DE19739469C2

DE19739469C2 - safety clutch

Info

Publication number: DE19739469C2
Application number: DE1997139469
Authority: DE
Inventors: Andreas Rimpel
Original assignee: R+W Antriebselemente GmbH
Current assignee: R+W Antriebselemente GmbH
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: DE19739469A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a Safety clutch according to the preamble of Main claim.

Sicherheitskupplungen, bei denen Mitnehmerkörper beispielsweise in Form von Kugeln oder Rollen in Ausnehmungen des einen Kupplungsteils verschiebbar gelagert sind und zumeist unter Federvorspannung in Rastvertiefungen des anderen Kupplungsteils gedrückt werden, um ein Drehmoment begrenzt zu übertragen, sind aus dem Stand der Technik bekannt (DE 41 20 207 A1).Safety clutches in which driver bodies for example in the form of balls or rolls Recesses of a coupling part slidable are stored and mostly under spring preload in Locking depressions of the other coupling part pressed be limited to transmit a torque are known from the prior art (DE 41 20 207 A1).

Es ist ferner eine gattungsgemäße Sicherheitskupplung bekannt (DE-31 37 877 A1). Bei dieser Sicherheitskupplung kann es jedoch bei intensiver Beanspruchung, d. h. beispielsweise bei häufigem Ein- und Ausrasten zu einem gewissen Verschleiß der an den Ein- und Auskupplungsvorgängen beteiligten mechanischen Komponenten kommen. Dieser Verschleiß, der nicht zuletzt auch aus den relativ hohen, bei Ein- und Auskupplungsvorgängen wirkenden Reibungskräften resultiert, ist insofern unerwünscht, als beispielsweise der NC-Maschinenbau hinsichtlich etwa der Spielfreiheit und Torsionssteife sehr hohe Anforderungen an derartige Sicherheitskupplungen stellt. Wenn überhaupt, so war es in der Vergangenheit nur unzureichend oder mit ausgesprochen hohem Fertigungsaufwand möglich, derartige Anforderungen zu erfüllen.It is also a generic safety clutch known (DE-31 37 877 A1). At this Safety clutch, however, can be more intense Stress, d. H. for example, with frequent and disengaging to a certain degree of wear on the Engaging and disengaging processes involved mechanical components come. This wear, which is not least due to the relatively high and disengaging friction forces results is undesirable in that for example the NC machine building with regard to clearance and torsional stiffness very high Requirements for such safety couplings provides. If anything, it was in the The past is insufficient or pronounced high manufacturing costs possible, such Requirements.

Ausgehend von den vorgenannten Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitskupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bereitzustellen, deren mechanische Komponenten auch bei intensiver Beanspruchung verschleißarm arbeiten und einer nur geringen Restreibung unterliegen, so daß eine hohe Spielfreiheit und Torsionssteife bei winkelgetreuer Wiedereinrastung gewährleistet ist.Based on the above shortcomings is the object of the present invention based on a safety coupling according to Provide the preamble of the main claim, the mechanical components even with intense Work with low wear and one only subject to low residual friction, so high Backlash-free and torsional rigidity with true-to-angle Re-engagement is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Sicherheitskupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.According to the invention, this task is performed at a Safety clutch according to the preamble of Main claim according to the invention characteristic features solved.

Mit dieser Ausbildung ist ein sicheres Schalten und Mitnehmen gewährleistet. Ebenso ist eine geringe Restreibung vorhanden, so daß eine hohe Spielfreiheit und Torsionssteife bei winkelgetreuer Wiedereinrastung gewährleistet ist.With this training is a safe switching and Take away guaranteed. It is also a minor one Residual friction is present, so that there is a high degree of backlash and torsional stiffness with true-to-angle Re-engagement is guaranteed.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further expedient configurations and Developments of the invention are in the Subclaims marked.

Weitere Ausführungsvarianten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt:Other design variants, features and advantages of the present invention are described below shown in the drawing. In this shows:

Fig. 1a eine Querschnittsansicht eines Teils eines Ausführungsbeispiels der Sicherheits kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung im eingerasteten Zustand, d. h. in der Antriebslage; Figure 1a is a cross-sectional view of part of an embodiment of the safety clutch according to the present invention in the locked state, ie in the drive position.

Fig. 1b das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1a im aus gerasteten Zustand, d. h. in der Ausrast lage; und Fig. 1b shows the embodiment of Figure 1a in the locked state, ie in the disengaged position. and

Fig. 2 eine seitliche Querschnittsansicht des vollständigen Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 sowohl im eingerasteten als auch im ausgerasteten Zustand. FIG. 2 shows a side cross-sectional view of the complete exemplary embodiment from FIG. 1 both in the engaged and in the disengaged state.

Sofern in den Fig. 1a, 1b und 2 gleiche Bezugszeichen verwendet werden, bezeichnen diese die gleichen Komponenten.If the same reference numerals are used in FIGS. 1a, 1b and 2, they denote the same components.

Fig. 1a zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels der Sicherheitskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung im eingerasteten Zustand, d. h. in der Antriebs- oder Eingriffslage. Die Sicherheitskupplung weist ein um eine Drehachse 8 drehbares treibendes Kupplungsteil 10 und ein angetriebenes Kupplungsteil 12 auf. Diese beiden Kupplungsteile 10 und 12 sind hintereinander in Richtung der Drehachse 8 angeordnet. Fig. 1a shows a part of an embodiment of the safety coupling according to the present invention in the locked state, ie, in the drive or engagement position. The safety clutch has a driving coupling part 10 rotatable about an axis of rotation 8 and a driven coupling part 12 . These two coupling parts 10 and 12 are arranged one behind the other in the direction of the axis of rotation 8 .

In der in Fig. 1a gezeigten Antriebslage sind die beiden Kupplungsteile 10 und 12 drehfest und kraftschlüssig über einen Mitnehmerkörper miteinander verbunden, wobei dieser Mitnehmerkörper im Ausführungsbeispiel acht Kugeln 14 (vgl. Fig. 2) aufweist. Diese Kugeln 14 sind in der in Fig. 1a dargestellten Antriebslage mittels der Vorspannung einer überprägten, tellerförmigen Feder 16 mit zentraler Ausnehmung in am angetriebenen Kupplungsteil 12 vorgesehene Rastvertiefungen 18 eingedrückt. Die Feder 16 ist hierbei am treibenden Kupplungsteil 10 gestützt und drückt die Kugeln 14 in Richtung des angetriebenen Kupplungsteils 12 in die Rastvertiefungen 18.In the drive position shown in Fig. 1a, the two coupling parts 10 and 12 are rotatably and non-positively connected to each other via a driver body, which driver body has eight balls 14 in the embodiment (see. Fig. 2). In the drive position shown in FIG. 1a, these balls 14 are pressed into the locking recesses 18 provided on the driven coupling part 12 by means of the pre-tensioning of an over-stamped, plate-shaped spring 16 with a central recess. The spring 16 is supported on the driving coupling part 10 and presses the balls 14 in the direction of the driven coupling part 12 into the locking recesses 18 .

Zwischen den Kugeln 14 und der Feder 16 ist ein Schaltlagerring 22 angeordnet, der auf der der Feder 16 zugewandten Seite eine umlaufende, nach innen offene Nut 220 aufweist, in die der äußere Umfang 160 der Feder 16 eingreift, so daß der Positionierung der Feder 16 ein hohes Maß an Stabilität verliehen wird.A switch bearing ring 22 is arranged between the balls 14 and the spring 16 and has a circumferential, inwardly open groove 220 on the side facing the spring 16 , into which the outer circumference 160 of the spring 16 engages, so that the spring 16 is positioned a high level of stability is conferred.

Des weiteren weist der treibende Kupplungsteil 10 ein Zwischenteil 24 auf, das in Fig. 1a als Mutter ausgebildet ist und an dem der innere Umfang 162 der Feder 16 festgelegt ist. Auch das letztere konstruktive Merkmal dient der Anordnung der Feder 16 in einer stabilen Lage, wobei das Zwischenteil 24 in zum Schaltlagerring 22 analoger Weise auf der der Feder 16 zugewandten Seite eine umlaufende, nach außen offene Nut 240 aufweist, in die der innere Umfang 162 der Feder 16 eingreift.Furthermore, the driving coupling part 10 has an intermediate part 24 which is designed as a nut in FIG. 1a and on which the inner circumference 162 of the spring 16 is fixed. The latter design feature also serves to arrange the spring 16 in a stable position, the intermediate part 24, in a manner analogous to the switch bearing ring 22, on the side facing the spring 16 having a circumferential groove 240 which is open to the outside and into which the inner circumference 162 Spring 16 engages.

Des weiteren geht aus Fig. 1a hervor, daß sowohl der Schaltlagerring 22 als auch das Zwischenteil 24 jeweils auf der der Feder 16 zugewandten Seite eine Abschrägung 222 bzw. 242 aufweisen, die das Zurückziehen des Schaltlagerrings 22 in die in Fig. 1b gezeigte Ausrastlage zuläßt. Wie aus der Darstellung der Fig. 1b hervorgeht, befindet sich die Feder 16 auch in dieser Ausrastlage in einer stabilen Position, wobei die Ausbildung der Feder 16 als Ring- oder Tellerfeder mit Überprägung in besonders vorteilhafter Weise zum Tragen kommt.Further, from Fig. 1a shows that both the switching bearing ring 22 and the intermediate part 24 respectively on the spring 16 side facing a chamfer 222 and 242 have, which allows the retraction of the switch bearing ring 22 in the Ausrastlage shown in Fig. 1b , As can be seen from the illustration in FIG. 1b, the spring 16 is also in a stable position in this disengaged position, the spring 16 being designed as a ring or plate spring with embossing in a particularly advantageous manner.

Wird mithin ein bestimmtes Überlastdrehmoment überschritten, so springt der Schaltlagerring 22 unter Freigabe der drehfesten Verbindung und Trennung des Kraftschlusses zwischen den beiden Kupplungsteilen 10 und 12 aus der Antriebslage (vgl. Fig. 1a) in die Ausrastlage (vgl. Fig. 1b), d. h. der Mitnehmerkörper rastet aus und die Kugeln 14 bewegen sich über die als konische Ansenkungen ausgebildeten Rampen 20 aus den Rastvertiefungen 18 heraus. Die Kugeln 14 können dann in der in Fig. 1b dargestellten Ausrastlage in einem Freiraum um die Drehachse 8 unter Lösung der drehfesten Verbindung und Unterbrechung des Kraftschlusses zwischen den beiden Kupplungsteilen 10 und 12 frei umlaufen.Is therefore a certain overload torque is exceeded, the switch bearing ring 22 bounces, releasing the rotationally fixed connection and disconnection of the frictional connection between the two coupling parts 10 and 12 from the drive position (see. Fig. 1a) in the Ausrastlage (see. Fig. 1b), ie the driver body disengages and the balls 14 move out of the locking depressions 18 via the ramps 20 designed as conical countersinks. The balls 14 can then rotate freely in the disengaged position shown in FIG. 1b in a free space around the axis of rotation 8 by loosening the rotationally fixed connection and interrupting the non-positive connection between the two coupling parts 10 and 12 .

In diesem Zusammenhang ist besonders bemerkenswert, daß in der in Fig. 1b gezeigten Ausrastlage die Restreibung nahezu verschwindet, wobei die Kugeln 14 im wesentlichen leer durchlaufen. Hierbei wird man in der praktischen Anwendung der Sicherheitskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders zu schätzen wissen, daß die Wiedereinrastung in der durch den Pfeil (vgl. Fig. 1b) veranschaulichten Richtung im Zweifelsfall sogar per Hand bewerkstelligt werden kann.In this context, it is particularly noteworthy that in the disengaged position shown in FIG. 1b, the residual friction almost disappears, the balls 14 passing through essentially empty. Here, in the practical application of the safety coupling according to the present invention, one will particularly appreciate that the re-engagement in the direction illustrated by the arrow (see FIG. 1b) can even be accomplished by hand in case of doubt.

In der Darstellung der Fig. 2 ist das vollständige Ausführungsbeispiel der Sicherheitskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung in seitlicher Querschnittsansicht sowohl im eingerasteten Zustand (mittige Darstellung) als auch im ausgerasteten Zustand (rechte Darstellung) gezeigt. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei im Hinblick auf Fig. 2 auf die bereits bei den Fig. 1a und 1b gemachten Ausführungen Bezug genommen, wobei aus der Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, daß der Schaltlagerring 22 auf der den acht Kugeln 14 zugewandten Seite eine Lauffläche aufweist, die in einer in etwa rechtwinklig zur Drehachse 8 verlaufenden Ebene liegt. In Ergänzung hierzu werden die Kugeln 14 im wesentlichen berührungslos in als Kugelkäfig ausgebildeten Ausnehmungen 26 im treibenden Kupplungsteil 10 gehalten.In the illustration in FIG. 2, the complete exemplary embodiment of the safety clutch according to the present invention is shown in a lateral cross-sectional view both in the engaged state (central illustration) and in the disengaged state (right illustration). To avoid repetition, 2 is with regard to FIG. Reference is made to what is stated in the Fig. 1a and 1b embodiments, wherein can be seen from the illustration of FIG. 2 that the switch bearing ring 22 on the eight balls 14 side facing a tread has, which lies in a plane extending approximately at right angles to the axis of rotation 8 . In addition to this, the balls 14 are held essentially contactlessly in recesses 26 formed as a ball cage in the driving coupling part 10 .

Auch aus Fig. 2 ist entnehmbar, daß die Feder 16 sowohl in der Antriebslage (eingerasteter Zustand) als auch in der Ausrastlage (ausgerasteter Zustand) eine stabile Lage einnimmt. Hierbei kommt in besonderem Maße die Tatsache vorteilhaft zur Geltung, daß sowohl die Abschrägung 222 des Schaltlagerrings 22 als auch die Abschrägung 242 des Zwischenteils 24 jeweils als kegelstumpfförmige Hinterschneidung ausgebildet ist, so daß sich die Feder 16 in der Ausrastlage der Form des durch die Abschrägungen 222 und 242 definierten Zwischenraums zwischen dem Schaltlagerring 22 und dem Zwischenteil 24 in vorzüglicher Weise anpassen kann. Diese Tatsache geht im übrigen auch aus der Darstellung der Fig. 1b hervor.It can also be seen from FIG. 2 that the spring 16 assumes a stable position both in the drive position (engaged state) and in the disengaged position (disengaged state). The fact that both the bevel 222 of the switch bearing ring 22 and the bevel 242 of the intermediate part 24 are each formed as a truncated cone-shaped undercut so that the spring 16 is in the disengaged position in the shape of the bevel 222 and 242 defined space between the switch bearing ring 22 and the intermediate part 24 can adjust in an excellent manner. This fact is also apparent from the illustration in FIG. 1b.

Claims

1. Sicherheitskupplung mit einem um eine Drehachse (8) drehbaren treibenden Kupplungsteil (10) und einem angetriebenen Kupplungsteil (12), welche Kupplungsteile (10, 12) hintereinander in Richtung der Drehachse (8) angeordnet sind und in Antriebslage drehfest und kraftschlüssig über mindestens einen Mitnehmerkörper miteinander verbunden sind, der bei Überschreiten eines Überlastdrehmoments unter Freigabe der drehfesten Verbindung und Trennung des Kraftschlusses zwischen den Kupplungsteilen (10, 12) ausrastet und Wälzkörper (14) aufweist, die in Antriebslage mittels der Vorspannung einer Feder (16) in am angetriebenen Kupplungsteil (12) vorgesehene Rastvertiefungen (18) eingedrückt sind und bei Überschreiten des Überlastdrehmoments über Rampen (20) aus den Rastvertiefungen (18) herausrollbar sind, wobei die Feder als überprägte, tellerförmige Feder (16) mit zentraler Ausnehmung und mit zwei stabilen Lagen ausgebildet ist, in Antriebslage an einem der beiden Kupplungsteile (10, 12) abgestützt ist und die Wälzkörper (14) in Richtung des angetriebenen Kupplungsteils (12) in die Rastvertiefungen (18) drückt sowie in Ausrastlage die Wälzkörper (14) in einem Freiraum um die Drehachse (8) unter Lösung der drehfesten Verbindung und Unterbrechung des Kraftschlusses zwischen den beiden Kupplungsteilen (10, 12) frei umlaufen läßt, wobei zwischen den Wälzkörpern (14) und der Feder (16) ein Schaltlagerring (22) angeordnet ist, und wobei der treibende Kupplungsteil (10) ein Zwischenteil (24) aufweist, an dem der innere Umfang (162) der Feder (16) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltlagerring (22) auf der der Feder (16) zugewandten Seite eine umlaufende, nach innen offene Nut (220) aufweist, in die der äußere Umfang (160) der Feder (16) eingreift und daß das Zwischenteil (24) auf der der Feder (16) zugewandten Seite eine umlaufende, nach außen offene Nut (240) aufweist, in die der innere Umfang (162) der Feder (16) eingreift.1. Safety clutch with a driving coupling part ( 10 ) rotatable about an axis of rotation ( 8 ) and a driven coupling part ( 12 ), which coupling parts ( 10 , 12 ) are arranged one behind the other in the direction of the axis of rotation ( 8 ) and are non-rotatably and non-positively in the drive position for at least a driver body is connected to one another, which disengages when an overload torque is exceeded while releasing the rotationally fixed connection and separating the frictional connection between the coupling parts ( 10 , 12 ) and has rolling elements ( 14 ) which are driven in the drive position by means of the pretension of a spring ( 16 ) Coupling part ( 12 ) provided recesses ( 18 ) are pressed in and can be rolled out of the recesses ( 18 ) via ramps ( 20 ) when the overload torque is exceeded, the spring being designed as an embossed, plate-shaped spring ( 16 ) with a central recess and with two stable layers is in the drive position to a m of the two coupling parts ( 10 , 12 ) is supported and presses the rolling elements ( 14 ) in the direction of the driven coupling part ( 12 ) into the locking recesses ( 18 ) and, in the disengaged position, the rolling elements ( 14 ) in a space around the axis of rotation ( 8 ) Solution of the rotationally fixed connection and interruption of the frictional connection between the two coupling parts ( 10 , 12 ) can circulate freely, a switch bearing ring ( 22 ) being arranged between the rolling elements ( 14 ) and the spring ( 16 ), and the driving coupling part ( 10 ) has an intermediate part ( 24 ) on which the inner circumference ( 162 ) of the tongue ( 16 ) is fixed, characterized in that the switch bearing ring ( 22 ) on the side facing the tongue ( 16 ) has a circumferential, inwardly open groove ( 220 ) into which the outer circumference ( 160 ) of the tongue ( 16 ) engages and that the intermediate part ( 24 ) on the side facing the tongue ( 16 ) has a circumferential, outwardly open groove ( 240 ) in which the inner circumference ( 162 ) of the spring ( 16 ) engages.

2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltlagerring (22) auf der der Feder (16) zugewandeten Seite eine Abschrägung (222) aufweist, die das Zurückziehen des Schaltlagerrings (22) in die Ausrastlage zuläßt.2. Safety clutch according to claim 1, characterized in that the switch bearing ring ( 22 ) on the side facing the spring ( 16 ) has a chamfer ( 222 ) which allows the switch bearing ring ( 22 ) to be withdrawn into the disengaged position.

3. Sicherheitskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltlagerring (22) auf der den Wälzkörpern (14) zugewandten Seite eine Lauffläche aufweist.3. Safety clutch according to claim 2, characterized in that the switch bearing ring ( 22 ) on the rolling elements ( 14 ) facing side has a tread.

4. Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche in einer in etwa rechtwinklig zur Drehachse (8) verlaufenden Ebene liegt. 4. Safety clutch according to claim 3, characterized in that the tread lies in a plane approximately at right angles to the axis of rotation ( 8 ).

5. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (14) im wesentlichen berührungslos in als Wälzkörperkäfig ausgebildeten Ausnehmungen (26) im treibenden Kupplungsteil (10) gehalten werden.5. Safety coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rolling elements ( 14 ) are held in the driving coupling part ( 10 ) substantially without contact in recesses ( 26 ) formed as a rolling element cage.

6. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil als Mutter (24) ausgebildet ist.6. Safety coupling according to claim 1, characterized in that the intermediate part is designed as a nut ( 24 ).

7. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (24) auf der der Feder (16) zugewandten Seite eine Abschrägung (242) aufweist, die das Zurückziehen des Schaltlagerrings (22) in die Ausrastlage zuläßt.7. Safety clutch according to one of claims 1 to 6, characterized in that the intermediate part ( 24 ) on the spring ( 16 ) facing side has a chamfer ( 242 ) which allows the retraction of the switch bearing ring ( 22 ) in the disengaged position.

8. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung als Hinterschneidung (222, 242) ausgebildet ist.8. Safety coupling according to claim 1 or 7, characterized in that the bevel is designed as an undercut ( 222 , 242 ).

9. Sicherheitskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (222, 242) kegelstumpfförmig ist.9. Safety coupling according to claim 8, characterized in that the undercut ( 222 , 242 ) is frustoconical.

10. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (14) als Kugeln, Rollen, Tonnen oder Walzen ausgebildet sind. 10. Safety coupling according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rolling bodies ( 14 ) are designed as balls, rollers, barrels or rollers.

11. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (20) als konische Ansenkungen ausgebildet sind.11. Safety coupling according to one of claims 1 to 10, characterized in that the ramps ( 20 ) are designed as conical counterbores.

12. Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine stabile Lage der Antriebslage und/oder die andere stabile Lage der Ausrastlage zugeordnet ist.12. Safety coupling according to one of claims 1 to 11, characterized in that a stable Position of the drive position and / or the other stable Location of the disengaged position is assigned.