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Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. August 1923 ab. Bei mechanischen
Kraftübertragungsorganen, welche plötzlich auftretenden erhöhten Arbeitswiderständen
ausgesetzt sind, erfolgen bei Überschreitung bestimmter Drücke oder Drehe momente
besonders dann leicht Brüche, wenn in Schwungrädern oder als solche wirkenden :Maschinenteilen,
wie schwere Riemenscheiben und Zahnräder, lebendige Kraft aufgespeichert ist. Solche
Erscheinungen zeigen sich beispielsweise bei den verschiedenen Pressensystemen,
wie Kurbel-, Exzenter- und Reibungsspindelpressen. Diese Maschinen setzen die im
Schwungrade aufgespeicherte Energie auf einem gewissen Arbeitswege in Druck um,
welcher um so höher steigt, je größer der Arbeitswiderstand ist. Dadurch entsteht
mitunter eine Überlastung der Kraftübertragungsorgane, welche zum Bruche eines wichtigen
Maschinenteils führt. Stoßweise und ungewöhnliche Belastungen treten auch bei vielen
anderen Maschinen auf, z. B. dort, wo durch das Eindringen von Fremdkörpern die
Maschine plötzlich zum Stillstand gelangt.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, bei Oberschreiten eines bestimmten
Druckes oder Drehmomentes den betreffenden Maschinenteil oder die Maschine selbst
automatisch auszukuppeln. Dieser Zweck wird erreicht durch den Einbau einer Kupplung,
welche erfindungsgemäß durch die Energie einer synchron mit den Kupplungsteilen
bewegten, in der Richtung der Bewegung gegenüber den Kupplungsteilen jedoch verschiebbaren
Hilfsschwungmasse gelöst werden kann. Die Erfindung ist bei jeder Art der Bewegung
umlaufend, geradlinig oder in einer Kurvenbahn schwingend anwendbar, da hierdurch
wie auch durch den Verwendungszweck des betreffenden Maschinenteiles nur die Ausbildung
des Kupplungssystems als solches beeinflußt wird, während die Lösung der Kupplung
in allen Fällen erfindungsgemäß durch die Energie oder Trägheit der Hilfsschwungmasse
erfolgt.
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Jeder Arbeitswiderstand ruft eine Verzögerung in der Bewegung der
Kraftübertragungsorgane hervor. Je größer der `Widerstand ist, desto größer ist
die Verzögerung. Diese Verringerung der Geschwindigkeit erstreckt sich auf alle
die Bewegung zwangläufig mitmachenden Maschinenteile. Eine in einem beliebigen Punkte
des Mechanismus angebrachte, zwangläufig mitgenommene, in der Bewegungsrichtung
jedoch gegenüber den übrigen bewegten Teilen verschiebbare Masse wird bei einer
Geschwindigkeitsverringerung des Mechanismus die Bewe= gung vermöge ihrer Trägheit
fortzusetzen suchen, wobei erfindungsgemäß die dadurch frei werdende Schwungenergie
zur Lösung einer beliebig gestalteten und in den Mechanismus eingeschalteten Kupplung
verwendet wird. Durch Einschalten eines Regulierwiderstandes kann die Lösung der
Kupplung in ein genau bestimmbares Verhältnis zu der Geschwindigkeitsabnahme gebracht
werden.
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In der Zeichnung sind einige Anwendungsbeispiele der Erfindung bei
verschiedenen selbsttätigen Kupplungen dargestellt. Abb. r zeigt eine erfindungsgemäß
ausgestaltete Kupplung zur Übertragung einer geradlinig schwingenden Bewegung. Abb.
2 zeigt die gleiche Kupplung in gelöstem Zustand. Abb. 3 und q. zeigen in Ansicht
und Achsialsuhnitt eine Ausführungsform
der Erfindung bei einer
Kupplung für zwei gleichachsige Wellen. In Abb. 5 ist die gleiche Ausführung nach
erfolgter Entkupplung in :Ansicht dargestellt. Abb. 6 zeigt im Achsialschnitt die
gleiche Vorrichtung in ihrer Anwendung zur @# uppiunb einer :: eiik-ibt finit einer
:' olle. t', bb. 7 zeigt eüiu äiiiiliciie .-.usiüizunv dtr I uyplung in :insicht,
bei welcher jedoch nach erfoigcer vollständiger oder teilweiser Aufzehrung der Energie
der Schwungmasse wieder ein Einrücken der Kupplung herbeigeführt wird. Abb. 8 und
9 zeigen in Ansicht und Achsialschnitt die Anwendung der Erfindung auf eine Reibungskupplung
mit kreisförmigen Backen. schließlich ist in Abb. 9 und io in zwei zueinander senkrechten
Ansichten eine Reibungskupplung dargestellt, bei welcher die Ein- oder Ausschaltung
der Kupplung durch Auf- oder Abschrauben der Hillsschwungmasse herbeigeführt wird.
Bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform der Kupplung für geradlinige Bewegung
wird ein Klotz i auf seiner Unterlage 2 durch einen Kurbeltrieb 3 vermittels eines
Kreuzkopfes 4 hin und her bewegt, wobei sich der Kreuzkopf 4 beiderseits gegen j
e ein Ende 5 und 6 zweier Vu inkelhebel stützt, welche bei 7 und 8 am Klotz i drehbar
gelagert sind und an ihren anderen Enden je ein Schwunggewicht ii und 12 tragen.
Die Bewegung der Winkelhebel ist nach der Innenseite durch Anschläge 9 und io begrenzt.
Bei einer eintretenden asewegungsverzögerung des Klotzes i suchen die Schwunggewichte
ii und 12 ihre Bewegung fortzusetzen. N,v ährend jedoch beispielsweise bei der asewegung
nach links das Gewicht 12 an der Weiterbewegung durch den Anschlag =o verhindert
wird, kann das Gewicht ii frei ausschlagen, wodurch das Ende 5 des Winkelhebels
den Kreuzkopf .4 freigibt (Abb. 2), so daß der Kreuzkopf q. frei in seiner Bahn
weitergleiten kann, während der Klotz i zum Stillstand kommt. Durch Regulierfedern
13 und 14., welche dem Ausschlagen der Gewichte 11, 12 entgegenwirken, läßt sich
das ,Maß der Geschwindigkeitsabnahme und damit der Arbeitswiderstand, bei welchem
die Kupplung des Kreuzkopfes 4. gelöst werden soll, bestimmen.
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Bei der in Abb. 3 und 4. dargestellten Wellenkupplung ist eine Trommel
17 auf einer \# elle 15 und eine Scheibe 18 auf einer v\ elle 16 verkeilt. Eine
Sperrklinke ig ist auf einem Zapfen 2o an der Scheibe 18 drehbar gelagert und wird
durch eine Blattfeder 21 in eine Ausnehmung 22 der Trommel 17 gedrückt. Hierdurch
wird die M eile 15 in dem durch den Pfeil angedeuteten Drehsinne mit der \1 elle
16 gekuppelt. Ein Hilfsschwungrad 23 sitzt frei drehbar auf der Wabe der Scheibe
18 und wird durch einen in der Scheibe 18 befestigten Stift 2q., welcher sich gegen
einen Anschlag 25 legt, mitgenommen. Erleidet die Vorrichtung eine bestimmte Verzögerung,
so sucht das Hilfsschwungrad 23 seine Drehbewegung fortzusetzen, wobei ein Daumen
26 des Hilfsschwungrades die Sperrklinke ig entgegen der Wirkung der Feder 21 anhebt,
so daß sie aus der Ausnehmung 22 der Trommel 17 tritt. Die letztere wird hierdurch
freigegeben und die h: upplung der beiden -#*- elfen 15, 16 ist, wie rbb. 5 veranschaulicht,
gelöst. Die :lpannung der k eder 21 gibt das iiaß jener Geschwindigkeitsabnahme,
bei welcher die Lösung der Kupplung erfolgt.
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Abb. 6 zeigt dieselbe bauliche Anordnung mit dem Unterschied, daß
hier eine Scheibe oder Trom:nel27 mit einer Welle gekuppelt wird. Die Z rommel 27
ist auf einer vs elle 28 frei drehbar angeordnet und durch einen Stellring 29 in
ihrer Lage gesichert. Eine Scheibe 3o ist auf der \@ elle 28 verkeilt und genau
so mit dem Hilfsschwungrad und den Kupplungsteilen ausgestattet wie die Scheibe
IS bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 und q.. Die Anordnung und der mechanische
Vorgang sind daher dieselben wie bei der Ausführungsform gemäß Abb. 3 und ,1 .,
nur mit dem Unterschiede, daß hier die Kupplung zwischen der Welle 28 und der Trommel
27 erfolgt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 7 wird ein Hilfsschwungrad 31 durch
einen in einer Scheibe 32 befestigten Stift 33, welcher sich gegen einen Anschlag
34legt, mitgenommen. :Eiei einer Verzögerung der Vorrichtung hebt ein Daumen 35
eine Klinke 36 entgegen der VA irkung einer Feder 37 an, so daß die Klinke 36 aus
einer Ausnehmung 38 tritt und die Trommel 40 freigibt. Das Hilfsschwungrad 31 kann
jedoch nur so weit seine Bewegung fortsetzen, bis ein Anschlag 39
an den Stift
33 anstößt. Damit ist die Energie desHillsschwungrades verzehrt, und dieFeder37
kommt wieder zur Wirkung. Das Hilfsschwungrad 31 wird durch die Klinke 36 vermittels
des Daumens 35 zurückgedreht. Die Klinke selbst springt bei der Weiterdrehung der
"I rommel 40 wieder in die Ausnehmung 38 ein, wodurch die Kupplung wieder hergestellt
ist.
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B ei der Ausführung nach Abb. 8 und 9 ist eine Trommel 41 frei drehbar,
eine Scheibe 43 fest verkeilt auf einer W eile 42 angeordnet. Zwei Bremsbacken 44
und 45 sind um einen an der Scheibe 4.3 befestigten Bolzen 46 drehbar. Diesem diametral
gegenüberliegend ist ein Exzenter 47 vermittels eines Drehzapfens 48 an der Scheibe
4.3 gelagert. Ein mit dem Exzenter 47 verbundener Hebel 49 wird durch die \# irkung
einer Zugfeder 5o gemäß der Zeichnung nach links gezogen, wodurch die Bremsbacken
4q., 4.5 auseinandergedrückt werden und die Trommel 4.1 durch Reibung mit der Scheibe
43 und der v: eile 42 gekuppelt ist. Ein Hilfsschwungrad 51 ist drehbar auf der
Nabe der Scheibe 43 gelagert und wird durch einen sich gegen einen Anschlag 53 legenden
Stift 52 mitgenommen. Bei einer
in der Vorrichtung eintretenden
Verzögerung sucht das Hilfsschwungrad 5z seine Bewegung fortzusetzen, wobei ein
Stift 54 sich gegen den Hebel 49 legt. Bei einer bestimmten Verzögerung wird die
lebendige Kraft des Hilfsschwungrades 51 die Spannung der Feder 50 überwinden,
so daß der Druck des Exzenters auf die Bremsbacken 44, 45 aufhört, wodurch die Kupplung
gelöst wird und die Trommel 41 sich frei drehen kann. Die Gegenwirkung der Feder
5o hat aber die Energie des Hilfsschwungrades 51 vernichtet, so daß die Feder 5o
wieder zur Wirkung kommt, wodurch der Hebel 49 wieder angezogen wird und die Bremsbacken
44, 45 wieder an die Trommel 41 angepreßt werden. Die Kupplung ist daher wieder
eingerückt. Durch die opannung der Feder 50 wird jene Geschwindigkeitsabnahme
bestimmt, bei welcher die Lösung der Kupplung erfolgt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. zo und zT wird die Bewegung einer
Schwungscheibe oder Riemenscheibe 55 durch eine Reibungskupplung auf eine vv elle
59 oder umgekehrt von der vv elle 59 auf die Scheibe 55 übertragen. Die Kupplung
wird durch zwei Scheiben 56 und 57 gebildet, welche am Lmfange Ringflächen aufweisen,
die sich gegen entsprechende, zwischen ihnen befindliche kingflächen an der Schwungscheibe
55 legen. Die eine Scheibe 56 ist auf der Welle 59 testgekeilt, die andere, 57,
ist lose und wird durch ein Hilfsschwungrad 58 gegen die Scheibe 56 bzw. die Schwungscheibe
55 gedrückt. Das Hilfsschwungrad 58 sitzt auf einem Gewindezapfen an der vv elle
59 und wird durch auf der welle 59 befestigte Blattfedern 6o, 61, die sich gegen
stellbare r-xnschläge 62, 63 legen, in der Kupplungslage zu halten gesucht. Bei
einer Verzögerung in der Drehung der vv elle 59 wird das Hilfsschwungrad 58 seine
Drehbewegung fortsetzen und der Spannung der Blattfedern 6o und 61 entgegenarbeiten.
ist das Maß der Geschwindigkeitsabnahme groß genug, um die Spannung der Federn 6o,
6r zu überwinden, so hört der Druck des Hilfsschwungrades 58 auf die Scheibe 57
auf, womit die Kupplung gelöst ist. Durch die Gegenwirkung der Federn 6o, 6z wird
die Energie des txilfsschwungrades 58 vernichtet, so daß die Blattfedern 6o, 61
wieder zur vv irkung kommen und das Hilfsschwungrad 58 gegen die Scheibe 57 drücken,
wodurch die Schwungscheibe 55 wieder mit der 'N- eile 59 gekuppelt wird. Die I Spannung
der Federn 6o, 61 ist wieder für die Höhe der Geschwindigkeitsabnahme, bei welcher
die Entkupplung erfolgen soll, bestimmend.
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Es sind noch viele andere Ausführungsformen der Erfindung möglich,
da diese für alle Formen von Kupplungen anwendbar ist. Auch kann das selbsttätige
V@-iedereinrücken einer Reibungskupplung beispielsweise durch eine mechanische,
pneumatische oder hydraulische Bremse in allmählich wirkender, sanfter Weise erfolgen,
was beispielsweise für Transmissionen von v1 ichtigkeit ist.