Kupplungsteil die Gegenelemente und an welchem Teil das Zahnrad bzw. Kettenrad angeordnet ist. So wäre es grundsätzlich denkbar, das Kettenrad nach außen zu legen, also am äußeren Kupplungsteil anzuordnen und im Prinzip das sternförmige Rad mit Rollen bzw. Bolzen zu versehen. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Gegenelemente von in einer den einen Kupplungsteil bildenden äußeren Kupplungstrommel gelagerten Bolzen und die damit zusammenwirkenden Steuerelemente von in einer den anderen Kupplungsteil bildenden inneren Kupplungswelle gelagerten Kettenrädern gebildet. As such, it does not matter which coupling part the counter-elements are attached to and on which part the gear or chain wheel is arranged. Basically it would be like that conceivable to put the sprocket to the outside, so to be arranged on the outer coupling part and in principle to provide the star-shaped wheel with rollers or bolts. In preferred Embodiment of the invention are the counter elements of in one the one coupling part forming the outer clutch drum mounted bolts and the cooperating therewith Control elements of an inner clutch shaft forming the other clutch part mounted sprockets.

Diese Bauweise ist vorzuziehen, da hierdurch ein geringerer Raumbedarf erforderlich ist, da die Kettenräder, zusammen mit ihrer Lagerung den inneren Kupplungsteil zugewandt sind mithin die Eingriffstelle zwischen den Kettenrädern und den Bolzen weiter nach außen zu liegen kommt. This type of construction is preferable because it takes up less space is necessary because the sprockets, together with their storage, form the inner coupling part facing are therefore the point of engagement between the chain wheels and the bolts comes to lie further on the outside.

Es versteht sich, daß durch entsprechende Auswahl des Durchmessers, der Anzahl der in Eingriff stehenden Elemente, also durch Änderung der Teilung und der Zähnezahl der Momentenverlauf ohne weiteres variiert werden kann. It goes without saying that by appropriate selection of the diameter, the number of engaged elements, i.e. by changing the pitch and the number of teeth the torque curve can be varied easily.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Kettenräder in in der Kupplungswelle sitzenden Lagerelementen drehbar eingesetzt. In an expedient embodiment of the invention, the sprockets are inserted rotatably in bearing elements seated in the coupling shaft.

Dabei besitzen die Lagerelemente vorzugsweise an ihren der Kupplungswelle zugewandten Enden einen im Durchmesser reduzierten, zylindrischen Zapfenteil und an ihrem anderen Ende ein brückenartiges Aufnahmeteil mit einem oder mehreren mit Abstand gegenüberliegenden und mindestens ein Kettenrad zwischen sich aufnehmenden Stegen. The bearing elements preferably have the coupling shaft on their facing ends a reduced diameter, cylindrical pin part and at its other end a bridge-like receiving part with one or more Distance opposite and at least one sprocket between them Webs.

Jedes Kettenrad kann mittels eines Lagers auf einem Lagerbolzen drehbeweglich gelagert sein, der an seinen beiden Enden in den Stegen des Aufnahmeteils festgespannt ist. Natürlich kann das Kettenrad auch fest auf den Lagerbolzen befestigt sein und der Lagerbolzen in den Stegen gelagert sein. Each sprocket can be rotated by means of a bearing on a bearing pin be stored, which is clamped at both ends in the webs of the receiving part is. Of course, the sprocket can also be firmly attached to the bearing pin and the bearing pin must be stored in the webs.

Für eine elastische Abstützung der Lagerelemente sind zweckmäßigerweise Federn vorgesehen. Es versteht sich aber auch, daß zur Anfederung ohne weiteres andere Systeme, wie z. B. hydraulische Mittel benutzt werden können. For an elastic support of the bearing elements are expedient Springs provided. It goes without saying, however, that for resilience without further ado other systems, such as B. hydraulic means can be used.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung sind als Federn sich einerseits auf der Kupplungswelle abstützende und andererseits an der Unterseite der brückenartigen Aufnahmteile angreifende Tellerfedern vorgesehen. Es können natürlich ohne weiteres auch andere federartige Abstützungen benutzt werden. So lassen sich durchaus vergleichsweise große Federn am Umfang anordnen und die Kräfte über einen Keil umlenken. In a preferred embodiment of the invention, springs are on the one hand supporting on the coupling shaft and on the other hand on the underside of the bridge-like Disc springs attacking receiving parts provided. Of course you can other spring-like supports can also be used. So can definitely be compared Arrange large springs on the circumference and divert the forces via a wedge.

Weiterhin ist für die Erfindung besonders wichtig, daß die Bolzen beidseitig der im mittleren Bereich angreifenden Kettenräder in Büchsen gelagert sind, die ihrerseits in Bohrungen von Lagerringen der Kupplungstrommel sitzen, wobei die Lagerringe in an der Kupplungswelle dicht anliegenden und miteinander verbundenen Gehäuseflanschen gelagert sind. Durch diese besondere Ausbildung der äußeren Kupplungstrommel ist die gesamte Verzahnung weitgehend geschützt untergebracht, so daß von außen wirkende Einflüsse weitgehend zurückgehalten werden, dennoch ist eine sehr einfache Montage möglich. It is also particularly important for the invention that the bolts Mounted in bushings on both sides of the sprockets engaging in the middle area are, which in turn sit in bores of bearing rings of the clutch drum, wherein the bearing rings in tightly fitting and interconnected on the coupling shaft Housing flanges are stored. This special design of the outer clutch drum the entire toothing is housed largely protected, so that from the outside Acting influences are largely withheld, but it is a very simple one Assembly possible.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ll-ll der Fig. 1. A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. It shows F i g. 1 a section along the line 1-1 of FIGS. 2 and 2, a section along the line II-II of Fig. 1.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Überlastkupplung besitzt eine erste Kupplungshälfte in der Gestalt einer inneren Kupplungswelle 1 und eine zweiten Kupplungshälfte in Form einer äußeren Kupplungstrommel 2, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, daß über die innere Kupplungswelle 1 der Antrieb eingeleitet wird und über die Kupplungstrommel 2 der Antrieb erfolgt. Es ist aber ohne weiteres denkbar, daß die Kraftrichtung umgekehrt verläuft. An overload clutch shown in Figs. 1 and 2 has a first coupling half in the form of an inner coupling shaft 1 and a second Coupling half in the form of an outer clutch drum 2, shown in the Embodiment it is assumed that the inner coupling shaft 1 the drive is initiated and the drive takes place via the clutch drum 2. But it is easily conceivable that the direction of force is reversed.

Zur Kraft- bzw. Drehmoment-Ubertragung zwischen der Kupplungswelle 1 und der Kupplungstrommel 2 ist eine Vorrichtung 3 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art einer Triebstockverzahnung 4 ausgebildet ist. Diese Verzahnung besitzt, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht über den Umfang der Kupplungstrommel verteilt angeordnete Bolzen 5 und mehrere gleichfalls über den Umfang der Kupplungswelle 1 verteilt angeordnete Kettenräder 6, von denen in Fig. 1 nur eines dargestellt ist, jedoch in F i g. 2 weitere mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jedes Kettenrad 6 insgesamt sieben Zähne, die in bekannter Weise mit den Bolzen 5 zusammenwirken. For power or torque transmission between the coupling shaft 1 and the clutch drum 2, a device 3 is provided, which is shown in FIG Embodiment is designed in the manner of a rack tooth system 4. These Has teeth, as can be seen in particular from FIG. 2, over the circumference of the clutch drum bolts 5 arranged in a distributed manner and several likewise over the circumference of the coupling shaft 1 distributed chain wheels 6, only one of which is shown in FIG. 1 is, however, in FIG. 2 more are indicated with dashed lines. In the illustrated Embodiment, each sprocket 6 has a total of seven teeth, which in known Way with the bolts 5 cooperate.

Die Kettenräder 6 sind in Lagerelementen 7 drehbar gelagert, wobei die Lagerelemente 7 jeweils an ihrem der inneren Kupplungswelle 1 zugewandten Ende einen zylindrischen Zapfenteil 8 und an ihrem anderen Ende ein brückenartiges Aufnahmteil 9 aufweisen, das gegenüber dem im Durchmesser reduzierten Zapfenteil 8 breiter ausgebildet ist. The chain wheels 6 are rotatably mounted in bearing elements 7, wherein the bearing elements 7 each at their end facing the inner coupling shaft 1 a cylindrical pin part 8 and at its other end a bridge-like receiving part 9, which is wider than the journal part 8 of reduced diameter is.

Der Zapfenteil 8 sitzt in einer Bohrung 11 der inneren Kupplungswelle 1, während der brückenartige Aufnahmeteil 9 mit seinen in Richtung der Lagerachse des Kettenrades 6 verlaufenden Seitenflächen 12 in entsprechenden Ausnehmungen 13 der Kupplungswelle 1 zentriert ist. Der Lagerzapfen 8 ist unter Zwischenschaltung einer Stützplatte 14 von einem Federpaket 15 umgeben, das beispielsweise von Tellerfedern gebildet sein kann. Diese Tellefedern 15 haben die Aufgabe, den Aufnahmeteil 9 zusammen mit dem Kettenrad 6 in Richtung auf die äußere Kupplungstrommel 2 zu drücken bzw. The journal part 8 is seated in a bore 11 of the inner coupling shaft 1, while the bridge-like receiving part 9 with its in the direction of the bearing axis of the chain wheel 6 extending side surfaces 12 in corresponding recesses 13 the coupling shaft 1 is centered. The bearing pin 8 is interposed a support plate 14 surrounded by a spring assembly 15, for example by disc springs can be formed. These table springs 15 have the task of holding the receiving part 9 together with the sprocket 6 in the direction of the outer clutch drum 2 or

das Kettenrad 6 mit den Bolzen 5 in Eingriff zu halten.to hold the sprocket 6 with the bolts 5 in engagement.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist das Kettenrad 6 unter Zwischenschaltung einer Lagerung 16 auf einem Lagerbolzen 17 drehbar gelagert, wobei der Lagerbolzen 17 mit seinen beiden Enden in Stegen 18 und 19 des brükkenartigen Aufnahmeteils 9 festgespannt ist.As shown in FIG. 1 shows, the sprocket 6 is interposed a bearing 16 rotatably mounted on a bearing pin 17, the bearing pin 17 with its two ends in webs 18 and 19 of the bridge-like receiving part 9 is clamped.

Die mit dem Kettenrad 6 zusammenwirkenden Bolzen 5 sind in Büchsen 21, 22 eingesetzt, die ihrerseits in Bohrungen von Lagerringen 23, 24 eingesetzt sind, wobei der eine Lagerring 23 eine Zentrierausnehmung 25 und der andere Lagerring 24 eine Zentrierschulter 26 aufweist. An ihrer Außenseite sind die Lagerringe 23, 24 in ähnlicher Weise in Gehäuseflanschen 27, 28 der Kupplungstrommel 2 gelagert. Die Gehäuseflansche 27, 28 sind dabei bis auf die Kupplungswelle 1 heruntergezogen und hier unter Zwischenschaltung von Zentrierringen 29 und Dichtelementen 30 auf dieser zentriert und abgedichtet. In dem Gehäuseflansch 28 sind eine Anzahl von Bohrungen 31 vorgesehen, an die in nicht dargestellter Weise eine anzutreibende Maschine angeschlossen werden kann. The bolts 5 cooperating with the sprocket 6 are in sleeves 21, 22 are used, which in turn are used in bores of bearing rings 23, 24 are, the one bearing ring 23 having a centering recess 25 and the other bearing ring 24 has a centering shoulder 26. On their outside are the bearing rings 23, 24 mounted in a similar manner in housing flanges 27, 28 of the clutch drum 2. The housing flanges 27, 28 are pulled down to the coupling shaft 1 and here with the interposition of centering rings 29 and sealing elements 30 this centered and sealed. In the housing flange 28 are a number of Bores 31 are provided to which a to be driven in a manner not shown Machine can be connected.

Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, werden über die Bolzen 5 das Drehmoment übertragen und dabei Belastungsspitzen aufgenommen, indem die Kettenräder 6 entgegen der Wirkung der Federn 15 zusammen mit den Aufnahmeteilen 9 in Richtung auf die Kupplungswelle 1 zurückgedrückt werden, wobei sich im Verlauf des Momentaufbringens der Winkel zwischen der Verstellrichtung des Kettenrades 6 und des Angriffspunktes des jeweils wirksamen Zahnes verändert und das Drehmoment auf Null abfallen kann. As in particular from FIG. 2 it can be seen are over the bolts 5 The torque is transmitted and load peaks are absorbed by the sprockets 6 against the action of the springs 15 together with the receiving parts 9 in the direction be pushed back on the clutch shaft 1, which in the course of the application of torque the angle between the direction of adjustment of the sprocket 6 and the point of application of the respective effective tooth changed and the torque can drop to zero.

Es versteht sich, daß durch Änderungen der Teilung und der Zähnezahl der Kettenräder sowie der Federkraft der Momentenverlauf im gewünschten Sinne beeinträchtigt werden kann, so daß eine Kupplungseinstellung im Bedarfsfalle leicht durchgeführt werden kann. It goes without saying that by changing the pitch and the number of teeth the sprockets and the spring force affect the torque curve in the desired sense can be so that a clutch adjustment easily performed when necessary can be.

Ebenso brauchen die Steuerelemente nicht notwendigerweise innen angeordnet zu sein, vielmehr können sie auch außen liegen oder sogar axial angeordnet sein. Likewise, the controls do not necessarily need to be arranged on the inside rather, they can also be on the outside or even be arranged axially.

Claims

Claims: 1. Overload clutch to limit the transmittable Torque of machines, preferably in heavy engineering, with two to each other rotatable coupling halves, one of which is distributed over its circumference, radially elastically supported controls and the other with these controls has cooperating counter-elements, thereby k e n n z ei ne t that the Control elements (6) and the counter elements (5) in the manner of a rack tooth system (4) are formed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the counter-elements of mounted in an outer clutch drum (2) forming a clutch part Bolt (5) and the amount of control in one of the coupling parts forming the other inner clutch shaft (1) mounted sprockets (6) are formed.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the chain wheels (6) are rotatable in bearing elements (7) seated in the coupling shaft (1) are used.

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that the bearing elements (7) on their facing the coupling shaft (1) End of a reduced diameter, cylindrical pin part (8) and at her the other end a bridge-like receiving part (9) with a distance opposite one another and have at least one chain wheel (6) between receiving webs (18, 19).

5. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that each chain wheel (6) by means of a bearing (16) on a bearing pin (17) is rotatably mounted, which at both ends in the webs (18, 19) of the receiving part (9) is clamped.

6. Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that for elastic support of the bearing elements (7) springs (15) are provided.

7. Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that the springs are supported on the one hand on the coupling shaft (1) and on the other hand on the underside of the bridge-like receiving part (9) engaging Disc springs are provided.

8. Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the bolts (5) act on both sides in their central area Chain wheels (6) are mounted in bushes (21, 22), which in turn are in bores of The bearing rings (23, 24) of the clutch drum (2) are seated.

9. Device according to one or more of claims 1 to 8, characterized characterized in that the bearing rings (23, 24) abut tightly on the coupling shaft (1) and housing flanges (27, 28) connected to one another are mounted in a centered manner.

10. Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized characterized in that the bearing rings (23, 24) on their facing end faces have a centering recess (25) or a shoulder (26).

The invention relates to an overload clutch according to the preamble of claim 1.

Couplings of the aforementioned type are based on the German Offenlegungsschrift 28 09 174 as known. In this known device, there are controls from radially displaceable bearing journals in a coupling part, which the counter elements have facing control rollers in the form of counter rollers. To in case of overload a rolling with rolling friction between the control rollers and the counter rollers on the one hand as well as on wall parts of the receiving chambers receiving the control rollers must ensure the bearing journals and a respective assigned control cylinder piston assembly be united with the help of a fastening device. The constructive effort this known device is considerable.

From the German Offenlegungsschrift 30 09 224 is an overload clutch became known, which in a first variant is able to by Speed reduction at a specified speed that is lower than the nominal speed, to switch on again automatically, while with another variant the overload clutch must be switched on manually. While in the latter If the clutch is only switched on again by turning the drive shaft backwards can be, must in the former case to reduce the torque after When an overload occurs, a contact angle of recesses in the coupling parts be made larger with holding pockets than the contact angle of pockets for Driver body in the direction of rotation. Important for the coupling variants described above is the maintenance of a certain accuracy in the division and shaping of the Recesses, the pockets and driver bodies, especially due to local differences the material or surface properties different signs of wear can occur, so that the forces and paths distributed around the circumference become uneven Running of the clutches.

Furthermore, so-called star bolt overload clutches are known which work according to the ratchet principle. In these known couplings, it is disadvantageous that after an overload occurs, the overload clutch is complete Standstill must apply a high impact and friction energy. Here one will often Inadmissible heating caused, in addition, such overload clutches are afflicted with a high level of wear. To avoid impermissible coupling overheating there is often a built-in temperature monitor that switches off the drive electrically.

The invention is based on the object of a coupling of the initially to create the type mentioned, which is automatic again after an overload situation switches on, shows good wear behavior and has a simple structure.