DE3742658A1

DE3742658A1 - Safety clutch

Info

Publication number: DE3742658A1
Application number: DE19873742658
Authority: DE
Inventors: Ernst Elsner
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1989-07-06

Abstract

A safety clutch, the torque transmission of which takes place by means of the radial clamping of a clamping sleeve which is under high pressure, possesses, according to the invention, a release valve. In the event of an overload-related rotation of the shaft relative to the hub, the release valve is opened, so that, as a result of a reduction in the pressure in the clamping sleeve, the torque transmission is interrupted. The tappet of the release valve is drawn into the release valve after the rotation, so that the safety clutch can be put into operation again as a result of the pressure build-up, without any destruction or wear having occurred.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung zum drehfesten Verbinden zweier koaxialer Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.The invention relates to a safety clutch for non-rotating Connecting two coaxial components according to the preamble of Claim.

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.In one known from DE-OS 29 23 902 (= US-PS 42 64 229) This type of safety clutch comes with a torque between a shaft and a hub that in a coaxially arranged between the two components Sleeve an internal annular chamber by means of a high pressure meter diums is under radial tension. This occurs at the internal and external peripheral surfaces a frictional Connection on. By releasing the pressure, the connection becomes solved, especially in the version as a safety device if the shaft-hub connection is overloaded by a too high torque a relative movement occurs with forced wise destruction of a closure element for the annular chamber.

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. The resulting business interruptions and assembly reducing work has already been proposed (patent application P 36 43 287.3-12 with the ring chamber an automatic Connect valve. This is in the event of overload-related Ver rotation of the hub with respect to the shaft from a release element opened so that further destruction of the clutch prevents is. The arrangement of the valve body is like this kenden plunger so that after triggering the Ven tils by means of a spring from the area of action of the trigger element is pulled. The valve lifter moves radially Inside.

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.It has been shown that the spring against the valve lifter the centrifugal force should move, must be very strong. On on the other hand, a large spring with a large size tends to at low speed the plunger is too strong against the one underneath pressurized valve body. This makes the seal of the valve and thus the reliability of the clutch not always guaranteed. In particular, however, the well-known Valve design to relatively large dimensions, because also the trigger ring enclosing the valve is of strong dimensions have to be.

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.The object of the invention is reliability to increase the known trigger valve and the dimensions reduce, maintaining the wear-free mode of operation must stay.

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.This task is accomplished through the application of the characteristic Features of claim 1 solved. After that is the release valve attached to the hub so that the plunger ge radially inward is directed and can be moved radially outwards, what that Opening the valve causes. This will give him the following advantage aims: The plunger is not under the force of a spring. He can be weak and therefore exercises a centrifugal force small and precisely predictable force on the valve body, which is under the closing force due to internal pressure. This leaves the whole valve is formed with smaller dimensions.

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.Due to the design of the trigger member specified in claim 2 as a ring with a notch-like pocket is a support of the Given the plunger against the massive shaft, which means without agile massive dimensioning a reliable operation of the valve is achieved in the event of a twist. By fleeing the tappet has a tendency to lie against the valve body, so that it dips into the pocket without touching the shaft. In the other subclaims are further advantageous features Events specified of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigtThe invention is based on the drawing he he purifies. It shows

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Sicher heitskupplung mit dem erfindungsgemäßen Auslöseventil; Figure 1 is a schematic longitudinal section through a safety coupling with the release valve according to the invention.

Fig. 2 einen Schnitt durch das Auslöseventil gemäß Schnittli nie II-II in Fig. 1. Fig. 2 shows a section through the trigger valve according Schnittli never 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. Fig. 1 shows a safety coupling with a shaft 1 and a hub 2 and a coaxially arranged between clamping sleeve 3. The clamping sleeve 3 has an axially extending narrow annular chamber 4 , into which pressure medium can be supplied under high pressure via a pressure connection 5 , a channel 7 , a release valve 6 and a further channel 8 . The pressure connection 5 is, as shown in Fig. 2, arranged in the vicinity of the release valve 6 , but shown in the drawing in the same plane of the drawing diametrically to the release valve. The exemplary embodiment shows the arrangement of the safety clutch on a shaft end on which a disk 9 a is fastened on the end face with an annular section designed as a trigger element 9 , which extends axially into the region of the trigger valve. This disc also carries one of two bearings 31 with which the hub 2 or the clamping sleeve 3 can be rotated on the shaft 1 when no torque transmission takes place with the annular chamber 4 relaxed. The radially inner lateral surface of the clamping sleeve 3 then has practically no contact with the shaft, as a result of which destruction of the surfaces is avoided. With 32 seals are designated, which prevent the escape of lubricant tel from the bearings 31 .

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. Fig. 2 shows a section through the release valve 6 ent along the section line II-II in Fig. 1. The release valve 6 is screwed from the radially inside into the thickened area at the front end of the clamping sleeve 3 . The valve housing 12 holds an axial bore for an elongated plunger 13 . The plunger 13 has at its inner end a projection 20 which penetrates a bore 21 in the valve housing to form an annular gap and is directed towards the valve body 18 formed as a ball. With 19 the valve seat for the Ven tilkörper 18 is designated, with a weakly dimensioned stabilization spring 23 causes its safe position in the release valve. From the arranged next to the release valve 6 pressure port 5 , a channel 7 leads to an outer ring channel 25 between the valve housing 12 and the bore in the hub 2 , and a Boh tion 24 connects the ring channel 25 with an inner ring channel 16 in the region of the neck 20 on Ram 13 . In the area of the ra dial outer end face of the valve 6 , the channel 8 leading to the annular chamber 4 opens. With 26 , 27 seals are designated against the escape of pressure medium from the ring channels 25 and 16 respectively. The seal 27 also causes the plunger not to move loosely in the valve body.

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.Between the notch-like pocket 10 in the annular release member 9 and the end face of the plunger 13 is a rolling element, preferably a ball 30 is arranged, which is guided in the valve housing 12 .

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.When the safety clutch is in the rest position, the ball 30 dips into the pocket 10 , the valve body 18 of the release valve is under pressure on the valve seat 19 via the channel 8 , and the tappet 13 is tension-free between the balls 30 and 18 . When rotating, only the centrifugal force of the plunger 13 exerts a force on the ball 18 without lifting it off the seat.

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.In the case of overload-related relative rotation of the shaft 1 with respect to the hub 2 , the ball 30 is pushed radially outwards against the ball 18 with the tappet 13 , so that the pressure from the channel 8 or the annular chamber 4 through the bore 21 , the annular channel 16 , The bore 24 , the ring channel 25 and the channel 7 is relaxed into the open. As a result, the plunger 13 and the ball 30 can be completely immersed in the valve 6 under the action of centrifugal force without grinding on the surface of the annular release element 9 and destroying it. The hub 2 can then rotate freely on the shaft 1 by means of the roller bearings 31 .

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.To restore the rotationally fixed connection, pressure medium is supplied via the pressure connection after the shaft and hub are brought into the rotational position of the rest position. With increasing pressure, the plunger 13 with the ball 30 is pushed radially inward into the pocket 10 , so that the ball 18 on the valve seat 19 can hold the high pressure in the annular chamber. Thus, the release valve according to the invention enables reliable and maintenance-friendly handling of a safety clutch.

Claims

1. Safety coupling for the rotationally fixed connection of two coaxially arranged components, eg. B. a shaft and a hub, with the following features:

a) in one of the two components, a pressurizable with a pressure medium via an external connection and an outgoing channel Ringkam mer is provided;
b) to the annular chamber, a closure element is ruled out, which is in operative connection with one of the other parts of the construction to be connected, the release member in such a way that the pressure medium escapes from the annular chamber when the release member, due to overload, from an operational rest position has changed into a trigger position;
c) the closure element is designed as a movable valve body of a release valve and can be acted upon by the pressure prevailing in the annular chamber in the direction of "closing" the release valve and by an actuating member which is connected to the release member in operative connection in the "open"direction;
d) the valve body can be moved indirectly or directly by a relative movement between the two components in the effective direction "opening";
e) the actuating member and the movable valve body can be acted upon by an actuating force which is less than the closing force resulting from the maximum annular chamber pressure, in the direction "opening" of the exhaust valve;
f) both the inflow and escape of the pressure medium takes place through the said channel and the connection, according to patent application P 36 43 287.3-12;

characterized by the following additional features:

g) the release valve ( 6 ) is attached to the hub ( 2 ) and the release member ( 9 , 9 a ) on the shaft, the actuating member ( 13 ) of the release valve being directed radially inward and essentially radially outward in the effective direction " Open "is movable.

2. Safety coupling according to claim 1, characterized in that the trigger element ( 9 ) fastened on the shaft ( 1 ) has an annular section with a notch-like pocket ( 10 ) on the outer surface, into which the actuating element ( 13 ) is in the rest position immersed without contact.

3. Safety coupling according to one of claims 1 or 2, characterized in that the actuating member is formed as a substantially elongated plunger ( 13 ) and is sealed in the housing ( 12 ) of the exhaust valve ( 6 ), the radially inner end in the Pocket ( 10 ) of the ring-shaped section ( 9 ) is sufficient and the radially outer end is connected to the valve body ( 18 ).

4. Safety coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plunger ( 13 ) after a relative rotation caused by overload from a flank of the pocket ( 10 ) can be pushed radially outwards, the valve body ( 18 ) from its seat ( 19 ) is raised, a pressure drop in the annular chamber ( 4 ) is effected and the plunger ( 13 ) is moved by centrifugal force into the interior of the outlet valve ( 6 ).

5. Safety coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the radially inner end of the plunger ( 13 ) and the pocket ( 10 ) a rolling element, for. B. a ball ( 30 ) is inserted to facilitate the triggering process, which is guided in the housing ( 12 ) of the Auslaßven valve ( 6 ).