DE538046C - Selbsttaetige Fliehkraftkupplung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. NOVEMBER 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47 c GRUPPE

47CT25.30

Paul Joseph Thomas in Narbonne, Aude, Frankreich

Selbsttätige Fliehkraftkupplung Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1930 ab

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die Mitnahme eines angetriebenen Elements nach einem gewissen toten Gang eines treibenden Elements zu sichern.
Die Erfindung hat fernerhin den Zweck, die Drehbewegung einer treibenden Welle auf eine getriebene Welle mittels einer Kupplung zu übertragen, welche selbsttätig unter dem Einfluß der Fliehkraft wirkt.

Es sind bereits Fliehkraftkupplungen mit einem feststellbaren Umlaufrädergetriebe bekannt, bei denen das Einkuppeln durch die Wirkung von Schwungmassen hervorgerufen wird, die um einen Zapfen schwingen. Diese Kupplungen gestatten kein allmähliches Einkuppeln, und außerdem können Unfälle beim Lösen einer Schwungmasse von ihrem Drehzapfen auftreten.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine

ao selbsttätige Fliehkraftkupplung mit einem Umlaufrädergetriebe zwischen der treibenden Welle und der getriebenen Welle, und das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Wellen der Umlaufräder unter der Wirkung

as der Fliehkraft axial verschiebbar sind und sich allmählich entsprechend der Beschleunigung der Bewegung unter der Wirkung der Fliehkraft festklemmen, wobei das vollständige Festklemmen der Umlaufräderwelle der direkten Mitnahme der getriebenen Welle durch die treibende Welle entspricht.

Die Erfindung betrifft auch eine Sicherheitsvorrichtung, die durch den Maschinisten bedient wird und die Welle jedes Umlaufrades in der Weise steuert, daß entweder die axialen Bewegungen dieser Welle unter der Wirkung der Fliehkraft verhindert werden, wobei die Kupplung außer Wirkung ist, oder im Gegenteil diese Welle frei wird und unter dem Einfluß der Fliehkraft frei zur Wirkung kommen kann.

Selbsttätige Kupplungen zwischen zwei Wellen gemäß der Erfindung sind beispielsweise auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Abb. ι ist eine Vorderansicht einer Kupplung.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt der Kupplung nach der gebrochenen Linie 2-2-2 in Abb. 1.

Abb. 3 ist eine schaubildliche Darstellung des Rädergetriebes, welches sich im Innern des Gehäuses befindet.

Abb. 4 ist ein Querschnitt durch einen Gehäusedeckel nach Linie 4-4 in Abb. 2.

Abb. 5, 6 und 7 sind eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und ein Querschnitt der Platten, die zusammen das Gehäuse bilden.

Abb. 8 und 9 sind ein Grundriß bzw. ein Längsschnitt nach Linie 9-9 in Abb. 8 eines zylindrischen Gehäuseteils.

Abb. 10 und 11 sind eine Seitenansicht und ein Grundriß der Welle eines Umlaufrades.

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Abb. 12 und 13 sind eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des kreuzförmigen Trägers der Umlaufräder.

Abb. 14 ist ein teilweiser Längsschnitt durch die Achse eines zylindrischen Gehäuseteils bei einer abgeänderten Ausführungsform der Kupplung.

Abb. 15 ist ein Grundriß des Käfigs für die kegelförmigen Rollen.
Abb. 16 ist ein Längsschnitt durch diesen Käfig nach Linie 16-16 in Abb. 15.

Die in den Abb. 1 bis 13 dargestellte Kupplung zwischen der treibenden Welle 1 und der getriebenen Welles ist in folgender Weise ausgebildet:

Zwei umlaufende Platten 4\ 4² (Abb. 2, .5 bis 7) sind miteinander durch quergerichtete Schrauben 5 verbunden; durch die Vereinigung dieser beiden Platten entsteht ein Gehäuse, in welchem die treibende Welle 1 angeordnet ist, an deren Ende das. erste Mittelrad 6 des Umlaufrädergetriebes befestigt ist. Fernerhin ist in diesem Gehäuse die getriebene Welle 2 gelagert, an deren Ende das zweite Mittelrad 7 des Umlaufrädergetriebes befestigt ist.

Zwischen den Mittelrädern 6 und 7, die auf den Wellen 1 bzw. 2 sitzen, sind Sätze von Umlaufrädern in folgender Weise angeordnet:

Wie insbesondere aus der Abb. 3 zu erkennen ist, stehen zwei Sätze von Umlaufrädern, von denen jeder ein äußeres Umlaufrad 55¹ und ein inneres Umlauf rad 55² besitzt, mit ihrem äußeren Umlauf rad 55¹ mit dem Mittelrad 6 der treibenden Welle 1 und durch ihr inneres Umlauf rad 55^s mit dem Mittelrad 7 der getriebenen Welle 2 im Eingriff.

Außerdem stehen zwei einfache Umlaufräder 78 mit dem Durchmesser der Räder 55¹ im Eingriff mit dem Mittelrad 6 der treibenden Welle ι (Abb. 1 bis 3).

Alle diese Umlaufräder sitzen auf einem um die Welle 1 drehbaren mittleren kreuzförmigen Träger 40 (Abb. 1, 2, 12 und 13); dieser Träger 40 besitzt zapfenförmige Arme 41¹, 41², 41³, 4i⁴, auf denen die Sätze der Umlaufräder angeordnet sind, und außerdem besitzt der Träger eine Bohrung 42, in der das Ende der treibenden Welle 1 umläuft, während das Mittelrad 7 der getriebenen Welle 2 außen auf dem axialen Teil 42¹ des Trägers 40 gelagert ist (Abb. 2). An dem von den Platten 4¹, 4² gebildeten Gehäuse sind zylindrische Gehäuseteile 12¹, 12², 12³, X2ⁱ (Abb. i, 2) angeordnet, in denen die Wellen der Umlaufräder sitzen. Die zylindrischen Gehäuseteile besitzen einen quadratischen Flansch (Abb. 7 und 9) und sind · ai} dessen Ecken durch Schrauben 13 be- ■ festigt, welche in Gewindelöchern der Platten 4¹, 4² sitzen. Ein ringförmiger Vorsprung 15 ist an dem Innenrand des zylindrischen Gehäuseteils 12¹, 12², 12³, 12* ausgebildet und greift in eine entsprechende Ausnehmung 16 in den Platten 4¹, 4², wodurch die Zentrierung des zylindrischen Gehäuseteils gegenüber den drehbaren Platten 4¹, 4² gesichert wird.

Die Mittelräder 6 und 7 sowie die Umlaufräder sind in dem Gehäuse 4¹, 4² zweckmäßig in Kugellagern 9¹, o.² gelagert; diese Kugellager sitzen in Aussparungen der das Gehäuse bildenden Platten 4¹, 4² (Abb. 2).

Jeder Satz von Umlaufrädern 55¹, 55² und jedes Umlaufrad 78, welches von dem Mittelrad 6 der treibenden Welle 1 mitgenommen wird, treibt eine Welle 22 an, die sich mit dem Umlaufrad dreht, die sich aber dem Umlaufrad gegenüber in ihrer Längsrichtung verschieben kann.

Zu diesem Zweck endigt die Welle 22 des Umlaufrades in einen Vierkant 22¹, mit welchem sie in eine Ausnehmung von entsprechendem Querschnitt in der Nabe des Umlaufrades eingreift (Abb. 2, 10, 11).

Die Welle 22 ist als Schwungkörper ausgebildet und besitzt eine kegelförmige Oberfläche 23; die Spitze dieses Kegels ist nach außen gerichtet. Die Kegelfläche der Welle steht im Eingriff mit kegelförmigen Walzen 24, 'die kranzförmig in jedem zylindrischen Gehäuseteil 12¹ usw.. angeordnet sind.

Jeder Gehäuseteil 12¹ usw. enthält zu diesem Zweck einen Ring 75 mit kegelförmiger Innenfläche, die an einem Anlauf 76 endigt; die Walzen 24 ruhen auf diesem Anlauf 76, und sie werden ferner durch einen eingesetzten Ring ¹J¹J gehalten. Ein mit Gewinde versehener Pfropfen 36 dient dazu, das Ganze in dem zylindrischen Gehäuseteil 12¹ usw. zusammenzuhalten.

Die Welle 22 wird nach ihrem Umlauf rad hin durch eine Feder 37 gedruckt, die auf einer Verlängerung 22² der Welle 22 angeordnet ist. Diese Feder findet ihr Widerlager an dem Boden des Pfropfens 36.

Das Ende22² der Welle 22 erstreckt sich durch diesen Pfropfen 36 zu einem weiter unten zu beschreibenden Zweck.

Schließlich dient ein Deckel 80, der durch Schrauben 81 festgehalten wird, zum Abschluß des Außenendes der.zylindrischen Gehäuseteile 12¹, 12², 12³, 12⁴.

Eine Sicherheitsvorrichtung, die von außen her durch den Maschinisten eingestellt wird, ist an der oben beschriebenen Kupplung angeordnet. Diese Sicherheitsvorrichtung ist in folgender Weise ausgebildet:

Jeder Gehäuseteil 12¹, 12², 12³, 12⁴ besitzt eine Führungsnut 60 (Abb. 1, 2, 4, 9), in welcher eine S-tange 61 verschiebbar angeordnet

ist, die unter der Wirkung einer Feder 62 steht. Diese Stange 61 steuert mittels einer Kurbel 63 eine Welle 64, die in dem Kopf des zylindrischen Gehäuseteils angeordnet ist und einen Daumen 65 trägt, der zum Eingriff mit dem Ende 22² der Welle 22 der Umlaufräder kommen kann. Die Steuerstange 61, die von ihrer Feder 62 belastet ist, wirkt auf die Kurbel 63 in der Weise ein, daß der Daumen 65 sich von dem Ende der Welle 22 abhebt, so daß diese sich frei bewegen kann. Alle in den einzelnen Zylindern 12¹, 12", 12··, 12⁴ angeordneten Stangen 61 werden durch eine gemeinsame Steuerung eingestellt. Zu diesem Zweck ist das Ende jeder Stange 61 mittels der Lenker 66¹, 66², 66^s an dem Innenring 6y² eines Kugeldrucklagers 67¹, 67^s angelenkt.

Die Ringe 67¹, 67^s werden gewöhnlich in Richtung des Pfeiles 68 (Abb. 2) durch um Stifte 69 fassende Federn 70 belastet, die in Bohrungen des Gehäuses 4¹, 4² eingelassen sind.

Eine Kupplungsgabel 71 ist an der Welle 2 angeordnet und kann zum Eingriff mit dem Ring 67¹ unter der Wirkung einer von dem Maschinisten bewegten Einstellvorrichtung gebracht werden.

Die Kupplung zwischen den Wellen 1 und 2 wirkt in folgender Weise:

Wenn die treibende Welle 1 in Bewegung gesetzt wird, so nimmt sie hierbei das Mittelrad 6 mit; dieses nimmt die ganze Kupplung mit Hilfe der äußeren Umlauf rad er 55^X, 78 mit, die im Eingriff mit dem Mittelrad 6 stehen. Die getriebene Welle 2, die der Drehung einen gewissen Widerstand entgegensetzt, bleibt beim Anlauf der treibenden Welle ι in Ruhe. Die Umlauf räder 55², die sich mit ihrer Welle 22 drehen, rollen auf dem Mittelrad 7 der getriebenen Welle 2 ab. Infolge des Durchmesserunterschiedes zwischen den beiden Umlaufrädern SS¹, S5² wird die Geschwindigkeit der Motorwelle 1 vervielfacht.

Hieraus folgt, daß die Mitnahme des Gehäuses 4¹, 4² um so rascher erfolgt, je größer der Unterschied zwischen den Durchmessern der Umlaufräder ist.

Unter der Wirkung der Fliehkraft sind die Wellen 22 bestrebt, sich von ihren Umlaufrädern zu entfernen, wobei sie ihre Feder 37 zusammendrücken.

Wenn diese Kraft groß genug ist, um die Gegenkraft der Feder 37 zu überwinden, klemmen sich die Wellen 22 mit ihrem kegelförmigen Teil 23 allmählich in dem Kranz von kegelförmigen Walzen 24 fest, je nach dem Maß der Beschleunigung der Bewegung. Das vollkommene Festklemmen der Welle 22 zwischen den Walzen 24 ruft die .unmittelbare Mitnahme der getriebenen' Welle 2 -durch die treibende Welle 1 hervor.

Sobald nämlich die Wellen 22 festgeklemmt sind, setzen sie der Drehung ihrer Umlaufräder einen so großen Widerstand entgegen, daß diese, die im Eingriff mit den Mittelrädern 6 und " 7 stellen, Kupplungsglieder zwischen diesen beiden Rädern bilden, wodurch die Wellen 1 und 2 starr miteinander verbunden werden, so daß die Welle 2 von der Welle 1 unmittelbar mitgenommen wird. Sobald die Umlaufgeschwindigkeit der treibenden Welle 1 nachläßt, dehnen sich die Federn 37 aus, die während der Mitnahme zusammengedrückt worden sind, und schieben die Welle 22 nach ihren Umlauf rädern hin; die Wellen 22 werden hierbei von den Walzen 24 frei, so daß sie sich mit ihren Umlaufrädern drehen können, die von neuem auf dem Mittelrad 7 abrollen, bis die treibende Welle ι zum Stillstand kommt.

Die mittels der Gabel 71 einstellbare Sicherheitsvorrichtung gestattet, die getriebene Welle2 in jedem gewünschten Zeitpunkt anzuhalten, ohne daß es nötig ist, den Umlauf der Welle 1 zu unterbrechen.

Die Wirkungsweise der Sicherheitsvorrichtung ist folgende:

Gewöhnlich drücken die Federn 70 den Ring 67^s in Richtung des Pfeiles 68 gegen den Ring67¹. Die von dem Ring 67^s gezogenen Lenker 66¹ üben ihrerseits eine Zugwirkung auf den Gelenkpunkt der Lenker 66² und 66³, die sich ausrichten und die Stangen 61 in der Weise bewegen, daß diese Stangen keinen Einfluß auf die Wellen 22 der Umlaufräder ausüben, so daß die Wellen 22 sich frei verschieben und zwischen den Walzen 24 festklemmen können, um eine Kupplung zwisehen den Wellen 1 und 2 herbeizuführen.

Wenn dagegen der Maschinist wünscht, die Welle 2 stillzusetzen, während die treibende Welle ι weiterläuft, so bewegt er die Kupplungsgabel 71 in der Weise, daß diese den Ring oy¹ entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles 68 verschiebt.

Infolgedessen biegt sich das von den Lenkern 66² und 66³ gebildete Gelenk durch und drückt die Stange 61 nach innen. Der Daumen 65 legt sich hierbei auf- das Außenende 22² der Welle 22 der.-Umlaufräder und befreit sie von den Walzen 24. Infolgedessen werden die Umlaufräder 55Y55², die von dem Mittelrad 6 mitgenommen werden, frei gegenüber den zylindrischen Gehäuseteilen 12¹, 12², 12^s, 12⁴, und die Umlaufräder 55^s rollen frei auf dem Mittelrad 7 der getriebenen Welle ab, die sofort zum' Stillstand kommt.

Man kann zahlreiche Änderungen an der oben an Hand der Abb. r bis 13 beschriebenen Kupplung vornehmen. Insbesondere kanu

man gemäß Abb. 14 bis 16 nur einfache Umlaufräder 8¹ anordnen, die mit den in diesem Falle gleich großen Mittelrädern 6 und 7 in Eingriff stehen, die kegelförmigen Walzen 24 in einem Käfig 25 anordnen, in -welchem sie durch Ringe 26¹,20² gehalten werden.

Diese Gesamtanordnung ist wieder in einem zylindrischen Gehäuseteil 12¹ usw. angeordnet; eine Scheibe 28 ist in den Zylinder eingeschraubt und hält den Käfig 25 und die kegelförmigen Walzen 24 fest.

Um die rasche Verschiebung der Welle 22 der Umlaufr'äder unter der Wirkung der Fliehkraft zu sichern, katin man auf dem Ende 34 dieser Welle ein Schwunggewicht anordnen, das aus zwei Teilen 29 besteht, die durch Schrauben 33 zusammengehalten werden und zwischen denen ein Kugellager 31 angeordnet ist. Eine Mutter 35 ist auf das Ende 34 der Welle 22 aufgeschraubt und drückt den Innenring des Kugellagers gegen eine Schulter, der Welle.

In diesem Fall stützt sich die zur Belastung der Welle 22 dienende Feder 37 gegen die Schwungmasse 29, die mit der Welle 22 des Umlaufrades fest verbunden ist.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Fliehkraftkupplung mit einem feststellbaren Umlaufrädergetriebe zwischen der treibenden Welle und der getriebenen Welle,, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (22) der Umlaufräder (55¹* 55²> 78) unter der Wirkung der Fliehkraft axial verschiebbar sind und sich allmählich entsprechend der Beschleunigung der Bewegung festklemmen, wodurch die direkte Mitnahme der getriebenen Welle durch die treibende Welle erfolgt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (22) der Umlauf räder (55¹, 55^s, 78) eine äußere Kegelfläche (23) besitzt, die im Eingriff mit kegelförmigen Bremswalzen (24) steht, welche das Festklemmen der Welle (22) der Umlaufräder bewirken, wenn die Welle sich unter der Wirkung der Fliehkraft verschiebt.

3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufräder (5S¹, 55², 78) und ihre Welle (22) durch eine Vorrichtung (22¹) miteinander verbunden sind, welche ihre gemeinsame Drehung sichert, aber eine Längsverschiebung der Welle (22) gegenüber den Umlaufrädern (55¹, 5s², 78) gestattet.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwungmasse

(29) mittels Kugellagers (31) auf dem der .Welle (22) der Umlauf räder angeordnet ist, welche die Welle unter dem Einfluß der Fliehkraft in axialer Richtung belastet.

5. Kupplung nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch eine Feder (37), welche die Schwungmasse (29) und die Welle (22) der Umlaufräder (55¹, 55^s, 78) zurückführt, wenn die Wirkung der Fliehkraft aufgehört hat.

6. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei umlaufende Platten (4¹, 4²), an denen zylindrische Gehäuse-. teile (12¹, 12², 12³, 12⁴) befestigt sind, in denen die zum Antrieb der Umlaufräder dienenden Elemente untergebracht sind, wobei die Platten sich frei auf der treibenden Welle (1) bzw. auf der getriebenen Welle (2) drehen.

7. Kupplung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Platten (4¹, 4²) mittels Querschrauben (5) miteinander verbunden sind.

8. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zylindrische Gehäuseteil (12¹ usw.) einen Käfig (26¹) enthält, in welchem die Bremswalzen (24) angeordnet sind und der von einem Stützring (28) gehalten wird (Abb. 14 bis 16).

9. Kupplung nach Anspruch 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pfropfen (36), der in den zylindrischen Gehäuseteil (12¹ usw.) geschraubt ist, zur Aufnahme der Schwungmasse (29) dient und die Feder (37) zum Zurückschieben der Schwungmasse enthält.

10. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kreuzförmigen Träger (40), der inmitten der Kupplung angeordnet ist und radiale Arme (41¹, 41², 41⁸, 41⁴) besitzt, welche in Bohrungen der Umlauf räder (5 s¹, 55², 78) eingreifen, und welcher ferner einen axialen, mit einer Bohrung (42) versehenen Teil (42¹) besitzt, in welche die eine der zu kuppelnden Wellen eingreift, während die andere der Wellen ihn von außen umfaßt.

11. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsvorrichtung (61, 65), die durch den Maschinisten eingestellt wird und die Welle (22) jedes Umlaufrades steuert, derart, daß entweder die axialen Verschiebungen dieser Welle unter der Wirkung der Fliehkraft verhindert werden und die Kupplung außer Tätigkeit gesetzt wird oder im Gegenteil die Welle (22) freigegeben wird, so daß sie frei unter dem Einfluß der Fliehkraft wirken kann. '

12. Kupplung nach Anspruch 1 und ii, gekennzeichnet durch einen Ring (67²),

der durch den Maschinisten eingestellt wird und welcher durch Federn (70) belastet wird, und einen Daumen (65) steuert, der sich in die Bahn des Endes der Welle (22) der Umlaufräder bewegen kann.

13. Kupplung nach Anspruch 1, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (Ö7²) den Daumen (65) mittels Lenker (66¹, 66², 66³) bewegt, die an einer Steuerstange (61) angelenkt sind, welche ihrerseits an einer Welle (64) des Daumens (65) angreift.

14. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Umlaufräderwelle (22) zwei Umlauf rad er (55¹, 55²) g^eg^en Drehung gesichert angeordnet sind, von denen das eine mit dem Mittelrad (6) der treibenden Welle und das

ao andere mit dem Mittelrad (7) der getriebenen Welle in Eingriff steht, wobei das Mittelrad (6) der treibenden Welle einen größeren Durchmesser hat als jenes (7) der getriebenen Welle und die mit dem ersteren Mittelrad (6) in Eingriff stehenden Umlaufräder (55¹) einen kleineren Durchmesser haben als die mit dem letzteren Mittelrad (7) in Eingriff stehenden Umlauf räder (55^s).

15. Kupplung nach Anspruch 1 und 14, gekennzeichnet durch die Kombination der doppelten Umlaufräder (55¹, 55^s) mit einfachen Umlauf rädern (78), die nur in Eingriff mit dem Mittelrad (6) der treibenden Welle stehen, wobei diese verschiedenen Umlaufräder auf einem gemeinsamen, beispielsweise kreuzförmigen Träger (40) sitzen.

16. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremswalzen (24) auf einem Außenring (75) laufen, der einerseits einen Anlauf (76) und anderseits einen Ring (yy) besitzt, wodurch eine Verschiebung der Walzen parallel zur Achse (22) der Umlaufräder verhindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen