DE4007208A1 - Drehmomentbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentbegrenzer zum wahlweisen Übertragen von Drehmoment bzw. der Unterbrechung der Drehmomentübertragung, und insbesondere einen Drehmomentbegrenzer, der als Mechanismus benutzt werden kann, welcher Pa­ pierblätter daran hindert, einander überlappend gefördert zu werden, und der alsTeil einer Papierförderwalzeneinheit oder als Zugbremse in einem Mechanismus zum För­ dern eines Bandes, eines Streifens oder von Blättern eingesetzt werden kann.

Zu bekannten Drehmomentbegrenzern gehören ein Pulver-Drehmomentbegrenzer und ein Federkupplungs-Drehmomentbegrenzer. Der erstgenannte Drehmomentbegrenzer ist zwar leistungsfähig; er hat jedoch einen komplizierten Aufbau, und er ist dement­ sprechend kostspielig. Außerdem ist er schwierig zu handhaben, weil er einen integralen Bestandteil einer Welle bildet. Bei dem letztgenannten Drehmomentbegrenzer besteht das Problem, daß das Grenzdrehmoment, d. h. das Drehmoment, bei dessen Überschrei­ tung die Drehmomentübertragung unterbrochen wird, zu Schwankungen neigt, und daß die nutzbare Lebensdauer kurz ist.

Um dieses Problem bekannter Drehmomentbegrenzer zu begegnen, wurde in der JP- GM-Anmeldung 63-55 348 ein verbesserter Drehmomentbegrenzer vorgeschlagen, der den Grundaufbau eines Klemmrollen-Freilaufs bzw. einer Überholungskupplung hat und der mit vergleichsweise niedrigen Kosten gefertigt werden kann.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist dieser bekannte Drehmomentbegrenzer einen an seiner Innenumfangsfläche mit einer Mehrzahl von Kupplungsnockenflächen 1 versehenen Außenring 2, einen in dem Außenring 2 sitzenden Käfig 3 aus Kunstharz, Klemmrollen 4 die in Räumen gehalten sind, welche von dem Käfig 3 und den Nockenflächen 1 be­ grenzt werden, sowie S-förmige Federn 6 auf, die in Ausnehmungen 7 des Käfigs 3 sitzen und die die betreffenden Klemmrollen 4 in einer solchen Richtung vorspannen, daß die Klemmrollen zwischen den Kupplungsnockenflächen 1 und einer sich durch den Käfig 3 hindurcherstreckenden Welle 5 eingeklemmt werden. Die Kupplungsnockenflä­ chen 1, gegen welche sich die Rollen 4 unter dem Einfluß der Federn 6 anlegen, haben einen solchen Keilwinkel, daß, wenn die Welle 5 rotiert, ein Grenzdrehmoment auftritt.

Ein Problem beim Abstützen der S-förmigen Federn 6 mittels des aus Kunstharz gefer­ tigten Käfigs 3 besteht darin, daß, wenn die Vorspannkraft der Federn 6 groß ist, diese Kraft den Käfig 3 verformen kann; dadurch kommt es zu Schwankungen des Grenz­ drehmoments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmomentbegrenzer zu schaffen, bei dem die oben erläuterten Mängel ausgeräumt sind, bei dem der Abstand zwischen den betreffenden Rollen und den Federstützflächen ungeändert aufrechterhalten wird und der in der Lage ist, Schwankungen des Grenzdrehmoments zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Drehmomentbegrenzer mit ei­ nem Außenring, der an seiner Innenumfangsfläche eine Mehrzahl von Kupplungs­ nockenflächen und Federstützflächen aufweist, einem Innenkörper, der in den Außen­ ring sitzt, einer Mehrzahl von Klemmrollen, die zwischen den betreffenden Kupplungs­ nockenflächen und dem Innenkörper angeordnet sind, und Federn, die an den Feder­ stützflächen abgestützt sind und die Klemmrollen in einer Richtung vorspannen, in wel­ cher sie zwischen den Kupplungsnockenflächen und dem Innenkörper eingeklemmt werden.

Die Rollen sitzen zwischen den Kupplungsnockenflächen des Außenringes und der Außenumfangsfläche des Innenkörpers. Die Federn, welche die Rollen in einer Rich­ tung vorspannen, in welcher diese zwischen den Kupplungsnockenflächen und dem In­ nenkörper eingeklemmt werden, werden von den an der Innenumfangsfläche des Außenringes ausgebildeten Stützflächen abgestützt. Dies macht es möglich, den Abstand zwischen den betreffenden Rollen und den Federstützflächen konstant zu halten sowie Schwankungen der Auslenkung der Federn und damit Schwankungen des Grenzdrehmoments zu verhindern.

Wenn der Innenkörper einen Innenring aufweist, ist es möglich, unter Verwendung ei­ ner relativ kleinen Anzahl von Einzelteilen unterschiedliche Grenzdrehmomentwerte zu erhalten, indem Federn mit Rollen und Innenringen von unterschiedlichen Größen kombiniert werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentbe­ grenzer,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Drehmomentbegrenzers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils des Drehmomentbegrenzers nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt entsprechend Fig. 1, der erkennen läßt, wie der Wert des gewünschten Grenzdrehmoments eingestellt wird,

Fig. 5 einen Längsschnitt des Drehmomentbegrenzers, der zeigt, wie ein Lö­ sen des Stifts verhindert werden kann, welcher den Innenring mit der Welle kuppelt,

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Teildarstellung der Anord­ nung nach Fig. 5, und

Fig. 7 einen Teilquerschnitt eines bekannten Drehmomentbegrenzers.

Der vorliegend erläuterte Drehmomentbegrenzer hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie eine Einwegkupplung (ein Klemmrollen-Freilauf bzw. eine Überholungskupp­ lung). Er weist einen an seiner Innenumfangsfläche mit einer Mehrzahl von Kupplungs­ nockenflächen 12 versehenen Außenring 11, einen in dem Außenring 11 sitzenden und mit einer Mehrzahl von Taschen 16 ausgestatteten Käfig 13, einen in dem Käfig 13 sitzenden Innenring 14, eine Mehrzahl von Klemmrollen 15, die zwischen den Kupp­ lungsnockenflächen 12 des Außenringes 11 und der Außenumfangsfläche des Innenrin­ ges angeordnet und von zugehörigen Taschen 16 des Käfigs 13 aufgenommen sind, so­ wie Federn 17 auf, die von an der Innenumfangsfläche des Außenringes 11 ausgebilde­ ten Stützflächen 18 abgestützt sind, um die Rollen 15 in einer Richtung vorzuspannen, in welcher sie zwischen den Kupplungsnockenflächen 12 und dem Innenring 14 einge­ klemmt werden.

Das eine Ende des Außenrings 11 ist mittels eines Deckels 19 verschlossen, der auf die Außenumfangsfläche des Innenringes 14 aufgesetzt ist. Ein aus Kunstharz gefertigtes Außenteil 20 ist auf den Außenring 11 geschoben, um dessen Außenumfangsfläche und sein anderes Ende ebenso wie die Außenumfangsfläche des Deckels 19 abzudecken. Der Innenring 14 ist über einen Stift 24 mit einer Welle 21 gekuppelt, die sich durch den Innenring hindurcherstreckt. Die Welle 21 und der Innenring 14 sind auf diese Weise drehfest miteinander verbunden.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der Innenkörper die Welle 21 und den darauf sitzenden Innenring 14 auf. Der Innenring 14 kann gegebenenfalls auch weg­ gelassen werden, so daß die Gruppe der Klemmrollen 15 oder anders gestaltete Klemmkörper unmittelbar zwischen dem Außenring 11 und der Welle 21 sitzen.

Wenn sich die Welle 21 in der Richtung des Pfeils A in Fig. 1 dreht, wird ihre Drehbe­ wegung über die Rollen 15 auf den Außenring 11 übertragen. Dreht sich die Welle 21 dagegen in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Richtung des Pfeils B, erfolgt keine Übertragung der Drehbewegung auf den Außenring 11; mit anderen Worten, die Welle läuft leer. Der Drehmomentbegrenzer hat auf diese Weise die Funktion einer Einweg­ kupplung.

Durch Einstellen des Keilwinkels der Kupplungsnockenflächen 12 und der Vorspann­ kraft der Federn 17 läßt sich das Grenzdrehmoment für die Drehbewegung der Welle 21 in Richtung des Pfeils B, d. h. das Drehmoment, bei dem die Welle 21 leerzulaufen beginnt, einstellen. Der vorliegend erläuterte Drehmomentbegrenzer läßt sich daher als Einweg-Drehmomentbegrenzer mit Mitteln zum Verhindern eines Zurückdrehens ein­ setzen.

Der metallische Außenring 11 weist an seiner Innenumfangsfläche Ausnehmungen 23 zur Aufnahme der Federn 17 auf. Diese Ausnehmungen 23 stehen in einstückiger Ver­ bindung mit den Kupplungsnockenflächen 12. Ihre betreffenden Endwände dienen als die Stützflächen 18 zum Abstützen der Federn 17. Bei dieser Anordnung läßt sich der Abstand zwischen den betreffenden Rollen 15 und den Stützflächen für die Federn 17 konstant halten. Dies bewirkt seinerseits, daß die Vorspannkraft der Federn 17 kon­ stant gehalten wird, wodurch Schwankungen des Grenzdrehmoments verhindert werden.

Dadurch daß der Innenring 14 in dem Außenring 11 angeordnet wird, lassen sich der Deckel 19 und das Außenteil 20 in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise montieren, um einen dicht verschlossenen Drehmomentbegrenzer zu erhalten. Dies erlaubt es, ein Auslecken von Fett und ein Eindringen von Staub zu verhindern, wodurch das Grenz­ drehmoment für eine verlängerte Zeitspanne stabilisiert wird. Um Schwankungen des Grenzdrehmoments minimal zu halten, ist vorzugsweise die Fläche des mit den Rollen 15 in Kontakt stehenden Bauteils aufgerauht. Durch Verwenden des Innenringes 14 läßt sich die Oberflächenrauheit der Außenumfangsfläche des Innenringes nach Wunsch ein­ stellen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind der Innenring 14 und die Welle 21 über einen Stift 22 drehfest miteinander verbunden. Der Stift 22 erstreckt sich diametral durch die Welle 21 hindurch, und er greift in Ausnehmungen 31 ein, die am einen Ende des Innenringes 14 an diametral gegenüberliegenden Stellen des Innenrings ausgebildet sind.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist ein Ring 32 auf den Außenumfang des Innenringes 14 an dessen einem Ende aufgesetzt, um ein Lösen des Stifts 22 zu verhindern. Der Ring 32 ist vorzugsweise aus Kunstharz gefertigt und auf den Innenring 14 aufgepaßt oder mit diesem in anderer zweckentsprechender Weise verbunden.

Der Wert des Grenzdrehmoments wird durch die Vorspannkraft der Federn 17, den Durchmesser der Rollen 15 und den Außendurchmesser des Innenrings 14 bestimmt, wenn die Abmessungen des Außenringes 11 unverändert bleiben. Die von Anwendern benötigten Grenzdrehmomentwerte sind von Anwender zu Anwender unterschiedlich. Wenn die Teile für jedes benötigte Grenzdrehmoment auszulegen sind, muß eine große Anzahl von Teilen auf Lager gehalten werden.

Sieht man dagegen mehrere Arten von Federn 17, die unterschiedliche Vorspannkräfte erzeugen, sowie Rollen 15 und Innenringe 14 mit geringfügig unterschiedlichen Abmes­ sungen vor, lassen sich verschiedene Grenzdrehmomentwerte mit einer kleineren An­ zahl von Bauteilen erreichen. Durch die Verwendung des Innenringes 14 wird der Be­ reich der Grenzdrehmomentwerte vergrößert, der in der Praxis verwirklicht werden kann; es wird eine feinere Einstellung der Drehmomente möglich.

Fig. 4 zeigt beispielshalber wie das Drehmoment eingestellt werden kann. In ausgezoge­ nen Linien ist ein Innenring 14 mit einem Außendurchmesser D veranschaulicht. Die Federn 17 bewirken ein Grenzdrehmoment von 2,94 × 10^-2 J, wenn ihre Höhe gleich H ist.

Wenn ein Grenzdrehmoment von 2,75 × 10^-2 J gefordert ist, braucht nur die Vorspann­ kraft der Federn herabgesetzt zu werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Innenring 14 durch einen Innenring mit einem Außendurchmesser D 1 ersetzt wird, der so bemessen ist, daß die Höhe der Federn gleich H 1 wird.

Statt den Außendurchmesser des Innenrings entsprechend Fig. 4 zu ändern, kann die Einstellung des Drehmoments auch dadurch erfolgen, daß der Durchmesser der Rollen 15 geändert wird.

Selbst wenn es sich bei einer Endkontrolle herausstellt, daß der Drehmomentwert nicht innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt, kann er in diesen Bereich gebracht wer­ den, indem der Innenring gegen einen anderen Innenring mit unterschiedlichem Außendurchmesser ausgetauscht wird.

Claims (2)

1. Drehmomentbegrenzer mit einem Außenring (11), der an seiner Innenumfangsfläche eine Mehrzahl von Kupplungsnockenflächen (12) und Federstützflächen (18) aufweist, einem Innenkörper (14, 21), der in dem Außenring sitzt, einer Mehrzahl von Klemmrollen (15), die zwischen den betreffenden Kupplungsnockenflächen und dem Innenkörper angeordnet sind, und Federn (17), die an den Federstützflächen abgestützt sind und die Klemmrollen in einer Richtung vorspannen, in welcher sie zwischen den Kupplungsnockenflächen und dem Innenkörper eingeklemmt werden.

2. Drehmomentbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen­ körper (14, 21) einen Innenring (14) aufweist.