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Selbsttätige Reibungskupplung Gegenstand der Erfindung ist die weitere
Ausgestaltung solcher Reibungs'kuppliuigen, die nach dem Patent 455 502 arbeiten,
d. h. selbsttätiger Reibungskupplungen, deren .mit ihnen verwirklichbare Arbeitszustände:
(Eingerücktsein, Ausgerücktsein, starke Drehmomententwicklung, sehlvache Drehmomententwicklung
usw.) nicht unmittelbar mit dem Ablauf der an sich für die Überleitung zum neuen
Zustand maßgebenden Vorgänge einsetzen, sondern durch Maßnahmen bestimmter Art um
eine gewisse Zeitspanne hinausgerückt werden.
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Im besonderen besteht die Erfindung darin, daß außer der Schleuderwirkung
des nach dem Hauptpatent vorgesehenen flüssigen Schmiermittels auch die aus der
Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen und dem Schmiermittel hervorgehenden
Reaktionskräfte der Massenbeschleunigung und der Reibung dazu nutzbar gemacht werden,
die auf Herbeiführung des neuen Arbeitszustandes abzielenden Kraftäußerungen ganz
oder teilweise aufzuheben und dadurch zur Lösung gewisser Anlaufprobleme eine besonders
wirksame Zeitverzögerung zu schaffen. Weiterhin geht die Ausgestaltung dahin, daß
das Drehmoment der bereits ganz oder teilweise zur Drehmomentübertragung umgeschalteten
Kupplung nach dem Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nachträglich erhöht wird, eine
Ausgestaltung, die insbesondere die wetgehendste Ausnutzung der überlastbarkeit
z. B. des -Elektromotors in seinem normalen Betriebszustand gestattet.
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Die Abb. i und a zeigen von den zahlreichen. Möglichkeiten, wie der
Erfindungsgegenstand Verwirklichung finden kann, und zwar am Beispiel einer etwa
auf den Wellenstumpf eines Elektromotors aufgesetzten, als Kupplung ausgebildeten
Riemenscheibe, in deren Innenraum der Kupplungsmechanismus enthalten ist.
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Die Abb. z gibt dabei einen Schnitt senkrecht zur Rotationsachse der
Kupplung nach der Linie X-X der Abh. a und 'die Abb.:z einen Schnitt längs der Kupplungsachse
gemäß der Linie Y-Y der Abb-. i.
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Auf die Welle i der antreibenden Maschine, hier beispielsweise des
Elektromotors, ist die Hülse z aufgekeilt, die in ihrer Mitte beispielsweise drei
Arme .3 aufweist, die in eine innere Aussparung 4 von beispielsweise drei am Umfang
vorgesehenen kuppelnden Gliedern 5 eingreifen. Diese kuppelnden Glieder 5 von im
wesentlichen ringsektorartiger Gestalt befinden sicn in einem Hohlraum,. der von
einem Gehäuse 6 gebildet wird, das zusammen mit dem Deckel ? als geschlossenes Ganzes
.nach Art einer Leer-
Scheibe beiderseits des Außenumfanges der
Hülse?- gelagert ist. Um dieser Lagerung selbst bei schärfstem Riemenzug eine Weitgehende
Betriebsbrauchbarkeit zu verleihen, ist sie hier als Rollenlager ausgebildet. Sie
besteht aus den Rollen 8, die in bekannbei Weise durch Käfige g zu einem Rollensystem
zusammengefaßt sind. Um dabei den in radialer Richtung besonders wertvollen Raum
für diese Lagerung nicht einbüßen zu müssen und dabei das Lager möglichst einfach
zu gestalten, ist der äußere mit dem Gehäuse1 6 bzw. dem Deckel? fest verbundene
Wälzlagerlaufring io des Rollenlagers in Gestalt eines Rohres in die betreffende
Bohrung. eingeschoben. Das ganze System der Rollen 8 mit ihren Käfigen 9 und den
äußeren Laufringen io ist in axialer Richtung- an der Außenseite jeweils durch den
Ring: i i festgelegt, neben dem sein sich nach außen sprei= zender Springring 12
angeordnet ist, der in die Rille 13 eingreift und so ausgebildet ist, daß @er zwischen
sich und dem Abschlußrng i i eiinen ringförmigen Raum zur Aufnahme eines geeigneten
Dichtungsmaterials 14 schafft, das zur Abdichtung des so gebil# Beten Wälzlagers
einfachster Bauart gegen äußere Einflüsse dient. Das so um die antreibende Nabe
2 leicht drehbar angeordnete Gehäuse 6 mit dem Deckel? wird zu beiden Seiten der
Bundflächen 38 in axialer Richtung festgelegt: Die im Inneren des Hohlraumes sektorartig
angeordneten 'kuppelnden Glieder 5, die beispielsweise unter Zwischenschaltung von
bei Verschiebebewegungen wähnend jedes Umlaufes in rollender Reibung arbeitenden
Kugeln 15 mit - den Armen 3 der antreibenden Nabe 2 in' kraftübertragendem
Zusammenhang stehen, sind dazu. bestimmt, an -der Zylinderfläche 16 des Gehäuses
6 auf der einen Seite ihrer senkrecht zur Kupplungsachse verlaufenden Symmetrieebene
und an der Zylinderfläche 17- des Deckels 7 auf der anderen Seite :einen
reibungsmäßigen kuppelnden Eingriff zu bewirken. Unmittelbar im Bereich dieser Symmetrieebene
indessen ragen sie mit ihrem äußeren Umfang reit einer von den. Teilfugen 2o allmählich
ansbelgenden Schrägfläche (Rücken) 21 in, den Raum 22 hinein, der im Inneren der
Kupplung gebildet wird. .
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In diesem Raum 22 ist ein die rückenförmige Erhebung 21 der kuppelnden
Glieder 5 sowohl am Außenumfang .als auch an den Seiten umfassender; innerhalb des
Gehäuses um die Rotationsachse der Kupplung frei hin und her drehbar angeordneter,
'im Querschnitt U-förmiger Ring 23 eingebrach4. Er ist mit schaufelförmigen Rippen-24
versehen, -die den Flächen 21 zugekehrt sind, ohne daß indessen diese Rippen 24
an den Flächen 21 der Schwungkörper 5 selbst streifen können.
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Seitwärts des Ringes 23 -ist im Gehäuse 6 ein ringförmiger Raum 25
vorgesehen, der durch die ringförmige Scheibe 26 abgeschlossen wird, die durch die
Schrauben 27 befestigt ist. Diese Abschlußscheibe 26 ist an ihrem Umfang mit Durchlässen
28, z. B. in gleichmäßiger Teilung angeordnet, versehen. Diese freien Durchlaßöffmungen
28 werden nun bestrichen von der ihnen zugekehrten Seitenwand des Ringes 23, in
der ebenfalls öffnungen 29 von entsprechender Teilung -angelbnacht sind. Die Anordnung
ist so getroffen, daß je nach der Stellung, die der gegenüber der Abschlußscheibe
26 hin und her drehbare Ring 23 einnimmt, die Durchlaßöffnungenz8 zum Raum 25 abgespertrt
oder ganz oder teilweise geöffnet sind. Das Maß der Drehbarkeit des Ringes 23 und
damit die Größe der dann noch verbleibenden freien Öffnungen der Durchlässe 28 ist
nach jeder Seite für sich begrenzt durch die von außen einstellbaren Anschlagschrauben
3o, deren Enden 31 dem Umfang des Ringes 23 bei 32 als Anschlag dienen. Für diese
mit ihrer Achse-- nach Art einer Sekante; zum Umkreis des zylindrischen Raumes argeordnete
Anschlagschraube 30 ist dabei am Außenumfang des Ringes 23 durch eine entsprechende
Aussparung im Bereich der Drehbeweglichkeit .des Ringes -Raum geschaffen,.. Die
gleichzeitig aufgebrachten -Schraubenfedern 33.. sorgen -dafür, _dä:ß ' xler Ring
23 im Ruhezustand stefs seine Mittellage einnimmt, in :der die .Durchlasse-'28_
und 29 übereinanderliegen, d. °h. .der Raure z 5 reit dem Raum 22 - mit weitgehendster
*:öffnung in Verb!-n- steht.
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Der reibende Eingriff- der hier z. B. zur antreibenden. Kupplungshälfte
gehörigen kuppelnden Glieder '5 an der zweiten Kupplungshälfte 6; 7, kommt' nun
beispielsweise unter Zwischensehältung besonders angeordneter reibender Glieder
18 zustande,- die, :etwa aus geeignetem' Blechmaterial-gestaltet, -im Beispiel ebenfalls
in drei -: Teilen -so reingelegt sind, daß, ihre Teilfugen.f g .gerade um `die halbe
Ausdehnung längs. des Umfänges gegenüber _- den Teilfugen Zö =versetzt sind; die
die sektorartigen Schwungkörper -5 zwischen sich lassen. Die rückenartigen Srhebungen
an der- Schwungkörper @5 treten- dabei durch entsprechende Aussparungen durch :die
Teilte -18 hindurch in, den Raum 22. Bei dieser Anordnung werden also .die reibenden.Gliieder
18 von- :den rückenförmigen Erhebungen 21 am--Umfang starr mitgenommen, außer-12
dem. läßt sich durch die Versetzung der Teil,-fugen erreichen, daß der ringförmige
Raum
22 nach der Rotationsachse der Kupplung zu in gewissem Umfang
abgeschlossen ist.
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Die während des Umlaufes der Kupplung an den Schwungkörpern 5 auftretende
Füehkraft wird mittels der in Umfangsrichtung der Schwungkörper verstellbar angeordneten
Backen34 auf die Reibglieder i8 ibertra,-gen, die dann ihrerseits gegenüber den
zylindrischen Flächen 16 und 17 ihre bremsende Wirkung ausüben. Diese bremsende
Wirkung wird um so mehr gesteigert, je mehr die Backen 34 an den betreffenden
Sektoren 5, d. h. die an ihnen auftretenden Abstützdrücke P; aus der Wirkungslinie
der FliehkraftF, die an jedem Sektor 5 durch den Schwerpunkt S in bekannter
Weise radial nach auswärts wirkt, herausgerückt sind (Winkel a). Zur Verstellbarkeit
des Anpressungsdruckes sind hier beispielsweise für die Klötze 34 mehrere Nuten
35 an den Schwungkörpern 5 vorgesehen, in die die Klötze 34 in beliebig möglicher
Kombination eingelegt werden können. Durch diese Maßnahme ist das in Betracht kommende
Reibungsmoment in einfacher Weise :einstellbar gemacht.
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In das Innere der Kupplung ist ein flüssiges Schmiermittel eingebracht.
Wenn nun die antreibende Maschine, im Beispiel der Elektromotor, durch Einschalten
seiner Wicklung in einer elektrischen Anlaßstufe in Bewegung gesetzt wird, so sucht
sich die Welle i der Kupplung bis auf die volle Leerlaufdrehzahl zu beschleunigen,
während die z. B. durch einen aufliegenden Riemen mit der Last verbundene anzutreibende
Kupplungshälfte 6, 7 in Ruhe bleibt. Die mit der steigenden Drehzahl sofort im quadratischen,
Verhältnis zunehmende Fliehkraft F trachtet nun unmittelbar den kuppelnden Eingriff
mit einem entsprechenden bedeutenden Bremsmoment auszustatten.
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Um diese im Sinne des vorliegenden Erfindungsgegenstandes zur Lösung
gewisser Probleme ungeeignete Einrüdkweise zu vermeiden, ist diese kuppelnde Wirkung,
de an sich der Fliehkraft sofort folgen würde, dadurch aufgehoben, daß sich die
Schrägfächen 2i der Schwungkörper 5 gegenüber dem flüssigen Schmiermittel im Raun!
2z, das seinerseits durch die Schaufeln 24 des Ringes 23 am sofortigen Mitrotieren
wirksam verhindert wird, mit großer Relativgeschwindigkeit bewegen. Vermöge der
ansteigenden Formgebung erfahren die gegenüber dem flüssigen Schmiermittel rasch
bewegten Schwungkörper 5 an den Schrägflächen 2 1 eine aus den Reaktionskräften
der Massenbeschleunigung und der Reibung hervorgehende, radial nach innen gerichtete
Kraftäußerung, so daß die Wirkung der Fliehkraft F ganz oder teilweise aufgehoben
wird, also die Kupplung an den Reibflächen 16 und 17 eine volle zu der betreffenden
Drehzahl an sich zur Fliehkraft F gehörige Drehmomententwicklung nicht auszuüben
vermag.
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Da bei diesem Vorgang gleichzeitig ein Reaktionsdrehmoment von den
Schaufeln 24 auf den Ring 23 übertragen wird, so wird dieser sofort bei beginnendem
Anlauf, von seiner Mittellage, die den 'Ringraum 22 mit dem Raum 25 weitgehend in
Verbindung setzt, im Drehsinne verdreht. Dadurch wird der Raum 22 sofort so weitgehend
gegen den Raum 25 abgesperrt, daß (wie dies an den Schrauben 30 einstellbar ist)
es längerer Zeit bedarf, bis der durch die bestehende Relativgeschwindigkeit bzw.
die Fliehkraft zwischen den Schwungkörpern 5 und dem flüssigen Schmiermittel geschaffene
überdruck das Schmiermittel aus dem Raum22 in den Raum 25 hinaustreten lassen kann.
Solange dieses Hinaustreten noch nicht vollzogen ist, solange wird, wenn auch in
abnehmendem Maße, der Fliehkraft F lentgegengewirkt bzw. die kuppelnde Drehmomentwirkung
herabgesetzt. Erst mit dem entsprechenden Austritt des flüssigen Schmiermittels
in den Raum 2 5 vermag sich die Fliehkraft ohne jede Beeinträchtigung voll auszuwirken.
Soweit die Wirkungsweise mit Bezug auf den eigentlichen Einrückvorgang.
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Durch das beim Einrückvorgang auftretende kuppelnde Drehmoment setzt
sich alsdann, sobald das am Kranz 6 angreifende Drehmoment, das die Last ihrer Bewegung
entgegensetzt, überwunden wird, die Last in Bewegung. In dem Maße, wie die Geschwindigkeit
der Last zunimmt, verschwindet -die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Kupplungshälften
bzw. zwischen dem Rücken 2 i der Glieder 5 einerseits und dem von dien Schaufeln
24 im wesentlichen mit der Geschwindigkeit des Kranzes 6 am Umlauf teilzunehmen
gezwungenen flüssigen Schmiermittel andererseits. Damit verschwindet auch die Möglichkeit
vermittels .eines etwa noch von dem Rücken 21 beaufschlagten bzw. an den Schrägflächen
21 wirkenden Teiles des flüssigen Schmiermittels der Fhiehkraftwirkung -entgegenzuwirken.
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Mit anderen Worten: Selbst wenn die Schrägflächen 21 jetzt noch in
das inzwischen noch nicht vollkommen übergetretene flüssige Schmiermittel eintauchen
würden, so wäre eine Gegenwirkung vermöge der Reaktionskräfte der Massenbeschleunigung
und der Reibung, die ja aus der Bewegung gegenüber dem Schmiermittel entstehen,
nicht mehrvorhanden. Andererseits aber tritt andern Maße, wie das Schmiermittel
mit der Kupplungshälfte 6, 7 höhere Umlaufgeschwändigkeiten annimmt, infolge der
eifenen Zentrlfugalkraft
des Schmiermittels eine':__starke Pressung
irr Schmiermittel selbst auf. -Solange die, Schwungkörper 5 ganz oder, teilweise
in dieses unter Druck stehende flüssige Schmiermittel- eintauchen, erfahren sie
-die im- Hauptpatent beschriebener Entlastung gegenüber der Fliehkraft. Erst wenn
aaa flüssige Schmiermittel so weit aus dem Raum 22 ausgetreten. ist, daß die kuppelnden
Glieder 5 auch mit -ihren Rücken 2 x nicht mehr eintauchen bzw. an den Schrägflächen
21 die Kraftäußerungen -entfallen, ist die entlastende Wirkung aus dem Flüssigkeitsdruck,.
die .nur dadurch zustande komnäen- -kann, daß das :Schmiermittel am sofortigen:
Ausströmen aus dem Raüm 22 gewaltsam- gehindert wird, zu Null geworden. - - .: .
-: Spätestens beim Starrwerden. der beiden Kupplungshälften, wenn also die volle
Lastgeschwindigkeit erreicht ist; kehrt der Ring 23 -unter: dem Zin£lußder Federx!33
wieder in-seine Mitteltage zurück, -die den Austrittsquerschnitt der Löcher 28 entsprechend
erweite_rt. Durch geeignete Wahl der Verl@älthisse hat mar. es also ohne weiteres
in der Hand, -sowohl, die Drelnmpmentausübung wÄh rend des 1Vlotoranlaufes._ als
auch während des Lastanlaufes ixihre@n zeitlichen Verlauf entsprechend zu @-beerr$ussen:
und damit- den Erfindungsgegenstkd . zu verwirklichen, Wird mit -dem Abschalten.
des-Motors die Kupplung stillgesetzt, so. halten die- Federn 33 wieder den Ring23
in der :öffnenden Lage. Vermöge der Schwerkraft- gegebienenfalls auch durch angebrachte
von Vedern bewegte besondere Verdrängungsanordnungen, die z. B,- gleichzeitig mit
dem Ring 2 3
bewegt werden. könnten, 1z ehrt -alsdann das flüssige
Schmiermittel aus dem, . Raum 25 wieder in den Raum z2 zurück,-5,0 daß- die neu
anfahrende Kupplung dort wieder das flüssige Schmiermittel. vorfindet, dessen es
bedarf, um beim neuen Arbeitsspiel erst nach .Ablauf einer gewissen Zeit die D-rehmornententwicklung
-der Kupplung zustande kommen zu lassen. .
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. Je nach der konstruktiven Anordnung der Kupplung `ließe es sich
außerdem noch @exreichen, daß mit dem verAgerfien- Austreten des flüssigen -Sc hmiermittels
in; "-den Raum 25 die Reibflächen 17 von jeder Spur des an ihnen haftenden :flüssigen
Schmiermittels, das sie- ursprünglich benetzt hat, befreit werden, so daß .gleichzeitig
-,zur ungeschmierten Reibung übergegangen werden könnte.. Ob eine derartige zusätzliche
--Wirkung ausgeübt wird oder nicht, ist ebenso Wie beim hauptpatent für den erfindungsgemäß
in Betracht kommenden Verzögerungsvorgang uriwesentlich.
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- *Um die in der 3#:uppluug.-auftretende lZeihungswärfne. -=in wirksamer
Weise fortzuschwjen,- sind beispiels@v'eise am Deckel besondere Kühlripp:en;3ä vorgesehen,
nlit denen unter -Einschaltung- =eines: _etwu- mitcingegossenen -wnlaufenden.. V-förüügen=--Riüges
37 Luftkanäle geschaffen- sind,.- die _- nach- Art eines-. ScLileudergebläses einen,,
.energischen Luftstrom- in der -Nähe der Reibflächen der Kupplung entlang, fördern.--..Es
bleibt--unbenommen, - in ...dem beschriebeben -Beispiel- die--Funktionen der beiden
I#-,upplungsh.äiften zu -vertauschen sowie _aüch sonst --die :grundsätzlich .-beschriebene-
'Vä# kungsweise. bei jedem anderen. Arbeitsspiel einer .selbsttätigen _1#.'-upplung.-.
Anwendung finden zu -lassen; -wie überhaupt- die Maß, nahmen -des Erfindungsgegeenstandes.in:jieder
nur. erdenklichem- konstruktiven Gestaltung Verwirldichung finden .können. :.-