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Überlastungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastungskupplung,
bei der in der einen Kupplungshälfte mehrere gegen vorgespannte Federkraft bewegliche,
in Rasten der zweiten Hälfte greifende, kraftschlüssig sperrend wirkende Kugeln
angeordnet sind, die beim Überschreiten des zulässigen Drehmomentes nach Überwindung
einer Schwelle aus .den Rasten herausgedrückt werden und in Stellungen übergehen,
in denen sie das zur gegenseitigen Drehung der Kupplungshälften notwendige Drehmoment
auf Null oder einen wesentlich unterhalb -des zulässigen Drehmoments liegenden Wert
herabsetzen, und bei der für jeden Sperrkörper eine .eigene, von den übrigen unabhängig
wirksame Feder vorgesehen ist. Derartige Kupplungen übertragen,die Drehung mithin
unterhalb des zulässigen Drehmomentes praktisch ohne Schlupf, sprechen bei Überlastung
sofort an und bringen damit zugleich das auf die abgetriebene Welle übertragene.
Drehmoment wenigstens nahezu auf Null.
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Die Erfindung sucht eine Überlastungskupplung der bezeichneten Art
zu schaffen, bei der das nach Abschaltunig noch übertragene Restdrehmoment besonders
klein ist. Zu .diesem Zweck ist der Erfindung gemäß eine gegenüber den Rasten axial
oder radial versetzte, einen geschlossenen Ring bildende Gleitbahn angeordnet, in
die an die Rasten anschließende, schraubenförmige oder spiralige, die Kugeln bei
Überlastung überleitende Führungen münden. In dieser Gleitbahn können sich die Kugeln
nach dem Ansprechen der Kupplung relativ zu der einen Kupplungshälfte bewegen, ohne
dabei ein nennenswertes Drehmoment auf diese Kupplungshälfte zu übertragen. Dabei
zeichnet sich die Kupplung durch verhältnismäßig kleine Abmessungen aus.
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Das Restmoment, das die Kupplung nach dem Ansprechen auf die Abtriehswelle
ausübt, beruht nur noch auf gleitender Reibung. Es kann .dadurch be@sonders klein
gemacht werden, daß die Gleitbahn, bezogen auf die Richtung der Federkraft, eine
größere Tiefe erhält als die Rasten. Dadurch wird die Federspannung, mit,der die
Kugeln gegen die Gleit'ba'hn drücken, auf einen Betrag herabgesetzt, der kleiner
ist als der vor dem Ansprechen wirksame Betrag. Bei geeigneter Einstellung der Federkraft
tritt dann innerhalb der Gleitbahn nur noch rollende Reibung auf.
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Verlaufen die Führungen schraubenförmig, so sind die Sperrkörperhalterungen
und der die Rasten und die Gleitbahn tragende Kupplungsteil zweckmäßig in an sich
bekannter Weise relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar. Dabei kann
in :gleichfalls an sich bekannter Weise der die Rasten und die Gleitbahn tragende
Kupplungsteil relativ zu der mit ihm verbundenen Welle axial verschiebbar sein,
während die Sperrkörperhalterungen relativ zur anderen Welle axial festgelegt sind.
Wenn dagegen- die Führungen spiratig verlaufen, so sind die Sperrkörperhalterungen
zweckmäßig radial verschiebbar :gelagert.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit radial wirkenden
Sperrkörpern vor dem Ansprechen, Fig. 2 einen Längsschnitt .durch die gleiche- Kupplung
nach dem Ansprechen, Fi:g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III unter Fortlassung
einiger Teile, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die die Kupplung nach Fig. 1 und
2 außenumschließende Hülse, Fi:g. 5 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit axial
wirkenden Sperrkörpern vor dem Ansprechen, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI
in Fig. 5 und Fig.7 eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Rasten,
der Führungen und der Gleitbahn veranschaulicht.
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Die .beiden gezeichneten Kupplungen dienen zur Übertragung der Drehmomente
zwischen zwei gleichachsigen Wellen 10 und 11. Es sei angenommen, daß 10 die treibende
und 11 idie getriebene Welle ist, obwohl idie Kupplung natürlich auch im umgekehrten
Sinne arbeiten kann.
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In Fig. 1 und 2 ist auf der Welle 10 eine Nabe 12 aufgekeilt und durch
eine Scheibe 13 mit Schrauben 14 gegen axiale Verschiebung gesichert. Außen auf
der Nabe 12 ist eine Hülse 15 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Zur Lagerung
dienen Büchsen 16 und 17, die auf die Nabe 12 aufgezogen sind, sowie Büchsen 18
und 19, -die in die Hülse 15 eingepaßt sind. Die axiale Verschiebung der Hülse wird
durch einen Bund 20 und eine Stirnscheibe 21 begrenzt. Eine auf die Welle 11 aufgekeilte
und durch .eine Scheibe 22 nebst Schrauben 23 gesicherte Nabe 24 greift mit einer
Verzahnung 25 in eine Innenverzahnung 26 der Hülse 15. Die Verzahnungen machen die
Hülse 15 relativ
zur Welle 11 verschiebbar und dienen zürn= Ausgleich
von kleinen Abweichungen in der Ausrichtung der Achsen der Wellen 10 und 11.
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In radialen Bohrungen 27 der Nabe 12 sind Ste-mpei 28 gegen
Tellerfedern 29 verschiebbar. Sie dienen mit ihren kugelig ausgedrehten Stirnflächen
zur Übertragung der Federkräfte auf Kugeln 30. Die radiale Beweglichkeit der Kugeln
30" ist durch Halterungen in Form eingeschraubter Käfige 31 begrenzt. Bei eingerückter
Kupplung greifen die Kugeln 30 in Rastlöcher 32 der Hülse 15 ein, die die Form von-Kugelkalotten
haben (Fig. 3 und 4). An die Rastlöcher 32 schließen sich schraubenförmig verlaufende
Rillen 33 an, .die in eine gegen dieRastlöcher 32 inAchsrichtung versetzte,-kreisringförmig
begrenzte Rille 34 münden. Der gestrichelte Kreisbogen, der- das obere Rastloch
32 darstellt, soll verdeutlichen, daß die Rille 34 etwas tiefer ausgedreht ist als
die Rastlöcher 32: Mit 35 ist eine Einfuhrrille für die Kugeln bei der Montage dargestellt.
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Die Federn 29 sind so vorgespannt, daß die in den Rastlöchern 32 liegenden
"Kugeln die zur Übertragung des Drehmomentes bis zur. zulässigen Grenze nötige kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Nabe 12 und der Hülse 15 herstellen. Überschreitet das Moment
den zulässigen Betrag, so geben die Federn 29 - nach, so daß die Kugeln aus
den Rastlöchern 32 in .die schraubenförmigen Führungen 33 übergehen, Dabei werden
die Federn -29 nur während des kurzen Zeitraumes niedergedrückt, der zur Überwindung
der Schwelle 36 zwischen Rastloch 32 und Führung 33 nötig ist. Damit ist zugleich
die Übertragung des Drehmomentes unterbrochen. Die Kugeln 30 werden längs den Führungen
33 in die Rille 34 üergeleitet, die eine Gleitbahn darstellt, in der sich' die Kugeln
relativ zur Hülse 15 ohne nennenswerten Widerstand zu bewegen vermögen. Das Restdrehmoment,
das auf die Welle 11 noch übertragen wird, ist praktisch zu' vernachlässigen.
Es rührt lediglich von der ,geringen Reibung der Kugeln 30 an der Fläche der Gleitbahn
34 oder" an Stirnflächen der Stempel 28 her".
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Soll die Kupplung wieder eingerückt werden, so genügt dazu eine kurze
Drehung der Hülse 15, die sich in dem gezeichneten Beispiel über 90° zu erstrecken
hat. Um diese Drehung bequem ausführen zu können, weist die Hülse 15 außen einige
radiale Bohrungen 37 auf, in die Brechstangen -gesteckt werden können. Reicht bei
größeren Kupplungen die auf diese Weise ausgeübte" Kraft nicht aus; so können weitere
Hilfsvorrichtungen vorgesehen werden.
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Bei .der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 sind auf die Wellen 10
und 11 :Flansche 38 und 39 aufgekeilt. Der Flansch 38 erstreckt sich mit einem zylinderförmigen
Ansatz 40 über den Flansch 39 und ist am Ende durch eine angeschraubte Stirnplatte
41 geschlossen. Zwischen der »Platte 41 und dem Flansch 39 befindet sich eire Wälzlager
42 zur Aufnahme axialer Kräfte.
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In Einschnitten 43 des Flansches 38 sind= vier gleichmäßig über den
Umfang verteilte Schlitten 44 radial verschiebbar gelagert. Ihre Verschiebung wird
nach außen durch eingeschraubte Deckel 45 begrenzt. Jeder Schlitten weist eine liegende
Bohrung auf, in die eine Gewindebüchse 46 eingeschraubt ist. Diese Büchse stellt
die I-rälterung für eine Kugel 47 dar und enthält ferner einen Stempel 48 und eine
Feder 49 nach Art der Stempel 28 und Federn 29 in Fig. 1 und 2. Am rückwärtigen
Ende ist jede Büchse 46 durch eine mit Vierkant 50 versehene Schraube 51 verschlossen.
_-- --An der -Strrifläche 52 des Flansches 39 sind Rastlöcher 53 in der Form der
Rastlöcher 32 der Fig. 4 ausgebildet. Von diesen Rastlöchern gehen spiralig verlaufende
Führungen 54 aus (Fig. 7), die sämtlich in- eine in die Stirnfläche 52 eingedrehte
Ringnut 55 münden. Zwischen jedem Rastloch 53 und der zugehörigen spiraligen Führung
54 liegt eine Schwelle 56. Die auf den Flansch 39 von den Federn 49 über die Kugeln
47 ausgeübten axialen Kräfte werden von dem Längslager 42 aufgenommen, von den Wellen
10 und 11 also ferngehalten.
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Vor Überschreitung des zulässigen Drehmomentes liegen die Kugeln 47
gemäß Fig. 5 in den Rastlöchern 53. Wird das zulässige Moment überschritten, -so
gehen die Kugeln in der gleichen Weise, wie dies für die Ausführung -nach Fig. 1
bis 4 beschrieben wurde, in die Führungen 54 über und gelangen damit in die Rille
55.
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Um die Kupplung nach dem Ansprechen wieder in Wirkstellung zu bringen,
-müssen die Schlitten 44 in die Stellung nach Fig. 5 zurückgeführt werden. Dies
kann bei kleinen Kupplungen von Hand geschehen. Bei größeren Kupplungen können Hilfsvorrichtungen
vorgesehen werden, die die nötige Kraft zur Überwindung des Widerstandes der Federn
49 erzeugen. Doch können statt dessen auch einfach die Schrauben 51 gelöst werden,
um die Kraft der Federn 49 auf Null oder wenigstens einen Betrag zu bringen, bei
dem sich die Schlitten 44 mühelos in die Ausgangsstellung zurückbringen lassen.
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In der gezeichneten Ausführung liegt die Rille 55, in radialer Richtung
gerechnet, innerhalb der Rastlöcher 53. Die umgekehrte Anordnung ist ebenfalls ausführbar.
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Die gezeichneten Überlastungskupplungen sprechen nur auf Drehmomente
im einen Sinne an. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, Kupplungen nach der Erfindung,
für Umkehrbetrieb zu bauen, so also, daß sie bei Überschreitung des zulässigen Betrages
des Drehmomentes in beiden Richtungen anspricht. Bei der Ausführung nach Fig. 1
bis 4 wäre dies beispielsweise einfach dadurch möglich, daß man eine der Rille 34-
entsprechende Rille in Fig. 4 nicht nur links, sondern auch rechts von den Rastlöchern
32 anordnet und weitere Führungen vorsieht, die den Führungen 33 entsprechen, jedoch
in die rechts von den Rastlöchern liegende Gleitbahn münden.
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Ganz entsprechend läßt sich die Ausführung nach Fig. 5 und 6 so umgestalten,
daß die Kupplung in beiden Richtungen auf Überlastung anspricht. Dazu wäre nur nötig,
eine der Rille 55 entsprechende Rille nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb
der Rastlöcher 53 zu schaffen und entsprechende spiralige Führungen vorzusehen.
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Die Zahl der Kugeln richtet sich nach der Größe des höchstens zu übertragenden
Drehmomentes. Sie kann nötigenfalls vermehrt werden. Lassen sich genügend viel Kugeln
auf einem Kreis nicht unterbringen, 'so kann man bei der Ausführung nach Fig. 1
bis 4 "zwei oder mehr Sätze von Kugeln nebeneinander anordnen, während entsprechend
in Fig. 5 und 6 mehrere "Sätze auf konzentrischen Kreisen an der Stirnfläche *des
Flansches 38 -anzuordnen wären.
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In der Ausführung nach Fig. 1 bis 4 wirken die Federn 29 mit
den Kugeln 30 radial nach außen. Die Kupplung kann jedoch auch in kinematischer
Umkehrung dieser Anordnung gebaut werden. Dann würden die Federn, Kugeln und die
zugehörigen Führungen in einer die Kupplung außen umgebenden Hülse gelagert und
-- die'Rasferi, Führungen und Gleitbahnen auf der
Mantelfläche einer
innerhalb der Hülse liegenden Nabe ausgebildet werden. Eine solche Bauart empfiehlt
sich vor allem dann, wenn die Vorspannung der Federn, deren Größe durch das höchstzulässige
Drehmoment bestimmt ist, nachstellbar sein soll.