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Uberlastungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungen zur
Verbindung einer treibenden mit einer getriebenen Welle und betrifft die Ausbildung
einer Kupplung, die nur die Übertragung eines begrenzten und einstellbaren Drelimomentes.auf
die angetriebene Welle zuläßt und die selbsttätig das Stillsitzen der Motorwelle.
veranlaßt, sobald das Drehmoment der getriebenen Welle die festgelegte Grenze übersteigt.
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Die Überlastungskupplung gemäß der Erfindung weist in kegelförmige
Vertiefungen der einen Kupplungsscheibe gedrückte, in axialen Bohrungen der anderen
Kupplungsscheibe verschiebbare federbelastete Kugeln auf und eine Unterteilung der
die kegelförmigen Vertiefungen tragenden Kupplungsscheibe in einen äußeren, in der
anderen Kupplungsscheibe drehbar gelagerten Ring und in einen mit diesem Ring durch
einen Zahnkranz od. dgl. verbundenen und dadurch gegenüber der anderen Kupplungsscheibe
axial verschiebbaren Nabenteil.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die kegelförmigen
Vertiefungen für die Aufnahme der federbelasteten Kugeln im besonderen in verschiedenen
Stellungen feststellbaren Einsätzen angebracht und als schiefe Kegel ausgebildet:
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch Drehen der Einsätze die Kräfte
geändert werden können, die notwendig sind, um die Kugeln aus diesen Einsätzen herauszudrücken,
und zwar nach Maßgabe der veränderlichen Neigung der kegelförmigen Vertiefungen.
Es ist so möglich, die gleiche Kupplung fürverschieden große Drehmomente verwenden
zu können.
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Zur Einstellung der die Kugeln belastenden Federn dient erfindungsgemäß
ein zur Kupplungsachse konzentrisch verstellbarer Gewindering, durch den alle
Federn
gemeinsam gespannt werden. ZurAusschaltung bei eintretender Überlastung der Kupplung
dient ein konzentrisch auf der die Kugeln und Federn tragenden Kupplungsscheibe
drehbar gelagerter Ring mit einem Anschlag zur Betätigung von Schaltern od. dgl.
In der Kupplungsscheibe sind dabei eine oder mehrere radiale Bohrungen angebracht,
die mit den achsparallelen Bohrungen zur Aufnahme der Kugeln in Verbindung stehen.
In den radialen Bohrungen sind Kugeln, Federn und Kolben mit schrägen Flächen so
angeordnet, daß diese bei Herausdrängen der Kupplungskugeln aus den kegelförmigen
Vertiefungen gegen den drehbaren Ring drücken und diesen reibungsschlüssig mitnehmen.
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Die Erfindung sowie weitere Merkmale der Erfindung sind im folgenden
an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch
die Kupplung gemäß der Erfindung, Abb. 2 die treibende Kupplungsscheibe zur Hälfte
in Ansicht, zur Hälfte im Schnitt, Abb. 3 im Schnitt und im vergrößerten Maßstab
eine Kugel zur Verbindung der Kupplungsscheiben in Arbeitslage und Abb. 4 eine Ansicht
der Abb. 3, teilweise im Schnitt.
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Auf der Motorwelle i (Abb. i) sitzt eine Scheibe 2, sie trägt eine
bestimmte Zahl Bohrungen 3, die konzentrisch zur Achse der Scheibe 2 angeordnet
sind.
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Eine Scheibe 4 ist auf der getriebenen Welle 5 befestigt. Sie ist
mit einem Ring 6 durch Zähne 7 verbunden. Die Scheibe 4 kann sich in bezug auf den
Ring 6 in der Achsrichtung verstellen, sie kann sich jedoch nicht um diese Achse
drehen, ohne den Ring 6 mitzunehmen und umgekehrt.
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Der Ring 6 liegt mit geringem Spiel zwischen der Scheibe 2 und einem
Flansch B. Scheibe und Flansch sind durch Schrauben 9 mit Muttern io miteinander
verbunden. Der Ring 6 weist auf gleichem Durchmesser ebenso viele Bohrungen ii auf,
wie Bohrungen 3 in der Scheibe 2 vorhanden sind. In jeder Bohrung ii des Ringes
6 sitzt ein hohlkegelartiger Einsatz 12 mit einer schrägen Mantelfläche 13 veränderlicher
Neigung und mit drei um 9o° versetzten Nuten 14, 15 und 16 (Abb. 4). Sie dienen
in Verbindung mit einem Zapfen 17 zur Festlagerung der Einsätze 12 in den Bohrungen
ii des Ringes 6, und zwar in drei verschiedenen Stellungen. Man kann, wenn erwünscht,
die Zahl der Nuten und demgemäß der Stellungen erhöhen.
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In den Bohrungen 3 der Scheibe 2 sitzen Stahlkugeln 18. Diese legen
sich in die Einsätze 12 so weit ein, wie ihnen dies die schräge Mantelfläche 13
gestattet. jede Kugel 18 wird durch eine Feder ig im Einsatz 12 festgehalten. Die
verschiedenen Federn i9 stützen sich über einen Ring 22 an einem Gewindering 2o
ab, der auf die Scheibe 2 aufgeschraubt ist. Am Ring 22 sind Stifte 21 befestigt,
die zur Führung der Federn i9 dienen. Die Stifte begrenzen den Weg der Kugeln 18,
wie dies weiter unten beschrieben ist.
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Ein Ring 23 ist drehbar am Umfang der Scheibe 2 gelagert, er trägt
eine Nase 24; sie ragt zwischen zwei Anschläge 25 und 26, von denen mindestens einer
beweglich gelagert ist.
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In einer oder mehreren Bohrungen 27 sitzt ein Kolben 28. Er wird für
gewöhnlich mit geringem Druck durch eine Feder 29 gegen den Ring 23 gepreßt, wobei
die Feder sich an einem Druckstück 3o abstützt. Dieses wiederum legt sich mit seiner
schrägen Stirnfläche 31 gegen eine Kugel 32, die in einer der Bohrungen 3 der Scheibe
2 über eine der Kugeln 18 angeordnet ist.
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Die Arbeitsweise der Kupplung ist folgende: Die Kupplung ist so eingestellt,
daß sie ein bestimmtes Drehmoment überträgt, und die Drehbewegung der Scheibe 2
wird über die Kugeln 18, Einsätze 12 und Ring 6 auf die getriebene Scheibe 4 übertragen.
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Wenn aus irgendeinem Grunde der Arbeitswiderstand der getriebenen
Welle 5 die vorgesehene und eingestellte Grenze (die Einstellung ist weiter unten
beschrieben) übersteigt, so werden die Kugeln 18 angehoben und treten aus den Einsätzen
12 unter gleichzeitigem Zusammenpressen der Feder i9 heraus. Die angetriebene Kupplungsscheibe
2 kann sich dann gegenüber dem mit der Scheibe 4 fest verbundenen Ring 6 bewegen,
bis die Kugeln 18 in die folgenden Einsätze einfallen. Wenn zu diesem Zeitpunkt
der Widerstand der Welle 5 noch über der festgelegten oberen Grenze liegt, werden
die Kugeln von neuem auch aus den folgenden Einsätzen angehoben und so fort.
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Wenn die Kugeln 18 angehoben werden, so wird auch die Kugel 32 angehoben.
Sie drückt hierbei gegen die schräge Fläche 31 und schiebt das Druckstück
30 über die Feder 29 radial nach außen, wodurch der Kolben 28 gegen den Ring
23 gepreßt wird. Dies hat zur Folge, daß der Ring 23 von der Scheibe 2 mitgenommen
wird und die Nase 24 sich je nach Drehrichtung an einem der beiden Anschläge 25,
26 abstützt. Wenn .diese Anschläge beweglich sind, so werden sie sich durch den
Druck der Nase 24 verstellen, und diese Verstellung kann dazu benutzt werden, um
die getriebene Welle i stillzusetzen, sei es durch Einwirkung auf einen Schalter,
wenn es sich um einen elektrischen Motor handelt, oder durch Verstellung eines Steuerhebels,
wenn es sich um eine Kupplung handelt, oder durch Unterbrechung des Zündstromkreises,
wenn es sich um einen Verbrennungsmotor handelt usw.
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Was die Einstellung der Kupplung betrifft, Ao kann diese nach folgenden
Gesichtspunkten erfolgen: Bei einer Kupplung mit gegebenen Abmessungen hängt das
Moment, das von der Welle i auf die Welle 5 übertragen werden kann, von der Spannung
der Federn i9 ab. Sie ist weiter abhängig von der Neigung der schrägen Ebenen der
Einsätze 12 in Richtung der übertragenen Kraft und schließlich von der Zahl der
Bohrungen 3 und der zur Anwendung kommenden Kugeln 18- Unter diesen Voraussetzungen
kann die Einstellung der Kupplung nach folgenden Weisen bewirkt werden Man kann
zunächst eine Regelung erreichen, indem man den Gewindering 20 mehr oder weniger
weit auf die Scheibe 2 aufschraubt. Man übt so einen mehr oder weniger starken Druck
auf die Kugeln 18 über die dazwischen liegenden Federn ig aus. Wenn man
den
Gewindering 20 vollkommen aufschraubt, so hindern die Führungsstifte 21 die Kugeln
18, sich aus den Einsätzen 12 herauszuheben. Die Scheiben 2 und 4 sind dann starr
miteinander verbunden. Auf Grund der schrägen Ebene der Einsätze 12 können sich
jedoch die Scheiben 2 und 4 in der Regel leicht gegeneinander verstellen, wobei
die Federn zwischen den beiden Scheiben eine gewisse Elastizität der Verbindung
ergeben.
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Ein zweiter Weg zur Einstellung der Kupplung für eine gegebene Kupplung
ist dei, daß die Zahl der Kugeln 18 in den Bohrungen 3 geändert wird. Das von der
Welle i auf die Welle 5 übertragbare Drehmoment ändert sich in diesem Fall proportional
mit der Zahl der Kugeln 18.
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Eine dritte Art der Einstellung beruht auf der Lage der Einsätze 12
gemäß Abb.4. Gemäß dieser Abbildung weisen die Einsätze auf der Seite R die kleinste
und auf der Seite S die größte Neigung in der Richtung der Achse R-S auf. Die Neigung
ist gleich zu beiden Seiten der Achse R-S, also z. B. in Richtung der Achse V-B.
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Die Kugeln 18 werden leichter aus den Einsätzen 12 herausgehoben werden,
wenn die Drehrichtung in Richtung des Pfeiles B liegt als umgekehrt in Richtung
des Pfeiles A. Die Neigung der schrägen Ebene ist in bezug auf die Achse X-Y in
Richtung B viel größer als in Richtung A. Es ist mit anderen Worten das übertragbare
Drehmoment am geringsten in Richtung B und am größten in Richtung A.
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Wenn man die Einsätze 12 so verdreht, daß ihre Nut 16 an die Stelle
des Zapfens 17 kommt, so erhält man genau die umgekehrte Wirkung, d. h. das übertragbare
Drehmoment wird ein Maximum in Richtung B und ein Minimum in Richtung A.
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Wenn man schließlich die Einsätze so verstellt, daß die Nut 15 zum
Eingriff mit dem Zapfen 17 kommt, so ist das übertragbare Drehmoment in den beiden
Richtungen A und B gleich.
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Durch Einstellen der Einsätze 12 in den verschiedenen möglichen Stellungen
in bezug auf den Zapfen 17, beispielsweise indem eine gewisse Zahl der Einsätze
mit den Nuten 16 und die anderen mit den Nuten 14 mit den Zapfen 17 zum Eingriff
kommen, kann man das in Richtung A oder B übertragbare Moment beliebig
abstufen. Die Kupplung ermöglicht eine sehr genaue Einstellung und damit Begrenzung
des übertragbaren Drehmomentes.