DE548446C

DE548446C - Fliehkraftreibungskupplung

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Publication number: DE548446C
Application number: DEB126912D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-08-18
Filing date: 1926-08-18
Publication date: 1932-04-12

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
12. APRIL 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 548 KLASSE 47c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom iS. August 1926 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftreibungskupplung mit federbelasteten Flieligewichten, die in die Kupplungsdrehachse enthaltenden Ebenen schwingen und auf axial bewegliche Reibscheiben wirken. Hauptsächlich ist diese Reibungskupplung für Elektromotoren mit Kurzschlußanker bestimmt, bei welchen die die Kraft ableitende Riemenscheibe o. dgl. erst zur Ankupplung kommen soll, nachdem der Motor eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht hat. Zum Schließen der Kupplung werden die an sich bekannten, unter Federwirkung stehenden Schleudergewichte jedoch in neuartiger Weise benutzt. Erfindungsgemäß weist der Schwerpunkt der Fliehgewichte einen geringeren Abstand von der Kupplungsdrehachse auf als der Fliehgewichtsdrehpunkt, und in der Ruhelage der Fliehgewichte liegt der Schwerpunkt annähernd in der durch die Fliehgewichtsdrehpunkte gelegten, zur Kupplungsachse senkrechten Ebene; dabei wirkt die Belastungsfeder in der durch die Kupplungsdrehachse gelegten Ebene, und zwar derart, daß beim Ausschwingen der Fliehgewichte der Hebelarm der Belastungsfeder geringer wird. Infolge dieser Anordnung tritt ein wirksamer Einfluß auf die Gewichte, derart, daß sie zum Einrücken der Kupplung ausschlagen, erst ein, wenn die Umdrehungszahl eine so große geworden ist, daß die Gegenwirkung der Belastungsfedern, welche auf Festhalten der Gewichte in der Ruhelage hinwirkt, überwunden wird. Anfänglich wird also die Fliehkraft nahezu durch die Drehpunkte der Fliehgewichte aufgenommen. Bei der Überwindung der zurückhaltenden Wirkung der Belastungsfedern kommt der Umstand zur Geltung, daß das Drehmoment, welches von'den Belastungsfedern auf die Fliehgewichte ausgeübt wird, mit dem Ausschlagen sich verkleinert, so daß, nachdem einmal die Gewichte gewissermaßen in Bewegung sind, sie durch die Federn an ihrem Ausschlagen nicht mehr nennenswert gehindertwerden, sie vielmehr ihre Ausschlagbewegung schnell ausführen, also sozusagen beinahe plötzlich das Einrücken der Kupplung bewirken.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Kupplung im Längsschnitt.

Abb. 2 zeigt eine Stirnansicht.

Abb. 3 und 4 zeigen herausgezeichnet ein Schleudergewicht in verschiedenen Stellungen.

Für die gezeichnete Kupplung ist angenommen, daß ein Elektromotor bzw. die Motorwelle b mit einer Riemenscheibe α zu kuppeln ist. Die Riemenscheibe α sitzt mit ihrer Nabe α¹ lose drehbar auf der Welle b. Fest auf dieser Welle sitzt der treibende Teil des Kupplungsgehäuses c, welches zwischen einer festen Stirnscheibe c¹ und einer losen, ringförmigen Stirnscheibe c² die bekannten Reibscheiben dunde enthält, die abwechselnd durch äußere bzw. innere Verzahnungen ebenso wie der Ring c" auf Mitnahme teils mit dem Ge-

häuse c, teils mit der Riemenscheibe α verbunden sind.

In einem vorspringenden Gehäuseteil c^s (sogenannter Hebelkasten) sind drei gleichmäßig verteilte Schleudergewichte / auf geeignet gelagerten Zapfen f¹ drehbar angeordnet, so daß die Druckfläche oderNaseg eines jedenSchleudergewichtes gegen ein Druckstück h des Ringes c² zur Wirkung kommen kann, ίο Verbindet man den Schwerpunkt k jedes Schleudergewichtes f, wie in Abb. 3 strichpunktiert angedeutet, mit der Mitte des Drehzapfens f¹ und die letztere mit der wirkenden Kante, der Nase g, so erkennt man, daß die Schleudergewichte/ Winkelhebel bilden, wobei der Arm /\ g kniehebelartig zwischen seinem Dreh- oder Stützpunkt f¹ und seinem Widerlager h am Ringe c- wirkt.

In einer ringförmigen Deckelscheibe c^l sind Schraubfedern m derart gelagert, daß jede Feder sich mit dem einen Ende unmittelbar gegen den Ring c⁴, mit dem anderen Ende gegen einen Bundm¹ eines Führungsbolzens m² stützt, der mit einem Querzapfen m^s innerhalb des Schleudergewichtes / gelenkig angreift. In der Zeichnung ist aus Deutlichkeitsgründen der Durchmesser der Schraubenfedern m größer als der Durchmesser des Bolzens m^z angegeben. Es empfiehlt sich indessen, den Bolzen so stark zu wählen, daß er von der Feder so eng umschlossen wird, daß der Bolzen Biegungen der Feder verhindert. Die Bolzen m² selbst können sich in den zu ihren Führungen vorgesehenen Bohrungen c⁵ frei hin und her bewegen.

Die eigenartige Anordnung oder Lagerung der Feder m ist aus den Abb. 3 und 4, die die Anfangs- und die Endlage, d. h. die Los- und die Kuppelstellung zeigen, deutlich zu erkennen. Das Widerlager der Feder am Ringe⁴ befindet sich ungefähr in der Höhe des Gewichtshebeldrehpunktes f¹, d. h. in der Entfernung des letzteren von der Kupplungsdrehachse. Die zur letzteren durch /^x hindurch parallel verlaufende Linie ist in den Abb. 3 und 4 strichpunktiert eingetragen und mit w bezeichnet. Die senkrechte Entfernung des Angriffspunktes m^s der Feder m vom Drehpunkt f¹ ist in Abb. 3 mit .v¹, in Abb. 4 mit x² bezeichnet.

In der Ruhelage nach Abb. 3 bildet die Achse der Feder m zu der Waagerechten w einen verhältnismäßig großen Winkel, der sich mit dem ausschlagenden Gewicht/ schnell verkleinert und schließlich zu dem Minimum der Abb. 4 wird; die Größe .tr² wird dabei so gewählt, daß die Federkraft für das Auskuppeln gerade noch ausreicht, um die Gewichte in die Ruhelage der Abb. 3 zu bringen. Eine gegenüber der auftretenden Schleuderkraft nennenswerte Wirkung der Federn m auf Überführung der Gewichte/ in die Ruhelage tritt bei der Stellung nach Abb. 4 nicht mehr auf. Das Drehmoment, welches jede Feder m auf das Gewicht / in der Ruhelage (Abb. 3) ausübt, ist größer als das bei der in der Arbeitsstellung in der Abb. 4 auftretende, das, zumal der Schwerpunkt k jedes Gewichtes in der Ruhelage (Abb. 3) nur geringe Entfernung von der Senkrechten s der durch die Gewichtsaufhängepunkte f¹ normal zur Kupplungsdrehachse gelegten Ebene hat, bei Umdrehungszahlen bis zu einer bestimmten Höhe das Gewicht in der Lage nach Abb. 3 festhält.

Der Motor läuft infolgedessen ohne Belastung an und kommt so annähernd bis auf die Betriebsumdrehungszahl. Kurz vor Erreichung der letzteren .wird die Schleuderkraft an den Gewichten/' so groß, daß die Gegenkraft der Federn m überwunden wird. Nunmehr erfolgt ein schneller Ausschlag der Gewichte, d. h. ein Übergang aus ihrer Stellung nach Abb. 3 in jene nach Abb. 4, so daß die Kupplung gewissermaßen augenblicklich eingerückt wird.

Der Ausschlag der Gewichte/ erfolgt, sobald das von der Schleuderkraft auf sie ausgeübte Drehmoment das entgegenwirkende Drehmoment der Federn überwindet; und da sogleich mit dem Ausschlage infolge der dann auftretenden Verkleinerung des Abstandes .v¹ auf x² das Drehmoment der Federn ständig und schnell von einem Maximum zu einem Minimum verkleinert wird, so ergibt sich auch die obenerwähnte beschleunigte Ausschlag-, also Einrückbewegung der Gewichte /. Da das Drehmoment der Federn von ihrer Stärke unmittelbar abhängt, so hat man es in der Hand, ein und dieselbe Kupplung ledig-Hch durch Auswechselung der Federn für recht verschiedenartige Umdrehungszahlen zu benutzen; man hat die Federn lediglich so kräftig zu wählen, daß für die jeweilige Umdrehungsgeschwindigkeit das von den Federn ausgeübte Drehmoment durch das von der Schleuderkraft ausgeübte Drehmoment rechtzeitig überwunden wird.

Die Teile c³ und c⁴ bilden den sogenannten Hebelkasten, in dem die Gewichtshebel/ gelagert sind. Der zylindrische Teil c^z ist dabei mit seiner Nabe/? auf der Nabe des Gehäuses c mit Gewinde aufgesetzt, so daß in an sich bekannter Weise die Lage des Hebelkastens c^s, c⁴ gegenüber dem Gehäuse c in der Achsenrichtung durch gegenseitige Verdrehung verändert werden kann. In dem Zylinder c^s ist in schräger, d. h. von außen gut zugänglicher Lage ein Schraubbolzen q gelagert, der in radiale Einschnitte q¹ der Nabe des Gehäuses c eingreift, um die jeweils gewählte gegenseitige Stellung zwischen dem

Gehäuse c und dem Hebelkasten zu sichern. Bei bekannten Fliehkraftkupplungen wird der Anpressungsdruck der Schleuderkraft verstärkt, wenn der Hebelkasten der eigentlichen Kupplung genähert wird; hier ergibt sich eine umgekehrte Wirkung; denn je weiter der Hebelkasten von der Kupplung entfernt, im Sinne der Abb. ι also nach links bewegt wird, um so flacher wird die End- oder Arbeitsstellung des Winkelhebelarmes f, g (Abb. 4), um so größer also der durch die Nase g ausgeübte Anpressungsdruck. Wird der Hebelkasten der Kupplung genähert, d. h. mehr auf das Gehäuse c aufgeschraubt, so wird der Winkel des Hebelarmes f¹, g zur Waagerechten bzw. zur Kupplungsdrehachse entsprechend größer, d. h. die Fliehgewichte können nicht mehr ihren vollen Ausschlag ausführen; das hat zur Folge, daß ihre Geschwindigkeit und damit ihre Schleuderkraft kleiner wird; ihr Anpressungsdruck ist damit entsprechend vermindert. Es läßt sich hier also durch einfaches Axialeinstellen zwischen der Kupplung und dem Hebelkasten der Kupplungsdruck in weiten Grenzen verändern. Wenn zur Verkleinerung des Arbeitsdruckes gegenüber der Kupplungslage der Abb. 4 eine solche Verstellung eintritt, daß der Ausschlag der Gewichtshebel / geringer wird, dann steigt damit wieder die Größe χ auf einen Mittelwert zwischen den eingetragenen Größen s² und .v¹, d. h. es steigt damit dann das gegen das Fliehkraftmoment gerichtete Drehmoment der Feder m. Das ist aber nicht schädlich, weil ja bei diesen Zwischenstellungen ohnehin die Absicht besteht, die Gewichtshebelarme f¹, g mit verringertem Druck gegen ihr Widerlager c-, h wirken zu lassen.

Die Fliehgewichte kann man auch einzeln oder gruppenweise insofern verschiedenartig anordnen, als die Entfernung ihrer Schwerpunkte von der zur Kupplungsdrehachse senkrechten Ebene, die durch ihre Drehpunkte gelegt ist, verschieden groß gemacht oder ihre Belastungsfedern verschieden stark gewählt werden; natürlich kann man auch von beiden

. Mitteln gleichzeitig, d. h. in derselben Kupplung, Gebrauch machen. Die verschiedene Schwerpunktlage der Gewichte läßt sich, wenn ihre sämtlichen Drehpunkte in einer einzigen, quer zur Kupplungsachse stehenden Ebene liegen, durch verschiedenartige Formgebung der Gewichte unschwer erreichen; man kann aber auch zu dem Mittel greifen, die Drehpunkte der Gewichte in mehreren um entsprechende Beträge voneinander entfernten derartigen Ouerebenen anzuordnen; das kann beispielsweise dann mit Vorteil geschehen.

wenn die Gewichte in Gruppen eingeteilt werden, wenn also beispielsweise sechs Gewichte in zwei Gruppen von je drei Stück verteilt werden.

Diese Ausführungsart hat besonders Bedeutung bei der Anwendung der Kupplung für Kurzschlußmotoren. Beim Anlassen von solchen entsteht bekanntlich ein unerwünschter elektrischer Stoß, sofern sie nicht wenigstens angenähert ihre volle Drehzahl erreicht haben, wenn volle Belastung vorliegt. Anderseits darf aus elektrotechnischen Rücksichten die volle Last nicht bei Sternschaltung eintreten, sonst geht die Drehzahl des Motors erheblich zurück, und es kommt beim Überschalten auf Dreieck der erwähnte schädliche Stoß entsprechend stark zur Wirkung; bei der erwähnten verschiedenartigen Ausbildung oder Anordnung der Gewichte kann ein Teil von ihnen zunächst so viel Last aufnehmen, wie es bei der Sternschaltung unter normaler Drehzahlverminderung statthaft ist. Die übrigen Gewichte rücken dann erst ein, wenn die volle normale Drehzahl entsprechend der Dreieckschaltung erreicht ist.

Die Wirkung möge an einem Beispiel erläutert werden. Hat ein Kurzschlußmotor bei Leerlauf in Sternschaltung eine Drehzahl η = ι 500, so kommt für das Einschalten im Dreieckn=i 505 in Betracht. Bei der weiteren Annahme, daß dieser Motor 6 PS beim go Laufen im Dreieck ergibt, leistet er beim Laufen im Stern etwa 2 PS; wenn er demnach im Stern bis zu 2 PS belastet wird, tritt keine schädliche Wirkung ein, die maximale Drehzahl ist hierbei ungefähr M= 1350. Sind dabei die Schleudergewichte so angeordnet, daß ein Teil von ihnen in Stern bei n = i 300 einrückt, der übrige Teil der Gewichte dagegen bei w=i 400, so ist es klar, daß dieser letztere Teil der Gewichte nicht einrücken kann, bis die Umschaltung auf Dreieck erfolgt.

Claims

Patentansprüche:

' i. Fliehkraftreibungskupplung mit federbelasteten Fliehgewichten, die in die Kupplungsdrehachse enthaltenden Ebenen schwingen und auf axial bewegliche Reibscheiben wirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Fliehgewichte einen geringeren Abstand von der Kupplungsdrehachse aufweist als der Fliehgewichtsdrehpunkt und in der Ruhelage der Fliehgewichte annähernd in der durch die Fliehgewichtsdrehpunkte gelegten, zur Kupplungsdrehachse senkrechten Ebene liegt, und daß die Belastungsfeder in der vorerwähnten, die Kupplungsdrehachse enthaltenden Ebene wirkt, und zwar derart, daß beim Ausschwingen der Fliehgewichte der Hebelarm der Belastungsfeder geringer wird.
2. Fliehkraftreibungskupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunkte der Fliehgewichte bei Ruhelage der letzteren verschieden weit von der im Anspruch ι erwähnten, durch denFliehgewichtsdrehpunkt senkrecht zur Kupplungsdrehachse gelegten Ebene entfernt sind.
3. Fliehkraftreibungskupplung nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte durch verschieden starke Federn belastet sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen