DE3742658A1 - Sicherheitskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung zum drehfesten Verbinden zweier koaxialer Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Bei einer aus der DE-OS 29 23 902 (= US-PS 42 64 229) bekannten Sicherheitskupplung dieser Gattung kommt eine Drehmomentüber­ tragung zwischen einer Welle und einer Nabe dadurch zustande, daß in einer zwischen beiden Bauteilen koaxial angeordneten Hülse eine innenliegende Ringkammer mittels eines Hochdruckme­ diums unter radiale Spannung gesetzt ist. Dadurch tritt an den innen- und außenliegenden Umfangsflächen eine reibschlüssige Verbindung auf. Durch Abbau des Druckes wird die Verbindung gelöst, insbesondere in der Ausführung als Sicherheitseinrich­ tung, wenn nach Überlastung der Welle-Nabe-Verbindung durch ein zu hohes Drehmoment eine Relativbewegung eintritt mit zwangs­ weisem Zerstören eines Verschlußelements für die Ringkammer.

Um die dabei entstehenden Betriebsunterbrechungen und Montage­ arbeiten zu reduzieren, wurde schon vorgeschlagen (Patentanmel­ dung P 36 43 287.3-12 mit der Ringkammer ein selbsttätiges Ventil zu verbinden. Dieses wird bei überlastungsbedingter Ver­ drehung der Nabe gegenüber der Welle von einem Auslöseorgan geöffnet, so daß eine weitere Zerstörung der Kupplung verhin­ dert ist. Dabei ist die Anordnung des auf den Ventilkörper wir­ kenden Stößels so getroffen, daß dieser nach Auslösen des Ven­ tils mittels einer Feder aus dem Wirkungsbereich Auslöseorgans gezogen wird. Der Ventilstößel bewegt sich dabei nach radial innen.

Es hat sich gezeigt, daß die Feder, die den Ventilstößel gegen die Fliehkraft bewegen soll, sehr stark bemessen sein muß. An­ dererseits aber neigt eine stark bemessene große Feder dazu, bei kleiner Drehzahl den Stößel zu stark gegen den unter Innen­ druck stehenden Ventilkörper zu drücken. Dadurch ist die Dicht­ heit des Ventils und somit die Zuverlässigkeit der Kupplung nicht immer gewährleistet. Insbesondere aber führt die bekannte Ventilbauart zu relativ großen Abmessungen, weil ferner auch der das Ventil umschließende Auslösering kräftig dimensioniert sein muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Zuverlässigkeit des bekannten Auslöseventils zu erhöhen und die Abmessungen zu verringern, wobei die verschleißfreie Betriebsweise erhalten bleiben muß.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach ist das Auslöseventil so an der Nabe befestigt, daß der Stößel nach radial innen ge­ richtet ist und sich nach radial außen bewegen läßt, was das Öffnen des Ventils bewirkt. Dadurch wird folgender Vorteil er­ zielt: Der Stößel steht nicht unter der Kraft einer Feder. Er kann schwach bemessen sein und übt daher durch Fliehkraft eine kleine und genau berechenbare Kraft auf den Ventilkörper aus, der unter der Schließkraft durch Innendruck steht. Dadurch läßt sich das ganze Ventil mit kleineren Abmessungen ausbilden.

Durch die im Anspruch 2 angegebene Ausbildung des Auslöseorgans als Ring mit einer kerbartigen Tasche ist eine Abstützung des Stößels gegenüber der massiven Welle gegeben, wodurch ohne auf­ wendige massive Dimensionierung eine zuverlässige Betätigung des Ventils im Falle einer Verdrehung erzielt ist. Durch Flieh­ kraft hat der Stößel die Tendenz, am Ventilkörper anzuliegen, so daß er ohne Berührung der Welle in die Tasche eintaucht. In den übrigen Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Sicher­ heitskupplung mit dem erfindungsgemäßen Auslöseventil;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Auslöseventil gemäß Schnittli­ nie II-II in Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine Sicherheitskupplung mit einer Welle 1 und einer Nabe 2 sowie einer koaxial dazwischen angeordneten Spannhülse 3. Die Spannhülse 3 weist eine sich axial erstrek­ kende schmale Ringkammer 4 auf, in die über einen Druckanschluß 5, einen Kanal 7, ein Auslöseventil 6 und einen weiteren Kanal 8 Druckmittel unter hohem Druck zugeführt werden kann. Der Druckanschluß 5 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, in der Nähe des Auslöseventils 6 angeordnet, in der Zeichnung aber in derselben Zeichenebene diametral zum Auslöseventil dargestellt. Das Aus­ führungsbeispiel zeigt die Anordnung der Sicherheitskupplung an einem Wellenende, an dem eine Scheibe 9 a stirnseitig befestigt ist mit einem als Auslöseorgan 9 ausgebildeten ringförmigen Abschnitt, der axial bis in den Bereich des Auslöseventils reicht. Diese Scheibe trägt ferner das eine von zwei Lagern 31, mit denen die Nabe 2 bzw. die Spannhülse 3 auf der Welle 1 drehbar ist, wenn keine Drehmomentübertragung bei entspannter Ringkammer 4 stattfindet. Die radial innere Mantelfläche der Spannhülse 3 hat dann mit der Welle praktisch keinen Kontakt, wodurch eine Zerstörung der Oberflächen vermieden wird. Mit 32 sind Dichtungen bezeichnet, welche den Austritt von Schmiermit­ tel aus den Lagern 31 verhindern.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Auslöseventil 6 ent­ lang der Schnittlinie II-II in Fig. 1. Das Auslöseventil 6 ist von radial innen her in den verdickten Bereich am stirnseitigen Ende der Spannhülse 3 eingeschraubt. Das Ventilgehäuse 12 ent­ hält eine axiale Bohrung für einen langgestreckten Stößel 13. Der Stößel 13 weist an seinem inneren Ende einen Ansatz 20 auf, der unter Bildung eines Ringspaltes eine Bohrung 21 im Ventil­ gehäuse durchdringt und auf den als Kugel ausgebildeten Ventil­ körper 18 gerichtet ist. Mit 19 ist der Ventilsitz für den Ven­ tilkörper 18 bezeichnet, wobei eine schwach bemessene Stabili­ sierungsfeder 23 seine sichere Lage im Auslöseventil bewirkt. Von dem neben dem Auslöseventil 6 angeordneten Druckanschluß 5 führt ein Kanal 7 zu einem äußeren Ringkanal 25 zwischen dem Ventilgehäuse 12 und der Bohrung in der Nabe 2, und eine Boh­ rung 24 verbindet den Ringkanal 25 mit einem inneren Ringkanal 16 im Bereich des Ansatzes 20 am Stößel 13. Im Bereich der ra­ dial äußeren Stirnseite des Ventils 6 mündet der zur Ringkammer 4 führende Kanal 8. Mit 26, 27 sind Dichtungen bezeichnet gegen Austritt von Druckmittel aus den Ringkanälen 25 bzw. 16. Die Dichtung 27 bewirkt ferner, daß sich der Stößel nicht lose im Ventilkörper bewegt.

Zwischen der kerbartigen Tasche 10 im ringförmigen Auslöseorgan 9 und der Stirnseite des Stößels 13 ist ein Wälzkörper, vor­ zugsweise eine Kugel 30 angeordnet, welche im Ventilgehäuse 12 geführt ist.

In der Ruhestellung der Sicherheitskupplung taucht die Kugel 30 in die Tasche 10 ein, der Ventilkörper 18 des Auslöseventils steht über den Kanal 8 unter Druck auf dem Ventilsitz 19, und der Stößel 13 liegt spannungsfrei zwischen den Kugeln 30 und 18. Bei Rotation übt nur die Fliehkraft des Stößels 13 eine Kraft auf die Kugel 18 aus, ohne diese vom Sitz abzuheben.

Bei überlastungsbedingter Relativdrehung der Welle 1 gegenüber der Nabe 2 wird die Kugel 30 mit dem Stößel 13 radial nach au­ ßen gegen die Kugel 18 geschoben, so daß der Druck aus dem Ka­ nal 8 bzw. der Ringkammer 4 durch die Bohrung 21, den Ringkanal 16, die Bohrung 24, den Ringkanal 25 und den Kanal 7 ins Freie entspannt wird. Dadurch kann der Stößel 13 und die Kugel 30 unter der Fliehkraftwirkung ganz in das Ventil 6 eintauchen, ohne auf der Oberfläche des ringförmigen Auslöseorgans 9 zu schleifen und diese zu zerstören. Die Nabe 2 kann sich sodann frei mittels der Wälzlager 31 auf der Welle 1 drehen.

Zur Wiederherstellung der drehfesten Verbindung wird über den Druckanschluß Druckmittel zugeführt, nachdem Welle und Nabe in die Drehlage der Ruhestellung gebracht sind. Bei steigendem Druck wird der Stößel 13 mit der Kugel 30 radial nach innen in die Tasche 10 geschoben, so daß die Kugel 18 auf dem Ventilsitz 19 den Hochdruck in der Ringkammer halten kann. Somit ermög­ licht das erfindungsgemäße Auslöseventil eine zuverlässige und wartungsfreundliche Handhabung einer Sicherheitskupplung.

Claims (6)

1. Sicherheitskupplung zum drehfesten Verbinden zweier koaxial ineinander angeordneter Bauteile, z. B. einer Welle und einer Nabe, mit folgenden Merkmalen:

• a) in dem einen der beiden Bauteile ist eine mit einem Druckmittel über einen außenliegenden Anschluß und einen davon ausgehenden Kanal beaufschlagbare Ringkam­ mer vorgesehen;
• b) an die Ringkammer ist ein Verschlußelement angeschlos­ sen, das mit einem am anderen der zu verbindenden Bau­ teile befestigten Auslöseorgan so in Wirkverbindung steht, daß ein Entweichen des Druckmittels aus der Ringkammer eintritt, wenn das Auslöseorgan, bedingt durch Überlastung, von einer betriebsbereiten Ruhe­ stellung in eine Auslösestellung übergegangen ist;
• c) das Verschlußelement ist als beweglicher Ventilkörper eines Auslöseventils ausgebildet und durch den in der Ringkammer herrschenden Druck in Richtung "Schließen" des Auslöseventils beaufschlagbar sowie durch ein Be­ tätigungsorgan, das mit dem Auslöseorgan in Wirkver­ bindung steht, in Richtung "Öffnen" bewegbar;
• d) der Ventilkörper ist durch eine Relativbewegung zwi­ schen den beiden Bauteilen in Wirkrichtung "Öffnen" mittelbar oder unmittelbar bewegbar;
• e) das Betätigungsorgan und der bewegliche Ventilkörper sind durch eine Stellkraft, die kleiner ist als die aus dem maximalen Ringkammerdruck resultierende Schließkraft, in Richtung "Öffnen" des Auslaßventils beaufschlagbar;
• f) sowohl das Zuströmen als auch Entweichen des Druckmit­ tels erfolgt durch den genannten Kanal und den An­ schluß, nach Patentanmeldung P 36 43 287.3-12;

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

• g) das Auslöseventil (6) ist an der Nabe (2) und das Aus­ löseorgan (9, 9 a) an der Welle befestigt, wobei das Betätigungsorgan (13) des Auslöseventils nach radial innen gerichtet und im wesentlichen nach radial außen in Wirkrichtung "Öffnen" bewegbar ist.

2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das auf der Welle (1) befestigte Auslöseorgan (9) einen ringförmigen Abschnitt aufweist mit einer kerbartigen Tasche (10) an der äußeren Oberfläche, in die das Betäti­ gungsorgan (13) in Ruhestellung berührungsfrei eintaucht.

3. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan als im we­ sentlichen langgestreckter Stößel (13) ausgebildet und im Gehäuse (12) des Auslaßventils (6) dichtend gelagert ist, wobei das radial innere Ende in die Tasche (10) des ring­ förmigen Abschnittes (9) reicht und das radial äußere Ende mit dem Ventilkörper (18) in Verbindung steht.

4. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) nach einer durch Überlastung eingetretenen Relativdrehung von einer Flanke der Tasche (10) radial nach außen schiebbar ist, wobei der Ventilkörper (18) von seinem Sitz (19) gehoben wird, eine Druckabsenkung in der Ringkammer (4) bewirkt und mit dem Stößel (13) durch Fliehkraft ins Innere des Auslaßventils (6) bewegt wird.

5. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem radial inneren Ende des Stößels (13) und der Tasche (10) ein Wälzkörper, z. B. eine Kugel (30), zur Erleichterung des Auslösevorganges eingelegt ist, wobei dieser im Gehäuse (12) des Auslaßven­ tils (6) geführt ist.