DE8521114U1

DE8521114U1 - Überlastelement für Drehmomentkupplungen

Info

Publication number: DE8521114U1
Application number: DE19858521114
Authority: DE
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-07-22
Filing date: 1985-07-22
Publication date: 1985-10-17

Description

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Überlastelement für Drehmomehtküpplungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überlastelement nach «em Oberbegriff des Ausspruches i. Ein derartiges Überlast-•lement befindet sich bereits im Handel. Es beruht auf dem trinzip; daß eine durch Federdruck in Stellung gehaltene
>ugel zwischen zwei Bauteilen angeordnet ist und das Drehmoment von dem einen zum anderen Bauteil überträgt. Sobald Has Drehmoment den durch die Federkraft eingestellten Wert Ubersteigt, tritt die Kugel aus ihrem Sitz in dem einen
Bauteil aus und verschiebt sich entgegen der Federkraft in das andere Bauteil, wo es dann bis zum Wiedereinrasten des Überlastelementes (z.B. von Hand) ohne Federdruckbeaufschlagung verbleibt. Die bei Auftreten der Überlast ausrastende Federbeaufschlagung der das Drehmoment übertragenden

Kugel erfolgt bei der DE-ÖS 24 53 5ÖQ über eine Reihe von Kugeln, die auf dem Umfang eines Druckbolzeris verteilt über eine daran schräg angeordnete Schulter die Federkraft auf den Bolzen und somit auf die zur Übertragung des Drehmoments vorgesehene Kugel weiterleiten.

Wie eingangs

dargelegt wurde _t sind derartige

Überlastelemente mit einer Reihe Von Kugeln zum Angriff an der genannten schrägen Schulter in Bezug auf das zu übertragende Drehmoment relativ begrenzt, weil die Kraftübertragung von diesen Kugeln zu der schrägen Schulter punktförmig geschieht und somit schon bei verhältnismäßig niedrigen Druckkräften die zulässige Hertzsche Verformungen an der schrägen Schulter und/oder den Wälzkörpern einstellen. Daher wurde in den genannten Patentanmeldungen vorgeschlagen, an die Stelle der früher eingesetzten Kugelreihe nunmehr einen Segmentring einzusetzen, welcher den Querschnitt eines Polygons hat, dessen druckübertragende Seiten plan zu den entsprechenden Flächen des Überlastelementes verlaufen. Damit wird die zur Druckübertragung zur Verfügung stehende Fläche wesentlich vergrößert, da von einer Punktberührung zu einer Flächenoder Linienberührung übergegangen wird. Beim Ausrasten des Überlastelementes wandern die einzelnen Segmente dieses Ringes an der schrägen Schulter des Druckstiftes nach außen zu der einen größeren Durchmesser aufweisenden koaxialen Umfangsfläche des Druckbolz^ns und verbleiben dort bis zum Wiedereinrasten des Überlastelernentes.

Die Einführung dieser Segmentringe an Stelle der bis dahin benutzten Kugelreihen ermöglichte eine kompaktere Bauweise des Überlastelementes bei gleichem abzusicherndem Drehmoment bzw. ein wesentlich höheres abzusicherndes Drehmoment bei gleicher Baugröße. Nunmehr hat sich gezeigt, daß damit die federdruckbeaufschlagte, das Drehmoment Zwischen den zwei Kupplungshälften übertragende Kugel zum ¹^ "schwächsten Punkt" des Überlastelementes geworden ist, da bei ihr im eingerasteten Zustand eine Linienberührung und im Ausrastvorgang eine Punktberührung vorliegt.

Es ist daher (auch) die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, das bekannte Überlastelement im Bereich der das Drehmoment zwischen den zwei Kupplungshälften übertragenden Kugel derart weiterzubilden, daß bei gleichen äußeren Abmessungen eine noch größere Ausrastkraft bzw. noch höhere Drehmomentgrenzen eingestellt werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Überlastelement der im Oberbegriff vorausgesetzten Art x durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebene Merkmalskombination gelöst. Damit wird auch im Bereich des das Drehmoment zwischen den zwei Kupplungshälften übertragenden Einrastelementes die zur Druckübertragung zur Verfügung stehende Fläche wesentlich vergrößert und somit die Belastbarkeit des Überlastelementes weiter erhöht.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung &^; unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie- 1 ben. Darin zeigt:

Fig. 1 das Überlastelement in prinzipieller Darstellung in einer
typischen Einbausituation in

einer ersten Kupplungshälfte ψ.

im Zusammenwirken mit dem |'

Druckstück in der zweiten I

Kupplungshälfte; I

P Fig. 2 das Überlastelement allein in |

einer etwas vergrößerten ||

Darstellung, teilweise im f

Schnitt; ; Fig. 3 einen Längsmittelschnitt

durch das Druckstück; j

und I

Fig. 4 eine Draufsicht auf das f

Druckstück, d.h. in Fig. 3
von rechts gesehen.

Das Überlastelement weist ein zentrales Teil in Form eines | zwei verschiedene Durchmesser la bzw. Ib aufweisenden
Druckbolzens 1 auf, wobei der Übergang zwischen den beiden
unterschiedlichen Durchmessern in Form einer schrägen
Ümfangsschülter 20 ausgebildet ist. Auf der Stirnfläche des
einen größeren Durchmesser aufweisenden Endes la des Druckbolzens 1 ist ein diagonal verlaufender, im Querschnitt
trapezförmiger Keil 3 mit schrägen Seitenflächen 3a bzw. 3b
vorgesehen, der in <iine entsprechende Ausnehmung 12 im

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Druckstück 2 (Fig. 3) einrastbar ist. Auf dem kleineren Durchmesser Ib des Druckbolzens 1 ist in der in Fig. 1 dargestellten, nicht ausgerasteten Stellung des Überlastelementes ein aus mehreren Segmenten bestehender Segmentring 4 angeordnet, der einen polygonalen Querschnitt aufweist und mit einer Seitenfläche an der schrägen Umfangsschulter 20 anliegt. Mit seiner inneren Umfangsflache liegt er am kleineren Durchmesser des Druckbolzens an. In der gezeichneten Stellung liegen die Steuersegmente 4 des Segmentringes außerdem an einer schräg zur Rotationsachse verlaufenden Stirnfläche einer Stützbuchse 8 an, welche im Gehäuse 11 des Überlastelementes angeordnet ist. Auf der entgegengesetzten Seite der Steuersegmente liegt eine Druckscheibe 5 an, deren den Steuersegmenten zugewandte Stirnfläche ebenfalls schräg zur Rotationsachse verläuft. Die Druckscheibe 5 wird in axialer Richtung von Tellerfedern 6 beaufschlagt, welche um den kleineren Durchmesser des Druckbolzens herum angeordnet sind und sich an einer in das Gehäuse 11 eingeschraubten Nachstellmutter 7 abstützen, durch die die Federvorspannung einstellbar ist. Der an der schrägen Schulter 20 anliegende Steuerring ist in Umfangsrichtung in mehrere Steuersegmente 4 unterteilt, damit die einzelnen SteuerseCjmente beim Ausrasten des Überlastelementes, nämlich wenn der Druckbolzen 1 sich gegenüber der gezeichneten Stellung nach rechts verschiebt, die einzelnen iSteüersegmente an der schrägen Schulter 20 zum größeren Durchmesser la des Druckbolzens 1 wandern können.

In einem konkreten Anwendungsfall dieser Überlastelemente werden mindestens zwei (gegenüberliegende) Überlastelemente in zwei konzentrisch zueinander gelagerte Kupplungsflansche A und B eingebaut. Die Drehmomentübertragung erfolgt im eingerasteten Zustand formschlüssig zwischen dem Druckbolzen 1 über den Keil 3 und das entsprechend ausgestaltete Druckstück 2 in der anderen Kupplungshälfte (Kupplungsflansch B). Bei Überlast verdrehen sich die beiden Flansche A und B gegeneinander und der Keil 3 mit dem Druckbolzen weicht in Fig. 1 und 2 nach rechts aus.

Die schrägen Seitenflächen 3a bzw. 3b des Keiles 3 gleiten dabei auf den entsprechend ausgebildeten Flächen (Ausnehmung 12) ües Druckstückes 2 wie auf einer schiefen Ebene ab, so daß auch im Verlaufe des Ausrastvorganges eine Flächenberührung zwischen dem Keil 3 und dem Druckstück 2 gegeben ist. Gleichzeitig wandern die Steuersegniente 4 über die schräge Umfangsschulter 20 des Druckbolzens 1 radial nach außen und halten den Bolzen 1 und damit den Keil 3 in der ausgerasteten Stellung. Die formschlüssige Verbindung der beiden Kupplungsflansche A und B ist damit aufgehoben. Nur am Ende des Ausrastvorgarges, wenn der Keil 3 aus der Ausnehmung 12 im Druckstück 2 austritt, kommt es kurz zu einer Linienberührung zwischen dem Keil 3 und dem Druckstück 2.

Zum Erreichen der ausgerasteten Stellung sind die Steuer-

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segmente 4 an der erwähnten schrägen Schulter 20 radial nach außen gewandert und liegen dann mit der radial einwärts gerichteten Umfangsfläche am größeren Durchmesser la des Druckbolzens 1 an, d.h. die von den Tellerfedern 6 in axialer Richtung ausgeübte Druckkraft kann sich nicht mehr auf den Druckbolzen auswirken. Der Kraftfluß geht von den Tellerfedern zur Druckscheibe 5 und zu den Schaltsegmenten 4 sowie über die Stützbuchse 8 zum Gehäurs 11, in welches die Nachstallmutter 7 der Tellerfedern eingeschraubt ist. Der Keil 3 ist zusammen mit dem Druckbolzen 1 in der ausgerasteten Stellung in der Figur 1 so weit nach rechts versetzt, daß der Keil gerade an der zum Pruckbolzen 1 gewandten Fläche des Druckstückes vorbeistreicht, so daß die beiden Kupplungshälften A und B gegeneinander durchdrehen können.

Das Wxederexnrasten der Kupplung geschieht in einfacher Weise dadurch, daß die beiden Flansche A und B in die richtige Winkelstellung zueinander gedreht werden, bis der Druckbolzen 1 und das Druckstück 2 genau fluchten (erkennbar durch Markierungen am Außenumfang der Flansche A und B). Indem gegen das (in den Figuren) rechte Ende des Druckbolzens geschlagen oder gedrückt wird, kann der Bolzen 1 wieder in seine eingerastete Stellung gebracht werden. Dies bedeutet, daß der Keil 3 wieder in die Ausnehmung 12 eintritt, wobei die Steuersegmente 4 wieder radial einwärts art der schrägen Ümfangsschülter 20 bis zürn kleineren Durch-

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messer des Druckbolzens 1 zurückwandern und ihre in der
Zeichnung dargestellten Position einnehmen. Die Kupplung
ist somit betriebsbereit, da alle Elemente der Kupplung
wieder im Eingriff sind. Die einem axialen Ausweichen des
Keiles 3 von den Tellerfedern in Axialrichtung entgegengesetzte Kraft wird hierbei von der Druckscheibe 5 auf dem
Segmentring 4 und von dort auf die schräge Schulter über- | tragen j die ihrerseits den Keil 3 beaufschlagt. Wie er- V sichtlich kann das von dem Keil 3 zu übertragende Grenz- I drehmoment durch Einstellen der Nächstellmutter 7 variiert I werden. Die Auswärtsbewegung des Druckbolzens 1 (in den |y Figuren nach links) wird im nicht eingebauten Zustand (Fig* | 2) dadurch begrenzt, daß die Steuersegmente 4 sich axial an Γ der Stützbuchse 8 abstützen. Durch eine Druckschraube 18 in | einer Gegenplatte 10 im Kupplungsflansch B läßt sich das §- Druckstück 2 spielfrei gegen den Keil 3 einstellen. ρ

Die SchaltSegmente bilden in der in der Zeichnung gezeigten
eingerasteten Stellung einen im wesentlichen durchgehenden
Ring, wobei jedoch (z.B. radiale) Trennebenen vorgesehen
sind, damit seine Teile beim Ausrasten des Überlastelementes auf den etwas größeren Durchmesser la des Druckbolzens
wandern können. Die Trennebenen liegen vorzugsweise in
verschiedenen Radialebenen des Ringes. Die nach innen und
außen gewandten Umfangsflächen des Ringes verlaufen konzentrisch zur Rotationsachse, während die an der schrägen
Schulter 20 des Druckbolzens 1 anliegende Fläche die glei-

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ehe Neigung zur Symmetrieachse hat wie die genannte schräge Schulter. Die an der Drückscheibe 5 bzw_e an der Stützbuchse 8 anliegenden Flächen des Segmentringes bzw. der einzelnen Schaltsegmente haben ebenfalls die gleiche Winkelausrichtung zur Symmetrieachse des Überlastelementes wie die wirksamen Flächen der Druckscheibe bzw. der Stützbuchse. Im dargestellten Beispiel verläuft die an der Druckscheibe 5 anliegende Fläche der Schaltsegmente 4 etwa in einem Winkel von 65° zur Rotationsachse, wobei die an der Stützbuchse 8 anliegende Fläche der Schaltsegmente einen Winkel von 110° zur Rotationsachse des Überlastelementes einnimmt. Die schräge Schulter 20 verläuft unter etwa 45° zur Rotationsachse.

Es ist grundsätzlich gleichgültig, in wie viele Schaltsegmente 4 der Segmentring unterteilt ist, doch liegt es auf der Hand, daß die Druckverhältnisse um so günstiger werden, je mehr einzelne Schaltsegmente 4 vorgesehen sind. Letzteres gilt im Prinzip auch für den Keil 3 und seine druckübertragenden Seitenflächen 3a und 3b: Es ist ohne weiteres möglich, beispielsweise anstelle eines einzigen Keiles 3 ein Zahnstangensegment oder ein anderes kraftübertragendes Element am Druckbolzen 1 vorzusehen, wenn nur sichergestellt ist", daß über den wesentlichen Teil des Ausrastvorganges eine Flächenberührung aufrechterhalten bleibt, um möglichst hohe Drehmomente ohne unzulässig hohe Flächenpressung übertragen bzw. "schalten" zu können.

Claims

1. Überlastelement zur Begrenzung eines zwischen zwei Kupplungshälften (A, B) zu übertragenden Drehmomentes, welches durch ein in einem ersten Kupplungsflansch federnd gelagertes Einrastelement (3) auf eine entsprechend geformte Aufnahme (Druckstück 2) in einem zweiten Kupplungsflansch übertragbar ist, mit einem das Einrastelement (3) in der drehmomentübertragenden Stellung haltenden Druckbolzen (1), welcher einen größeren (la) und einen kleineren Durchmesser (Ib) und eine diese verbindende schräge Umfangsschulter (20) aufweist, an welcher auf dem Umfang des Druckbolzens verteilt mehrere Druckübertragungskörper (4) angeordnet sind, die von einer Federanordnung (6) axial in Richtung

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auf die Umfangsschulter beaufschlagt im eingerasteten \ Zustand des Überlastelementes an dem kleineren Durchmesser

4; . und an der schrägen Schulter anliegen, mit einer auf dem größeren Durchmesser des Druckbolzens angeordneten Stützbuchse (8), deren an den Druckübertragungskörpern anliegende axiale Stirnfläche zu diesen hin geneigt ist, sowie mit einer auf den kleineren Durchmesser des Druckbolzens angeordneten federdruckbeaufschlagten Druckscheibe (5), deren an den Druckübertragungskörpern anliegende axiale Stirnfläche ebenfalls zu diesen hin geneigt ist, wobei die Druckübertragungskörper (4) die Form eines in Umfangsrichtung mehrfach unterteilten Ringes mit polygonalem Querschnitt haben, dessen druckaufnehmenden Seitenflächen plan zu den anliegenden Flächen der Umfangsschulter (20), der Stützbuchse (8) und der Druckscheibe (5) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß

das Einrastelement (3) die Form eines im Querschnitt trapezförmigen Keiles aufweist, dessen Längsmittelebene (E) radial zur Kupplungsachse verläuft und dessen drehmomentübertragenden Seitenflächen (3a/3b) gegen diese Ebene (E) geneigt sind.

2. Überlastelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrastelement (3) einstückig mit dem Druckbolzen (1) ausgebildet ist.

3. Überlastelement nach einem der voranstehenden

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Ansprüche, dadürcih gekennzeichnet, daß die Neigung der Seitenflächen (3a/3b) gegen die Längsmitteilinie (E) etwa 2Ö* beträgt.