Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Kopplung zweier Wellen auf kraftschlüssige
Weise durch eine Kugelrastung. Die Wellen (An- und Abtriebswelle) werden bei Überschreiten eines
voreinstellbaren Drehmomentes dauerhaft getrennt, bis die Drehrichtung einer der beiden Achsen
wechselt.The present invention describes a device for coupling two shafts to non-positive
Way by a ball catch. The shafts (input and output shaft) are exceeded when one
Presettable torque permanently separated until the direction of rotation of one of the two axes
replaced.
Zugrunde liegendes ProblemUnderlying problem
Die Trennung zweier Wellen bei Überschreiten eines bestimmten, vorher als Schwellwert einstellbaren
Drehmomentes ist weitgehend (z. B. durch Kugelrastung, Schrägverzahnung etc.) bekannt. Dabei
bedeutet "Trennen der Wellen" eine Abnahme des übertragbaren Drehmomentes auf einen im Vergleich
zum für die Trennung als Schwellenwert einstellbaren Drehmomentes viel kleineren Wert. Bei den
bekannten Verfahren mit Kugelrastung werden die Wellen jedoch nur solange getrennt, bis durch
Weiterdrehen einer der beiden Wellen wieder einer passende Rastposition für die das Drehmoment
übertragenden Kugeln gefunden wird. Dies kann zu erwünschten Erschütterungen oder Kräften im
System führen.The separation of two waves when a certain threshold is exceeded, which can be set beforehand
Torque is largely known (e.g. through ball detent, helical gearing, etc.). there
"Separating the shafts" means a decrease in the transmissible torque to one in comparison
to the much smaller value that can be set as a threshold value for the separation. Both
known methods with ball detent, the waves are only separated until by
Continue turning one of the two shafts again to a suitable stop position for the torque
transmitting balls is found. This can lead to desired vibrations or forces in the
System.
Stand der TechnikState of the art
Eine Skizze gibt Fig. 4. Drehmomentübertragende Vorrichtungen mit Kugelrastungen arbeiten in der
Regel mit einer Platte (4), die mit Vertiefungen (9) ausgestaltet ist, die auf einem Teilkreis mit einem
festen Radius sitzen und die alle den gleichen Durchmesser D1 haben. In diesen Vertiefungen sitzt eine
ebenso große Anzahl von Kugeln (1) mit Durchmesser D0. Der Durchmesser D1 der Vertiefungen (9) ist
kleiner gewählt als der Durchmesser D0 der Kugeln, so daß die Kugeln nie bis zu ihrem Äquator in die
Vertiefung eintauchen. Die Kugeln werden von einer zweiten Platte (3)/(12) ((3) und (12) sind fest
verbunden) in die Vertiefungen (9) gedrückt. Diese zweite Platte (3)/(12) ist im allgemeinen mit
Sacklochbohrungen (13) versehen, die nicht tiefer als der Durchmesser der Kugel abzüglich der
Eintauchtiefe in die Vertiefungen mit Durchmesser D1 sind. Der Durchmesser D2 der Sacklochbohrungen
ist in der Regel etwas größer als der Durchmesser D0, so daß die Kugel in diesen Sacklochbohrungen
geführt ist. Die Mittelpunkte der Vertiefungsbohrungen und der Sacklochbohrungen liegen koaxial
zueinander. Erfahren nun die beiden Platten ein zueinander relatives Drehmoment um eine Achse, die
Senkrecht durch die Platten und durch die Mittelpunkte der beiden Teilkreise der Bohrungen geht, so gibt
es ein bestimmtes Drehmoment, bei dem die anpressende Kraft auf die zweite Platte nicht mehr
ausreicht, um die Kugeln in den Vertiefungen zu halten. Das übertragbare Drehmoment fällt stark ab und
die beiden Platten lassen sich leicht gegeneinander um die koaxiale Achse verdrehen. Werden die
Platten um einen bestimmten Winkel weitergedreht, so daß die Kugeln wieder eine Vertiefung zum
Einrasten finden, so tritt durch die Einrastung eine ruckartige Bewegung bei der Bewegung der beiden
Platten zueinander auf, die ungewollt ist. Die Kugeln können frühestens alle gemeinsam nach 360°/n,
wobei n die Anzahl der Kugeln auf dem Teilkreis sind und spätestens nach 360° wieder einrasten. Dieses
Wiedereinrasten führt zu mechanischen Belastungen, die ungewollt sind.
Fig. 4 gives a sketch . Torque-transmitting devices with ball catches generally work with a plate ( 4 ) which is designed with depressions ( 9 ) which sit on a pitch circle with a fixed radius and which all have the same diameter D1. An equally large number of balls ( 1 ) with a diameter D0 sits in these recesses. The diameter D1 of the recesses ( 9 ) is chosen to be smaller than the diameter D0 of the balls, so that the balls never dip into the recess up to their equator. The balls are pressed into the recesses ( 9 ) by a second plate ( 3 ) / ( 12 ) (( 3 ) and ( 12 ) are firmly connected). This second plate ( 3 ) / ( 12 ) is generally provided with blind holes ( 13 ) which are not deeper than the diameter of the ball minus the depth of immersion in the depressions with diameter D1. The diameter D2 of the blind holes is generally somewhat larger than the diameter D0, so that the ball is guided in these blind holes. The centers of the deep holes and the blind holes are coaxial with each other. If the two plates now experience a relative torque about an axis that passes perpendicularly through the plates and through the centers of the two part circles of the bores, there is a certain torque at which the pressing force on the second plate is no longer sufficient to to keep the balls in the wells. The transmissible torque drops sharply and the two plates can be easily rotated against each other around the coaxial axis. If the plates are rotated further by a certain angle so that the balls again find a recess for engaging, the latching causes a jerky movement when the two plates move towards one another, which is undesired. The balls can all be together at the earliest after 360 ° / n, where n is the number of balls on the pitch circle and snap back into place after 360 ° at the latest. This re-engagement leads to mechanical loads that are unwanted.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Möglichkeit, die Platte mit den Sacklochbohrungen durch eine
Platte (2)/(3) mit Langlochvertiefungen (5) auszugestalten, deren Längsachsen keinen gemeinsamen
Schnittpunkt in der Drehachse haben. (Die Platten (2) und (3) sind entweder aus einem Stück oder
dauerhaft zusammengefügt.) Die Langlochbohrungen (5) bewirken, daß beim Überschreiten eines
bestimmten Drehmomentes, welches vorgegeben ist durch die Kraft F0 (6), die Kugeln (1) ebenfalls wie
im Stand der Technik ihre Vertiefungen (9) verlassen sich jetzt aber, nicht wie im Stand der Technik, in
den Langlöchern (5) nach außen (10) oder nach innen (11) bewegen. Die Bewegung nach Innen (11)
oder Außen (10) hängt davon ab, ob das Drehmoment, welches das Ausrücken verursacht, dazu führt,
daß sich die Platte (2)/(3) nach links oder rechts dreht. Werden die Langlochvertiefungen so angeordnet,
daß deren Längsachsen jeweils um einen bestimmten Winkel geneigt sind gegen die radiale Richtung, so
wie z. B. in Fig. 2, oder aber Fig. 3, so bewirkt beispielsweise eine Drehung in Fig. 2 der Langlochplatte
(2) nach links, daß die Kugeln ihre Vertiefungen (9) verlassen und bei weiterer Drehung in die gleiche
Richtung nach Außen wandern in die Kugelendposition (10). Dabei nimmt der Abstand (wie ebenfalls im
Stand der Technik) der beiden Platten um genau den Betrag zu, um den die Kugeln in ihren Vertiefungen
saßen. Wird beispielsweise die Anpreßkraft der Langlochplatte (2)/(3) auf die Vertiefungsplatte (4) mit
einer Feder erreicht, so bedeutet dies gleichzeitig ein Anwachsen der Feder- bzw. Anpreßkraft F0 (6) auf
einen neuen Wert F0+F1 (8). Bei einer Drehung in die andere Richtung, wie es auch in Fig. 3 gezeigt ist,
rollen die Kugeln aus ihren Vertiefungen nach Innen in die Positionen (11). In beiden Fällen des
Ausrückens fällt das zwischen den beiden Latten übertragene Drehmoment stark ab.The present invention describes a possibility of designing the plate with the blind holes through a plate ( 2 ) / ( 3 ) with elongated hole depressions ( 5 ), the longitudinal axes of which do not have a common point of intersection in the axis of rotation. (The plates ( 2 ) and ( 3 ) are either made of one piece or permanently joined together.) The elongated holes ( 5 ) have the effect that when a certain torque, which is predetermined by the force F 0 ( 6 ), the balls ( 1 ) just as in the prior art, their depressions ( 9 ) now, however, do not move outward ( 10 ) or inward ( 11 ) in the elongated holes ( 5 ) as in the prior art. The inward ( 11 ) or outward ( 10 ) movement depends on whether the torque causing the disengagement causes the plate ( 2 ) / ( 3 ) to rotate left or right. Are the slot depressions arranged so that their longitudinal axes are inclined at a certain angle against the radial direction, such as. B. in Fig. 2, or Fig. 3, for example, a rotation in Fig. 2 of the elongated plate ( 2 ) to the left causes the balls to leave their recesses ( 9 ) and migrate outward with further rotation in the same direction in the ball end position ( 10 ). The distance (as also in the prior art) of the two plates increases by exactly the amount by which the balls were seated in their recesses. If, for example, the contact pressure of the elongated perforated plate ( 2 ) / ( 3 ) on the recess plate ( 4 ) is achieved with a spring, this means at the same time that the spring or contact pressure F 0 ( 6 ) increases to a new value F 0 + F 1 ( 8 ). When rotating in the other direction, as is also shown in FIG. 3, the balls roll out of their recesses inwards into positions ( 11 ). In both cases of disengagement, the torque transmitted between the two slats drops sharply.
Die Kugeln können erst dann wieder in ihre Vertiefungen (9) gelangen, wenn die das Ausrücken
verursachende Drehrichtung sich umkehrt. Die Drehmomentübertragung ist also solange getrennt, bis die
Drehrichtung wieder wechselt.The balls can only get back into their depressions ( 9 ) when the direction of rotation causing the disengagement reverses. The torque transmission is separated until the direction of rotation changes again.
Art der gewerblichen AnwendungType of commercial application
Zur Anwendung können diese Kugelrastungen mit dauerhafter Trennung der drehmomentübertragenden
Achsen in Drehmomentschlüsseln, in Sicherheitskupplungen, in Antrieben mit Trennfunktion kommen.These ball detents can be used with permanent separation of the torque-transmitting ones
Axes come in torque wrenches, in safety clutches, in drives with a separating function.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist vor allem, daß nach dem Ausrücken der Kugeln aus ihren
Vertiefungen keine wiederholten Wiedereinrastungen in die Vertiefungen, auch nicht nach der
Maximalumdrehung von 360° kommen kann, was häufig einen ruckartigen Momentverlauf und damit
verbunden eine starke mechanische Belastung für die angrenzende Mechanik bedeutet.The main advantage of the present invention is that after disengaging the balls from their
No repeated re-engagements in the wells, not even after
Maximum rotation of 360 ° can come, which is often a jerky moment and thus
connected means a strong mechanical load on the adjacent mechanics.
Ein weiterer Vorteil ist die Sicherheitsfunktion, die dadurch entsteht, daß beispielsweise die Drehrichtung
eines Antriebes umgekehrt werden muß, damit die Kupplung wieder Drehmoment überträgt. Dies ist
sinnvoll, wenn ein Antrieb gegen einen Anschlag fährt und die antreibende Drehbewegung nicht oder
nicht schnell genug abgeschaltet werden kann. In diesem Fall wird der Anschlag und auch die
antreibende Mechanik nicht unnötig belastet und die Umkehrbewegung setzt mit Umkehr der
Drehrichtung ein.Another advantage is the safety function, which arises because, for example, the direction of rotation
of a drive must be reversed so that the clutch transmits torque again. This is
useful if a drive runs against a stop and the driving rotary movement does not or
cannot be switched off quickly enough. In this case, the attack and also the
driving mechanics are not unnecessarily loaded and the reversal movement continues with reversal of the
Direction of rotation on.