DE3536886A1

DE3536886A1 - Drehmoment-begrenzungseinrichtung

Info

Publication number: DE3536886A1
Application number: DE19853536886
Authority: DE
Inventors: Masao Amagasaki Hyogo Fukumoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1986-09-04
Anticipated expiration: 2005-10-17
Also published as: JPS61201940A; GB2172065B; DE3536886C2; KR930006216B1; JPH0330733B2; GB2172065A; KR860007488A; GB8524362D0; US4668206A

Description

~3- Patentanwälte

. ..^ __.. ...· Dipl.-lng. E. Eder

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- 8 München 40, Elisabetbstral

MASAO FUKUMOTO

Drehmoment-Begrenzungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung für den Einbau in eine Drehbewegungen übertragende Kupplungsvorrichtung; sie wird verwendet, um ein Antriebselement dadurch vor übermäßiger Belastung zu schützen, daß sie die Übertragung der Drehbewegung auf ein Abtriebselement unterbricht. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung, welche so ausgelegt ist, daß sie durch Steuerung mittels Kugeln die Übertragung der Drehbewegung von einem Antriebselement auf ein Abtriebselement sowohl unterbricht als auch wieder aufnimmt.

Dem Stand der Technik sind eine Reihe von Drehmoment-Begrenzungseinrichtungen unterschiedlicher Konstruktion zur Übertragung von Drehbewegungen bekannt, durch die ein Antriebselement vor übermäßiger Belastung durch ein Abtriebselement geschützt wird. Es ist auch bekannt, zur Steuerung sowohl der Unterbrechung als auch der Wiederaufnahme der Übertragung der Drehbewegungen Kugeln vorzusehen.

Die herkömmlichen Drehmoment-BegrenZungseinrichtungen, welche für diesen Zweck Kugeln verwenden, weisen eine Ringplatte mit Bohrungen zum Halten der Kugeln auf, welche mit einem Abtriebselement verbunden ist und mit diesem umläuft, ferner einen Flansch mit sich verjüngenden Bohrungen für den Ein- und Austritt der Kugeln, welcher mit einem Antriebselement verbunden ist, und ein Gleitelement zum Andrücken der Kugeln an den Flansch über die Ringplatte, welche so an dem Antriebselement angeordnet ist, daß sie sich an diesem ungehindert bewegen kann.

Zwischen dem Gleitelement und dem Antriebselement ist ein Paar sich verjüngender Stangenelemente angeordnet. Zwischen den beiden einander gegenüber angeordneten, sich verjüngenden Stangenelementen befindet sich eine Anzahl von Kugeln. Für eines der Stangenelemente ist eine Druckfeder vorgesehen.

Aufgrund der besonderen Konstruktion der Anordnung werden die Kugeln sowohl zwischen die Stangenelemente hinein als auch wieder aus diesen herausgedrückt. Die Kugeln arretieren das Gleitelement in einer vorgeschobenen Stellung, sobald sie sich außerhalb der Stangenelemente befinden, um eine Drehbewegung von dem Antriebselement auf das Abtriebselement zu übertragen. Sie arretieren das Gleitelement in einer zurückgezogenen Stellung, sobald sie sich zwischen den Stangenelementen befinden, um diese auseinanderzudrücken und damit die übertragung der Drehbewegung zu unterbrechen.

Bei einer herkömmlichen Drehmoment-Übertragungseinrichtung dieser Art stehen die Kugeln mit den sich verjüngenden Stangenelementen in punktueller Berührung. Damit konzentriert sich eine auftretende Kraft auf diesen Berührungspunkt. Dies führt zu der Schwierigkeit, daß sowohl die Kugeln als auch die sich verjüngenden Stangenelemente bei

häufig auftretenden Belastungen einem erheblichen Verschleiß unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung zu schaffen, bei der eine Konzentration wirksam werdender Kräfte allein auf die Berührungspunkte vermieden wird, um auf diese Weise den Verschleiß der Kugeln und der sich verjüngenden Stangenelemente wesentlich zu verringern.

Hier'duriah*-ergibt sich der Vorteil, daß eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung geschaffen wird, deren Lebensdauer und Haltbarkeit sich infolge des wesentlich verringerten Verschleißes verlängert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Drehmoment-Begrenzungseinrichtung;

Fig. 2 einen teils gebrochenen Längsschnitt der Drehmoment-Begrenzungseinrichtung bei extremer Belastung;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Zwischenstücks der Drehmoment-Begrenzungseinrichtung ;

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt Kraft übertragender Kugeln und Bohrungen in radialer Richtung ;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 4;

Fig. 6 unter I und II einen Schnitt entlang der Linien B-B und C-C nach Fig. 5;

Fig. 7 eine 'vergrößerte, teilweise gebrochene perspektivische Darstellung eines Flansches mit Bohrungen an einer Oberfläche;

In Fig. 1 und 2 betrifft das Bezugszeichen 11 eine Antriebswelle; das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf ein an der Antriebswelle befestigtes Antriebselement; das Bezugszeichen 13 betrifft einen Flansch am vorderen Ende des Antriebselementes. 14 bezieht sich auf eine Abtriebswelle; ein an einem Ende der Abtriebswelle 14 befestigtes zylindrisches Abtriebselement 15 umgibt den Flansch 13 unter Aussparung eines kleinen Zwischenraums. Eine Ringplatte 16 mit Bohrungen zum Halten von Kugeln ist mit dem Antriebselement 12 hinter dem Flansch 13 so lose verbunden, daß sie auf dem Antriebselement rotieren kann. Eine sich in axialer Richtung erstreckende Kupplungsvorrichtung 17 mit einer Nut und einer Schraube verbindet die Außenseite der Ringplatte 16 und die Innenseite des Abtriebselementes 15 so miteinander, daß die Ringplatte und das Abtriebselement miteinander umlaufen.-

In der Nähe des Außenumfangs der Ringplatte 16 ist in axialer Richtung eine Anzahl von Bohrungen 18 vorgesehen. Diese Bohrungen enthalten jeweils ein Kugelpaar 19 für die übertragung von Drehkraft. An der Rückseite des Flansches 13 ist die gleiche Anzahl von Bohrungen 30 für die Aufnahme eines Teils einer der in Paaren angeordneten Kugeln vorgesehen.

Das Bezugszeichen 21 betrifft ein ringförmiges Gleitelement; ein Teil der anderen der in Paaren angeordneten Kugeln 19 greift lose in eine flache Ausnehmung mit einem bogenförmigen Querschnitt ein, welche sich an der Vorder-

seite des Gleitelementes befindet.

Zwischen der Innenseite des Gleitelementes 21 und der Außenseite des Antriebselementes 12 ist durch.:'ein Paar parallel und im-richten*"Winkel", zur-Achsrichtung angeordneter Stangenelemente 24, 25 mit trapezförmigem Querschnitt eine sich verjüngende Nut gebildet. Eines 25 der Stangenelemente kann gleiten. Zwischen den Stangenelementen ist ein Zwischenstück 26 vorgesehen. Dieses Zwischenstück 26 bildet einen in mehrere Abschnitte unterteilten Ring; der Querschnitt dieses Ringes verjüngt sich keilförmig in Richtung auf die Antriebswelle. Die einander gegenüberliegenden Flächen der Stangenelemente legen sich eng an die beiden sich verjüngenden Seiten des Zwischenstücks 26 an. Die Seite des mit dem Stangenelement 24 in Berührung stehenden Zwischenstücks ist zur Bildung einer ebenen Fläche 26a an einer Ecke abgestumpft.

Eine weitere ebene Fläche 21 a ist für die der ebenen Fläche 26a gegenüberliegende Anordnung am Boden des Gleitelementes 21 ausgebildet. Wird nun das Zwischenstück durch das Stangenelementepaar 24, 25 aus der Nut herausgedrückt, so gelangt die ebene Fläche 26a in enge Berührung mit der Ebene 21a, mit dem Ergebnis, daß das Gleitelement 21 vorgeschoben und zur übertragung der Drehbewegung gemäß Fig. 1 gegen die Kugeln 19 gedrückt wird.

Umgekehrt lösen sich beim Hineindrücken des Zwischenstücks zwischen das Stangenelementepaar 24, 25 die ebenen Flächen 21a und 26a aus ihrer Berührung und das Gleitelement 21 zieht sich zur Unterbrechung der Übertragung der Drehbewegung gem. Fig. 2 in seine Ausgangsstellung zurück.

Ein Ring 28 für die Aufnahme von Druckfedern 29 ist am hinteren Ende des Antriebselementes 12 vorgesehen, d.h. zwischen dem Stangenelemeht 25 und dem Ring 28 sind mehrere Federn 29 im gespannten Zustand angeordnet. Das Innere

der Bohrungen 30 des Flansches 13 ist für die teilweise Aufnahme einer der Kugeln der Kugelpaare sphärisch ausgebildet, wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht. Der Boden d_|'er Bohrungen 30 ist zur Ausbildung einer geraden Bohrung 31 unterschnitten.

Um darüber hinaus den Berührungsdruck der aus den Bohrungen 30 austretenden Kugeln zu verringern, ist im Innern der Bohrungen 30 eine bogenförmige Kugelführungsnut 32, deren Wölbung in etwa der Außenseite der Kugeln 19 entspricht, so vorgesehen, daß diese allmählich flacher wird und unter Bildung einer Kurve in Drehrichtung der Kugeln am Berührungspunkt mit der Oberfläche 33 des Flansches eben bzw. gerade ausläuft.

Aus dem gezeigten Ausführungsibeispiel geht hervor, daß die Bohrungen 30 im Innern kugelförmig ausgebildet sind und die Kugelführungsnut 32 zur Erleichterung des Austretens der Kugeln aus den Bohrungen an einander gegenüberliegenden Seiten.der Bohrungen vorgesehen ist.

Im Gegensatz zu diesem Ausführungsbeipsiel kann der Rand der Bohrungen jedoch auch durchgehend abgeschrägt bzw. ausgekehlt sein und die Führungsnut ganz fehlen.

Wird nach dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Antriebswelle angetrieben, so dreht sich der mit der Ringplatte 16 verbundene Flansch 13, da die Kugeln 19 der Ringplatte gem. Fig. 1 mit den Bohrungen 30 des Flansches im Eingriff stehen; infolgedessen läuft das mit der Ringplatte 16 verbundend^btriebselement 15 zur Übertragung der Drehkraft auf die Abtriebswelle 14 um.

Gleichzeitig läuft das Antriebselement 12 in bezug auf das Abtriebselement 15 um, wenn-letzteres aus irgendeinem Grund mit einer extremen Kraft beaufschlagt wird, die sein Umlaufen erschwert. In diesem Augenblick wer-

den die in den Bohrungen 30 des Flansches 13 befindlichen Kugeln 19 über die Kugelführungsnut 32 herausgedrückt, um an Stellen zu gelangen, an denen keine Bohrungen vorgesehen sind. Dadurch bewegt sich das Gleitelement gem. Fig. 2 in eine zurückgezogene Stellung.

Darüber hinaus wird in diesem Augenblick das Zwischenstück 26 so zwischen das Stangenelementepaar 24, 25 hineingedrückt, daß sich der Abstand zwischen den Stangenelementen vergrößert, da die ebene Fläche 21a an der Innenseite des Gleitelementes 21 die ebene Fläche 26 a des Zwischenstücks nach innen drückt. Eines 24 der Stangenelemente kann sich aufgrund einer vor diesem befindlichen Schulter nicht nach vorne bewegen, so daß nur das andere 25 sich nach rückwärts bewegt und die Feder 29 zusammendrückt.

Wird das Gleitelement 21 noch weiter nach rückwärts bewegt, so verharrt das Zwischenstück 26 in seiner Lage zwischen den Stangenelementen 24 und 25, da das Gleitelement 21 sich über das Zwischenstück 26 schiebt und dieses mit seiner flachen Unterseite nach unten drückt. Die Kugeln verlieren nunmehr genügend Kraft, um sich wieder in die Bohrungen 30 des Flansches zu begeben. Auf diese Weise wird die Drehmoment-Begrenzungseinrichtung freigegeben, und die Drehbewegung wird nicht auf das Abtriebselement übertragen.

Patentanwälte Dipl.-ing. E. Eder Dip!.-Ing. K. ScWssc

Claims

-fl- Patentanwälte -,* .". ■·;- :·;' OIpl.-lng.«E. Edar ■ · · ■ Dipl.-Ing. K. ScWesch 8 Mönchen 40, Eiisabeiftslrafi MASAO FUKUMOTO Drehmoment-Begrenzungseinrichtung Patentansprüche

1. Drehmoment-Begrenzungseinrichtung zur Vermeidung extremer Kraftübertragung von einem Abtriebselement auf ein Antriebselement, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenstück (26),· welches sich zwischen einem Paar paralleler Stangenelemente (24, 25) mit trapezförmigem Querschnitt zwischen einem Gleitelement (21) und einem Abtriebselement.(15) befindet und mit Hilfe eines elastischen Elementes (29) zusammendrückbar ist, als ein in mehrere Abschnitte unterteilter Ring ausgebildet ist und einen sich keilförmig verjüngenden Querschnitt aufweist, wobei seine beiden Seiten mit dem Stangenelementepaar (24, 25) in Oberflächenberührung liegen.

2. Drehmoment-Begrenzungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kante des Zwischenstücks (26), welche im zwischem dem Stangenelemen-

tepaar (24, 25) zusammengedrückten Zustand aus diesem hervorsteht, und die Innenkante des Gleitelementes (21) zur Bildung jeweils einer ebenen, die gleiche Neigung aufweisenden Fläche (26a, 21a) abgeschrägt sind und diese Flächen (26a, 21a) miteinander in enge Berührung bringbar sind, um das Zwischenstück (26) durch das Gleiten der Flächen (26a, 21a) aufeinander bei der Bewegung des Gleitelementes (21) in seine zurückgezogene Stellung zwischen das Stangenelementepaar (24, 25) zu drücken.

Dtanwälte

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