DE3644938C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Überlastkupplungen sind zur Sicherung von Maschinen und Anlagen allgemein bekannt, um das Drehmoment an geeigneter Stelle des Antriebsstran­ ges auf einen Wert zu begrenzen, bei dem noch kein Schaden eintritt. Dabei haben die genannten form­ schlüssigen Überlastkupplungen gegenüber Reibungs­ kupplungen den Vorteil, daß der hinsichtlich sei­ ner Größe verhältnismäßig unsichere Reibwert kei­ nen besonderen Einfluß auf das maximal übertrag­ bare Drehmoment ausübt.

Was den formschlüssigen Eingriff der einander ge­ genüberstehenden Kupplungshälften betrifft, so ist dieser beispielsweise durch eine beiderseitige Ver­ zahnung gegeben, die beim Ausschalten der Kupplung durch Verschieben wenigstens einer der beiden Kupp­ lungshälften oder durch Einzelverschiebbarkeit der Zähne bzw. Zahnlücken wenigstens einer der beiden Kupplungshälften außer Eingriff gebracht werden kann.

Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten des form­ schlüssigen Eingriffes, beispielsweise durch Klauen oder dergleichen.

Zum Wiedereinrücken der Kupplung sind an ihr Schalt­ mittel verstellbar angeordnet, durch die die axial verschiebbare Kupplungshälfte bzw. die axial verschieb­ baren, den formschlüssigen Eingriff bildenden Teile in Richtung auf die gegenüberliegende Kupplungshälfte verschiebbar sind.

Befindet sich eine Kupplung der vorbeschriebenen Art in ausgerücktem bzw. abgeschaltetem Zustand, so kann sie nach beliebiger Verdrehung der beiden Kupplungs­ hälften gegeneinander wieder eingerückt werden, voraus­ gesetzt, daß die den gegenseitigen Formschluß bilden­ den Teile zueinander passen bzw. - um bei dem vor­ stehenden Beispiel zu bleiben - den Zahnlücken der einen Kupplungshälfte passenden Zähne der anderen Kupplungshälfte gegenüberstehen.

Nun gibt es jedoch Bedarfsfälle, bei denen das Wie­ dereinrücken der Kupplung nur bei einer bestimmten gegenseitigen Drehstellung der Kupplungshälften bzw. Einstellung des bezogen auf die Kupplung antriebs­ seitigen Teiles der Maschine und deren abtriebssei­ tigen Teiles möglich sein soll oder darf, um bei­ spielsweise damit einen bestimmten Rapport im Fer­ tigungsrhythmus der Maschine einzuhalten oder aber das Anlaufen der Maschine bei einem Belastungsmaxi­ mum oder einer sonstigen unerwünschten oder gar ge­ fährlichen Situation zu vermeiden.

Hier kann man von Hand dafür sorgen, daß die beiden Kupplungshälften und die damit verbundenen Teile der Maschine so lange gegeneinander verdreht werden, bis der für das Wiedereinrücken der Kupplung erwünschte Zustand erreicht ist. Eine solche Handhabung ist je­ doch umständlich und zeitraubend. Sie bringt außer­ dem die Gefahr eines Fehlverhaltens mit sich, das je nach den Umständen des Einzelfalles sowohl für die Maschinen als auch für betroffene Personen äußerst gefährliche Folgen haben kann. Dies ist bei einer Maschine oder einer Anlage insbesondere dann bedeutsam, wenn größte Drehmomente zu übertragen, das heißt entsprechende Massen anzutreiben sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kupplung der eingangs genannten Art eine einfache und be­ triebssichere Möglichkeit anzugeben, gemäß der für das Wiedereinrücken der Kupplung nur nach einer be­ stimmten Verdrehung der beiden Kupplungshälften ge­ geneinander Sorge getragen werden kann, wobei das Maß dieser Verdrehung unterhalb eines Drehwinkels von 360° liegen, jedoch auch das Mehrfache eines vollen Umlaufes betragen kann. Dabei soll außerdem dafür Sorge getragen sein, daß bei unbeabsichtigter Über­ schreitung der für das Wiedereinschalten der Kupp­ lung geforderten gegenseitigen Verdrehung der bei­ den Kupplungshälften das Einkuppeln nicht bei einer danach folgenden beliebigen Relativlage der beiden Kupplungen möglich ist, sondern wiederum erst die vorgegebene gegenseitige Verdrehung der beiden Kupp­ lungshälften durchgeführt werden muß, bevor die Kupplung wieder eingeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemaß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei diese Lösung einschließlich ihre Weiterbildung selbstverständlich auch für die äquivalent vertausch­ te Anordnung von Schloß- und Schlüsselteil bezüg­ lich der sie tragenden Kupplungsbauteile gilt.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist in ein­ facher Weise dafür Sorge getragen, daß die Schaltmit­ tel nur dann wirksam betätigt werden können, wenn Schlüsselteil und Schloßteil zueinander passen und gleichzeitig die den formschlüssigen Eingriff bilden­ den Teile zueinander passen, also beispielsweise gleichzeitig Zahnlücken der einen Kupplungshälfte den Zähnen der anderen Kupplungshälfte gegenüber­ stehen. Bei jeder anderen diese Bedingungen nicht erfüllenden Stellung der beiden Kupplungshälften passen entweder Schlüsselteil und Schloßteil nicht zueinander oder aber die den formschlüssigen Ein­ griff bildenden Teile stimmen beiderseits nicht pas­ send überein, so daß dann ein Einrücken der Kupplung unmöglich ist.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind durch Anwendung der in den Ansprüchen 2 bis 8 angegebenen Merkmale möglich. Um bei der Bauform gemäß Anspruch 6 ungewünschte Be­ wegungen des Schaltrades auszuschließen, kann dieses beispielsweise über eine zugeordnete Reibfläche in seiner Bewegung gebremst sein. Eine andere Möglich­ keit kann in der Ausbildung des Schaltrades als Malteserkreuz oder dergleichen bestehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungs­ formen näher erläutert, die in der Zeichnung darge­ stellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die seitliche Schnittansicht einer Überlastkupplung gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 3;

Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Ansicht der Über­ lastkupplung gemäß der Schnitt­ linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 eine ausschnittweise Ansicht ge­ mäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in seitlicher Schnittansicht eine Über­ lastkupplung mit einer Kupplungshälfte 1 und einer Kupplungshälfte 2, die zueinander koaxial und dreh­ bar gelagert, nicht jedoch axial verschiebbar sind. Zur ge­ genseitigen Verdrehbarkeit ist die Kupplungshälfte 1 auf einem Vorsatzteil 3 der Kupplungshälfte 2 über Wälzlager 4, 5 drehbar angebracht.

Die Kupplungshälften 1 und 2 stehen sich mit Stirn­ flächen 6, 7 einander gegenüber, wobei die Stirn­ fläche 6 der Kupplungshälfte 1 durch einen vorge­ setzten und mit Schrauben 8 befestigten Ring 9 ge­ bildet ist. Der Ring 9 enthält gleichmäßig über den Umfang verteilt Zahnlücken in Form von V-för­ migen, radial gerichteten Einschnitten 10, in die von der Kupplungshälfte 2 getragene Zähne 11 ein­ greifen, die passend zu den Zahnlücken vorne V-för­ mig ausgebildet sind und dadurch ebene Flanken 12, 13 aufweisen, die sich bei eingeschalteter Kupplung in Anlage an ebensolchen ebenen Flanken 14, 15 der Zahnlücken 10 befinden.

Die Zähne 11 befinden sich an dem der Kupplungs­ hälfte 1 zugewandten Ende von Bolzen 16, die in der Kupplungshälfte 2 parallel zu deren Achse 17 drehbar und axial verschiebbar gelagert sind. So­ wohl die Drehbarkeit als auch die axiale Verschieb­ barkeit der Bolzen 16 ist begrenzt durch in der Kupplungshälfte 2 angebrachte Raststifte 18, die in Längsnuten 19 der Bolzen 16 eingreifen (siehe auch Fig. 2).

Die Länge der Nuten 19 entspricht dem Axialweg, den die Bolzen 16 benötigen, damit die Zähne 11 aus dem Eingriff mit den Zahnlücken 10 gelangen können. In Umfangsrichtung der Bolzen 16 ist der Querschnitt der Nut 19 um ein solches Maß größer als der der Raststifte 18, so daß die Bolzen 16 beim Ausrücken der Kupplung bezüg­ lich der Anlage ihrer tragenden Zahnflanke an der tragenden Flanke der zugeordneten Zahnlücke die Schwenkbewegung ausführen können, die sich aus der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungs­ hälften 1, 2 zueinander ergibt. Dadurch können die jeweils tragenden Flanken der Zahnlücken 10 und der Zähne 11 während des gesamten Ausrückvorganges der Kupplung in flächiger Anlage bleiben, so daß keine Kantenpressung entstehen kann, während sich andererseits aber die Bolzen 16 nicht soweit ver­ drehen können, daß die Richtung der Zähne 11 über­ haupt nicht mehr zu der der Zahnlücken 10 paßt, was bei Wiedereinschalten der Kupplung zumindest hinder­ lich wäre.

Die Bolzen 16 sind an ihrem hinteren Teil 20, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der vor­ dere Teil 21, von einer Tellerfederanordnung 22 um­ geben, die einerseits über einen Ring 23 und einen Sprengring 24 an der Kupplungshälfte 2 und anderer­ seits über einen Zwischenring 25 und einen Stütz­ ring 26 am Bolzen 16 abgestützt ist. Letztere Ab­ stützung erfolgt gegen einen Konus 27, der den Über­ gang zwischen den Teilen 20 und 21 des Bolzens 16 bildet und dessen Schrägung die entsprechende Vor­ derkante des Stützringes 26 angepaßt ist. Anderer­ seits befindet sich der Stützring 26 über eine wei­ tere Schrägfläche in Anlage an eine kegelförmige Erweiterung 28 der den jeweiligen Bolzen 16 auf­ nehmenden Bohrung 29 der Kupplungshälfte 2. Schließ­ lich ist noch zu bemerken, daß der Stützring 26 in Radialrichtung aufweitbar ist, beispielsweise aus mehreren über den Umfang des Bolzens 16 verteilt angeordneten Segmenten besteht.

Diese Konstruktion bewirkt einmal, daß die Bolzen 16 durch die Feder 22 in Richtung auf die Kupplungs­ hälfte 1 belastet sind, wodurch entsprechend der Einstellung der Kraft der Feder 22 die Zähne 21 in den Zahnlücken 10 gehalten werden, solange das durch die Kupplung begrenzte zulässige Drehmoment in der durch sie gebildeten Antriebsverbindung nicht überschritten wird.

Wird dieses Drehmoment überschritten, so wird die Feder 22 überdrückt und es wandern die im Eingriff befindlichen Flanken der Zähne 11 an den mit ihnen gepaarten Flanken der Zahnlücken 10 hoch. Die Gesetz­ mäßigkeit dieses Hochwanderns und damit der Dreh­ momentverlauf beim Ausrücken der Kupplung ist be­ stimmbar durch dieNeigung des Konus 27 einerseits und der kegelförmigen Erweiterung 28 andererseits, an denen der Stützring 26 unter radialer Aufweitung beim Zusammendrücken der Feder 22 hochwandert. Ist schließlich bei diesem Hochwandern eine radiale Auf­ weitung des Stützringes 26 erreicht, bei der dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Teiles 21 entspricht, kann der Bolzen 16, bezogen auf Fig. 1, nach rechts mit seinem Teil 21 in den Stützring 26 hineinrutschen, wonach dann auf ihn nur noch eine radial nach innen gerichtete Klemmkraft des Stütz­ ringes 26 wirkt, jedoch keine durch die Feder 22 verursachte Axialkraft. Der Zeitpunkt, zu dem der Teil 21 des Bolzens 16 in den Stützring 26 hinein­ rutschen kann, entspricht dem Augenblick, bei dem der jeweilige Zahn 11 von der ihm zugeordneten Zahn­ lücke 10 freikommt.

Befindet sich die Kupplung in ausgerücktem Zustand, stehen die Bolzen 16 mit ihrem zahnabgewandten Ende über die Kupplungshälfte 2 vor. Um nun die Kupplung wieder einzurücken, wird ein auf der Kupplungs­ hälfte 2 undrehbar, aber axial verschiebbar ange­ ordneter Schaltring 30 mittels einer Handhabe 31 entsprechend axial verschoben, so daß sein Bund 32 die Bolzen 16 in Richtung auf die Kupplungshälfte 1 verschiebt. Dabei kann die Bewegung des Einschalt­ ringes 30 gegen die Wirkung von Federn 33 erfolgen.

Um nun sicherzustellen, daß die dargestellte Kupp­ lung nur dann wieder eingerückt werden kann, wenn zwischen den beiden Kupplungshälften 1 und 2 eine bestimmte gegenseitige Verdrehung erfolgt ist, bei­ spielsweise eine gegenseitige Verdrehung von 180° oder aber auch von mehreren Umläufen, ist die nach­ folgend beschriebene Einrücksicherung vorgesehen.

Die Einrücksicherung weist einen Schloßring 34 auf, der auf der Kupplungshälfte 2 drehbar, aber mittels eines Sprengringes 35 axial unverschiebbar gelagert ist. Im vorliegenden Falle weist der Schloßring 34 zwei diametral einander gegenüberliegende Bohrungen 36 auf, zu denen im positiven Falle, also im gewoll­ ten Fall der Einschaltmöglichkeit, zwei Schlüssel­ teile in Form von ebenfalls diametral einander ge­ genüberliegenden Stiften 37 passen, die im Einschalt­ ring 30 auf den Schloßring 34 weisend befestigt sind.

Am Umfang ist der Schloßring 34 mit einer umlaufen­ den Verzahnung 38 versehen, mit der ein Ritzel 39 kämmt, das an der Kupplungshälfte 2 zur Achse 17 parallel über eine Welle 40 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende der Welle 40 ist ein Schaltrad 41 eines Schaltgetriebes angeordnet (siehe hierzu auch Fig. 4), mit dem ein Triebstock 42 zusammenwirkt, der am Ring 9 und damit an der Kupplungshälfte 1 befestigt ist. Die Wirkungsweise dieses schrittweise arbeitenden Schaltgetriebes ist bekannt und wird daher nicht näher erläutert.

Wie aus der Darstellung auch anhand von Fig. 3 er­ sichtlich, wird im vorliegenden Falle das Schalt­ rad 41 immer dann um eine Teilung, im vorliegenden Falle um einen Winkel von 72° weitergeschaltet, wenn die beiden Kupplungshälften 1 und 2 gegenseitig um einen Winkel von 360° verdreht worden sind. Da an­ dererseits die Bohrungen 36 des Schloßringes 34 erst wieder das Einschalten der Kupplung ermöglichen, wenn der Schloßring um einen Winkel von 180° ver­ dreht worden ist, läßt sich über eine entsprechende Bemessung der Verzahnung zwischen Schloßring 34 und Ritzel 39 festlegen, nach wie vielen gegenseitigen Verdrehungen der beiden Kupplungshälften 1 und 2 wieder die Möglichkeit besteht, die Kupplung ein­ zurücken.

Dieses Einrücken setzt voraus, daß dann, wenn den Stiften 37 gerade die Bohrungen 36 gegenüberstehen, auch die Zähne 11 mit den Zahnlücken 10 überein­ stimmen. Ist dies nicht der Fall, insbesondere bei bewußt über den Umfang der Kupplung unsymmetrischer Anordnung der Zähne und Zahnlücken, müssen die Kupp­ lungshälften solange gegeneinander weitergedreht werden, bis beide vorgenannten Bedingungen erfüllt sind. Die Zahl der hierzu notwendigen gegenseiti­ gen Verdrehungen der Kupplungshälften läßt sich rechnerisch und konstruktiv auf das gewünschte Maß festlegen.

Andererseits ist aber auch verhindert, daß die Kupp­ lung nach unbeabsichtigter Überschreitung einer solchen passenden Situation alsbald wieder einge­ rückt werden kann, da diese Überschreitung eine entsprechende Mitbewegung des Schloßringes 34 be­ wirkt. Um dies beispielsweise schon nach kurzer Überschreitung der genannten passenden Situation sicherzustellen, kann in der vorgesehenen Dreh­ richtung dem Triebstock 42 unmittelbar ein weite­ rer Triebstock nachgeschaltet sein, der zwar rech­ nerisch berücksichtigt werden muß, der aber bei Überschreitung der genannten passenden Situation sofort wieder das Einschalten der Kupplung verhin­ dert.

Sollte auf der anderen Seite eine passende Situa­ tion zwischen Schloßring 34 und Schlüsselstiften 37 eintreten, ohne daß die Zähne 11 zu den Zahnlücken 10 passen, ist auch hier ein Einschalten der Kupplung unmöglich, da die Bolzen und damit auch der Ein­ schaltring 30 nicht in Richtung auf die Kupplungs­ hälfte 1 bewegt werden können.

Claims (8)

1. Überlastkupplung, die bei Überschreiten eines be­ stimmten Drehmomentes in Axialrichtung gegen eine Rückstellkraft ausrückt, mit

• a) zwei koaxial und gegeneinander verdrehbar gelager­ ten Kupplungshälften, deren einander zugewandte Stirn­ flächen formschlüssig miteinander in Eingriff sind,
  wobei
• b) das Ausrücken der Kupplung durch Axialverschiebung der den formschlüssigen Eingriff bildenden Teile we­ nigstens einer der beiden Kupplungshälften erfolgt
  und
• c) an der Kupplung Schaltmittel zum Wiedereinrücken der axial verschiebbaren Kuppungsteile angeordnet sind,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• d) die Schaltmittel (30-33) beim Einrücken der Kupp­ lung mit wenigstens einem an ihnen angeordneten Schlüs­ selteil (37) in Eingriff in wenigstens ein dazu pas­ sendes, an der zugeordneten (2) Kupplungshälfte ange­ ordnetes Schloßteil (34) bringbar sind, daß
• e) das Schloßteil bezüglich seiner Koinzidenz mit dem Schlüsselteil bei gegenseitiger Verdrehung der beiden Kupplungshälften (1, 2) durch die gegenüber­ liegende Kupplungshälfte (1) mit vorgebbarem Turnus verstellbar ist und daß
• f) dieser Turnus das Ein- oder Mehrfache der Wieder­ kehr der Koinzidenz der den formschlüssigen Eingriff bildenden Teile (10, 11) ist.

2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das an der zugeordneten Kupplungs­ hälfte (2) angeordnete Schloßteil (34) an dieser Kupp­ lungshälfte verstellbar angeordnet ist.

3. Überlastkupplung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schlüsselteil wenigstens ein axial vorstehender Stift (37) oder Nocken eines Ein­ schaltringes (30) ist, daß dem freien Ende des Stif­ tes gegenüber ein Schloßring (34, 62) mit wenigstens einer Bohrung (36) oder Ausnehmung für den Stift oder Nocken auf der zugeordneten Kupplungshälfte (2) drehbar gelagert ist und daß der Schloßring durch die gegenüberliegende Kupplungshälfte (1) drehange­ trieben ist.

4. Überlastkupplung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schloßring (34) eine Außen­ verzahnung (3) aufweist, mit der ein an der zuge­ ordneten Kupplungshälfte (2) über eine Welle (40) drehbar gelagertes Ritzel (39) kämmt, und daß das andere Wellenende durch die gegenüberliegende Kupp­ lungshälfte (1) antreibbar ist.

5. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das andere Wellenende über eine Verzahnung mit einer umlaufenden Verzahnung der ge­ gegenüberliegenden Kupplungshälfte in Antriebsverbin­ dung steht.

6. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das andere Wellenende das Schalt­ rad (41) eines Schaltgetriebes trägt und daß wenig­ stens ein Triebstock (42) für das Schaltgetriebe an der gegenüberliegenden Kupplungshälfte (1) angeord­ net ist.

7. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den formschlüssigen Eingriff bil­ denden Teile (16) über den Kupplungsumfang unsym­ metrisch verteilt angeordnet sind.

8. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Schaltmitteln mehrere Schlüs­ selteile (37) über den Kupplungsumfang unsymmetrisch verteilt angeordnet sind.