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Reibungskupplung. Die Erfindung bezieht sich auf Reibungskupplungen,
bei denen die Mitnahme des getriebenen Teiles dadurch erfolgt, daß durch keilförmige
Elemente Kugeln gegen segmentförmige Reibklötze gedrückt «-erden, die sich daraufhin
ihrerseits gegen eine auf dem inneren Umfang verlaufende Reibfläche der Treibscheibe
oder eines antreibenden Zahnrades anlegen und mitgenommen werden.
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Die Erfindung bezweckt, die Verkupplung des getriebenen und des treibenden
Teiles allmählich und schleichend zu gestalten, urn schädliche Stöße und Störungen
zu vermeiden, und in besonderer Anordnung zu erreichen, daß die Kupplung 'bei Überschreiten
einer bestimmte n Grenzlast gelockert wird, um dadurch Brüche und sonstige weitgehende
Beschädigungen zu vermeiden.
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Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die kegelförmige Hülse einer
auf einem Kupplungsteil verschiebbar und drehbar angeordneten Muffe bei der Längsverschiebung
unmittelbar auf Kugeln einwirkt, welche ihrerseits gegen Keilflächen der Reibklötze
gedrängt werden. Die Reibklötze sind zweckmäßig mittels Federn nachgiebig mit der
Kupplungsscheibe verbunden, derart, daß die Federn beim Einkuppeln gespannt werden,
während sie beim Ausschalten der Kupplung die Reibklötze in ihre Ruhelage zurückdrücken.
Der Lhnstand, daß die Kugeln 'beim Einschalten der Kupplung auf der drehbaren: Kupplungshülse
und auf Hohlflächen der Reibklötze abrollen können, ermöglicht ein sanftes und allmähliches
Einkuppeln. Die Einschaltung erfolgt durch Verschiebung der Kupplungshülse auf der
Welle mittels Hebel. Bei der Verwendung der Kupplung als Grenzlastkupplung ist die
Einschaltung prinzipiell die gleiche. Die Ausschaltung kann von Hand oder bei Überschreiten
der Grenzlast selbsttätig dadurch erfolgen, daß die erhöhte Druckreaktion z«-ischen
den Reibflächen der Kuppelscheihen durch Vermittlung der Reibklötze, der Kugeln
oder Rollen der kegeligen Rollenlaufflächen und einer schiefen Rampe auf einen mit
dem Schalthebel fest verbundenen Stift einwirkt und diesen zum Abgleiten auf der
Rampe und zur Lockerung der Kupplung veranlaßt, so daß die Kupplungsteile aufeinander
gleiten können.
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Auf der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt der ersten Ausführungsform, Abb. 2 ein
Schnitt nach L inieA;-21 in Abb. i ; Abb. 3 -zeigt eine Einzelheit; Abb. d. ist
ein Längsschnitt der zweiten Ausführungsform, welche mit einem Kraftbegrenzer versehen
ist; Abb. 5 ist ein Schnitt nach Linie D-D in
Ab'b. q.; Abb. 6 ist ein Schema,
aus dem die mit den Reibsegmenten zusammenwirkenden Klemmrollen ersichtlich sind.
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Auf der Zentralwelle i (Abb. i bis 3) dreht sich lose eine Riemenscheibe
3. Auf der Welle i ist ferner eine als Mitnehmerorgan dienende Mitnehmerscheibe
2 festgekeilt. Auf der Nabe der Mitnehmerscheibe 2 ist eine Muffe 5 aufgeschoben,
deren Ende 5' kegelstumpfförmig gestaltet ist, während das andere Ende eine Ringnut
5" aufweist, die zur Aufnahme des Hebels bestimmt ist, welcher zum Ein- und Ausrücken
der Muffe 5 dient. Die 1litnehmerscheibe 2 ist an ihrem Umfang mit Aussparungen
zur Aufnahme von Kugeln 6 versehen, die frei um ihren Mittelpunkt spielen und auch
radial bewegt werden können.
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Um den als Hohlzylinder ausgebildeten Teil der Mitnehmerscheibe 2
sind Segmente d. angeordnet. Der Außendurchmesser dieser Segmente entspricht dem
inneren Kranzdurchmesser der Riemenscheibe 3. In jedem der Segmente 4 ist eine Ringnut
zur Aiifnalrme
einer Feder 7 vorgesehen, welche einen einzigen geschlossenen
Ring bildet und abwechselnd durch. an den Segmenten q. befestigte Anschläge 8 und
an der Mitnehrnerscheibe 2 angebrachte Anschläge 9 festgehalten wird. Die Segmente
q. werden durch die Feder 7 so gehalten, daß die an ihrer Innenfläche vorgesehenen
Aushöhlungen den Kugeln 6 -gegenüberliegen. An beiden Enden der Kupplung .sind auf
der Welle i Stellringe io und i I befestigt, welche die Kupplungsorgane zusammenhalten.
Der Ring io dient der Muffe 5 als Anschlag. Eine an der Riemenscheibe 3 befestigte
Scheibe 12 bildet den Kupplungsschluß und verhütet das Eindringen von Staub sowie
das Entweichen des Schmieröles.
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Die Arbeitsweise der neuen Kupplung ist folgende: Essei angenommen,
daß die Muffe 5 sich in der in A@bb. i mit strichpunktierten Linien angedeuteten
Lage befindet. Die Kugeln 6 ruhen hierbei auf derb Sitze ihrer Aussparungen in der
Mitnehmerscheib-e 2. Die Segmente q. sind so bemessen, daß ein geeigneter Spielraum
zwischen ihrerReibfläche und der der Scheibe 3 verbleibt. Beim Einschalten der Kupplung
wird die Muffe 5 gegen die -Scheibe 3 hinlzewegt,wodurch der Kegel 5' die Kugeln
6 erfaßt und diese mit den Reibklötzen .4 gegen die Federkraft radial nach außen
drückt, so daß die Reibklötze 4 mit der Treibscheibe 3 in Berührung kommen und mitgenommen
werden. Da die Mitnehmersgheibe 2 wegen des Widerstandes der Welle i noch nicht
an der Drehbewegung teilnimmt, wird die Feder 7 zwischen den Ansätzen 8 und 9 gespannt
bzw. zusammengedrückt. Die Kugeln 6 rollen auf den Aushöhlungsflächen der Segmente
d ab und drücken die Segmente immer fester gegen die Treibscheibe 3, während sie
die Kupplungsmuffe 5 infolge ihrer Planetenradwirkung zu einer Relativdrehung in
einen der Drehrichtung der Scheibe 3 entgegengesetzten Sinne veranlassen. Der Druck
auf die Reibflächen wird durch weiteres Einrücken der Kupplungsmuffe 5 so vergrößert,
daß ein anfängliches Aufeinandergleiten der Reibflächen der Scheibe 3 und der Segmente
4. aufhört und eine sichere Mitnahme des getriebenen Teiles gewährleistet ist. Zur
Entkupplung wird die Muffe 5 ausgerückt, worauf die gespannte Feder 7 die Reibklötze
4. und die Kugeln 6 in ihre ursprüngliche Lage zurückführt. Die zweite Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes ist für solche Fälle bestimmt, wo die Kupplung eine absolute
Sicherheit gegen Überlastung der Kraftmaschine bzw. der Kraftübertragungsorgane
bieten muß. Fällen dieser Art begegnet man beispielsweise bei Hebezeugen und Transmissionsvorrichtungen
mit veränderlichem Widerstand. Abb. 4 bis 6 veranschaulichen -ein Ausführungsbeispiel,
welches bei Hebezeugen verwendbar ist.
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In den Lagern 16 und 17 dreht sich die Zentralwelle i, auf welcher
die treibende Scheibe 3 lose sitzt. Wie bei der Ausführungsform nach Abb. i bis
3 ist die Mitnehmerscheibe 2 auf der Welle z festgekeilt, jedoch an ihrem Umfang
nicht mit Kugeln, sondern mit Rollen 6' versehen, die die gleiche Rolle spielen
wie die Kugeln 6. Die Scherbe 2 ist mit einer langen N abe 2' versehen, die bis
zur Lagerschale des Lagers 17 reicht. Auf dieser Nabe sitzt lose eine Muffe gleicher
Länge, welche am Ende 5 als kegelstumpfförmiger Ring eine der Laufflächen für die
Rollen 6' bildet. Das entgegengesetzte Ende der Muffe ist mit Gewinde 51 versehen
zur Aufnahme einer Mutter 22 und einer Gegenmutter 23, die den Kugeln 2i als verstellbarer
Anschlag dienen. Die Gegenlauffläche der Kugel 21 befindet sich auf einem Ringe
5"'. Die zwischen dem Gewinde 54 und- dem Endring 5 befindliche Außenfläche der
Muffe ist glatt und trägt einen Ring 5", der ähnlich ist dem Ring 5"', ferner einen
Ring 5', der ähnlich ausgebildet ist wie der Ring 5 und auf einer Seite die zweite
Lauffläche für die Rollen 6' trägt, währznd die andere Seite dem zweiten Kugelkranz
21' als Laufbahn dient.
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Die beiden Ringe 5" und 5"' tragen an den sich zugekehrten Seiten
schräge Rampen. Sie können auf der Muffe 5, 54 achsial gleiten, werden aber an jeglicher
Drehung durch Stifte 26 gehindert, welche in Nuten des Gehäuses 17' eingreifen,
das am Lager 17 vorgesehen ist.
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Der das Gehäuse 17 umfassende Bügel i8 trägt einen Handhebel i9, der
mit einem verschiebbaren Reguliergewicht i9' versehen ist. An dem Bügel 18 sind
zwei diametral gegenüberliegende Schrauben zo befestigt, die mit ihren stiftförmigen
Enden durch Schlitze 17" in das Innere des Gehäuses 17' hineinragen.
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Der Durchmesser--der Schraubenzapfen2o richtet sich nach dem Maximalabstand
zwischen den Rampen der Ringe. 5" und 5"'.
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Der Bügel i8 ist mit einem Anschlag i8' versehen, der gegen eine einstellbare
Sehraube 24 stößt, welche von einem am Lager 17 vorgesehenen Ansatz 25 getragen
wird. , Um den Hebel i9 in der Ausschaltstellung, d. h. an -der Stelle S (Abb. 5)
zurückzuhalten, ist in einem Ansatz des Bügels 18 ein kleiner Stempel 27 angeordnet,
der unter Einwirkung einer Feder 18 ,in einer Aussparung des Lagers 17 gedrückt
wird. Mittels einer Schraube 29 kann die Spannkraft der Feder 28 geregelt werden.
Auf der offenen Seite des Gehäuses 17' ist eine biegsame Dichtung 14 angeordnet,
welche durch einen sich eng anschmiegenden Teil Teil i5 das Entweichen des
@chmier;iles
tInd das Findriilgcri von Stahl) verhindert.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende Die Einrückung der Kupp'ung
erfolgt durch Umlegen des Hebels 19 aus Lage S in Lage M (Abb.5). Hierbei
drängen sich die beiden Stifte 2o zwischen die Rampen der Ringe 5"
und 5"',
so daß letztere auseinanderbewegt und die Ringe 5 und 5' einander genähert werden.
Die Rollen 6' werden durch den hierbei entstehenden Druck gegen die bogenförmigen
Ausschnitte der Segmente d. (Abb.6) und diese ihrerseits gegen den inneren Kranz
der Scheibe 3 gedrückt. Die weiteren Vorgänge sind die gleichen wie bei der in Abb.
i bis 3 dargestellten und ihrer Wirkungsweise nach bereits beschriebenen Ausführungsform.
Ist die Kupplung so weit eingerückt, daß vollständige Mitnahme erfolgt, so wird
das Gesicht i9' so eingestellt, daß zwischen den sich berührenden Reibflächen keine
Sch.lüpfwirkung auftritt und die Last von z. B. 2ooo kg gehoben wird.
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Bei Überschreibung dieser Last wird der Druck auf die Segmente d.
größer und macht sich auf den Kegelflächen der Ringe 5 und 5 sowie auf den Rampen
der Ringe 5" und 5"' geltend. Infolgedessen gleiten die Stifte 20 auf den schiefen
Rampen der Scheiben 5" und 5"' ab und verringern mittelbar die Adhäsionskraft zwischen
den Segmenten d. und ,ler Scheibe 3, so daß eine Schlüpfung zwischen den Reibflächen
eintritt und jede Bruchgefähr und jede Überlastung vermieden wird.
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Der Kraft- bzw. Leistungsbegrenzer. mit dem die Kupplung nach Abb.
4. bis 6 versehen ist, eignet sich insbesondere für Maschinen. bei denen hinsichtlich
der zu übertragenden oder zu empfangenden Kraft eine gewisse Sicherheitsgrenze vorgeschrieben
ist. Bei Kraftwagen läßt sich die neue Kupplung zur selbsttätigen Änderung der Geschwindigkeiten
entsprechend den durch die zurückzulegende Strecke entgegengesetzten Widerständen
verwenden. In diesem Falle wirkt der Hebel i9 auf einen oder mehrere Sätze von Zahnrädern
mit verschiedenem Übersetzungsverhältnis ein. Zur Verringerung der Raumeinnahme
kann <las einstellbare Gewicht i9' durch eine Feder ersetzt werden, deren Spannkraft
sich nach 4ler' Maschine richtet, bei der die Kupplung Anwendung findet.
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Soll die Kupplung bei einem Aggregat zur Stromerzeugung verwendet
werden, so wird die Zentralwelle an einer geeigneten Stelle, beispielsweise nach
Linie A-A in Abb. i unterbrochen, derart, daß die durch die Scheibe 3 gebildete
Reibtrommel unabhängig für sich auf der Kraftwelle fest verkeilt ist. während die
?getriebene Scheibe 2 nebst zusammengehöriger Organe auf .der Dynamowelle Platz
findet.