DE1211874B

DE1211874B - Sicherheitsreibungskupplung

Info

Publication number: DE1211874B
Application number: DESCH27075A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schroeter; Bernhard Walterscheid-Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-12-03
Filing date: 1959-12-03
Publication date: 1966-03-03

Description

Sicherheitsreibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsreibungskupplung mit Reibscheiben, die mit einer vorgespannten im degressiven Kennungsbereich wirksamen Tellerfeder gegeneinandergepreßt sind und einer Spreizvorrichtung, welche die Federspannung in Abhängigkeit von dem jeweils zur Übertragung anliegenden Drehmoment einstellt.
Derartige Sicherheitsreibungskupplungen haben die Aufgabe, bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes durch Schlupf der Reibscheiben den Antrieb zu unterbrechen. Dabei ist es wünschenswert, daß das Grenzdrehmoment möglichst in voller Höhe erhalten bleibt und daß dieses Grenzdrehmoment sich bei den im Betrieb vorkommenden Schwankungen der Reibwertes nicht ändert.
Es sind Reibungskupplungen mit Drehmomentbegrenzung bekanntgeworden, bei denen die Reibflächen unter der Wirkung einer Federkraft stehen, deren Größe sich mit dem übertragenen Drehmoment ändert, mit dem Ziel, eine hochgradige Unabhängigkeit von Schwankungen des Reibwertes zu erreichen. Diese bekannten Kupplungen haben aber den Nachteil, daß einerseits nur verhältnismäßig kleine Schwankungen des Reibwertes ausgeglichen werden können oder daß andererseits die Dimensionen der Federn unwirtschaftlich groß werden. Weiter haben diese bekannten Kupplungen den Nachteil, daß bei Abnutzung der Reibbeläge eine unerwünschte Abnahme der Anpreßkraft eintritt und das übertragbare Drehmoment kleiner wird.
Bei den bekannten Sicherheitsreibungskupplungen wird nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes die Vorspannung der Anpreßfeder verzweigt, so daß mit zunehmender Wirkung der Spreizvorrichtung ein immer größerer Anteil der Federspannung von den Reibflächen weggenommen und von der Spreizvorrichtung übernommen wird, bis schließlich bei völliger Entlastung der Reibflächen die Spreizvorrichtung die ganze Federspannung übernimmt. Hierbei ist nur ein sehr kleiner Regel- bzw. Spreizweg erforderlich. Derartige Anordnungen haben den grundsätzlichen Nachteil, daß bereits bei kleinen Drehschwingungen im Bereich des gewünschten Grenzdrehmomentes ein pulsierendes Ab- und Einschalten der Kupplung eintritt, so daß an Stelle der gewünschten stetigen Drehmomentbegrenzung heftige Drehschwingungen angefacht werden können.
Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Sicherheitskupplung der genannten Art so auszubilden, daß ein pulsierendes Ab- und Einschalten der Kupplung nicht eintritt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung bei einer Sicherheitsreibungskupplung mit Reibscheiben der eingangs erwähnten Art die Baueinheit aus Spreizvorrichtung und Tellerfeder ausschließlich in dein Kraftfluß zu den Reibscheiben angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Spreizweg der Spreizvorrichtung entsprechend dem Arbeitsbereich der Tellerfeder ausgebildet, so daß das Produkt aus Reibwert und Anpreßkraft annähernd konstant bleibt.
Dadurch, daß die Baueinheit aus Spreizvorrichtung und Tellerfeder ausschließlich in dem Kraftfluß zu den Reibscheiben angeordnet ist, wird die Vorspannung der Tellerfeder nach Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes über einen verhältnismäßig großen Spannweg herabgesetzt, da die Tellerfeder im degressiven Bereich ihrer Kennung wirksam ist. So ergeben sich mehrere gleichzeitig eintretende Vorteile. Einmal wird eine Überlastung der nachgeschalteten Triebwerkteile mit Sicherheit vermieden. Außerdem läßt sich das Grenzdrehmoment, bei welchem die Spreizvorrichtung wirksam zu werden beginnt, unabhängig von dem jeweiligen Reibwert des Belages an den Reibflächen gestalten, ohne daß man gezwungen ist, Federn mit abnorm großem Arbeitsvermögen anzuwenden. Schließlich bleibt die jeweils veränderte Vorspannung der Anpreßfeder als Anpreßkraft für die Reibflächen im ganzen Bereich erhalten. Hierdurch ist die Kupplung gegen Drehschwingungen unempfindlich.
Durch die Ausbildung des Spreizweges der Spreizvorrichtung entsprechend dem Arbeitsbereich der Tellerfeder in einer solchen Weise, daß das Produkt aus Reibwert und Anpreßkraft annähernd konstant bleibt, wird ebenfalls ein neuer und hinsichtlich des dynamischen Verhaltens der Kupplung überraschender Effekt erzielt. Die Spreizvorrichtung stellt sich nach dem momentan in der Kupplung vorhandenen Reibwert in bezug auf das Verhältnis der Umfangskraft zur Anpreßkraft ein. Dies hat zur Folge, daß jeweils eine der Reibwertänderung proportionale Stellkraft entsteht, welche durch das Einstellen auf den veränderten Reibwert verschwindet. Hierdurch ist auch eine dämpfende Wirkung vorhanden, welche sowohl der Anregung von Schwingungen durch die Kupplung als auch von außen eingeleiteten Drehschwingungen entgegenwirkt. Dieser Dämpfungseffekt beruht darauf, daß das System kein harmonischer Schwinger ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
F i g. 1 zeigt eine Kupplung mit zwei Reibscheibenpaaren, zwischen denen ein Reibbelag eingelegt ist, zum Teil geschnitten; F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch das Spreizorgan dieser Kupplung; F i g. 3 zeigt eine Lamellenkupplung nach dem gleichen Prinzip im Schnitt; F i g. 4 zeigt das Spreizorgan der Kupplung nach Fig.3; F i g. 5 zeigt die Kennlinie einer Tellerfeder für eine derartige Kupplung mit Angabe des ausnutzbaren Arbeitsbereiches der Feder.
Bei der Reibscheibenkupplung nach F i g. 1 trägt die Antriebsnabe 1 mehrere am Umfang eines flanschartigen Ansatzes angebrachte Bohrungen, in denen Kugeln 2, 3 axial verschiebbar liegen, die sich gegen Vertiefungen abstützen, welche in Kupplungsscheiben 4 und 5 angebracht sind. Die Kupplungsscheiben 4 und 5 sind drehbar, teils auf der Antriebsnabe 1, teils im Gehäuse 11 gelagert. Ihre Vertiefungen sind kurvenförmig ausgebildet gemäß F i g. 2. Die Kupplungsscheiben 4 und 5 stützen sich über die Reibbeläge 6 und 7 gegen einen Flansch 8 an der Antriebsseite der Kupplung und gegen eine Stützscheibe 9 ab, welche auf der Nabe 1 axial verschiebbar und drehbar, im Gehäuse 11 jedoch nicht drehbar, aber axial verschiebbar angeordnet ist. Drei Stellschrauben 12 verbinden das Gehäuse 11 mit dem Flansch 8 in der Weise, daß der Abstand des Gehäuses 11 gegen den Flansch 8 verstellt werden kann, wobei der Raum zwischen dem Gehäuse 11 und der Stützscheibe 9 verändert wird, in welchem eine Tellerfeder 10 liegt. Die Spannung der Tellerfeder 10 wird mit der Verstellung der Spannschrauben 12 verändert. Die Tellerfeder ist so eingestellt, daß ihre Vorspannung gemäß F i g. 5 hinter dem Scheitelpunkt der Kennlinie liegt, so daß ihre Kraftwirkung bei weiterer Zusammendrückung absinkt.
Bei der Ausführung nach F i g. 3 sind in dem Gehäuse 11' Lamellen 6' angeordnet, die zum Teil in die Außenverzahnung der Nabe 1' und zum Teil in die Innenverzahnung eines Mitnehmerringes 4' eingreifen. Eine mehrteilige Tellerfeder 10' beaufschlagt über eine Stützscheibe 9' die Lamellen und wird ihrerseits in ihrer Spannung verändert durch die Kugeln 2', welche in Vertiefungen des Gehäuses 11' und des Anpreßringes 5' angeordnet sind. Die Vorspannung der mehrteiligen Tellerfeder 10' kann durch einen Schraubring 12' verstellt werden, welcher mi seinem Außengewinde in ein Innengewinde des Gehäuses 11' eingeschraubt ist.
Die Wirkungsweise der Kupplung nach F i g.1 ist folgende: Bei ansteigendem Reibwert werden die Scheiben 4, 5 durch die Kugeln 2, 3 weiter auseinandergespreizt und die Tellerfeder 10 zusammengedrückt. Da diese Feder aber im abfallenden Arbeitsbereich ausgenutzt wird gemäß F i g. 5, fällt dabei die Anpreßkraft ab. Durch richtige Wahl der Federkennung und des möglichen Spreizweges im Spreizorgan 2, 3, 4, 5 in Abstimmung mit im Betrieb praktisch vorkommenden keibwertschwankungen ist es möglich, das Produkt aus Anpreßkraft und Reibbeiwert konstant zu halten. Umgekehrt wird bei einem Nachlassen des Reibwertes eine Entlastung der Tellerfeder 10 herbeigeführt, wobei infolge der abfallenden Kennlinie ein Ansteigen der Federkraft stattfindet.
Die Kupplung nach F i g. 3 wirkt nach dem gleichen Prinzip. Auch hier wird die Vorspannung der Tellerfeder 10' in Abhängigkeit vom Reibwert über die Spreizorgane 11', 2', 5' so verändert, daß das Produkt aus Anpreßdruck und Reibwert konstant bleibt.
Es können auch andere Federmittel mit fallender Kennlinie Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche: 1.- Sicherheitsreibungskupplung mit Reibscheiben, die mit einer vorgespannten im degressiven Kennungsbereich wirksamen Tellerfeder gegeneinandergepreßt sind und .einer Spreizvorrichtung, welche die Federspannung in Abhängigkeit von dem jeweils zur übertragung anliegenden Drehmoment einstellt, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Baueinheit aus Spreizvorrichtung (2, 3, 4, 5; 2', 5', 11') und Tellerfeder - (10;10') ausschließlich in dem Kraftfluß zu den Reibscheiben (6, 7; 6') angeordnet ist.
2. Sicherheitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizweg der Spreizvorrichtung (2, 3, 4, 5; 2', 5',11') entsprechend dem Arbeitsbereich der Tellerfeder (10;10') ausgebildet ist, so daß das Produkt aus Reibwert und Anpreßkraft annähernd konstant bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 430 562, 945 201, 1015 277; französische Patentschrift Nr. 708 885; 1: französische Zusatzpatentschrift Nr. 45184 zur Patentschrift Nr. 708 885; britische Patentschrift Nr. 391787; USA: Patentschriften Nr. 2 587 712, 2 659 220, 2727 372, 2 826 053.