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Fliehkraftkupplung. Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung,
bei welcher durch verstellbare Gegenmassenwirkung die auf die Reibschuhe reduzierte
Fliehkraft jederzeit in beliebigen Grenzen verändert oder aufgehoben werden kann.
Bei einer bekannten Kupplung dieser Art wird die Verstellung der Gegenmassenwirkung
durch Verschiebung von Gegenmassen auf dem einen Arm von doppelarmigen Hebeln bewirkt,
deren anderer Arm als Reibschuh dient und welche an
mit der Triebachse
umlaufende Arme angelenkt sind. Da diese Gegenmassen zu ihrer Verschiebung einen
großen freien Raum beanspruchen, der nur teilweise durch sie ausgefüllt wird, fallen
solche Kupplungen zur Übertragung einer gegebenen Leistung dem Durchmesser und der
Breite nach verhältnismäßig groß aus. Mit der Erfindung soll nun eine Fliehkrafttreibkupplung
oder ein Fliehkrafttreibgetriebe geschaffen werden, das die federzeitige Veränderung
oder Aufhebung der auf die Reibschuhe reduzierten Fliehkraft ebenfalls ermöglicht,
das dabei aber für die gleiche Leistung wesentlich kleiner ausfällt und außerdem
ein allmählicheres, sanfteres Anlassen und Abstellen ermöglicht. Dies ist erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Reibschuhe und die Gegenmassen durch gleiche, durch Nabenarme
in der Umfangsrichtung mitgeschobene, in an sich bekannter Art gruppenweise achsial
hintereinanderliegende Fliehlamellen gebildet, die Kippunkte der Lamellen jeder
Gruppe in verschiedenen Kreisabständen von den in einer Achsiallinie liegenden Lamellenschwerpunkten
angeordnet und diese Kippunkte gemeinsam in der Umfangsrichtung einstellbar sind.
Diese Lamellen füllen, da sie dicht hintereinander liegen, den Hohlraum im Reibkranz
so gut als möglich aus und können daher in kleinem Raume verhältnismäßig große Leistungen
übertragen. Zum Einstellen der Kipppunkte in der Umfangsrichtung genügenschmale
Lamellenschlitze, die nur einen kleinen toten Raum bedingen. Das sanfte Anlassen
und Abstellen wird durch die verschiedenen Abstände der Kippunkte der einzelnen
Lamellen jeder Gruppe von der gemeinsamen Schwerpunktlinie erreicht.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Getriebes beispielsweise
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt im Achsialschnitt und Abb.2 teils im in der Richtung
der Pfeile gesehenen Radialschnitt nach A-B der Abb. i und teils in Stirnansicht
eine Ausführungsform für Umfangsverschiebung der Kippstützen von Händ.
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Abb. 3 ist ein zylindrischer Schnitt durch eine Fliehlamellengruppe
und zeigt von außen eine Form der Stützachse.
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Abb. q. und 5 zeigen in Radialschnitten die Abstützung von Lamellen
in verschiedenen Abständen von ihren Schwerpunkten.
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Abb. 6 läßt im Achsialschnitt und Abb. 7 in Stirnansicht eine Ausführungsform
für selbsttätige Umfangsverschiebung der Kippstützen erkennen.
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Die Abb.8 und 9 lassen eine zweite Ausführungsform erkennen.
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Mit Bezug auf Abb. i bis 5 ist i die Triebwelle und 2 die zu treibende
Welle einer Kupplung. Bei Verwendung des Getriebes als Kupp-Jung ist der innen zu
einem Hohlzylinder 3 ausgedrehte Reibkranz q. auf der getriebenenWelle 2 festgelegt.
Soll das Getriebe als Sicherheitsriemenscheibe oder Sicherheitstransmissionsrad
arbeiten, so ist der Reibkranz lose auf die Triebwelle zu setzen und außen entsprechend
auszubilden, und bei Verwendung des Getriebes als Sicherheitsbremse wäre der Reibkranz
irgendwieundrehbarfestzulegen. DieErfindungumfaßt die drei genannten Verwendungsarten
des Getriebes, weil dessen Wirkung in allen drei Fällen gleich vorteilhaft zur Geltung
kommt. Auf die Triebwelle x ist ein Nabenkreuz 5 mit zwei längeren Armen 6 und zwei
kürzeren armen aufgekeilt, an deren Stirnflächen zwei Ringe 8 und 9 durch Schrauben
io angeklemmt werden können. Diese Ringe laufen außen lose in dem Reibkranz q und
tragen die Stützachsen ii so, daß sie sich um ihre Lagerzapfen nicht verdrehen können.
Die Stützachsen greifen z. B. in Bogcnform durch zur Welle i konzentrische Kreisschlitze
12 von konzentrisch und unter sich vollkommen gleich aus Blech gestanzten Fliehlamellen
13. Nach innen ist die Achse ii irgendwie zu einer Kippkante 14 oder Schneide ausgebildet,
z. B. dadurch, daß man, wie dargestellt, halbrunden, radial abgeflachten Achsencuerschnitt
wählt. Mit ihren abgerundeten Enden 15 liegen die gruppenweise auf die Achsen aufgereihten
Lamellen einerseits an den längeren Nabenkreuzarmen 6 und anderseits aneinander
an.
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Wird die Triebwelle i bei fest an das Nabenkreuz geklemmten Ringen
8, 9 angedreht, so werden die Lamellen von den M; tnehmerarmen 6 mitgeschoben. Schon
bei geringer Umlaufzahl legen sich die Innenkanten 16 der Schlitze 12 an die Stützkante
14 an, und zwar, wie aus den Abb. 3 bis 5 ersichtlich, in verschiedenen Abständen
von den Schwerpunkten S der Lamellen. Stützt, wie in Abb. q. angenommen, die Kante
14 die Lamellenkante 16 in der durch ihren Schwerpunkt S gehenden Radialebene R,
so ergibt sich der obenerwähnte Grenzfall, in welchem die Kippmomente s mal h und
s1 mal hl einander gleich sind, wobei s und s1 die links bzw. rechts vom Stützpunkt
14 auftretenden Fliehkräfte und h bzw. hl die Abstände vom Stützpunkt bezeichnen,
an welchen diese Fliehkräfte angreifen. Die Außenkante 17 dieser Lamelle kommt dabei
also überhaupt nicht zum Reibangriff. Abb. 5 veranschaulicht, wie infolge der Bogenform
der Stützachse eine der äußeren Lamellen in großem Abstand von ihrem Schwerpunkt
S gestützt wird und daß dann auf der Schwerpunktseite dasKippmoment h. # s2- h,-s,
zur Wirkung kommt. Bei Steigerung der Umlaufzahl werden die Lamellen also mit um
so größerem Radialdruck an die Hchlzylinderfläche 3 des Reibkranzes q. angedrückt,
je weiter sie außen liegen. Bei der beispielsweise gezeigten,
zur
Lamellengruppenmitte symmetrischen Bogenform der Kippachse kommen immer je zwei
zu dieser Mitte symmetrisch liegende Lamellen mit gleichem Druck zum Anliegen. Der
von den außenliegendenLamellenausgeübte Druck genügt noch nicht, den Reibkranz bei
Vollbelastung mit voller Umlaufzahl mitzunehmen. Das weitere Vermehren des Druckes
bei wachsender Umlaufzahl geschieht dann erst ganz langsam durch die inneren Lamellen.
Die auf die weiter innen liegenden Lamellen einwirkenden Fliehmomentunterschiede
wachsen verhältnismäßig langsam an, so däß die zur Überwindung des Widerstandes
des Kranzes erforderliche Reibung erst allmählich erzeugt wird. Durch dieses verhältnismäßig
langsame Anwachsen des Druckes auf den Reibkranz und die infolge der vielen dünnen
Blechlamellen fein abgestufte Wirkung des Angriffes der einzelnen Lamellen wird
eine genaue Regelung ermöglicht. Durch Lösen der Klemmschrauben io, Verdrehen der
Achsentragringe 8, g gegen die Nabe und Wiederfestklemmen dieser Ringe kann die
zu übertragende Leistung genau eingestellt werden. Verdreht man die Ringe im Sinne
einer Vergrößerung der Abstände der Lamellenstützpunkte von den Lamellenschwerpunkten,
so wird die übertragbare Leistung vergrößert. Umgekehrt wird sie verkleinert, wenn
die Ringe im Sinn der Annäherung der Achskante 1q. an die Schwerpunkte gedreht werden.
Die Feinfühligkeit der Gesamtwirkung aller Segmente wird durch die Stützachsenverstellung
nicht beeinträchtigt. Die Feinfühligkeit ändert sich auch nicht mit den verschiedenen
Umjaufzahlen. Dadurch wird es ermöglicht, die Kupplung bei gegebener Vollaufumdrehungszahl
auf verschiedene Leistungen oder für verschiedene Umlaufzahlen auf die gleiche Leistung
einzustellen. Die Einstellung erfolgt nach einer Bogenskala. Fliehkraftkupplungen,
deren Leistung einstellbar ist, sind zwar schon bekannt, z. B. solche mit unverschieblich
angelenkten Fliehgewichten, die durch radiale Zugfedern ständig einwärts gezogen
werden. Durch Nachstellung der Spannung dieser Zugfedern, deren im Verhältnis zu
den gräßten auftretenden Fliehkräften sehr geringer Gegenzug nur bei Beginn des
Anlassens und gegen Ende des Abstellens merklich zur Wirkung kommt, sind jedoch
nur unbedeutende Leistungsänderungen erzielbar. Beim Erfindungsgegenstand ist die
Leistung dagegen in bedeutend weiteren Grenzen und viel sicherer regelbar.
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Das neue Getriebe schützt Antriebsmotoren und Arbeitsmaschinen beim
Anlaufen und im Betrieb vor Stößen und hält eine Überlastung beider Maschinenarten
wirksam hintan, weil es bei Überanstrengung über das vorher genau bestimmte und
eingestellte Kraftmaximum sofort in Leerlauf übergeht. Die neue Kupplung schließt
also Brüche und ein Durchbrennen von Elektromotorwicklungen sicher aus, weil sie
nur die vorher festgesetzte Leistung aufzunehmen und zu übertragen. vermag. Ein
Anwendungsbeispiel ist die Antriebsscheibe eines im Schacht weit entfernt von der
Stromein-@chaltstelle aufgestellten Pumpenmotors, bei dem die Scheibe das sonst
oftmals vorkommende Durchbrennen verhindert, wenn z. B. die ohne Aufsicht laufende
Pumpe infolge Überlastung stehenbleibt oder wenn bei eingerückten ArbeitsmaEchinen
plötzlich der Strom aussetzt und vor Entlastung der Transmission wiederkommt, o
daß die Motoren, die für Halblastanlassung gebaut sind, mit Vollast anlaufen würden.
Dieselbe Sicherung bietet eine solche Scheibe beispielsweise auch beim Antrieb hydraulischer
Pressen. Bei Motoren, die unter Vollast anlaufen müssen, verhindert sie insbesondere
das Auftreten schädlicher, ruckartiger Stöße im Leitungsnetz.
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Die Umfangsverschiebung der Scheiben 8, g kann man auch erst während
des Anlaufens der Kupplung selbsttätig erzeugen, wenn man nur den Grad der Verschiebung
irgendwie begrenzt. Geht man bei ruhender Kupplung von der Achsstellung für geringste
Leistung aus und läßt man die Achse erst während des Anlaufens durch Fliehgewichte
allmählich in die Stellung für die begrenzte Leistung rücken, so wird die Weichheit
und Feinfühligkeit des Anlassens noch wesentlich erhöht. Die mechanischen Einrichtungen
zur selbsttätigen Umfangsverschiebung können sehr verschiedenartig ausgebildet werden.
Bei dem in den Abb. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist darauf Bedacht genommen,
daß die Einstellung der Leistung auch während des Laufes erfolgen und die Leistung
daher ohne Abstellung der Maschine augenblicklich eintretenden Betriebszufälligkeiten
rasch angepaßt werden kann. Der äußere Ring g' hat hier einen Schrägschlitz ig,
in den ein an einem äußeren Fliehgewicht 2o festsitzender Zapfen 21 eingreift. Das
Fliehgewicht 2o ist in einer mit der Nabe 5 fest verbundenen Gabel 22 geführt und
wird durch Federn 23 ständig einwärts gezogen. Ein Lenker 2,4 verbindet das Gewicht
mit einem auf der Nabe verschieblichenGabeh-ing25, in den eine bei 26 ortsfest angelenkte
Gabel 27 eingreift, deren Stiel 28 durch eine in einer ortsfesten Mutter
29 gelagerte Einstellschraube 3o in seiner Ausschwingung nach rechts begrenzt werden
kann. Bewegt sich das Fliehgewicht 2o beim Anlaufenlassen auswärts, so bewirkt die
Verschiebung des Zapfens 21 eine Verdrehung des Ringes g' nach rechts.
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Mit dem Ring g' rücken die Achsen ii, die anfangs die Lamellen näher
an ihren Schwerpunkt stützen, weiter von diesen ab, und damit werden die durch die
Lamellen entwickelten Fliehmomente und Reibdrucke und die übertragbare
Leistung
größer bis zu dem Augenblick, in welchem der Gabelstiel 28 auf die Einstellschraube
3o auftrifft, welche so die weitere achsiale Verschiebung des Ringes 25 nach links
und damit das weitere Auswärtsrücken und die weitere Verstellung der Achsen ii verhindert.
Durch Einstellung der Schraube 30 mit dem Handrad 31 hat man also die Begrenzung
der Leistung der Kupplung nach oben und nach unten sowohl bei Stillstand als auch
während des Laufens der Kupplung in der Hand. Soll die Leistung verkleinert werden,
so braucht man nur die Schraube 30 weiter nach links zu schrauben. Dadurch
wird der Gabelring mittels der Gabel nach rechts verschoben, das Reguliergewicht
2o einwärts gezogen und die S ,#heibe g' mit den Achsen 14 nach links verdreht,
so daß die Achsen wieder an die Schwerpunkte der Lamellen rücken. Will man sich
mit der Einstellbarkeit nur bei Stillstand begnügen, : o braucht man an dem Fliehgewichtsführungsra.hmen
22 nur eine radial verstellbare Anschlagschraube anzubringen, die das Auswärtsrücken
des Fliehgewichts begrenzt.
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Natürlich könnte die Fliehkrafteinstellungsvorrichtung auch aus mehreren
Fliehkörpern 2o, Schlitzen ig usw. bestehen und bauliche Änderungen erfahren, die
an dem Wesen des Erfindungsgedankens der selbsttätigen Umfangsverschiebung und der
Regelbarkeit dieser Verschiebung während des Laufes nichts ändern.
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Statt gleich schwerer Lamellen 13 kann man nach den Abb. 8 und g auch
solche i3a, 13a', 13a" usw. verwenden, die bei gleichen Umrissen durch verschiedene
Längenbemessung ihrer Kreisschlitze 12a, 12a', 12a" usw. ungleich schwer gemacht
und auf zur Getriebeachse i parallele Kippachsen iia aufgereiht sind, so daß sich
auch hier für die verschiedenen Lamellen verschiedene Abstände ihrer Kippkanten
1qa von ihr°n Schwerpunkten ergeben und die Leistung wie bei gleich schweren Lamellen
durch Umfangsverschiebung der geraden Kippachsen geregelt werden kann.