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Reibband- bzw. Reibbackenkupplung Es ist bekannt, einen Antrieb mit
einem Abtrieb, wie z. B. zwei Wellen unter Verwendung eines Umlaufrädergetriebes
zu kuppeln. Dabei wird der Umlaufräderträger angetrieben, während der eine Abzweig
des Getriebes mit der anzutreibenden Welle und der andere Abzweig mit einer Bremsscheibe
verbunden ist. Solange diese abgebremst ist, läuft die angetriebene Welle mit erhöhter
Drehzahl bei Übertragung eines entsprechend kleineren Drehmomentes. Wird die Bremse
gelöst, dann wird die Bremsscheibe nach und nach beschleunigt, bis sie die volle
Drehzahl erreicht und damit die anzutreibende Welle stillsteht, da dann kein Drehmoment
übertragen wird. Diese Kupplung hat den Nachteil, daß der Antrieb von der Abtriebswelle
nicht schlagartig abgeschaltet werden kann, da die Masse der Bremsscheibe und der
mit ihr verbundenen Teile beschleunigt werden muß, bevor die Drehmomentübertragung
unterbrochen ist.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil der bekannten Kupplung. Sie
betrifft eine Reibband-bzw. Reibbackenkupplung und besteht darin, daß der bzw. die
Betätigungshebel durch die Verdrehung eines Steuerorgangs wie einer Steuerscheibe
gegenüber der Antriebswelle gesteuert werden.
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Die erfindungsgemäße Kupplung hat zunächst den Vorteil, daß sie verhältnismäßig
einfach aufgebaut ist und daß ihre Bauteile nur einem geringen Verschleiß unterworfen
sind. Die erfindungsgemäße Kupplung ist weiterhin vorteilhaft, da sie während des
Betriebes jederzeit und ohne erhebliche Verzögerung die Drehmomentübertragung zur
Abtriebswelle unterbrechen kann.
Bei der neuen Kupplung, bei der
die Verbindung zwischen Antrieb und Abtrieb durch Reibbänder oder Reibbacken erfolgt,
werden diese betätigt, wenn das Steuerorgan in bezug auf die Antriebswelle verdreht
wird. Hierfür kann das Steuerorgan in verhältnismäßig einfacher Form als Steuerscheibe
mit Nocken oder Kurven ausgebildet sein, an denen der bzw. die Betätigungshebel
anliegen und bei Relativdrehung gegenüber der Antriebswelle verstellt werden. Die
erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl bei einem Reibband als auch bei Reibbacken
verwendet werden. Im allgemeinen hat die Verwendung einer Innenbackenkupplung dabei
den Vorteil, daß sie geringe Umwuchten aufweist und damit höhere Betriebsdrehzahlen
zuläßt. Hohe Betriebsdrehzahlen aber ergeben bei gleicher Leistung kleinere zu übertragende
Drehmomente und demzufolge auch kleinere Abmessungen der Kupplung.
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Die erfindungsgemäße Kupplung kann mit je einem Betätigungshebel an
jedem Bandende versehen sein, von denen der eine bei dem Antrieb in der einen Drehrichtung
und der andere beim Antrieb in der anderen Drehrichtung durch die Steuerscheibe
gesteuert werden. Hierbei können die Enden der beiden Betätigungshebel unmittelbar
der Steuerscheibe anliegen.
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Das gleichartige Umlaufen der Betätigungshebel und der Steuerscheibe
im ausgekuppelten Zustand kann dadurch erreicht werden, daß die Steuerscheibe über
einen Anschlag von dem antreibenden Kupplungsteil mitgenommen wird. Dabei kann der
Anschlag verstellbar ausgebildet sein. Dies kann z. B. erwünscht sein, wenn die
Kupplung für beide Drehrichtungen ausgebildet ist.
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Die Steuerscheibe kann auf verschiedene Art angetrieben werden. Eine
Ausführungsform besteht darin, daß sie über ein Getriebe von einem Hilfsmotor äntreibbar
ist. Dabei können der Hilfsmotor und sein Getriebe so ausgelegt werden, daß sie
sowohl mit der Drehzahl des Hauptantriebes als auch mit einer höheren oder tieferen
Drehzahl umlaufen können. Das Verhältnis der Differenz zwischen Leerlauf- und Nenndrehzahl
zur Nenndrehzahl beim Hilfsmotor kann auch größer ausgelegt sein als das gleiche
Verhältnis beim Antriebsmotor. Dadurch wird erreicht, daß der Hilfsmotor bei der
Nenndrehzahl des Antriebsmotors volle Leistung, aber bei Leerlauf des Antriebsmotors
immer noch das zum Einkuppeln erforderliche Moment abgeben kann. Wird die Steuerscheibe
über einen Anschlag mit dem antreibenden Kupplungsteil mitgenommen, dann wird das
Zahnradvorgelege für den Haupt- und Hilfsantrieb so gewählt, daß bei voller Drehzahl
des Hauptmotors der Hilfsmotor noch nicht mit seiner vollen Drehzahl umläuft. Bei
dieser Ausführungsform wird der Hilfsmotor nicht angeschaltet, wenn die Kupplung
ausgerückt sein soll. In diesem Zustand wird der Hilfsmotor über das vom Anschlag
von dem anzutreibenden Kupplungsteil mitgenommene Steuerorgan ebenfalls mitgenommen
und läuft mit der Drehzahl, die unter seiner Nenndrehzahl liegt, leer um. Zum Einkuppeln
wird der Hilfsmotor eingeschaltet, der seine Nenndrehzahl zu erreichen sucht. Er
eilt vor und bewegt das Steuerorgan gegen die Antriebswelle. Die Steuerscheibe wird
jedoch nur so weit verstellt, als der von ihr gesteuerte Betätigungshebel zuläßt,
der dabei die Kupplung anzieht. Ein weiteres Voreilen des Hilfsmotors ist nicht
möglich. Er muß auf die gewählte Zwangdrehzahl heruntergehen und mit dieser weiterlaufen.
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Soll entkuppelt werden, dann wird der Hilfsmotor ausgeschaltet und
kann, wenn nötig, außerdem vorübergehend etwas abgebremst werden. Dadurch bleibt
die Steuerscheibe gegenüber den umlaufenden Betätigungshebeln zurück und gibt diese
frei. Die Bremse wird gelöst, Antrieb und Abtrieb sind entkuppelt.
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Die Steuerscheibe kann aber hiervon abweichend auch über ein Umlaufrädergetriebe
mit der Antriebswelle verbunden sein, wobei der Umlaufräderträger mit einem Hilfsmotor
antreibbar ist. Wird bei dieser Ausführungsform die Steuerscheibe über einen Anschlag
mit dem anzutreibenden Kupplungsteil mitgenommen, dann wird zum Entkuppeln der Hilfsmotor
in gleicher Weise wie oben beschrieben nicht eingeschaltet und läuft leer mit. Die
zum Einrücken der Kupplung notwendige Verstellung zwischen Antriebswelle und Steuerorgan
wird erreicht, wenn der Hilfsmotor, dessen Nenndrehzahl in diesem Beispiel über
der Zwangdrehzahl gewählt ist, eingeschaltet wird.
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Eine weitere Ausführungsform zur Verstellung der Steuerscheibe ohne
Hilfsmotor besteht darin, daß die Steuerscheibe über zwei hintereinandergeschaltete
Umlaufrädergetriebe mit der Antriebswelle in Verbindung steht, wobei jeder der Umlaufräderträger
durch eine vorzugsweise elektromagnetische Steuerung verstellbar ist. Bei einer
bestimmten Lage der beiden Umlaufräderträger ist die Kupplung nicht eingeschaltet,
da dann die Steuerscheibe in derjenigen Stellung zur Antriebswelle umläuft, in der
die Betätigungshebel nicht angezogen sind. Soll die Steuerscheibe zur Antriebswelle
verstellt werden, dann wird der eine Umlaufräderträger verdreht. Dies kann auf elektromagnetischem
Wege oder auch auf andere Art erfolgen. Zum Ausrücken der Kupplung wird der Umlaufräderträger
in die ursprüngliche Lage zurückgedreht. Läuft die Kupplung in entgegengesetzter
Drehrichtung um, dann kann sie dadurch eingeschaltet werden, daß der andere Um-1-aufräderträger
verstellt wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Kupplung für eine Drehrichtung in Seitenansicht,
Abb.2 die gleiche Kupplung im Längsschnitt A-B der Abb. i, Abb. 3 einen Teil einer
Kupplung, die für beide Drehrichtungen in Seitenansicht ausgebildet ist, Abb.4 eine
Kupplung mit einem Umlaufrädergetriebe im Längsschnitt,
Abb. 5 eine
weitere Kupplung schematisch im Längsschnitt, die mit zwei Umlaufrädergetrieben
ohne Hilfsantrieb ausgerüstet ist.
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In allen Fällen ist eine Reibbandkupplung dargestellt; in gleicher
Weise kann eine Reibbackenkupplung ausgebildet werden.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. I ist das Reibband I an einem Ende
an einem Bolzen 2 und am anderen Ende an einem Betätigungshebel 3 befestigt. Der
Bolzen 2 und der Betätigungshebel 3 sind an einem Tragkörper 4 angeordnet, der als
Zahnrad ausgebildet ist und der von dem Hauptmotor 5 über das Zahnradvorgelege 6
angetrieben wird. Das Reibband I legt sich im angezogenen Zustand um eine auf der
anzutreibenden Welle 7 angeordnete Reibtrommel 8. Der Betätigungshebel 3 wird angezogen,
wenn die Steuerscheibe 9, der der Betätigungshebel 3 anliegt, verstellt wird. Die
Steuerscheibe 9 wird über das Zahnradvorgelege Io durch einen Hilfsmotor II angetrieben.
Die Zahnradvorgelege für den Hauptantrieb 5 und den Hilfsantrieb II werden so ausgelegt,
daß bei voller Drehzahl des Hauptmotors der Hilfsmotor nicht mit seiner vollen Drehzahl
umläuft. Weiterhin ist an der Steuerscheibe 9 ein Anschlag I2 angebracht, über den
der Bremshebel die Steuerscheibe mitnehmen kann.
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Zum Auskuppeln bzw. im ausgekuppelten Zustand ist der Hilfsmotor II
nicht eingeschaltet. Der Hauptmotor nimmt über die Zahnradübersetzung den Betätigungshebel
und über den Anschlag I2 die Steuerscheibe mit, die ihrerseits das mit ihr gekuppelte
Getriebe Io und den Hilfsmotor II mitnimmt, der mit einer Zwangdrehzahl leer umläuft.
In dieser Stellung wird der Betätigungshebel 3 von der Steuerscheibe Io nicht gespannt.
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Zum Einkuppeln wird der Hilfsmotor II eingeschaltet, der seine Leerlaufdrehzahl
zu erreichen versucht, da er zunächst keinen nennenswerten Widerstand findet. Die
Steuerscheibe 9 eilt gegenüber dem Betätigungshebel 3 vor, verstellt dabei diesen,
so daß das Reibband angezogen wird. Damit ist die Kupplung geschlossen. Ein weiteres
Voreilen des Hilfsmotors II ist nicht möglich. Er muß auf die gewählte Drehzahl
des Hauptantriebes heruntergehen und mit dieser weiterlaufen.
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Zum Auskuppeln wird der Hilfsmotor ausgeschaltet, wenn nötig vorübergehend
etwas abgebremst. Die Steuerscheibe 9 bleibt dann gegenüber dem umlaufenden Betätigungshebel
etwas zurück, das Reibband wird gelöst; Antrieb und Abtrieb sind entkuppelt.
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Für den Antrieb kann ein Drehstrom-Asynchron-Motor gewählt werden;
seine Drehzahl schwankt zwischen Leerlauf und Vollast um 3 bis 5 %. Als Hilfsmotor
kann beispielsweise ein Drehstromschleifringläufermotor dienen, in dessen Rotorkreis
ein Widerstand von solcher Größe gelegt wird, daß der Motor bei der ihm zugemuteten
Zwangdrehzahl nicht unzulässig warm wird und doch dauernd das zur Aufrechterhaltung
der Bremswirkung an der Bremse erforderliche Drehmoment abgeben kann. Für den Hilfsmotor
kann auch ein Kurzschlußläufer genommen, werden, wenn die Zwangdrehzahl gleich oder
wenig größer als seine Nenndrehzahl ist. Dadurch wird die Anlage verbilligt.
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Die in Abb. I und 2 dargestellte Bauform ist für den Antrieb in einer
Drehrichtung geeignet. Für beide Drehrichtungen kann eine etwas abgeänderte Anordnung
nach Abb. 3 benutzt werden. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Betätigungshebel
I3 und I4 vorgesehen, die beide mit ihrem einen Ende an der Steuerscheibe 9 anliegen
und an deren anderen Enden die beiden Enden des Bremsbandes I befestigt sind. Bei
dieser Anordnung wird bei einer Verstellung der Steuerscheibe 9 in Richtung des
Pfeiles I5 der Betätigungshebel I4 angespannt, während der andere Betätigungshebel
I3 seine Lage beibehält. Er wird dabei mit seinem einen Ende gegen die Steuerscheibe
9 gedrückt. Durch geeignete Ausbildung der Steuerscheibe 9 kann eine unerwünschte
große Gegenkraft dieses Hebels auf die Kurvenscheibe vermieden werden. Damit die
Steuerscheibe 9 bei Benutzung der Kupplung für die Drehrichtung im Sinne des Pfeiles
I5 nicht unzulässig verstellt wird, ist der im Tragkörper 4 einsetzbare Anschlag
I6 vorgesehen, der in Schlitze der Steuerscheibe 9 greift.
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Soll die Kupplung für die entgegengesetzte Drehrichtung I7 verwendet
werden, dann wird zum Einkuppeln der Steuerhebel I3 durch die Steuerscheibe 9 angezogen.
Außerdem ist der Anschlag I6 in die Stellung 18 zu versetzen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 ist die Steuerscheibe 9 über eine
Buchse I9 mit dem Kegelrad 2o des Umlaufrädergetriebes 2o bis 24 verbunden. Die
Kegelräder 2I und 22 laufen auf Zapfen 4o des Umlaufräderträgers 24, während das
Kegelrad 23 auf der Antriebswelle 7 sitzt. Der Umlaufräderträger 24 wird über das
Zahnradvorgelege 25 vom Hilfsmotor 26 angetrieben. Zum Auskuppeln wird der Hilfsmotor
26 ausgeschaltet. In diesem Zustand wird die Steuerscheibe 9 von dem nicht gezeichneten
Anschlag mitgenommen. Da das Kegelrad 23 des Umlaufrädergetriebes mit der Welle
7 verbunden ist, läuft der Umlaufräderträger 24 mit derselben Drehzahl wie die Welle
7 mit und nimmt über das Getriebe 25 den Hilfsmotor 26 leer mit. Zum Einschalten
der Kupplung wird der Motor 26 eingeschaltet, der so ausgelegt ist, daß seine Drehzahl
über der Zwangdrehzahl liegt. Die Einschaltung der Kupplung erfolgt in gleicher
Weise wie bereits beschrieben.
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Die in Abb.5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von denjenigen
der Abb. i bis 4 im wesentlichen dadurch, daß ein Hilfsantrieb entfällt.
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Auf die angetriebene Welle 7 ist das Kegelrad 27 eines Umlaufrädergetriebes
aufgekeilt, das aus den Kegelrädern 28 und 29 gebildet wird, die auf Zapfen 30 laufen,
die ihrerseits am Träger 31 befestigt sind. Das vierte Kegelrad 32 des Umlaufrädergetriebes
ist
über eine Buchse 33 mit dem Kegelrad 34 eines zweiten Umlaufrädergetriebes verbunden,
das dem ersten Getriebe vollkommen gleicht. Es besteht aus den Kegelrädern 34, 35,
36 und 37, von denen die Kegelräder 35 und 36 wiederum auf Zapfen 3o eines Trägers
38 laufen. Das Kegelrad 37 ist über eine Buchse 39 mit der Steuerscheibe 9 verbunden.
Die Träger 3I und 38 können um die Achse der Intriebswelle verstellt werden. Beispielsweise
können hierzu bekannte Bremsluftgeräte dienen.
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Beide Träger sind in Ruhelage so eingestellt, daß in dieser Stellung
die Steuerscheibe 9 auf die Betätigungshebel der Kupplung nicht einwirken kann.
Durch Verstellung des Trägers 3I wird durch die abrollenden Umlaufräder die Steuerscheibe
9 derart verstellt, daß das Reibband angezogen und damit die Kupplung geschlossen
wird. Beim Rückverstellen des Trägers 3I wird die Kupplung gelöst. Bei gleicher
Drehrichtung des Antriebes kann durch Verstellung des Trägers 38 in gleicher Richtung
wie bei einer Verstellung des Trägers 3I die Antriebswelle mit der Abtriebswelle
bei umgekehrter Drehrichtung gekuppelt werden usw.
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Da das Verstellen der Träger beispielsweise durch Bremsluftgeräte
verhältnismäßig einfach und schnell vor sich geht, kann das Kuppeln und Entkuppeln
ohne erhebliche Verzögerung durchgeführt werden.