DE614350C - Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, die aus einem getriebenen Hohlzylinder und einem gleichmäßig belasteten, mit dem Antriebsteil verbundenen und mit Reibbelag versehenen Spreizring mit einem Umspannungsbogen von mindestens nahezu 360 ° besteht.

Es sind bereits Fliehkraftkupplungen bekannt, bei denen in einer Trommel ein gleichmäßig mit Gewichten belasteter und mitReibbelag versehener Spreizring von nahezu 360° vom Antriebsteil stoßend mitgenommen wird. Infolge der Stoß- bzw. Druckverbindung zwischen Spreizring und Antriebsteil schwankt das übertragene Drehmoment bei einer Änderung des Reibungskoeffizienten' beträchtlich.

Es sind weiterhin Reibungskupplungen bekannt, bei denen in Nuten eines Hohlzylinders Federdrahtringe von etwa 270 ° Umspannungsbogen sitzen, die vom Antriebsteil unter Zug mitgenommen werden. Diese Federringe ergeben aber im Betriebe keinen gleichmäßigen Anlagedruck. Außerdem ist der Umspannungsbogen nicht groß genug und der Reibungskoeffizient zwischen den Drahtringen und dem Metallhohlzylinder sehr klein. Daher leiden auch diese Kupplungen unter einer Schwankung des Drehmomentes bei Änderung des Reibungskoeffizienten und vermögen außerdem nicht große Lasten zu übertragen.

Gemäß der Erfindung steht der mit Reibbelag von einem Mindestreibungskoeffizienten im Werte von nahezu 0,35 versehene Spreizring in an sich bekannter Weise in Zugverbindung mit dem Antriebsteil. Hierdurch erhält man eine Reibungskupplung, deren Schwankungen im Drehmoment bei einer Änderung des Reibungskoeffizienten vernachlässigbar klein sind und die mithin praktisch ein konstantes Drehmoment überträgt. Diese Kupplungen sind besonders vorteilhaft bei Synchronmotoren. Auch ermöglichen sie im allgemeinen die Verwendung eines kleineren Motors, da sie bei einer Schwankung des Reibungskoeffizienten keine größere Last dem Motor auferlegen, wie dies bei den bisher bekannten Kupplungen der Fall war. Deswegen mußten bisher auch die Motoren mit einem größeren Sicherheitsfaktor ausgestattet werden, d. h. man mußte bei den verschiedenen Einbauten stärkere Motoren als unbedingt notwendig benutzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Spreizring an seinen beiden Enden mit dem Antriebsteil mit derartigem Spiel verbunden, daß er in beiden Drehrichtungen vom Antriebsteil ziehend mitgenommen wird.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Abb. ι ist ein Schnitt durch eine Fliehkraftkupplung in unwirksamer Stellung, Abb. 2 ein ähnlicher Schnitt durch die wirksame Kupplung,

Abb. 3 ein Schnitt längs' Linie 3-3 der Abb. 2,

Abb. 4 ein Schnitt durch eine Fliehkraftkupplung für beide Drehrichtungen,

Abb. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4,

Abb. 6 ein Schnitt durch eine Kupplung mit radial wirkenden Federn und ■ Abb. 7 ein Schnitt nach Linie J-J der Abb. 6.

Bei der Vorrichtung nach den Abb. 1, 2 und 3 ist eine Trommel 11 mittels Keils 12 auf der getriebenen Welle 13 befestigt, die mit so einer anzutreibenden Maschine verbunden ist. Auf der Antriebswelle 14 sitzt der Arm 16, dessen Nabe 17 bei 15 auf die Welle 14 aufgekeilt ist. Der äußere Teil des Armes 16 ist im Durchmesser verringert und an dem «5 Spreizring 18 befestigt.

Der Spreizring 18 besteht aus einem biegsamen Stahlband 19, das in die Form nach Abb. ι gebogen ist. Auf seiner Außenfläche ist ein Reibbelag 20 mit einem Mindestrei-3.0 bungskoeffizienten im Werte von nahezu 0,35 befestigt. Auf die Innenfläche des Stahlbandes ig sind Gewichte 21, z. B. aus Messing, genietet, die gleichmäßig längs des Bandes verteilt sind.

Wenn der Antriebsmotor anläuft, wird die Antriebswelle 14 mit zunehmender Geschwindigkeit in der Richtung des Pfeiles a gedreht, und durch den Arm 16 der Spreizring 18 mitgenommen. Bei der Drehung sucht die Fliehkraft den Ring 18 nach außen gegen die innere zylindrische Anlagefläche 11' der Trommel 11 zu drücken. Ist eine ausreichende Drehgeschwindigkeit erreicht, so spreizt die steigende Fliehkraft den Ring, bis der Reibbelag die Anlagefläche 11' mit Schlüpfung erfaßt (Abb. 2). Mit zunehmender Geschwindigkeit des Motors und der Welle 14 wächst in gleicher Weise die Fliehkraft, die radial zur Anlagefläche 11' wirkt und den Spreizring dagegen drückt. Beim ersten Erfassen der Anlagefläche durch den Spreizring ist das auf die Trommel übertragene Drehmoment klein; aber bei zunehmender Geschwindigkeit der Antriebswelle wächst mit der Zunahme der Fliehkraft allmählich das Drehmoment, bis ein Größtwert des Drehmomentes übertragen wird, wenn der Motor auf voller Geschwindigkeit arbeitet.

Entsprechend den verschiedenen Faktoren, wie der Elastizität des Bandes 19, der Masse des Reibbelages 20 und insbesondere der Gewichte 2i muß die Antriebswelle 14 eine gewisse Geschwindigkeit erreicht haben, bevor der Spreizring 18 zum Eingriff mit der Anlagefläche 11' kommt, und eine noch größere Geschwindigkeit, bevor der Spreizring 18 mit ausreichender Kraft gegen die Anlagefläche 11' gepreßt wird, um ein großes Drehmoment auf die Trommel 11 und die getriebene Welle 13 zu übertragen.

Das Kuppeln erfolgt selbsttätig, tritt allmählich ein und legt weder dem Motor oder den getriebenen Teilen noch den Kupplungsteilen selbst eine übermäßige oder plötzliche Beanspruchung oder einen Stoß auf. Die Last wird allmählich aufgenommen. Durch geeignete Auswahl der Stoffe und Abmessungen für die Teile kann die Kupplung dafür entworfen werden, daß die Übertragung einer wesentlichen Drehmomentgröße erst dann erfolgt, wenn die gewünschte Geschwindigkeit des Motors erreicht ist.

Die Kupplung gemäß der Erfindung ist praktisch unabhängig von Schwankungen des Reibungskoeffizienten der verwendeten Reibstoffe. Es hat sich gezeigt, daß der Reibungskoeffizient eines Stoffes im Betrieb nicht konstant ist oder sich nur wenig ändert, sondern stark schwankt und häufige Schwankungen in verhältnismäßig kurzen Zeitabschnitten zeigt. Trotz der großen Schwankungen im Reibungskoeffizienten des verwendeten Stoffes ist das mit der Kupplung gemäß der Erfindung übertragene Drehmoment für alle praktischen Zwecke unabhängig von solchen Schwankungen.

Bei der beschriebenen Kupplung steht der Spreizring 18 mit dem Arm 16 an einem Ende in Zugverbindung, am anderen Ende ist er frei schwebend. Durch die Zugverbindung am einen Ende wird der Spreizring 18 in Richtung des Pfeiles α gedreht. Bei dieser Voraussetzung kann sich das übertragene Drehmoment etwa wie das Produkt aus der Fliehkraft je Bandlängeneinheit mal dem ¹QS Quadrat des Radius des inneren Zylinders der

Trommel und dem Faktor (1 ^-1 ändern, .

\ βμα!

wobei e die" Basis des natürlichen Logarithmensystems, μ der Reibungskoeffizient des Belagstoffes und <x der Umspannungsbogen des Spreizringes ist, ausgedrückt in der Bogenlänge. Schwankungen des Reibungskoeffizienten können sich so in der Größe

1 auswirken. Wo der Mindestrei-

V βμα j

bungskoeffizient 0,35 und der Umspannungsbogen mindestens nahezu 360 ° ist, wird die

Größe [-—I klein und der Faktor |i —

\βμα] \ βμα]

nur etwas kleiner als 1 sein; deshalb kann dieser Faktor nur eine kleine Wirkung auf -

die übertragene Drehmomentgröße haben. Je größer der Reibungskoeffizient, desto kleiner

der Wert von I 1 und desto näher kommt

{e/iaj

der Faktor 11 — I der Zahl i. Wie groß

auch immer die Schwankung des Reibungskoeffizienten über den gegebenen Geringstwert ist, es wird nur eine unwesentlich kleine

ίο Schwankung in der Drehmomentgröße auftreten.

Die Kupplung der Abb. 4 und 5 kann in jeder Drehrichtung arbeiten. Auf der Welle 14 ist die volle Trommel 30 aufgekeilt, auf der die Stifte 31, 31', 32 und 32' befestigt sind; die Stifte 31 und 32 sind in einem relativ kleinen Winkelabstand voneinander angeordnet, ebenso die Stifte 31' und 32'; Stift 31 liegt diametral gegenüber dem Stift 31' und Stift 32 diametral gegenüber Stift 32'; die Stifte 31' und 32' jedoch sind längs der Trommel 30 in einer von der Ebene der Stifte 31 und 32 verschiedenen Ebene angeordnet.

Diese Kupplungsform ist mit zwei Spreizringen 33 und 34 ausgestattet. Sie haben Stahlbänder 35, die auf der Außenfläche mit Reibbelägen 36 versehen sind, während die Gewichte 37 an der Innenfläche des Bandes gleichmäßig verteilt und befestigt sind.

In der Nähe der beiden Enden hat der Spreizring 33 Öffnungen 38 und 39, die die 'Stifte 31 bzw. 32 zu überlagern vermögen. Der Spreizring 34 hat ähnliche Öffnungen 38' und 39' für die Stifte 31' und 32'.

Da diese Kupplung in jeder Drehrichtung arbeiten soll, sind die Öffnungen von wesentlich größerer Abmessung in Längsrichtung des Spreizringes als der Durchmesser der Stifte. Fernerhin ist die Tiefe der Öffnungen

♦0 ausreichend groß, um eine wesentliche Bewegungsfreiheit des Spreizringes längs der Stifte zuzulassen.

Beim Anlaufen des Motors tritt zwecks Drehung der Trommel 30 in Richtung des Pfeiles c der Stift 31 in Zugeingriff mit dem Ende des Ringes 33 und der Stift 31' mit dem Ende des Ringes 34. Kommt der Motor auf Geschwindigkeit, so wird die gleiche Wirkungsfolge in der Kupplungsar'beit wie bei der vorher beschriebenen Art hervorgerufen, Wegen der größeren Abmessungen der Öffnungen in den Ringenden sind die Stifte 32 und 32' außer Zugeingriff mit den Bändern während der Drehung der Trommel in der Winkelrichtung des Pfeils c. Beim Drehen der Trommel 30 in der umgekehrten Richtung, d. h. in der durch Pfeil d angezeigten Winkelrichtung, treten die Stifte 32 und 32' in Zugeingriff mit den entgegengesetzten Enden der Ringe, während sich die Stifte 31 und 31' jetzt aus dem wirksamen Eingriff mit den Ringen bewegen.

Bei Reibungskupplungen nach Art der Erfindung können an Stelle von Fliehgewichten auch Federkräfte die Anpressung des Spreizringes bewirken, wie es die Abb. 6 und 7 zeigen. Auf der Antriebswelle 14 ist ein Arm 45 aufgekeilt, der mit dem Spreizring 46 bei 47 in Zugverbindung steht. Dieser Spreizring 46 besteht aus einem Stahlband 48 und einem daran befestigten Reibbelag 49. In gleichmäßigen Abständen sind Stifte 50 an der Innenfläche des Bandes 48 einwärts ragend befestigt. Zapfen 51 von gleicher Anzahl wie die Stifte 50 sind im gleichen Abstand auf der den Arm 45 tragenden Nabe 52 ausgebildet.

Druckfedern 53 gleicher Stärke sind gleichmäßig verteilt zwischen Nabe und Spreizring auf den Stiften 50 und 51 und dem Arm 45 befestigt. Bei dieser Ausführung überträgt der Spreizring das Drehmoment, sobald der Motor anläuft; die Größe des übertragenen Drehmomentes hängt hauptsächlich von der Stärke der Federn 53 ab. Die Fliehkraftwirkung des Spreizringes ist hierbei unbedeutend.

Dreht sich bei dieser Ausführungsform die Antriebswelle 14 mit dem Arm 45 in der Richtung des Pfeiles e, so kommt der Spreizring 46 unter Zugspannung, und es wird ein Drehmoment übertragen, das ebenfalls praktisch unabhängig von Schwankungen im Reibungskoeffizienten sein wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reibungskupplung, bestehend aus einem getriebenen Hohlzylinder und einem gleichmäßig belasteten, mit dem Antriebsteil verbundenen und mit Reibbelag ver- sehenen Spreizring mit einem Umspannungsbogen von mindestens nahezu 360 °, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Reibbelag von einem Mindestreibungskoeffizienten im Werte von nahezu 0,35 versehene Spreizring in an sich bekannter Weise in Zugverbindung mit dem Antriebsteil steht.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring an seinen beiden Enden mit dem Antriebsteil mit derartigem Spiel verbunden ist, daß er in beiden Drehrichtungen vom Antriebsteil ziehend mitgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen