DE3719540A1 - Ueberlast-zentrifugalkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlast-Zentrifugal­ kupplung.

Wenn bei einer herkömmlichen Zentrifugalkupplung auf der Abtriebsseite lastet, kann eine Differenz zwischen den Drehzahlen der Welle auf der Abtriebsseite und der Dreh­ zahl der Welle auf der Antriebsseite erfolgen. So tritt ein Schlupf zwischen der Kupplungstrommel und den jewei­ ligen Zentrifugalkupplungsschuhen auf. Dies kann dazu führen, daß die sich hieraus ergebende Reibung eine Überhitzung oder einen übermäßigen Abrieb ergibt. Wenn beispielsweise die Sägekette einer automatischen Baum­ schere klemmt, während ein Baumast geschnitten wird, dann tritt ein Schlupf der Zentrifugalkupplung auf, die die Antriebsleistung auf die Kettensäge der Ausäst­ maschine überträgt, und so wird die Zentrifugalkupplung überhitzt. Hierdurch kann die Lebensdauer der Zentrifu­ galkupplung beträchtlich vermindert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Überlast-Zentrifugalkupplung zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Zentrifugalkupplungen vermeidet und die dennoch einen einfachen und zweckmäßigen Aufbau be­ sitzt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe bei einer Überlast- Zentrifugalkupplung gemäß der Erfindung durch die folgen­ den Merkmale:

Eine Zentrifugalkupplung hat eine Kupplungstrommel, die auf einer Antriebswelle festgelegt ist und besitzt eine Gruppe von Zentrifugalkupplungsschuhen, die an einer Ab­ triebswelle angreifen und in Berührung mit der Kupplungs­ trommel stehen und mit dieser umlaufen; eine Gruppe von Zentrifugalkörpern, die an der Antriebswelle angreifen, wobei die jeweiligen Zentrifugalkörper zwangsweise an die Abtriebswelle durch eine zugeordnete Feder angepreßt werden und die jeweiligen Zentrifugalkörper diesen Kraft­ schluß freigeben, wenn die Drehzahl der Antriebswelle eine vorbestimmte Drehzahl erreicht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird, wenn die An­ triebswelle sich um ihre Achse zu drehen beginnt, ein Drehantrieb der Antriebswelle auf die Abtriebswelle über die Zentrifugalkörper übertragen, die die Antriebs­ welle umschließen, wodurch eine Drehung der Abtriebs­ welle um ihre Achse bewirkt wird. Wenn die Drehzahl weiter bis zu einer vorbestimmten Drehzahl ansteigt, werden die Zentrifugalkupplungsschuhe in der Zentrifugalkupplung gegen die Innenwand der Kupplungstrommel durch die Zentri­ fugalkräfte gedrückt. So wird die Antriebskraft der An­ triebswelle ordnungsgemäß auf die Abtriebswelle über die Zentrifugalkupplung übertragen und gleichzeitig werden die Zentrifugalkörper von der Antriebswelle durch die Wirkung der Zentrifugalkraft getrennt, weil die Zentrifugalkraft größer ist als die Vorspannkraft der Feder. Wenn die Drehung der Abtriebswelle verzögert wird, oder wenn die Abtriebswelle infolge einer Überlast zum Stillstand kommt, dann wird die Zentrifugalkraft, die auf die Zentrifugal­ kupplungsschuhe in der Zentrifugalkupplung ausgeübt wird, vermindert und es wird dadurch die Übertragung der Antriebs­ leistung unterbrochen. In diesem Zustand steigt die Dreh­ zahl der Antriebswelle wieder an, da die Last, die auf die Antriebswelle wirkt, vermindert wird. So werden die Zentri­ fugalkörper in einem Zustand gehalten, in dem sie von der Abtriebswelle getrennt sind. Daher wird die Leistungsüber­ tragung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle unter­ brochen, ohne daß ein unerwünschter Schlupf auftritt. Wenn die Drehung der Abtriebswelle vermindert wird oder durch eine auf die Abtriebswelle aufgeprägte Überlast stillgesetzt wird, kommt die Zentrifugalkupplung augenblicklich frei. Demgemäß ist es möglich, Unfälle infolge der Reibungshitze zu vermeiden, die durch den Schlupf zwischen Kupplungs­ trommel und Kupplungsschuhen erzeugt wird, während die Kupplung in Eingriff bleibt. Außerdem hat die Zentrifugal­ kupplung gemäß der Erfindung einen einfachen Aufbau und kann bequem bedient werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des wesentlichen Teils einer automatischen Baumsäge gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III gemäß Fig. 1.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrie­ ben.

Das gegenwärtig als bevorzugt angesehene Ausführungs­ beispiel, bei dem die Überlastzentrifugalkupplung Anwendung findet, ist eine Kettensäge, die auf dem Schneidkopf einer automatischen Baumausschneidvorrichtung angeordnet ist. Diese automatische Schneidmaschine besitzt folgende Teile: Eine Antriebswelle 2, die über eine Kupplung 5 mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist, die als Antriebsmotor im Gerät 1 eingebaut ist. Die Antriebs­ welle 2 wird durch die Antriebsmaschine in Drehungen versetzt. Eine Überlastzentrifugalkupplung 3 liegt koaxial zur Antriebswelle 2. Eine Abtriebswelle 4 ist mit der An­ triebswelle 2 über die erfindungsgemäße Überlastkupplung 3 verbunden. Eine Sägekette 7, die in Eingriff mit einem Ritzel 6 steht, dient zum Schneiden der Aste eines Baumes. Das Ritzel 6 ist auf der Abtriebswelle 4 mit einem Keil 5 festgelegt.

Die Überlastzentrifugalkupplung 3 besitzt ein hülsenartiges Antriebsglied 10, welches drehbar im Gehäuse 1 durch Lager 8 und 9 abgestützt ist. Das Antriebsglied 10 besitzt einen Hülsenabschnitt 11, der ein Ende eines entsprechenden Endes der Antriebswelle 12 aufnimmt, wobei das Antriebsglied 10 über einen Keil 12 mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Das Antriebsglied 10 nimmt das andere Ende eines inneren Endabschnitts der Abtriebswelle 4 auf, die durch Lager 13, 14 abgestützt und gegenüber dem Antriebsglied 10 frei dreh­ bar ist.

Das Antriebsglied 10 weist an einem äußeren Ende seines Hülsenabschnitts 11 eine Kupplungstrommel 15 auf, die einen zylindrischen Abschnitt 16 radial innen aufweist. Sämtliche Teile liegen koaxial zueinander. Die Kupplungs­ trommel 15 hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Hülsenabschnitts 11 und der zylindrische Abschnitt 16 besitzt einen Innendurch­ messer, der größer ist als der Außendurchmesser des Hülsenabschnitts 11, aber kleiner als der Innendurch­ messer der Kupplungstrommel 15. Eine Gruppe von drei Zentrifugalkupplungsschuhen 17 steht in Reibungseingriff mit der Kupplungstrommel 15 und die Schuhe werden durch Ansätze 18 geführt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die jeweiligen Ansätze 18 sind im gleichen Winkelabstand in Umfangsrichtung der Kupplungstrommel 15 angeordnet und erstrecken sich in Radialrichtung nach außen. Die Kupp­ lungsschuhe 17 laufen auf diesen Ansätzen mit radial ausgenommenen Nuten 19. Die jeweilige Nut 19 nimmt den entsprechenden Ansatz 15 auf und führt den Schuh 17 gleitbar in Radialrichtung, wobei die Schuhe 17 mit der Abtriebswelle 4 umlaufen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt der zylindrische Abschnitt 16 drei Vorsprünge 20, die radial von dem zylindrischen Abschnitt 16 nach innen vorstehen. Diese Vorsprünge 20 sind im gleichen Winkelabstand über den inneren Umfang des zylindrischen Abschnitts 16 verteilt. Der jeweilige Zentrifugalkörper 21 ist mit einer ent­ sprechenden Radialnut 22 auf dem jeweiligen Vorsprung 20 gelagert und wird gleitbar in Radialrichtung geführt und steht in Eingriff mit der Antriebswelle. Anderer­ seits ist ein zylindrischer Körper 23, der eine glatte äußere Umfangsfläche besitzt, an der Abtriebswelle 4 mittels eines Keils 5 drehfest angeordnet, und der äußere Umfang des zylindrischen Körpers 23 steht der jeweiligen zylindrischen Oberfläche der radial inneren Seiten der Zentrifugalkörper 21 gegenüber. Benachbarte Zentrifugalkörper 21 sind jeweils über eine Feder 24 miteinander verbunden, und die Feder 24 bewirkt eine Vorspannung der Zentrifugalkörper 21 in Radialrichtung nach innen, so daß die jeweiligen zylindrischen Ober­ flächen der radial inneren Seiten der Zentrifugalkörper 21 in Reibungseingriff mit dem äußeren Umfang der zy­ lindrischen Körper 23 gebracht werden. Demgemäß werden die drei Zentrifugalkörper 21 veranlaßt, den zylindri­ schen Körper 23 zu umschließen, und sie dienen damit zur Verbindung der Antriebswelle 2 mit der Abtriebswelle 4.

Wenn sich die Antriebswelle 2 um ihre Achse mit geringer Geschwindigkeit dreht, z.B. beim Anlassen der nicht dar­ gestellten Brennkraftmaschine, umschließen die Zentri­ fugalkörper 21 den zylindrischen Körper 23 und die Drehung der Antriebswelle 2 wird auf die Abtriebswelle 4 über das Antriebsglied 10, die Zentrifugalkörper 21 und den zylindrischen Körper 23 übertragen. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 2 weiter ansteigt, dann erhöht sich die Drehzahl der Abtriebswelle 4 entsprechend. Demgemäß er­ höht sich die Zentrifugalkraft, die auf die Zentrifugal­ kupplungsschuhe 17 wirkt und preßt die Schuhe 17 gegen den inneren Umfang der Kupplungstrommel 15. Wenn eine vor­ bestimmte Drehzahl erreicht ist, bewirkt die resultierende Zentrifugalkraft eine Trennung der Zentrifugalkörper 21 vom äußeren Umfang des zylindrischen Körpers 23 gegen die Wirkung der Federn 24. Daher wird die Antriebskraft der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 4 über die Kupplungs­ trommel 15 und die Schuhe 17 übertragen. Wenn sich die Sägekette 7 verklemmt während ein Baumast geschnitten wird und wenn demgemäß eine Überlast auf die Abtriebswelle wirkt, dann wird die Drehzahl der Abtriebswelle 4 vermindert. Aus diesem Grunde wird die Zentrifugalkraft, die auf die Schuhe 17 ausgeübt wird, verringert und demgemäß bleiben die Schuhe 17 nicht mehr in Eingriff mit der Kupplungs­ trommel 15. Infolgedessen wird die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsglied 10 und der Abtriebswelle 4 unterbrochen und die Abtriebswelle 4 wird stillgesetzt und gleichzeitig wird die Last, die auf die Antriebswelle 2 und das Antriebsglied 10 wirkt, vermindert. Demgemäß werden, da die Drehzahl des Antriebsgliedes 10 wieder an­ steigt, die Zentrifugalkörper 21 weiter von dem zylindrischen Abschnitt 13 ferngehalten. Nachdem der Überlastzustand der Abtriebswelle 4 beseitigt ist, indem die Sägekette 7 aus dem Baumast entfernt wird, wo die Verklemmung stattfand, wird die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine so gesteuert, daß zeitweise die Drehzahl der Antriebswelle 2 und des Antriebsgliedes 10 vermindert wird. Durch diese Geschwindig­ keitssteuerung werden die Zentrifugalkörper 21 veranlaßt, an dem zylindrischen Wellenabschnitt 23 anzugreifen, und so wird die Antriebskraft der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 4 übertragen, und diese Abtriebswelle 4 in Drehung versetzt. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 2 wieder ansteigt, dann werden die Schuhe 17 gegen die Kupplungs­ trommel 15 gedrückt, wie dies oben beschrieben wurde, um die Antriebskraft auf die Abtriebswelle 4 zu übertragen. Gleich­ zeitig werden die Zentrifugalkörper 21 von dem zylindrischen Wellenabschnitt 23 abgehoben, so daß die Antriebskraft wiederum von der Antriebswelle 2 über die Trommel auf die Abtriebswelle 4 übertragen wird.

Claims (3)

1. Überlast-Zentrifugalkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalkupplung eine an einer Antriebswelle (2) fixierte Kupplungs­ trommel (15) und eine Gruppe von Zen­ trifugalkupplungsschuhen (17) aufweist, die an einer Abtriebswelle (4) angreifen und von greifen und von der Kupplungstrommel (15) wegbeweglich sind, und daß eine Gruppe von Zentrifugalkörpern (21) an der Antriebswelle (2) angreift, wobei die Zentrifugalkörper (21) durch die Wirkung einer zugeordneten Feder (24) an der Abtriebswelle (4) angreifen, und daß diese Zentrifugalkörper (21) von der Abtriebswelle freikommen, wenn die Drehung der Antriebswelle (2) eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.

2. Überlast-Zentrifugalkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Körper (23) mit einer glatten äußeren Umfangs­ oberfläche an der Abtriebswelle (4) befestigt ist, daß die glatte äußere Oberfläche der kreis­ zylindrischen Oberfläche der Radial-Innenseite der jeweiligen Zentrifugalkörper (21) gegen­ überliegt, und daß die Feder (24) die kreis­ förmigen zylindrischen Oberflächen der radial inneren Seiten der jeweiligen Zentrifugalkörper (21) in Reibungseingriff mit dem äußeren Umfang des zylindrischen Körpers (23) bringt.

3. Überlastkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) und die Abtriebswelle (4) koaxial zu der Kupplungs­ trommel (15) angeordnet sind, und daß die Antriebs­ kraft der Antriebswelle (2) auf die Abtriebswelle (4) über die Kupplungswelle (15) und die Zentri­ fugalkupplungsschuhe (17) übertragen wird.