DE2148352A1

DE2148352A1 - Verbesserungen an Drehmoment Begrert zungskupplungen

Info

Publication number: DE2148352A1
Application number: DE19712148352
Authority: DE
Inventors: Dennis Robert Bergemann Horst Chnstchurch Hampshire Eaves (Groß britanmen)
Original assignee: Bishop Eaves and Sons Ltd
Current assignee: Bishop Eaves and Sons Ltd
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-28
Publication date: 1972-04-06
Also published as: CA945489A; DE2148352C3; DE2148352B2; GB1369207A; FR2108644A5; JPS5125893B1; IT942641B; US3727432A

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ·. GERD MÜLLER · D. GROSSE 22 o58

2H8352

BISHOP, EAVES & SONS LIMITED, 239 Alder Road, Parkatone, Poole, In the County of Dorset Bffl.2 4AP, England

Verbesserungen an Drehmoment-Begrenzungskupplungen

Diese Erfindung befaßt sich mit Drehmoment-Begrenzungskupplungen der nachstehend beschriebenen Ausführung, In einem mit einer Bohrung versehenen Außenelement sitzt ein Innenelement, das mit einer Radialbohrung versehen ist, in der sich Abwälzelemente oder Lagerelemente befinden. In einer Axialbohrung des Innenelementes befindet sich eine unter Federvorspannung stehende Spindel, deren Kopf eine im wesentlichen konische Oberfläche aufweist, die derart mit den vorerwähnten Abwälzvorrichtungen oder Lagervorrichtungen zusammenarbeitet, daß diese durch die Federvorspannung nach außen gedruckt werden und dabei diese Lagervorrichtungen zur Herbeiführung einer Drehmomentübertragung zwischen dem Innenelement und dem Außenelement in einen Sitz hineingedrückt werden, der in die Wandung der zum Außeneleraent gehörenden Bohrung eingearbeitet ist. Die Konstruktion ist nun derart ausgeführt, daß im Zustand der Drehmomentüberlastung die vorerwähnte Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung aus dem vorerwähnten Sitz heraus in radialer Richtung nach innen verschoben wird und dabei die Spindel gegen die Einwirkung der Spindelfederkraft axial bewegt.

Diese Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit einer Drehmoment-Begrenzungskupplung der vorerwähnten Ausführung, die in einen Bohrfutter für eine Mehrspindel-Werkzeugraaschine Verwendung finden soll.

Bei Verwendung einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine zur Herstellung von Gewinden, d.h. zum gleichzeitigen Herstellen von Gewinden, bei mehreren Sackbohrungen kann es möglich sein, daß nicht alle Gewindebohrer die Enden der Sackbohrungen gleichzeitig erreichen. Wird nun, nachdem ein Gewindebohrer

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das Bide seines Sackloches erreicht hat, die Zustellbewegung weiter fortgesetzt, dann ist es wichtig, daß die übertragung des Drehmomentes auf den einen Gewindebohrer, der das Side des Sackloches erreicht hat, unterbrochen wird, weil es sonst zu einem Zerbrechen des Gewindebohrers kommen wird.

Diese Erfindung zielt somit darauf ab, eine Drehmoment-Begrenzungskupplung der vorerwähnten Ausführung zu schaffen, die zur Verwendung in einem Gewindebohrerfutter geeignet ist.

Bin Ausführungsbeispiel einer solchen Drehmoment-Begrenzungskupplung wird mit der Deutschen Patentschrift Nr. 1.057.834 dargestellt und beschrieben. Bei dieser Kupplung ist die Spindel derart angeordnet, daß sie dann, wenn sich die Abwälzvorrichtung oder die Lagervorrichtung radial nach innen bewegt, sich in axialer Richtung bewegt und dabei einen elektrischen Kontakt betätigt, damit der Antrieb der zwischen dem Innenelement und dem Außenelement übertragen wird, abstellt. Damit aber handelt es sich bei der mit der Deutschen Paptenspezifikation Nr, 1,Ο57·&3& beschriebene Kupplung um eine einfach wirkende Drehmoment-Begrenzungskupplung, weil die Übertragung des Antriebs unterbrochen wird, sobald die Drehmomentsüberlastung erfühlt wird. Würde nach dem Erreichen der Überlastbedingungen die Antriebsübertragung fortgesetzt werden, dann würde sich das Außenelement im Hinblick auf das Innenelement solange drehen, bis daß es eine komplette Relativdrehung durchgeführt hätte, woraufhin dann die Abwälzvorrichtung oder die Lagervorrichtung wieder unter dem Einfluß der Federwirkung der Spindel wieder in Radialrichtung nach außen in den Sitz des Außenelementes gedruckt wurden. Das wiederholte Einrükken und Ausrücken der Abwälzvorrichtung oder der Lagervorrichtung in und aus dem Sitz, desgleichen aber auch das wiederholte

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Bewegen der Spindel in Richtung der Federkraft und gegen die Richtung der Federkraft, führt immer wieder tu einen Anstoßen zwischen Spindel und Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung, desgleichen aber auch iiraner wieder zu einem Anstoßen zwischen Abwälzverriehtung oder Lagervorrichtung und den dieser Vorrichtung zugeordneten Sitz im Außenelement. Das kontinuierliche Einrücken in und Ausrücken aus dem Sitz, und dies auf die Lagervorrichtung oder Abwälzvorrichtung bezogen, und die wiederholte Axialbewegung der Spindel mit der Federkraft und gegen die Federkraft führt zu einem schnellen Verschleiß an den Anstoßflächen, möglicherweise auch zu einer Beschädigung.

Für eine Drehmoment-Begrenztngskupplung, die in einem Bohrerfutter Verwendung finden soll, ist es wichtig, daß das die Abwälsvorrichtung oder die Lagervorrichtung immer wieder in den ihr zugeordneten Sitz eindringen und sich auch aus diesem Sitz wieder lösen kann, ohne daß es dabei zu einem beträchtlichen Verschleiß oder sogar Beschädigung der sich relativ zueinander bewegenden Teile der Kupplung konmt.

Diese Srfindung zielt nun ganz besonders darauf ab, eine Drehmoment-Begrenzungskupplung der erwähnten Ausführung zu schaffen _t die derart konstruiert und ausgelegt ist, daß die Abwälzvorrichtung oder die Lagervorrichtung wiederholt oder immer wieder in den ihr zugeordneten Sitz in dem Außenelement eindringen kann, daß sie sich aber auch wiederholt oder immer wieder aus diesen ihr zugeordneter. Sitz lösen oder entfernen kann.

Sine Drehraonjent-Begrenzungskupplung der vorerwähnten Ausführung ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen korisch oder kegelförmig ausgeführte Fläche des

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Spindelkopfes sich aus zwei Teilen zusammensetzt. Aus eine« ersten Teil mit einem ersten Kegelwinkel und aus einem zweigten Teil mit einem zweiten Kegelwinkel, wobei der zweite Kegelwinkel größer als der vorerwähnte erste Kegelwinkel ist. Von der Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung wird der bereits erwähnte erste Teil der konischen Fläche des Spindelkopf es dann berührt, wenn das Drehmoment zwischen dem Innenelement und dem Außenelement der Kupplung übertragen wird. Bei Drehmomentüberlastung bewegt sich die Abwälz vorrichtung oder die Lagervorrichtung aus dem ihr zugeordneten Sitz im Außenelement heraus, und zwar radial nach innen. Diese Drehmoment-Begrenzungskupplung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß zur Spindel ein Ansatz gehört, der so angeordnet ist, daß er gegen einen Anschlag im Inneren der Bohrung des Innenelementes anschlägt, damit das Ausmaß der Spindelbewegung unter der Einwirkung der Federkraft begrenzt ist.

Die Axialkoraponente der von der Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung auf die Spindel übertragen wird, um diese Spindel gegen die Einwirkung der Federkraft in AxLalrichtung zu verschieben - und dies, wenn sich die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung bei Drehmomentüberlastung radial nach innen bewegt, hängt ab von der Neigung der Spindelkopfoberfläche, die von der Abwälzvorrichtung oder der Lagervorrichtung berührt wird. Wird nun die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung derart konstruiert und ausgelegt, daß von ihr der zweite Teil der im wesentlichen konischen oder kegelförmigen Oberfläche dann berührt wird, wenn sich die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung nicht mehr in dem ihr zugeordneten Sitz im Außeneleraent der Kupplung befindet, dann wird die Axialkömponente der auf die Spindel wirkenden Kraft, mit der die

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Spindel entgegen ihrer Federvorspannung bewegt wird, beträchtlich verringert. Auch der Abstand, um den die Spindel bewegt wird, wird auch kleiner, wodurch wiederum die Federkraft,die die Spindel in die ursprüngliche Position drücken möchte, reduziert wird.

Wenn nun Drehmomentüberlastungen aufkommen, wenn das Auflenelenent relativ zum Innenelement der Kupplung rotiert, wenn die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung wieder auf einen Sitz ausgerichtet ist und sich anschickt radial nach außen in diesen Sitz einzudringen, dann wird die Kraft, die die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung radial nach außen drückt, entsprechend reduziert, was wiederum dazu führt, daß auch die Stoßwirkung zwischen der Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung und dem ihr zugeordneten Sitz kleiner wird.

In der Bohrung ist der Anschlag so angeordnet, daß der Ansatz der Spindel dann diesen Anschlag berührt berührt, wenn die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung sich radial nach außen bewegt. Daβ Auflaufen des Spindelansatzes auf den Anschlag ist dabei so ausgelegt, daß dies noch vor Beendigung der radial nach außen gerichteten Bewegung der Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung stattfindet, so daß eine Übertragung von Stößen zwischen der Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung und der Spindel vermieden wird.

Damit bei der gegen die Federkraft gerichteten Bewegung der Spindel gewährleistet ist, daß die auf die Spindel übertragene Kraft eine reine Axialkraft ist, ist das Innenelement der Kupplung vorzugsweise mit vier Radialführungen versehen, die zueinander um jeweils 90° versetzt angeordnet sind und die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung, die die konische oder Megelförmige Oberfläche des Spindekopfes berührt, aufnehmen.

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Ihn in Inneren des Innenelementes der Kupplung den Querschnitt der RadialfUhrungsbahnen möglichst klein halten zu können, müssen die Abwälzvorrichtungen oder Lagervorrichtungen einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisen. Um nun des Innenelement der Kupplung eine genügend große oder eine angemessene mechanische Festigkeit zu geben - diese wird bestirnt von der Wandstärke des Innenelementes in Vergleich zu den Querschnitt der in ihm angeordneten Radialführungen, sind in jeweils einer dieser Radialführungen zwei Abwälzvorrichtungen oder Lagervorrichtungen enthalten. Bei diesen Abwälzvorrichtungen oder Lagervorrichtungen ist jeweils die radial außen befindliche Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung auf den dafür entsprechenden Sitz, in den sie einzudringen hat, ausgerichtet, während das radial innen befindliche Abwälzeleeent oder Lagerelement auf die konische Fläche des Spindelkopfes, die sie zu berühren hat, ausgerichtet ist. Eine jede Abüälzvorrichtung oder Lagervorrichtung wird vorzugsweise in Form einer Kugel ausgeführt.

Bei der Vornahme von Gewindeschnittbohrungen ist es wünschenswert, daß dann, wenn das Aufleneleraent der Kupplung in der «fifien Richtung rotiert - d.h. bei der Durchführung der Gewindebohrung, die Kupplung wirksam werden sollte, um die Drehnonentübertragung zwischen dem Innenelement und dem Außenelenent zu unterbrechen, wenn vorgegebene Drehmomentüberlastungen existieren. Wenn sich aber das Kupplungs-Außenelement in der entgegengesetzten Richtung dreht, beispielsweise beim Herausführen des Bohrwerkzeuges, dsnn sollte sich das Kupplungs-Innenelement entweder mit dem Kupplungs-Außenelement nidrehen oder sich aber relativ zum Außenelementnur unter Drehmoraentüberlastung .drehen können, jedoch um eine Größenordnung stärker als die

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Drehmoeentüberlastung, bei der es während der Bohrarbeiten zu einen unterbrechen der Drehmomentübertragung zwischen Innenelement und Außenelement der Kupplung kommt.

Jeder Abwälzelementsitz im Kupplungs-Außenelement ist soeit vorzugsweise als eine Aussparung oder als eine Nut mit asymmetrischen Querschnitt ausgeführt. Der Querschnitt eines jeden Sitzes ist somit derart ausgeführt, daß zu ihm ein erster Teil gehört, dessen Krümmung im wesentlichen gleich der Krümmung der Kugel ist und dessen Kriuasungsmittelpunkt auf einer Linie liegt, die die Basis der Aussparung oder der Nut und die Achse des Außenelementes der Kupplung schneidet, wobei sich dieser erste Teil des Nutquerschnittes von der Basis der Nut aus auf der einen Seite dieser Nut erstreckt· Zu dem Querschnitt der Aussparung oder der Nut gehört aber auch noch ein zweiter Teil, der sich von der Basis der Nut aus auf der anderen Seite dieser Nut erstreckt. Dieser zweite Teil des Nutquerschnittes hat vorzugsweise einen KriiflMungsradius, der von der Nutbasis aus bis zu der entsprechenden Seite der Nut oder Aussparung immer größer wird, wobei durch die Form dieses Nut-Teiles des Herausrollen der Kugel aus der Nut oder aus der Aussparung heraus gegenüber eine« Herausgleiten erleichtert wird.

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Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. DLe Zeichnung zeigt in:-

Ilf* I Einen Längsschnitt durch die Kupplung. Wiedergegeben werden das Innenelement und das AuQenelement der Kupplung, wiedergegeben wird aber auch die Drehmomentübertragung und die dazu erforderlichen Drehmomentsübertragungsteile. Alle Teile dieser Kupplung sind so dargestellt, als befanden sie sich in den Relativpositionen, die sie beim übertragen des Drehmomentes zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement einnehmen.

Flg. 2 Ein Querschnitt durch die mit Fig. 1 dargestellte Kupplung.

Fig. 3 Ein weiterer Längsschnitt durch die Kupplung. Wiedergegeben werden das Kupplungs-Innenelement, das Kupplungs-Außenelement und die Drehmomentsübertragungselemente in den Relativpositionen, die sie unter Drehmomentüberlastung einnehmen würden.

Fig, k DLe Seitenansicht einer Spindel, die sich im Inneren des Kupplungs-Innenelementes befindet.

Fig. 5 ELn Querschnitt im vergrößerten Maßstäbe durch einen Teil des Kupplungs-Außeneleitentes.

Die mit Zeichnung dargestellte besondere Ausführung der Drehmoment-Begrenzungskupplung hat die Form eines Werkzeugeinsatzstückes für ein Gewindebohrer-Einspannfutter. Zu diesen Werkzeugeinsatzstück gehören: ein Innenelement 11 und ein AuQenelement 12 . Im Hinblick auf das Innenelement 11 ist das Außenelement 12 axial vermittels eines Ringes IJ befestigt, der

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in eine Umfangsnut, die in die Innenfläche des Kupplunga-Außenelementes 12 und in die Außenfläche des Kupplungs-Innenelementes 11 eingearbeitet ist, eingesetzt ist. In der Axial» bohrung Ik des Kupplungs-Innenelementes 11 befindet sich eine Spindel 15 mit dem Spindelkopf 16. Mehrere zur Spindel 15 gehörende Belleville-Federscheiben 17, die zwischen dem Spindelkopf Io und einer Verschlußscheibe 18 angeordnet sind, werden derart wirksam, daß sie die Spindel 15 vom Sidtell 19 des Innenelements der Kupplung wegdrücken. Die Ehdscheibe oder die Verschlußscheibe 18 wird durch einen Schraubverschluß 20 in der Einbaulage gehalten. Der vorerwähnte Schraubverschluß 20, der mit einer Bohrung versehen ist und ein Außengewinde aufweist, ist in den Endteil der Bohrung Ik eingeschraubt, wobei die Bohrung 21 des Schraubverschlusses 20 einen Teil des Stößels 22 der Spindel 15 aufnimmt.

Wie aus Pig. 2 klar zu erkennen ist, sind in das Kupplungsinnenelement 11 vier Führungen oder Führungsbahnen 23t die zueinander in einem gleichmäßigen Winkelabstand angeordnet sind, eingebaut. Diese Führungen oder Führungsbahnen 23 sind zwischen der Bohrung Ik des Kupplungs-Innenelementes 11 und der Außenfläche dieses Kupplungsinneneleraentes geführt. In jeder dieser vier Führungen oder Führungebahnen 23 befinden sich eine radial angeordnete Innenkugel Zk und eine radial angeordnete Außenkugel 25.

Fig. k zeigt nun ganz klar, daß zum Kopf 16 der Spindel 15 ein im wesentlichen zylindrischer Teil oder Ansatz gehört, der mit einem im wesentlichen als Kegelstumpf ausgeführten Teil 26 integral oder in einem Stück gearbeitet ist. Zu dem vorerwähnten und im wesentlichen als Kegelstumpf ausgeführten Teil 26 des Spindelkopfes 16 gehört ein erster Teil 27 mit einem Kegelwinkel oder Spitzenwinkel von 60°, weiterhin aber auch noch ein zweiter Kegelstumpften 28 mit einem Kegelwinkel oder Spitzenwinkel von 120 . In den Führungen oder Führungsbahnen 23 sind die Kugeln Zk und 25 derart angeordnet, daß die Innenkugel Zk eines jeden K_ugelpaares

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den im wesentlichen als Kegelstumpf ausgeführten Teil 26 des Spindelkopfes 16 berührt, so daß die äußere Kugel 25 eines jeden Kugelpaares normalerweise in radialer Richtung aus der ihr zugeordneten Führung oder Führungsbahn 23 hervorsteht. In die Innenfläche des Kupplungs-Außenelementes 12 sind in einem gleichmäfligen Winkelabstand zueinander vier Aussparungen oder Nute, die sich in axialer Richtung erstrecken, eingearbeitet. Der Querschnitt einer jeden solchen Nut oder Aussparung 29 ist mit Fig. 5 wiedergegeben. Was den Querschnitt betrifft, so besteht jede Nut oder Aussparung aus den beiden Teilen A und B. Der erste Teil entspricht in seinem Krümmungsradius im wesentlichen dem Radius der Kugel 25, so daß in der Normalposition der Kugeln 24 und 25 die radial außen befindliche Kugel 25 eines jeden Kugelpaares derart in der Nut oder Aussparung 29 sitzt, daß deren Krümmungsmittelpunkt sich im Krümmungsmittelpunktdes ersten Teiles des Querschnittes der Nut oder Aussparung 29 befindet. Der erste Teil, und dies muß noch erwähnt werden, erstreckt sich zwischen den Positionen, die in Fig. 5 mit den Buchstaben A und B gekennzeichnet sind. Der zweite Teil des Querschnittes der Nut oder Aussparung 29 erstreckt sich sich zwischen den mit Fig. 5 angegebenen Positionen A und C, dieser zweite Teil der Nut oder Aussparung 29 weist darüber hinaus auch noch einen progressiv größer werdenden Krümmungsradius auf.

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ΑΛ

Die τοπ den Belleville-Federscheibe! 17 auf die Spindel 15 wirkende Federkraft läßt sich dadurch einstellen, daß innerhalb der »um Kupplungs-Innenelement gehörenden Bohrung 14 die Position des Schraubverschlusses 20 justiert oder verändert wird. Weil nun die inneren Kugeln Zk den ia wesentlichen als Kegelstumpf ausgeführten Teil 26 des sur Spindel 15 gehörenden Spindelkopfes 16 berühren, wird die Federkraft der Belleville-Federscheiben 17 derart auf die Kugeln Zk und 25 übertragen, daß die Kugeln in radialer Richtung nach außen gedrückt werden, wobei die äußeren Kugeln 25 dann zur übertragung des Drehmomentes zwischen den Kupplungs-Inneneleaent 11 und dem Kupplungs*Aufienelement 12 herangezogen werden, wenn sich diese äußeren Kugeln 25 in denen ihnen zugeordneten Kugelsitzen oder Aussparungen 29» die in das Kupplungs-Auienelement 12 eingearbeitet sind, befinden.

In seiner Ausführung für ein Werkzeugeinsatzstück eines Bohrerfutters ist das Kupplungs-Außenelement 12 derart konstruiert und ausgelegt, daß von ihm der Antrieb auf das Kupplungsinnenelement 11 übertragen wird. Hierzu sind in das Kupplungs-Außenelement 12 zwei einander gegenüber angeordnete Aussparungen angeordnet, jede dieser Aussparungen 30 hat in der Draufsicht einen rechteckigen Querschnitt, die die Antriebsxapfen eines (hier nicht wiedergegebenen) Antriebselementes des Bohrerfutters aufnehmen. Zum vorerwähnten Antriebselement gehört eine Bohrung, in die das Kupplungs-Innenelement 11 eingesetzt wird. Die Bohrungswandung des vorerwähnten Antriebeelementes weist eine oder mehrere hervorstehende Kugeln euf, die so ausgelegt sind, daß sie in die über den Umfang des Kupplungsinnenelementes 11 verteilten Aussparungen J\ passen. Dirch diese Maßnahme wird das Kupplungs-Innenelement 11 auch gegen

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eine Axialbewegung im Hinblick auf das Antriebselement des ELnspannfutters festgehalten.

Das andere &ide des Kupplungs-Innenelementes 11 weist eine Muffe 32 auf, in der wiederum eine Buchse 33 sitzt. Die Buchse 33 wird von einer Feder 3^ aus der Muffe 32 herausgedrückt. DLe nach außen führende Bewegung der Buchse 33 wird durch einen Stift 35 begrenzt, der sich in einer Bohrung 36 in der Wandung der Buchse 33 bewegen kann und dabei gegen die Ränder dieser Bohrung anschlägt. Zur Buchse 33 gehören drei Aussparungen , die in einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet sind und die Kugeln 37 aufnehmen, wobei eine jede dieser Kugeln 37 einen größeren Durchmesser hat als die Wandstärke der Buchse 33. Die Kugeln 37 sind derart angeordnet, daß sie in einer Umfangenut eines (hier nicht dargestellten) Gewindebohrers sitzen und dadurch diesen Bohrer in der Buchse festhalten. Um den Gewindebohrer aus der Buchse 33 lösen zu können, wird diese Buchse 33 nach innen in die Muffe 32 gegen die Federkraft der Feder 3^ bewegt, wodurch wiederum die Kugeln 37 auf die in die Muffenwandung eingearbeitete Ringnut J8 ausgerichtet werden, und zwar derart, daß sich dann die Kugeln frei nach außen bewegen können und dadurch den Griff um den Bohrer oder das Bohrwerkzeug lösen.

Während des Gewindebohrens oder während des Bohrvorganges dreht sieh das Kupplungs-Außenelement in der mit Pfeil in Fig. 5 ausgewiesenen Richtung. Wird nun das zwischen dem Kupplungs-Inneneleraent und dem Kupplungs-Außenelement übertragene Drehmoment größer, dann neigen die in den Kugelsitzen 29 befindlichen Kugeln dazu, längs den zweiten Teilen AC des Querschnittes der Kugelsitze 29 abzurollen, das aber heißt, jede Kugel versucht, sich in radialer Richtung nach

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innen zu bewegen. Übersteigt das Drehmoment, das ϊwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement übertragen wird, einen bestimmten Wert, dann ist die von den Federscheiben, d.h. von den Belleville-Federscheiben 17, aus auf die Spindel 15 wirkende Federkraft nicht mehr groß genug, um die Kugeln 25 daran zu hindern, ihre entsprechenden Kugelsitze 29 zu verlassen. Nun wirkt sich die besondere Form des zweiten Teiles AC des Querschnittes eines jeden Kugelsitzes oder einer jeden Aussparung 29 so aus, daß dann, wenn die Kugeln 25 damit gebonnen haben, innerhalb der Kugelsitze zu rollen, die auf jede.Kugel 25 übertragene radial nach innen gerichtete Kraft dann größer wird, wenn auch der Abstand, um den di^ Kugel gerollt ist, größer wird. Das aber ist der Zustand, wenn es zu einer Drehmomentüberlastung kommt: Die Kugeln 25 beginnen in ihren Kugelsitzen 29 zu rollen, dieses Rollen wird dann fortgesetzt, ohne daß es notwendig ist, das zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement übertragene Drehmoment noch wesentlich zu erhöhen.

Haben die Kugeln 25 dann Positionen erreicht, in denen sie sich nicht mehr in den Kugelsitzen befinden, dann wird sich die innere Kugel 24 eines jeden Kugelpaares so bewegt haben, daß sie nicht mehr mit dem ersten Teil 27 des im wesentlichen als Kegelstumpf 26 ausgeführten Spindelkopfes 16 befindet, sondern in dem zweiten Teil 28 der konischen Oberfläche, die sie dann berührt. Die ruf die Spindel 15 übertragene Axialkraft, mit der diese Spindel 15 gegen die Federkraft der BeI-leville-Fftderscheiben 1? bewegt wird, ist abhängig von der Neigung der Oberfläche, gegen die die innere Kugel 2^ drückt.

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Koramt es nun zu einer Drehmomentüberlastung, beispielsweise dadurch, daß der Gewindebohrer der. Boden des Sackloches er_ reicht, dann bewegen sich die Kugeln 2k zunächst einmal über den ersten Teil 27 der konischen oder kegelförmigen Pberfläche, um dann, wenn die Kugeln 25 sich aus den Kugelsitzen 29 entfernt haben, auf der. zweiten Teil 28 der konischen oder kegelförmigen Oberfläche zu gelangen. Die Geschwindigkeit der Axialbewegung der Spindel I5 hängt von der Axialkraft ab, die durch die Kugeln 2k auf die vorerwähnte Spindel 15 übertragen wird. Damit wird aber auch die Beschleunigung, die bei Drehmomentüberlastungen auf die Spindel 15 einwirkt, dann verringert, wenn die Innenkugeln 2k sich von dem ersten Teil der konischen Oberfläche, also dem Teil 27» in den zweiten Teil der konischen Oberfläche, also den Teil 28, bewegen und diesen Teil dann berühren. Die Belleville-Federscheiben 1? werden dabei weniger zusammengepreßt,als dies der Fall sein würde, wenn der kegelstumpfartige Teil 26 des Spindelkopfes nur einen einheitlichen Kegelwinkel oder Spitzenwinkel hätte. Wenn die Außenkugeln 25 die Kugelsitze 29 verlassen haben, führt eine fortgesetzte Drehung des Kupplungs-Außenelementes 12 relativ zum Kupplungs-Innenelement 11 daxu, daß sich das Kupplungs-Außenslement 12 dann in einer Position befindet, die gegenüber der vorherigen Position um 90° versetzt ist, bei der aber die Außenkugeln 25 wieder auf die zum Kupplungs-Außenelement 12 gehörenden Kugelsitze 29 ausgerichtet sind. Nach Beendigung dieser Relativdrehung um 90, drücken die Belleville-Federscheiben 17, die Kupplungsspindel 15 wieder in deren Originalposition zurück. Um Stoßwirkungen und deren Übertragung zwischen dem Spindelkopf und den Kugeln 2k zu vermeiden, ist der im wesentlichen xylindrische

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Teil des Spindelkopfes l6 so ausgeführt, daß er einen Ansatz

39 hat_tder gegen eine Anschlagsvorrichtung 40 , die als eingedrehte Lippe in der Bohrung 14 des Kupplungs-Innenelementes vorhanden ist, anschlägt.

Die Relativpositionen zwischen den beiden Anschlägen 39 und

40 - d.h. zwischen dem Ansatz 39 und der Anschlagsvorrichtung 40 -, desgleichen aber auch die Abmessungen der verschiedenen Kupplungsteile sind derart ausgelegt, daß dann, wenn sich die Spindel unter der Einwirkung der Federkraft in die Originalposition zurückbewegt, um die Kugeln 24 und 25 in radialer Richtung nach außen zu drücken, dor Ansatz 39 gegen den Anschlag JtO anschlägt, und zwar noch bevor die Außenkugel eines jeden Kugelpaares die Bseis der ihr zugeordneten Nut oder des ihr zugeordneten Kugelsitzes 29 erreicht hat. Aus diesem Gründe sind die Stoßwirkungen dann verringert, wenn die Spindel 15 in die Originalposition zurückbewegt wird, dies gilt sowohl für die Übertragung von Stößen zwischen den Innenkugeln Zk und der im wesentlichen kegelstumpfartAgen Fläche 26 des Spindelkopfes 16 als auch für die Übertragung von Stoßen zwischen der Außenkugel 25 eines jeden Kugelpaares und den Basen der Kugelsitze 29.

Kommt es nun zu Drehmomentüberlastungen, werden die Kugeln Zk und 25 iner wiederholten Radialbewegung nach innen und nach außen unterworfen, muß sich die Spindel wiederholt mit der Federkraft und gegen- die Federkraft in Axialrichtung bewegen, dann liegen die Verhältnisse so, daß der Verschleiß der Kugeln 24 und 25 und der von diesen Kugeln berührten Teile sehr klein gehalten wird .

Wenn nach Beendigung der Bohrarbeiten der Bohrer, d.h. der angetriebene Bohrer, aus der Bohrung eines Werkstückes ent-

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fernt werden muß, dann wird das Antriebselement zusammen mit dem Kupplungs - Außenelement 12 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben und in Umdrehung versetzt, d.h. in einer dem Pfeil in Fig. 5 entgegegengesetzten Richtung. Dreht sich das Kupplungs-Außenelement 12 in einer dem Pfeil von Fig. 5 entgegengesetzten Richtung, dann werden die in Radialrichtung liegenden Außenkugeln 25 von jenen Oberflächenteilen der Kugelsitze 29 berührt, die zwischen A und B von Fig. 5 liegen. An diesem Teil der Oberfläche hat jeder Kugelsitz einen Krümmungsradius der im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der Kugeln 25 ist. Zwischen dem Kupplungs-Außenelement 12 und einer jeden Kugel 25 ist die radial nach innen gerichtete Kraft dabei beträchtlich kleiner,als^e3ie radial nach innen gerichtete Krsft ^;ai$'fcSKen dem Kupplungs-Außenelement 12 und den Kugeln 25 dann wäre, wenn sich das Kupplungs-Außenelement 12 in Richtung des in Fig. 5 wiedergegebenen Pfeiles drehen würde. Das aber bedeutet: das Drehmoment ksnn zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement dann übertragen werden, wenn ein Bohrer aus dem Werkstück entfernt wird, es ist dann beträchtlich größer als das Drehnioment, das während eines Bohrvorganges zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement übertragen werden kann.

Die verschiedenen Kupplungsteile können somit derart konstruiert und ausgelegt werden, daß während des Bohrvorganges eine sehr geringe Drehmomentüberlastung zu einem Schlupf zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Kupplungs-Außenelement führt, ohne daß jedoch dieser Schlupf dann aufkommt, wenn bei umgekehrter Drehrichtung der Bohrer aus dem Werkstück entfernt wird.

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Bei den mit Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Muffe 32, die den Schaft des Bohrers aufnimmt, einen rechteckigen Querschnitt, um die rechteckige Verlängerung eines Bohrerschaftes aufnehmen und um zwischen dem Kupplungs-Innenelement und dem Bohrerschaft oder dem Bohrerkörper einen twangsläufigen Antrieb herbeiführen zu können.

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Claims

-on- «■ΑΧ·· λ* HISHOP, EAVES & SCNS LIMITED, 239 Alder Road, Parkstone, Poole. In the County of Dorset BKL2 ^AP. England Patentansprüche;

1. / Drehmoment-Begrenzungskupplung bestehend aus einem Kupplungs-Außenelement mit einer Bohrung zur Aufnahme des Kupplungs-Inneneleraentes, das eine Radialführung aufweist, in der sich Abwälzelemente oder Lagerelemente befinden. Im KupplungS-Außenelement ein Kupplungs-Innenelement, in dem sich eine unter Federkraft stehende Spindel befindet, deren Kopf im wesentlichen eine konische oder kegelförmige Oberfläche hat, die mit der Abwälzvorrichtung oder der Lagervorrichtung in Berührung steht, um diese unter der üünwikrung der Federkraft radial nach außen *u

bewegen und mit einem Kugelsitz in Eingriff zu bringen. Der vorerwähnte Kugelsitz ist in die Wandung der zum Kupplungs-Außenelement gehörende Bohrung eingearbeitet. Dadurch, daß das Abwälzelement oder das Lagerelement mit dem Kugelsitz in Eingriff gebracht wird, wird das Drehmoment zwischen dem Kupplungs-Inneneleraent und dem Kupplungs-Außenelement übertragen. Die Kupplung ist dabei derart konstruiert und ausgelegt, daß unter Drehmoment süberlastung die vorerwähnte Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung aus dem Kugelsitz heraus in radialer Richtung nach innen gedrückt wird und dadurch wiederum eine Axialverschiebung der Spindel gegen deren Fe- W derkraft herbeiführt. Die Drehraoment-Begrenzungskupp-

lung

dadurch gekennzeichnet, daß

zu der im wesentlichen konischen Oberfläche 26 des Spindelkopfes ein erster Teil 2? mit einem Kegelwinkel oder einem ersten Spitzenwinkel gehört, desgleichen aber auch ein zweiter Teil 28 mit einem zweiten Kegelwinkel oder Spitzenwinkel, der gegenüber dem ersten Winkel größer ist;

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das Abwälzelement oder Lagerelement den vorerwähnten ersten Teil 27 dsnn berührt, wenn das Drehmoment twischen den Kupplungs-Innenelement 11 und dem Kupplung»· Außenelement übertragen wirdj sich relativ zum Kupplungs-Innenelement die Spindel 15 dann in eine Position bewegt, in der die Abwälzvorrichtung oder Lagervorrichtung Zk den zweiten Teil 28 berührt, wenn sich die Abwälzelemente oder Lagerelemente Zk und 25 radial nach innen bewegen, wobei sich unter Drehmoraentüberlast das Abwälzelement oder Lagerelement 25 bus dem Kugelsitz löst und entfernt; zur Spindel 15 ein Ansatz 39 gehört, der gegen eine Anschlsgsvorrichtung ^iO in der Bohrung Ik des Kupplungs-Innenelementea 11 anschlägt, damit, das Ausmaß der Spindelbewegung unter der Einwirkung der Federkraft begrenzt värd.

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2. Drehmoment-Begrenzungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Kupplungs-Innenelement mit vier Radialfiihrungen 23 versehen ist, die zueinander in einem Abstand von jeweils 90 versetzt angeordnet sind; jede der Führungen die Abwälzelemente 7h und 25 enthält, die die im wesentlichen konische Oberfläche 26 des Spindelkopfes berühren.

3. Drehmoment-Begrenzingskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

in jeweils einer Rsdialführung 23 zwei Abwälzelemente oder Lagerelemente enthalten sind, Elemente Zk und 25; das radial äußere Lagerelement oder Abwälzelement 25 derart konstruiert und ausgelegt ist, daß es in den Kugelsitz 29 des Kupplungs-AuQenelementes 12 eingreift, wohingegen das radisl innere Abwälzelement oder Lagerelement derart konstruiert und ausgelegt ist, daß es die im wesentlichen konische Oberfläche 26 des Spindelkopfes berührt.

k, Drehmoment-Begrenzungskupplung nach Anspruch 1,2 oder \ dadurch gekennzeichnet, daß

im Kupplungs-Außenelement der Kugelsitz als eine Nut 29 mit asymmetrischen Querschnitt ausgeführt ist; zum Querschnitt dieser Nut ein erster Teil AB gehört, dessen Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem des Abwälzelementes oder Lagerelementes 25 ist, desgleichen aber auch ein zweiter Teil AC, dessen Krümmungsradius von der Basis der Nut 29 aus bis zu deren 'Seite allmählich größer wird.

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