DE3445343A1 - Antriebskraftuebertragungsvorrichtung - Google Patents

Antriebskraftuebertragungsvorrichtung

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DE3445343A1
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torque
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DE19843445343
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Duane H. Rockford Ill. Grimm
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Sundstrand Corp
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Sundstrand Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/21—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members
    • F16D43/213—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces

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Description

Sundstrand Corporation Rockford, Illinois 61125, V.St.A,
Antriebskraftübertragungsvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung, insbesondere eine Rutschkupplung mit kleinem Toleranzbereich. Die Vorrichtung umfaßt eine Reibkupplung und eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit zugehörigen Bauelementen. Die die Reibkupplung beaufschlagende Spannkraft wird vermindert bei Auftreten einer Antriebsdrehkraft, die eine vorgegebene Schaltdrehkraft übersteigt und von der Kugel-Rampen-Vorrichtung erfaßt wird, wobei der Kraftfluß durch die Kupplung kontinuierlich ist und die Kupplung sich automatisch zurückstellt, wenn die Drehkraft die vorgegebene Schaltdrehkraft nicht mehr übersteigt.
Drehkraftwerte in mechanischen Antriebssystemen, die von extern einwirkenden Überlastungen oder hohen Tragheitsbelastungen ausgehen, müssen begrenzt werden, um die Verwendung unnötig großer und schwerer Komponenten des Antriebssystems zu vermeiden. Konventionell werden hierfür Drehkraftbegrenzer verwendet (z. B. gemäß der US-PS 4 176 733). Die dort angegebene Drehkraftbegrenzer-Vorrichtung verwendet eine Bremse und eine
Kugel-Rampen-Vorrichtung. Wenn die Drehkraft einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird die Kugel-Rampen-Vorrichtung wirksam und stellt die Bremse zur Begrenzung der Drehkraft ein.
Es ist ferner bekannt, Rutschkupplungen zur Begrenzung maximaler Drehkraftwerte einzusetzen, solche Vorrichtungen haben jedoch einen großen Drehkraft-Toleranzbereich, der der im allgemeinen großen Veränderlichkeit des Reibwerts direkt proportional ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung, insbesondere einer Rutschkupplung mit kleinem Drehkraft-Toleranzbereich, unter Anwendung einer Reibkupplung und einer Kugel-Rampen-Vorrichtung. Dabei setzt die Kugel-Rampen-Vorrichtung eine Untergrenze der Drehkraft-Übertragungskapazität der Rutschkupplung fest, und die Obergrenze derselben ist durch einen Kräfteausgleich zwischen der Kugel-Rampen-Vorrichtung, einem Teil der Reibkupplung und Federmitteln gegeben. Durch diese spezielle Kombination von Bauteilen ergibt sich ein Rutschdrehkraftbereich zwischen Niedrigst- und Höchstwerten, der wesentlich kleiner als die Änderung des Reibwerts der Reibkupplung ist.
Eine konventionelle Rutschkupplung, die für die Begrenzung von Höchstdrehkraftwerten eingesetzt wird, hat einen großen Drehkraft-Toleranzbereich, der der im allgemeinen großen Veränderlichkeit des Reibwerts direkt proportional ist. Durch die Erfindung wird z. B. bei einer Reibwertsänderung von 3:1 eine Rutschkupplung mit kleinem Toleranzbereich angegeben, bei der sich eine Schlupfdrehkraftänderung von nur 1,2:1 ergibt.
Die Rutschkupplung nach der Erfindung mit kleinem Toleranzbereich umfaßt eine Reibkupplung und eine Kugel-Rampen-Vorrichtung, wobei unterhalb einer vorgegebenen Schaltdrehkraft die Antriebskraft durch die Kugel-Rampen-Vorrichtung und die Reibkupplung übertragen wird, wobei die Reibkupplung mit einer Spannkraft beaufschlagt ist und die Kugel-Rampen-Vorrichtung
keine Änderung der Spannkraft bewirken kann. Oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft wird die Kugel-Rampen-Vorrichtung wirksam und verringert einen Teil der die Reibkupplung beaufschlagenden Spannkraft, da die Reibkupplung sonst unzulässige Überlastungen übertragen würde. Dies wird erreicht durch Ausbildung eines Kräfteausgleichs zwischen einer axialen Kraft an der Kugel-Rampen-Vorrichtung, die eine Funktion der Eingangsdrehkraft ist, einer Kugelrampenfeder, die die vorgegebene Schaltdrehkraft bestimmt, einer der Eingangsdrehkraft proportionalen Kupplungs-Gegenkraft sowie einer Kupplungsfederkraft. Infolgedessen ergibt sich ein kleinerer Schlupfdrehkraftbereich als bei einer konventionellen Konstantkraft-Rutschkupplung. Wie aus den Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich ist, sind die Funktionen der Kugelrampenfeder und der Kupplungsfeder mit einer einzigen Feder zu erhalten.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Rutschkupplung mit kleinem Toleranzbereich die übertragung von unzulässigen Überlastungen verhindert, wobei jedoch gleichzeitig ein ununterbrochener Kraftfluß durch die Kupplung stattfindet, wenn eine vorgegebene Schaltdrehkraft überschritten wird; die Kupplung stellt sich automatisch selbst zurück, wenn die Antriebsdrehkraft auf einen Normalpegel zurückkehrt.
Die Antriebsübertragungsvorrichtung nach der Erfindung, die einem Antriebs- und einem Abtriebsorgan zugeordnet ist, ist gekennzeichnet durch die Kombination einer Reibkupplung mit einer Kugel-Rampen-Vorrichtung, wobei die Reibkupplung in Reibanlage befindliche Kupplungselemente umfaßt, von denen wenigstens eines dem Antriebsorgan und wenigstens eines dem Abtriebsorgan zugeordnet ist, die Kugel-Rampen-Vorrichtung zwei relativ zueinander bewegliche Scheiben mit einander gegenüberliegenden Rampenflächen umfaßt, wobei die eine Scheibe mit einem der An- bzw. Abtriebsorgane in Antriebsverbindung steht und zwischen den Kugelrampenflächen eine Kugel positioniert ist, die Kombination ferner Federmittel aufweist, die die Kugel-Rampen-Vorrichtung sowie die Reibkupplung beaufschlagen
und die Scheiben aufeinander zu drücken unter Ausbildung einer vorgegebenen Schaltdrehkraft und die Kupplungseiemente mit einer Anpreßkraft gegeneinander beaufschlagen unter Ausbildung einer Antriebskraft durch die Reibkupplung, und ein Organ vorgesehen ist, das oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft wirksam ist und einen Kräfteausgleich zwischen den Federmitteln, einer durch das Zusammenwirken der Kugel mit den Kugelrampenflächen erzeugten Kraft und einer Gegenkraft an der Reibkupplung herstellt, so daß eine auf die Reibkupplung wirkende Druckkraft aufrechterhalten wird, die eine fortgesetzte, jedoch begrenzte Drehkraftübertragung erlaubt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 ein Kraftdiagramm der einen Kräfteausgleich bewirkenden Kräfte;
Fig. 3 eine Teildarstellung einer Kugel-Rampen-Vorrichtung, durch die eine axiale Kugelrampenkraft erzeugt wird, wenn eine übertragene Drehkraft eine vorgegebene Schaltdrehkraft übersteigt;
Fig. 4 einen mittigen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung; und
Fig. 5 einen der Fig. 4 ähnlichen mittigen Teilvertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Rutschkupplung mit kleinem Toleranzbereich in Verbindung mit einer Antriebswelle 10 und einer damit in Axialrichtung fluchtenden Abtriebswelle 11. Die Rutschkupplung 15 umfaßt ein Kupplungsgehäuse 16, das angrenzende Enden der beiden Wellen umgibt und zwei voneinander beabstandete, nach innen verlaufende Ringflansche 17 und 18 aufweist, die ein Kupplungspaket mit Kupplungselementen 19 und 20 umschließen. Die Kupplungselemente sind verschachtelt und
befinden sich in Reibverbindung, und zwar entweder direkt oder über Reibbeläge 21. Das Reibkupplungselement 19 ist bei 25 mit dem Inneren des Kupplungsgehäuses 16 verkeilt, und das Kupplungselement 20 ist bei 26 auf den Außenumfang der Antriebswelle 10 aufgekeilt. Eine Vorspannungsfeder 28 ist zwischen dem Gehäuse flansch 18 und dem Kupplungselement 19 wirksam, so daß die Reibkupplungselemente, die zwischen dem Kupplungsgehäuseflansch 17 und der Feder 28 zusammengepreßt werden, mit einer Spannkraft beaufschlagt werden. Die durch die Kupplungs-Vorspannungsfeder 28 auf die Reibkupplung ausgeübte Kraft entspricht einem Mehrfachen der Belastung einer konventionellen Rutschkupplung. Dies ist möglich, weil die hier angegebene Rutschkupplung ein frei bewegliches System aufweist, das nicht an einem ortsfesten Teil verankert ist.
Die Rutschkupplung mit engem Toleranzbereich umfaßt ferner eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit zwei voneinander beabstandeten Scheiben, wobei eine Scheibe 30 als Flansch dargestellt ist, der vom Kupplungsgehäuse 16 nach innen verläuft und eine die Abtriebswelle 11 umgebende öffnung hat. Eine zweite Scheibe der Kugel-Rampen-Vorrichtung ist mit der Abtriebswelle 11 einstückig ausgebildet und geht radial von dieser aus. Die Scheiben 30 und 31 der Kugel-Rampen-Vorrichtung liegen sich mit Abstand gegenüber und weisen in bekannter Weise gegenüberliegende Kugelrampen 32 bzw. 33 (Fig. 3) mit schrägen Flächen auf, in denen eine Kugel 34 angeordnet ist. Im Normalbetrieb der Rutschkupplung mit kleinem Toleranzbereich, wobei die Antriebsdrehkraft unter einer vorgegebenen Schaltdrehkraft liegt, weisen die Kugelrampenscheiben 30 und 31 ihren geringsten Abstand voneinander auf, und die Kugel 34 sitzt vollständig in den Rampen 32 und 33. Die in Fig. 3 gezeigte Beziehung stellt sich ein, wenn die Drehkraft die vorgegebene Schaltdrehkraft übersteigt und zwischen den Scheiben 30 und 31 eine geringe Relativdrehung stattgefunden hat.
Eine Kugelrampenfeder 35 umgibt die Abtriebswelle 11 und greift zwischen einem Axiallager 36 und der Kugelrampenscheibe 30 an. Die Kraft der Kugelrampenfeder erzeugt die vorgegebene Schaltdrehkraft für die Rutschkupplung, und die Drehkraft kann durch Verstellen des Axiallagers 36 in Axialrichtung der Abtriebswelle 11 geändert werden. Ein in die Abtriebswelle eingesetzter Haltekeil 37 hält das Axiallager 36 in seiner Stellung, und die Federkraft kann durch Einsetzen eines Zwischenstücks zwischen Haltekeil 37 und Axiallager 36 erhöht werden; oder das Axiallager kann auf einem Gewindeabschnitt befestigt sein, der zur Axialverstellung längs der Abtriebswelle 11 drehbar ist.
Zwischen einem der Kugelrampenscheibe 31 und dem Kupplungselement 19 zugeordneten Axiallager 41 erstreckt sich eine Schubstange '40. Die Schubstange verläuft durch eine Öffnung 42 im Flansch 17 des Kupplungsgehäuses und erstreckt sich mit einem Ende in eine Öffnung 43 im Kupplungselement 19. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Länge der Schubstange 40 so bemessen, daß beim Normalbetrieb der Rutschkupplung unterhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft das Ende der Schubstange 40 nicht vollständig in der Öffnung 43 sitzt. Wenn sich die Scheiben der Kugel-Rampen-Vorrichtung in die Stellung von Fig. 3 bewegen, wird das in Längsrichtung der Schubstange 40 vorhandene Spiel verbraucht, so daß das Ende der Schubstange vollständig in der Öffnung 43 im Kupplungselement 19 sitzt.
Die Ausführungsform nach Fig. 1 weist zum Ausgleich wenigstens eine weitere Kugel 34 mit zugehörigen Rampenflächen sowie eine zusätzliche Schubstange 40 auf.
Wenn im Normalbetrieb die Teile entsprechend Fig. 1 positioniert sind, entkoppelt das Spiel am Ende der Schubstange 40 die Kugel-Rampen-Vorrichtung von dem durch die Kupplung ausgebildeten Schlupfwiderstand. Eine Drehung der Antriebswelle 10 resultiert in einer Drehung der Abtriebswelle 11 infolge der Übertragung der Antriebskraft durch die Reibkupplung, das Kupplungsgehäuse und die Kugel-Rampen-Vorrichtung.
Die Kugelrampenfeder 35 erzeugt eine vorgegebene Schaltdrehkraft, so daß, wenn die übertragene Drehkraft die durch die Feder 35 bestimmte Schaltdrehkraft übersteigt, die Kraft, die aus der Wirkung der Kugel 34 auf die Schrägflächen der Kugelrampen 32 und 33 resultiert, eine axiale Kraftkomponente F und eine tangentiale Kraftkomponente F. hat (Fig. 3). Es ist ersichtlich, daß in dem Kraftdiagramm von Fig. 2 die axiale Kraft F0 der Kugelrampe auf das Kupplungsgehäuse 16 derart
wirkt, daß die Kugelrampenscheiben geringfügig voneinander getrennt werden und die Schubstange 40 vollständig in ihrer Öffnung sitzt. Die bei der Trennbewegung der Scheiben der Kugel-Rampen-Vorrichtung erzeugte Axialverschiebung ist eine sehr kleine Bewegung und reicht nur dazu aus, das Spiel in der Schubstangenkraft aufzunehmen. Diese Kraft ist eine Funktion der Antriebs-Drehkraft. Weitere das Kupplungsgehäuse 16 beaufschlagende Kräfte sind die Federkraft Fc der Kugelrampenfeder 35, die Kraft P der Vorspannungsfeder 28 der Kupplung sowie eine Kupplungs-Gegenkraft F£, die der Antriebsdrehkraft proportional ist. Die Vorspannungsfeder 28 und die Kugelrampenfeder 35 bilden Federmittel, die der Kupplung und der Kugel-Rampen-Vorrichtung zugeordnet sind.
Oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft ist zwischen den Kräften, die in die in Fig. 2 gezeigten Richtungen wirken, ein Kräfteausgleich hergestellt, um die Obergrenze der Drehkraftübertragungskapazität der Rutschkupplung zu bestimmen. Der K.räfteausgleich resultiert darin, daß nur derjenige Teil der die Reibkupplung beaufschlagenden Last vermindert wird, der unzulässige Überlastungen übertragen würde. Die Kugel-Rampen-Vorrichtung, die durch die Kugelrampenfeder 35 vorgespannt ist, erzeugt die axiale Kraft F , die der übertragenen Drehkraft proportional ist. Diese axiale Kraft vermindert einen Teil der die Reibkupplung beaufschlagenden Spannkraft, ohne die Elemente der Reibkupplung mit einer merklichen Bewegung in Axialrichtung zu beaufschlagen. Die Kugel-Rampen-Vorrichtung setzt die An-
triebsdrehkraft, die über eine vorgegebene Schaltdrehkraft hinausgeht, in axiale Kräfte umr die direkt auf die Reibkupplung wirken.
Der erzielte Kräfteausgleich ist durch die Gleichung
P +P = F +F
*S S Bf
gegeben. Wenn die Federkräfte Fg und Pg konstant sind, ist ersichtlich, daß zwischen der Kugelrampenkraft FD und der Kupplungs-Gegenkraft F^ eine direkte Beziehung besteht. Während die Kugelrampenkraft proportional zu der ansteigenden Antriebsdrehkraft ansteigt, verringert sich die Kupplungs-Gegenkraft F£, wodurch entsprechend die Spannkraft auf die Reibkupplung verringert wird, so daß derjenige Teil der Spannkraft, der unzulässige Drehkraft-Überlastungen übertragen würde, verringert wird.
Wenn die Antriebs-Drehkraft auf einen Wert gleich oder unter der vorgegebenen Schaltdrehkraft zurückkehrt, erfolgt eine automatische Rückstellung der Reibkupplung, wobei die Schubstange 40 in ihre ein Spiel aufweisende Stellung zurückkehrt. Der Kraftfluß durch die Kupplung wird weder während noch nach dem Auftreten einer zu hohen Drehkraft unterbrochen.
Mit dem zwischen den Kräften gemäß Fig. 2 hergestellten Kräfteausgleich wurde durch Anwendung von Kraft- und Drehkraft-Gleichungen festgestellt, daß die angegebene Rutschkupplung einen kleineren Schlupf-Drehkraftbereich als eine konventionelle Konstantkraft-Reibrutschkupplung hat.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform. Die Rutschkupplung umfaßt ein Gehäuse 50, in dem drehbar eine Antriebswelle 51 in einem Lager 52 gelagert ist. Ferner ist im Gehäuse 50 in einem Lager 52 eine Abtriebswelle 54 gelagert, die eine Öffnung mit
einer Verkeilung 55 zur Verbindung mit einer Welle (nicht gezeigt) aufweist, die sich vom Gehäuse 50 nach außen erstreckt.
Hier ist die Kugel-Rampen-Vorrichtung eine Doppelvorrichtung mit einer gemeinsamen Mittelscheibe 60, die als ümfangsflansch auf der Abtriebswelle 54 ausgebildet und zwischen zwei äußeren bzw. Seitenscheiben 61 und 62 angeordnet ist. Die Mittelscheibe 60 und die Seitenscheiben 61 und 62 sind mit einander gegenüberliegenden Kugelrampen ähnlich denjenigen nach Fig. 3 ausgebildet, und Kugeln 63 und 64 sind zwischen der Mittelscheibe
60 und den Seitenscheiben 61 und 62 angeordnet.
Eine Serie von in Axialrichtung verlaufenden Stangen, deren eine bei 70 gezeigt ist, durchsetzt die Seitenscheiben 61 und 62 der Kugel-Rampen-Vorrichtungen und ist bei 71 mit einem eine Schulter aufweisenden Plansch 72 verschraubt, der die Abtriebswelle 54 lose umgibt. Die Schubstangen 70 erstrecken sich lose durch Öffnungen in den Seitenscheiben und eine Öffnung 74 in der Mittelscheibe 60. Ein Ende der Schubstange ist mit einem Kopf 75 ausgebildet, der größer als die Öffnung der Seitenscheiben ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein einziges Federmittel vorgesehen, das die Funktion sowohl der Kupplungs-Vorspannungsfeder 28 als auch der Kugelrampenfeder 35 gemäß Fig. 1 ausübt. Dabei handelt es sich um die im wesentlichen konische Feder 76, die zwischen dem eine Schulter aufweisenden Flansch 7 2 und der Außenfläche der Seitenscheibe
61 der Kugel-Rampen-Vorrichtung wirksam ist. Die Kraft der Feder 76 schiebt die Seitenscheiben 61 und 62 der Kugel-Rampen-Vorrichtungen aufeinander zu, wobei die Federkraft die Seitenscheibe 62 über den Kopf 75 der jeweiligen Schubstange 70 beaufschlagt. Da die Schubstangen 70 nur an dem in den Flansch 72 geschraubten Ende festgelegt sind, ist ersichtlich, daß die Seitenscheiben 61 und 62 eine begrenzte Trennbewegung ausführen können.
Ein Kupplungsscheibenpaket ist zwischen den Seitenscheiben 61 und 62 der Kugel-Rampen-Vorrichtungen angeordnet und umfaßt eine Serie von Kupplungselementen 77, die bei 77a auf einen Ring 77b gekeilt sind, der mit einem mit der Antriebswelle 51 einstückigen Zahnkranz 78 in Antriebsverbindung steht. Eine weitere Serie von Kupplungselementen 80 ist bei 81 und 82 auf Flansche der Seitenscheiben 61 bzw. 62 der Kugel-Rampen-Vorrichtungen gekeilt.
Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 entspricht derjenigen der Kupplung von Fig. 1, wobei im Normalbetrieb, wenn die Antriebsdrehkraft unter einer vorgegebenen
Schaltdrehkraft liegt, der Antrieb von der Antriebswelle 51 über die Reibkupplung, die Seitenscheiben der Kugel-Rampen-Vorrichtungen, die Kugeln 63 und 64 und die Mittelscheibe 60 der Kugel-Rampen-Vorrichtung, die mit der Abtriebswelle 54 verbunden ist, erfolgt. Wenn eine durch die Kraft der Feder 76 bestimmte vorgegebene
Schaltdrehkraft überschritten
wird, erfolgt eine Trennbewegung der Seitenscheiben 61 und 62 der Kugel-Rampen-Vorrichtungen, so daß ein Teil der die Reibkupplung beaufschlagenden Spannkraft verringert wird und der gleiche Kräfteausgleich besteht, der in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde. Nachdem die Antriebsdrehkraft auf den Normalbetriebswert zurückgegangen ist, kehren die Kugel-Rampen-Vorrichtungen in ihre Normallage zurück, in der der Kraftfluß durch die Rutschkupplung in der gleichen Weise erfolgt, wie das vor der Überschreitung der vorgegebenen Schaltdrehkraft der Fall war.
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Kupplung, die im wesentlichen derjenigen nach Fig. 4 entspricht; dabei ist nur eine Änderung des Aufbaus der Reibkupplung vorgesehen, und es werden die gleichen, jedoch einfach gestrichenen Bezugszeichen verwendet.
3U5343
Nach Fig. 5 ist das Federmittel, das die Seitenscheiben 61' und 62" der Kugel-Rampen-Vorrichtungen aufeinander zu
beaufschlagt, eine Tellerfeder 90, und die Kupplung umfaßt ein kegelförmiges Kupplungselement 91 mit einer Kegelstumpffläche 92, die an entsprechend geformten Flächen am Umfang der Seitenscheiben 61' und 621 anliegt und ein Reibelement 93 trägt, das mit einem Ring 94 zusammenwirkt, der mit einem radialen Flansch 95 der Antriebswelle 51' einstückig ausgeführt ist. Die Elemente der Kugel-Rampen-Vorrichtung weisen ausreichende Spielräume auf, so daß die durch die Tellerfeder ausgeübte Kraft eine Anpreßkraft auf das konische Kupplungselement 91 ausübt und damit die Reibkupplung mit der Spannkraft beaufschlagt.
- Leerseite -

Claims (17)

Patentansprüche
1. Antriebsübertragungsvorrichtung, die einem Antriebs- und einem Abtriebsorgan zugeordnet istr
gekennzeichnet durch die Kombination einer Reibkupplung mit einer Kugel-Rampen-Vorrichtung, wobei
- die Reibkupplung in Reibanlage befindliche Kupplungselemente (19, 20) umfaßt, von denen wenigstens eines dem Antriebsorgan (10) und wenigstens eines dem Abtriebsorgan (11) zugeordnet ist,
die Kugel-Rampen-Vorrichtung zwei relativ zueinander bewegliche Scheiben (30, 31) mit einander gegenüberliegenden Rampenflächen (32, 33) umfaßt, wobei die eine Scheibe mit einem der An- bzw. Abtriebsorgane in Antriebsverbindung steht und zwischen den Kugelrampenflächen (32, 33) eine Kugel (34) positioniert ist,
die Kombination ferner Federmittel (35, 28) aufweist, die die Kugel-Rampen-Vorrichtung sowie die Reibkupplung beaufschlagen und die Scheiben (30, 31) aufeinander zu drücken unter Ausbildung einer vorgegebenen Schaltdrehkraft und die Kupplungselemente (19, 20) mit einer Anpreßkraft gegeneinander beaufschlagen unter Ausbildung einer Antriebskraft durch die Reibkupplung, und
572-BO1726-Schö
ein Organ (40, 41) vorgesehen ist, das oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft wirksam ist und einen Kräfteausgleich zwischen den Federmitteln (35, 28), einer durch das Zusammenwirken der Kugel (34) mit den Kugelrampenflächen (32„ 33) erzeugten Kraft (F_.) und einer Gegenkraft (F^) an der Reibkupplung herstellt, so daß eine auf die Reibkupplung wirkende Druckkraft aufrechterhalten wird, die eine fortgesetzte, jedoch begrenzte Drehkraftübertragung erlaubt.
2. Antriebsübertragungsvorrichtung, die einem Antriebs- und einem Abtriebsorgan zugeordnet ist,
gekennzeichnet durch die Kombination einer Reibkupplung mit einer Kugel-Rampen-Vorrichtung, wobei
die Reibkupplung in Reibanlage befindliche Kupplungselemente (19, 20) umfaßt, von denen wenigstens eines dem Antriebsorgan (10) und wenigstens eines dem Abtriebsorgan (11) zugeordnet ist,
die Kugel-Rampen-Vorrichtung zwei relativ zueinander bewegliche Scheiben (30, 31) mit einander gegenüberliegenden Rampenflächen (32, 33) umfaßt, wobei die eine Scheibe mit einem der An- bzw. Abtriebsorgane in Antriebsverbindung steht und zwischen den Kugelrampenflächen (32, 33) eine Kugel (34) positioniert ist,
die Kombination ferner Federmittel (35, 28) aufweist, die die Kugel-Rampen-Vorrichtung sowie die Reibkupplung beaufschlagen und die Scheiben (30, 31) aufeinander zu drücken unter Ausbildung einer vorgegebenen Schaltdrehkraft und die Kupplungselemente (19, 20) mit einer Anpreßkraft gegeneinander beaufschlagen unter Ausbildung einer Antriebskraft durch die Reibkupplung, und
- ein Organ (40, 41) vorgesehen ist, das die Anpreßkraft der Federmittel (28) auf die Reibkupplungselemente (19, 20) verringert, wenn die Kugel-Rampen-Vorrichtung eine Drehkraft oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehkraft erfaßt und die Kugel (34) sich relativ zu den Kugelrampen bewegt und die Scheiben (30, 31) mit einer Trennkraft beaufschlagt.
""""3Ü5343
3. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkupplung eine konische Kupplung ist.
4. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Elemente (77, 80) der Reibkupplung direkt von einer Scheibe (61, 62) kontaktiert wird.
5. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kugel-Rampen-Vorrichtungen vorgesehen sind, wobei eine Mittelscheibe (60; 60') zwischen einem Paar Seitenscheiben (61, 62; 61', 62') liegt und die Mittelscheibe auf entgegengesetzten Seiten Kugelrampen aufweist, die mit jeweils gegenüberliegenden Kugelrampen an den Seitenscheiben zusammenwirken.
6. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkupplung zwischen den Seitenscheiben (61, 62; 61', 62') positioniert ist.
7. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch durch ein Organ (70; 70'), das die Seitenscheiben (61, 62; 61', 62') unter Begrenzung ihrer Trennbewegung miteinander verbindet und gleichzeitig ihre Bewegung in Richtung zur Mittelscheibe (60; 601) erlaubt, wobei die Federmittel (76; 90) das Organ (70; 70') beaufschlagen unter Verschiebung der Seitenscheiben (61, 62; 61', 62') zu der Mittelscheibe (60; 60').
8. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reibkupplungselemente (77, 80; 91, 94) zwischen den Seitenscheiben (61, 62; 61', 621) der Kugel-Rampen-Vorrichtung angeordnet sind, so daß die Federmittel (76; 90) diese Elemente über die Seitenscheiben mit der Anpreßkraft beaufschlagen.
9. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element der Reibkupplung ein konisches Element (91) ist, das zwischen den Seitenscheiben (61', 621) positioniert ist, und daß die Seitenscheiben zur Anlage an dem konischen Element (91) ausgebildet sind.
10. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsgehäuse (16) an einer (30) der Scheiben der Kugel-Rampen-Vorrichtung befestigt ist, und daß die Pedermittel zwei Federn (28, 35) umfassen, wobei die eine Feder (35) zwischen einer Welle des Antriebs und der einen Scheibe (30) und die andere Feder (28) zwischen dem Kupplungsgehäuse (16) und den Elementen (19, 20) der Reibkupplung wirksam ist.
11. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Anpreßkraft der Federn (35, 28) vermindernde Organ eine Schubstange (40) ist, die wirksam mit der Kugel-Rampen-Vorrichtung und der Reibkupplung verbindbar ist, wenn die Drehkraft die vorgegebene Schaltdrehkraft übersteigt.
12. Rutschkupplung mit kleinem Drehkraft-Toleranzbereich zur Ausbildung einer Antriebsverbindung zwischen fluchtenden An-und Abtriebswellen,
gekennzeichnet durch
- eine Reibkupplung mit eingebauten Kupplungselementen (19, 20), wobei wenigstens zwei Kupplungselemente wirksam jeweils mit der Antriebs- und der Abtriebswelle (10, 11) verbunden sind;
- eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit zwei einander zugewandten Scheiben (30, 31), die einander gegenüberliegende Rampenflächen (32, 33) aufweisen, in denen eine Kugel (34) angeordnet ist, und die voneinander wegbewegt werden, wenn die Kugel (34) die Mittenlage in den Rampenflächen verläßt; und Federmittel (35, 28), die die Kugelrampenscheiben (30, 31) aufeinander zu drücken und die eingebauten Kupplungselemente (19, 20) mit einer Anpreßkraft beaufschlagen.
13. Rutschkupplung mit kleinem Drehkraft-Toleranzbereich zur Ausbildung einer Antriebsverbindung zwischen miteinander fluchtenden An- und Abtriebswellen,
gekennzeichnet durch eine Reibkupplung mit eingebauten Kupplungselementen (19, 20), wobei wenigstens zwei Kupplungselemente wirksam jeweils mit der An- und der Abtriebswelle (10, 11) und mit einem beweglichen Organ (40) verbunden sind, und mit einer Feder (28), die zwischen dem beweglichen Organ (40) und den Kupplungselementen (19, 20) angeordnet ist und die Kupplungselemente in Axialrichtung der Wellen mit einer Spannkraft beaufschlagt;
eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit zwei einander zugewandten Scheiben (30, 31), die gegenüberliegende Kugelrampen (32, 33) aufweisen, in denen eine Kugel (34) angeordnet ist, und die voneinander wegbewegt werden, wenn die Kugel (34) ihre Mittenlage in den Kugelrampen verläßt; und eine Feder (35), die an einer (30) der Scheiben anliegt und die Kugelrampenscheiben aufeinander zu beaufschlagt, wobei die federbeaufschlagte Scheibe (30) und das bewegliche Organ (40) starr miteinander verbunden sind.
14. Rutschkupplung für eine drehkraftbegrenzende Antriebsverbindung zwischen axial miteinander fluchtenden An-und Abtriebswellen,
gekennzeichnet durch
eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit einer Mittelscheibe (60), die mit einer (51) der Wellen verbunden ist, und mit zwei Seitenscheiben (61, 62), die je auf einer Seite der Mittelscheibe (60) im Abstand von dieser angeordnet sind, wobei die einander benachbarten Flächen der Scheiben (60, 61, 62) mit einander gegenüberliegenden Kugelrampenflächen versehen sind und in jedem Paar von einander gegenüberliegenden Kugelrampenflächen eine Kugel (63, 64) positioniert ist, ein Organ (70, 72), das die Seitenscheiben (61, 62) verschiebbar miteinander verbindet, so daß eine Relativbewegung zwischen diesen möglich ist, während gleichzeitig die größte Trennung zwischen ihnen begrenzt ist,
- ein Kupplungsscheibenpaket zwischen den Seitenscheiben (61, 62) der Kugel-Rampen-Vorrichtung, mit Kupplungselementen, von denen einige (80) mit den Seitenscheiben (61, 62) verkeilt und einige (77) wirksam mit der anderen Welle verbunden sind, und
eine Feder (76), die die Seitenscheiben (61, 62) aufeinander zu beaufschlagt unter Beaufschlagung des Kupplungsscheibenpakets mit einer Spannkraft,
wobei das Auftreten eines vorbestimmten Drehkraftwerts in der Rutschkupplung dazu führt, daß die Kugeln (63, 64) in den Kugelrampenflächen eine Kraft ausüben, die eine Verminderung der Spannkraft bewirkt und die zusammen mit der von dem Kupplungsscheibenpaket gegen eine Kugelrampen-Seitenscheibe ausgeübten Kraft sich im Kräfteausgleich mit der Kraft der Feder (76) befindet.
15. Rutschkupplung für eine drehkraftbegrenzende Antriebsverbindung zwischen in Axialrichtung miteinander fluchtenden An- und Abtriebswellen,
gekennzeichnet durch
- eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit einer Mittelscheibe (601), die mit einer (51') der Wellen verbunden ist, und mit einem Paar Seitenscheiben (61', 62'), die je zu beiden Seiten der Mittelscheibe (601) im Abstand von dieser angeordnet sind, wobei die einander benachbarten Flächen der Scheiben (60' ,
61', 621) mit einander gegenüberliegenden Kugelrampenflachen ausgebildet sind und eine Kugel (63* , 64') in jedem einander gegenüberliegenden Paar Kugelrampenflächen positioniert ist,
- ein Organ (701)/ das die Seitenscheiben (6-1 ', 62') beweglich miteinander so verbindet, daß eine Relativbewegung zwischen ihnen möglich und gleichzeitig die größte Trennung zwischen ihnen begrenzt ist,
- eine zwischen den Seitenscheiben (61' , 62') der Kugel-Rampen-Vorrichtung angeordnete Kupplung mit einem kegelförmigen Element (91), das an schrägen Flächen der Seitenscheiben (61'r 62') anliegt, und mit einem damit zusammenwirkenden Element (94), das mit der anderen Welle wirksam verbunden ist, und
eine Feder (90), die die Seitenscheiben (61', 62") aufeinander zu beaufschlagt unter Ausbildung einer Kupplungskraft, die die Kupplungselemente (91, 94) zusammenpreßt, wobei das Auftreten eines vorbestimmten Drehkraftwerts in der Rutschkupplung dazu führt, daß die Kugeln (631, 64') in den Kugelrampenflächen eine Kraft ausüben, die zu einer Verminderung der Kupplungskraft führt und die zusammen mit der von der Kupplung gegen eine Kugelrampenseitenscheibe ausgeübten Kraft sich im Kräfteausgleich mit der Kraft der Feder (90) befindet.
16. Rutschkupplung mit kleinem Drehkraft-Toleranzbereich, gekennzeichnet durch eine Kupplungspackung mit einem Kupplungsgehäuse (16) und mehreren einander kontaktierenden Kupplungselementen (19, 20), die wirksam entweder mit einer Antriebswelle (10) oder mit einer Abtriebswelle (11) verbunden sind, eine Kugel-Rampen-Vorrichtung zur Drehkrafterfassung, Federmittel (35, 28), die dem Kupplungsgehäuse (16) und der Kugel-Rampen-Vorrichtung zugeordnet sind und die Kugel-Rampen-Vorrichtung und die Kupplungspackung mit einer Anpreßkraft unter Erzeugung einer Gegenkraft auf das Kupplungsgehäuse (16) beaufschlagen, und
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ein Organ (40), das die Kugel-Rampen-Vorrichtung und die Kupplungspackung miteinander verbindet, so daß bei einem vorgegebenen Drehkraftwert die Kugel-Rampen-Vorrichtung eine Kraft erzeugt, die einen Kräfteausgleich mit den Federmitteln (35, 28) und der auf das Kupplungsgehäuse wirkenden Gegenkraft bewirkt, wodurch nur derjenige Teil der Kraft der Federmittel vermindert wird, der zur Übertragung einer unzulässigen überlastung durch das Kupplungspaket führen würde.
17. Rutschkupplung mit kleinem Drehkraft-Toleranzbereich für eine Antriebsverbindung zwischen in Axialrichtung fluchtenden An- und Abtriebswellen,
gekennzeichnet durch eine Kugel-Rampen-Vorrichtung mit zwei voneinander beabstandeten Scheiben (30, 31) mit einander gegenüberliegenden Kugelrampenflächen (32, 33) und einer darin positionierten Kugel (34), wobei die eine Scheibe (31) fest an der Abtriebswelle (11) montiert und die andere Scheibe (30) relativ dazu mit Spiel angeordnet ist,
ein Kupplungsgehäuse (16),
- eine Mehrzahl von aneinandergepreßten Kupplungselementen (19, 20), von denen wenigstens eines (19) mit dem Kupplungsgehäuse (16) und eines (20) mit der Antriebswelle (10) verbunden ist, wobei das Kupplungsgehäuse (16) an der Spiel aufweisenden Scheibe (30) der Kugel-Rampen-Vorrichtung befestigt ist und zwei voneinander beabstandete Flansche (17, 18) umfaßt, die die Kupplungselemente (19, 20) umspannen, und der eine Flansch (17) an einem Kupplungselement (20) anliegt und der andere Flansch (18) von den Kupplungselementen (19, 20) beabstandet ist, eine zwischen der Abtriebswelle (11) und der Spiel aufweisenden Scheibe (30) der Kugel-Rampen-Vorrichtung wirksame Kugelrampen-Vorspannfeder (35), und
eine zwischen dem anderen Flansch (18) und einem (19) der Kupplungselemente wirksame Kupplungs-Vorspannfeder (28) und eine Schubstange (40), die zwischen der an der Abtriebswelle (11) befestigten Scheibe (31) und dem von der Kupplungs-Vorspannfeder (28) beaufschlagten Kupplungselement (19) verläuft und gerade ausreichend lang ist, um nur dann sowohl die letztgenannte Scheibe (31) als auch das letztgenannte Kupplungselement (19) zu kontaktieren, wenn die Scheiben (30, 31) der Kugel-Rampen-Vorrichtung von einer Drehkraft getrennt werden, die eine durch die Kraft der Kugelrampen-Vorspannfeder (35) ausgebildete Schaltdrehkraft übersteigt.
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