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Überlast-Sicherung an Kupplungen
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Zusatz zu Pat. . . (Pat.-Anm. P 32 42 046.3) Das Hauptpatent betrifft
eine Überlast-Sicherung an mit Feder und rotierendem Körper arbeitenden Kupplungen,
wobei der rotierende Körper in einem Ringraum zwischen Antriebs- und Abtriebselement
angeordnet ist, dessen Querschnitt mindestens an einer Stelle mittels eines Federungsabschnitts
reduziert ist auf ein Maß kleiner als der Durchmesser des rotierenden Körpers.
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Die Überlast-Sicherung gemäß Hauptpatent zeichnet sich insbesondere
durch eine herstellungstechnisch einfache und kleine Bauform aus bei zuverlässiger
Arbeitsweise. Bezüglich des rotierenden Körpers handelt es sich um einen Rollkörper,
der in Form einer Tonne, Zylinder oder Kugel ausgebildet sein kann.
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Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlast-Sicherung
gemäß Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß die Herstellung weiter vereinfacht
ist, ein geringerer Montageaufwand auftritt und daß eine verschleißfreiere Arbeitsweise
erzielt ist.
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Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der rotierende Körper von einem
der Antriebswelle zugeordneten Nocken gebildet ist, dessen Scheitel höhe größer
ist als das Maß des Ringraumes in seinem querschnittsreduzierten Bereich.
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Diese Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Herstellung
der Überlast-Sicherung weiterhin vereinfacht ist. Auch ergibt sich ein geringerer
Montageaufwand. Ferner liegen bessere Mitnahmeverhältnisse vor wegen der größeren
Mitnahmefläche zwischen Nocken und Federungsabschnitt in der Kupplungsstellung.
Wird die durch die Scheiteihöhe des Nockens, die Anordnung des Federungsabschnitts
und Federstärke desselben begrenzte Maximal kraft überschritten, bewegt sich der
Nocken nach Ausbiegen des Federungsabschnitts in Drehrichtung von dem Federungsabschnitt
fort. Bis zum erneuten Kontakt des Nockens mit dem Federungsabschnitt erfolgt dann
keine Berührung der beiden Teile, so daß das Übertragungssystem reibungsfrei weiterläuft.
Bei seinem weiteren Anlauf kommt der Nocken wieder mit dem Federungsabschnitt in
Berührung, und das Übertragungssystem ist wieder in Eingriff. Sollte das Lastdrehmoment
dann noch nicht unter den maximal zulässigen Wert abgesunken sein, so wiederholt
sich der vorbeschriebene Vorgang. Das sich dabei ergebende Geräusch macht den Benutzer
auf eine zu hohe Last aufmerksam, was ihn veranlaßt, das mit der entsprechenden
Überlast-Sicherung ausgestattete Gerät stillzusetzen. Da der Nocken gemeinsam mit
der Antriebswelle umläuft, arbeitet die Überlast-Sicherung mit geringerem Verschleiß.
Die wesentliche Reibung entsteht ausschließlich im Bereich zwischen Nocken und Federungsabschnitt.
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Herstellungstechnische Vorteile ergeben sich weiterhin dadurch, wenn
der Nocken als Ausformung eines auf der Antriebswelle drehfest angeordneten Ringes
ausgebildet ist.
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Größere Kräfte bei feinfühliger Arbeitsweise lassen sich dadurch übertragen,
daß zwei diametral gegenüberliegende Nocken und zwei den Ringraum an gegenüberliegenden
Stellen kreuzende Federungsabschnitte vorgesehen sind.
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Schließlich ist eine günstige Ausführungsform noch darin zu sehen,
daß der Federungsabschnitt als Bimetallstreifen gestaltet ist derart, daß die aus
der Schleifbewegung zwischen Federungsabschnitt und Nocken resultierende Erwärmung
den Federungsabschnitt in die Entkupplungsstelung ausbiegt. Diese Erwärmung findet
erst bei wiederholtem Durchrutschen des Nockens unter dem Bimetallstreifen statt.
Das Ubertragungssystem ist dann vollständig ausgekuppelt, und zwar so lange, bis
der Bimetallstreifen sich wieder abgekühlt hat. Der Bimetallstreifen wird vorzugsweise
so angeordnet, daß der sich mehr ausdehnende Metallstreifen dem Nocken abgewandt
ist. Beide Enden des Bimetallstreifens können fest verankert sein. Günstiger erweist
es sich jedoch, wenn nur ein Ende festgelegt und das andere Ende verschieblich ist.
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Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Fig. 1-4 erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kupplung gemäß
der ersten Ausführungsform bei in Kupplungsstellung befindlichem Nocken, Fig. 2
eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei der Nocken den Federungsabschnitt
ausdrückt,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die zweite Ausführungsform
der Kupplung, wobei zwei den Ringraum kreuzende Federungsabschnitte und an der Antriebswelle
zwei Nocken vorgesehen sind gemäß der Kupplungsstellung und Fig. 4 eine der Fig.
3 entsprechende Darstellung, wobei die Nocken die Federungsabschnitte ausgebogen
haben.
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Gemäß der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist
die von einem nicht dargestellten Gerätemotor angetriebene Antriebswelle mit der
Ziffer 20 bezeichnet. Auf dieser Antriebswelle 20 sitzt undrehbar ein Ring 23. Zur
Undrehbarkeit dient eine Paßfeder 24. Der Ring 23 formt in Verbindung mit einem
konzentrisch dazu liegenden Abtriebselement 25 einen Ringraum 26. Dessen Querschnitt
ist an einer Stelle mittels eines Federungsahschnitts 27 reduziert. Im vorliegenden
Fall ist der Federungsabschnitt 27 von einer sekantenförmig zum Ringraum 26 angeordneten
Blattfeder gebildet. Diese liegt mit ihren Enden 27' in Schlitzen 28 der inneren
Büchse 25' des Abtriebselements 25 ein. Die Querschnittsreduzierung des Ringraums
26 ist so groß bemessen, daß der Ring 23 mit seiner Umfangsfläche dem Federungsabschnitt
27 benachbart ist. Der Federungsabschnitt 27 wirkt zusammen mit einem vom Ring 23
ausgehenden Nocken 29, der durch Ausformung des Ringes 23 gebildet ist. Der Nocken
29 erstreckt sich auf Höhe der Paßfeder 24. Die Scheitel höhe y des Nockens ist
jedoch größer als das Maß des Ringraumes 26 in seinem von dem Federungsabschnitt
27 querschnittsreduzierten Bereich.
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Läuft die Antriebswelle 20 mit dem Ring 23 und an diesem befindlichen
Nocken 29 in Pfeilrichtung x' um, so tritt zunächst der Nocken 29 gegen den Federungsabschnitt
27 und nimmt über diesen das Abtriebselement 25 mit. Wenn die durch die Scheitelhöhe
des Nockens und Federstärke begrenzte Maximal kraft überschritten wird, tritt der
Fall gemäß Fig. 2 auf, wobei der Nocken 29 den Federungsabschnitt 27 ausbiegt. Danach
bewegt sich der Nocken 29 in Drehrichtung von dem Federungsabschnitt 27 fort.
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Bis zum erneuten Kontakt des Nockens 29 mit dem Federungsabschnitt
27 erfolgt keine Berührung dieser beiden Teile untereinander. Bei seinem weiteren
Umlauf gelangt der Nocken 29 erneut mit dem Federungsabschnitt 27 in Berührung,
und das Übertragungssystem befindet sich wieder in Eingriff. Sollte das Lastdrehmoment
dann noch nicht unter den maxima zulässigen Wert abgesunken sein, so wiederholt
sich der vorbeschriebene Vorgang. Hierdurch entsteht ein Geräusch, das den Benutzer
auf eine zu hohe Last des mit der Kupplung ausgestatteten Geräts aufmerksam macht
Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform tragen gleiche Bauteile
gleiche Bezugsziffern. Abweichend von der vorbeschriebenen Ausführungsform befindet
sich am Ring 23 in diametraler Gegenüberlage zum Nocken 29 ein weiterer Nocken 29'.
Die Scheitelhöhen beider Nocken 29, 29' sind gleich. Sodann wird der Ringraum 26
durch einen weiteren Federungsabschnitt 30 gekreuzt. Die Anordnung desselben am
Abtriebselement 25 entspricht derjenigen des Federungsabschnitts 27.
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Beide Federungsabschnitte 27, 30 erstrecken sich parallel zueinander
derart, daß sie gleichen Abstand von der Antriebsachse besitzen. Die Wirkungsweise
dieser Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen der vorbeschriebenen
Ausführungsform.
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Eine weitere Abwandlungsform ist dahingehend möglich, daß anstelle
des Federungsabschnitts 27 ein Bimetallstreifen eingesetzt wird derart, daß sein
sich mehr ausdehnender Metallstreifen dem Nocken 29 abgekehrt ist.
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Beide Enden des Bimetallstreifens können dann fest am Abtriebselement
25 verankert sein. Als günstigere Lösung erweist es sich, nur das eine Ende fest
zu verankern und das andere Ende verschieblich zu gestalten.
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Bei Überschreitung des Grenzmoments führt dann das ständige Durchrutschen
des Nockens an der Unterseite des Bimetallstreifens zu einer Erwärmung desselben,
so daß dieser sich dann in Auswärtsrichtung verbiegt. Eine Berührung zwischen dem
Nocken und dem Bimetallstreifen tritt dann nicht auf. Das Übertragungssystem ist
nun so lange vollständig ausgekuppelt, bis der Bimetallstreifen sich wieder abgekühlt
hat.
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Anstelle von zwei Nocken und zwei Federungsabschnitten wäre es auch
möglich, in gleicher Winkelverteilung mehr Nocken und Federungsabschnitte vorzusehen.
Dann lassen sich auch größere Drehmomente bei kleineren Belastungen von Nocken und
Federungsabschnitten übertragen.
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Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten
neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht
ausdrücklich beansprucht sind.
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L e e r s e i t e