DE3926208A1 - Overload clutch with two halves - has saddle-shaped transition section between individual spherical indents, peripherally convex and radially concave - Google Patents

Abstract

One of two clutch halves (2,3) is spring forced in the direction of the other one. The sepg. plane between the halves contains several balls (14) on a circle, possibly guided by a cage. In engaged state, the balls serve for torque transmission from one to the other clutch half. The balls rest in conical ball indentations (16) in the facing, flat surfaces (18) of the two halves. The transition region (17) between the individual ball indentations are saddle-shaped i.e. convex in peripheral direction and concave in radial direction. Pref. the concave rounding radius of the transition region is slightly greater than that of the balls. ADVANTAGE - No change of adjusted limit moment even after numerous release steps.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitskupp­ lung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei sol­ chen Kupplungen sind häufig auf einer Nabe zwei Kupplungs­ hälften angeordnet, von denen eine Kupplungshälfte dreh­ starr mit der Nabe verbunden in Richtung auf die andere, relativ zur Nabe drehbare Kupplungshälfte federbeaufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupplungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, durch einen Kugelkäfig geführte Kugeln aufweist, die im eingerasteten Zustand zur Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen Kupp­ lungshälfte in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen in den einander zugewandten ebenen Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen. The present invention relates to a safety clutch lung, according to the preamble of claim 1. In sol Chen clutches are often two clutches on a hub halves arranged, one of which rotates coupling half rigidly connected to the hub towards the other, clutch half rotatable relative to the hub spring-loaded is, the parting plane between the coupling halves several arranged on a circle by a ball cage has guided balls which in the locked state for Torque transmission from one clutch to the other half of the lungs in substantially conical countersinks in the facing flat end faces of the two Coupling halves are seated.  

Vergleichbare Sicherheitskupplungen sind aus der DE-OS 25 44 919 oder dem DE-GM 78 19 690 der Anmelderin bekanntge­ worden. Die Sicherheitskupplung nach der erstgenannten Druckschrift ist nach einer vollen Drehung der Antriebs­ welle wieder einzurasten bestrebt, auch wenn die Überlast noch andauert. Die Sicherheitskupplung nach der zweiten Druckschrift funktioniert insofern anders, als sie nach dem Ausrasten eine Freilaufstellung einnimmt, in der die beiden Kupplungshälften gegeneinander frei durchdrehen können, bis die Überlast beseitigt ist.Comparable safety clutches are from DE-OS 25 44 919 or DE-GM 78 19 690 of the applicant been. The safety clutch according to the former Print is after a full rotation of the drive shaft tries to snap back in, even if the overload still ongoing. The safety clutch after the second Print works differently in that it works after Disengage takes up a freewheel position in which the two Can freely turn coupling halves against each other until the overload has been removed.

Vorgenanntem Stand der Technik und vergleichbaren Lösungen, bei denen die kugelförmigen Mitnehmerkörper zwischen den beiden Kupplungshälften in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen in ansonsten ebenen Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen, ist der Nachteil gemeinsam, daß es beim Ausrasten der Kupplung zu lokalen Druckspitzen kommt, die im Falle der ständigen Wiederkehr solcher Überlastfälle zu einer allmählichen Veränderung der den kugelförmigen Mitnehmerkörpern dargebotenen Umlaufbahn führen, was im Ergebnis zu einem veränderten Ausrastverhalten der Sicher­ heitskupplung nach häufigem Auslösen derselben und somit zu einer verkürzten Lebensdauer führt.The aforementioned state of the art and comparable solutions, where the spherical driver body between the two coupling halves in a substantially conical shape Ball countersinks in the otherwise flat end faces of the two Coupling halves are seated, the disadvantage is that it local pressure peaks occur when the clutch disengages, those in the event of constant recurrence of such overload cases to a gradual change in the spherical Carrier bodies presented orbit lead what in Result in a changed disengagement behavior of the safety clutch after frequent tripping and thus too leads to a shortened service life.

Es ist hiernach die der vorliegenden Erfindung zugrundelie­ gende Aufgabe, eine Sicherheitskupplung der gattungsgemäß vorausgesetzten Art derart weiterzubilden, daß sich das eingestellte Grenzmoment der Sicherheitskupplung auch nach vielen Auslösevorgängen nicht merkbar verändert, und daß gleichzeitig die Lebensdauer der Kupplung wesentlich erhöht wird.It is therefore the basis of the present invention task, a safety clutch of the generic type assumed kind in such a way that the  set limit torque of the safety clutch also after many triggers not noticeably changed, and that at the same time, the life of the clutch is significantly increased becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Übergangsbereich zwischen den einzelnen Kugelsenkungen im wesentlichen sattelförmig gestaltet ist, also in Um­ fangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav. Durch die konvexe Form wird erreicht, daß die Kugel immer wieder in eine Senkung einrastet und durch die konkave Form in radialer Richtung wird eine bessere Lebensdauer erreicht, d. h. die so ausgebildete Umlaufbahn und damit das einge­ stellte Drehmoment verändern sich auch nach häufigem Aus­ lösen nicht, weil lokale Druckspitzen abgebaut werden, so daß eine besonders hohe Lebensdauer bei gleichbleibendem Drehmoment einer derart ausgebildeten Sicherheitskupplung erreicht wird.This object is achieved in that each transition area between the individual counterbores is essentially saddle-shaped, in other words traversing direction convex and concave in radial direction. By The convex shape is achieved that the ball keeps coming back engages in a counterbore and thanks to the concave shape radial direction a better service life is achieved d. H. the orbit thus formed and thus the one set torque also change after frequent off don't solve because local pressure peaks are reduced, so that a particularly long service life with the same Torque of a safety clutch designed in this way is achieved.

Vorzugsweise ist der konkave Ausrundungsradius des Über­ gangsbereiches geringfügig größer als der Kugelradius der drehmomentübertragenden Mitnehmerkörper. Es liegt auf der Hand, daß die günstigsten Druckverhältnisse erreicht wer­ den, wenn eine Kugel sich auf einer gekrümmten Fläche anschmiegt, die mit geringfügig größerem Radius ausgeführt ist. The concave fillet radius is preferably the over gear range slightly larger than the radius of the ball torque-transmitting driver body. It is on the Hand that the most favorable pressure conditions are achieved when a ball is on a curved surface hugs that run with a slightly larger radius is.  

Es ist weiterhin zu bevorzugen, daß die kleinste Breite des sattelförmigen Übergangsbereiches zwischen den einzelnen Kugelsenkungen im wesentlichen dem Kugelradius entspricht. Dadurch ist gewährleistet, daß die für die Druckübertragung zur Verfügung stehende Fläche und somit die Flächenpressung einen bestimmten Mindestwert auch im Bereich des höchsten Punktes zwischen zwei Kugelsenkungen nicht unterschreitet.It is further preferred that the smallest width of the saddle-shaped transition area between the individual Ball countersinks essentially correspond to the ball radius. This ensures that the pressure transfer available area and thus the surface pressure a certain minimum value even in the range of the highest Point between two counterbores.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrie­ ben. In diesen zeigt:An embodiment of the present invention is described in Described in more detail with reference to the accompanying drawings ben. In these shows:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Sicherheitskupplung, die in erfindungsgemäßer Weise mit dem neuartig ausgebildeten Übergangsbereich zwischen den Kugel­ senkungen versehen werden kann; Figure 1 is an axial section through a safety clutch that can be provided in the inventive manner with the newly designed transition area between the ball recesses.

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Kupplungshälfte mit der ebenen Stirnfläche und den darin enthaltenen Kugelsenkungen bzw. den dazwischen angeordneten sattelförmigen Übergangsbereichen, deren genaue Form sich aus den verschiedenen Schnittdarstel­ lungen A-B, C-D, E-F und G-H ergibt; und Figure 2 is a plan view of a coupling half with the flat end face and the ball recesses contained therein or the saddle-shaped transition areas arranged between them, the exact shape of which results from the various sectional representations AB, CD, EF and GH; and

Fig. 3 den Umriß eines Zapfenfräsers zur Herstellung der Kugelrille bzw. der Umlaufbahn zwischen den Kugelsenkungen, sowie einen weiteren Zapfenfräser zur Herstellung der einzelnen Kugelsenkungen. Fig. 3 shows the outline of a tenon mill for producing the ball groove or the orbit between the ball countersinks, and a further tenon mill for producing the individual ball countersinks.

Auf einer mit einer Keilnut versehenen Nabe 1 sind die zwei Kupplungshälften, d. h. der Druckflansch 2 und das Schalt­ teil 3 konzentrisch angeordnet. Das Schaltteil 3 ist axial verschieblich aber drehstarr mit der Nabe 1 verbunden und wird durch Tellerfedern 15, die von einer Einstellmutter 4 auf der Nabe vorgespannt werden, in Richtung auf den Druck­ flansch 2 beaufschlagt. Zwischen den einander axial gegen­ überstehenden ebenen Stirnflächen von Schaltteil und Druck­ flansch sind die Kugeln 14 vorgesehen, die von einem Kugel­ käfig 5 geführt werden und im eingerasteten Zustand in den Kugelsenkungen im Druckflansch bzw. im Schaltteil sitzen. Zwischen dem Druckflansch 2 und einem Radialflansch 6 der Nabe 1 ist ein Axiallager 12 vorgesehen. Außerdem ist ein Gleitlager 7 zur radialen Festlegung des Druckflansches 2 vorgesehen.On a hub 1 provided with a keyway, the two coupling halves, ie the pressure flange 2 and the switching part 3 are arranged concentrically. The switching part 3 is axially displaceable but non-rotatably connected to the hub 1 and is acted upon by flange springs 15 which are biased by an adjusting nut 4 on the hub in the direction of the pressure flange 2 . Between the axially opposing flat end faces of the switching part and pressure flange, the balls 14 are provided, which are guided by a ball cage 5 and sit in the recessed state in the ball recesses in the pressure flange or in the switching part. An axial bearing 12 is provided between the pressure flange 2 and a radial flange 6 of the hub 1 . In addition, a slide bearing 7 is provided for the radial fixing of the pressure flange 2 .

Ein Endschalterstift 21 eines Endschalters 20 greift in eine Umfangsnut am Schaltteil 3 ein, so daß die kurzzeitige Axialverschiebung des Schaltteils 3 beim Auslösen der Sicherheitskupplung den Endschalter betätigt, so daß beispielsweise der das zu übertragende Drehmoment erzeu­ gende Antrieb stillgesetzt wird.A Endschalterstift 21 of a limit switch 20 engages, so that the momentary axial displacement of the switching member 3 actuates a limit switch when initiating the safety clutch in a circumferential groove on the switching member 3, so that, for example, the torque to be transmitted erzeu constricting drive is stopped.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 und den zugehörigen Schnittansichten zu ersehen ist, sind die in der ebenen Stirnfläche einer Kupplungshälfte regelmäßig verteilten Kugelsenkungen 16 in Umfangsrichtung durch eine neuartig gestaltete Umlaufbahn miteinander verbunden. Diese sorgt dafür, daß jeder Übergangsbereich 17 zwischen den einzelnen Kugelsenkungen 16 im wesentlichen sattelförmig gestaltet ist, also in Umfangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav, wobei die konvexe Form in der Fig. 2 in der Ab­ wicklung A nach B im Schnitt dargestellt ist. Demgegenüber zeigen die Schnitte C-D, E-F und G-H die konkave Form der jeweiligen Radialschnitte. Die Umlaufbahn ist also auf ihrer gesamten Umfangslänge im Radialschnitt gesehen konkav ausgestaltet, wobei die Tiefe der konkaven Bahn gegenüber der ebenen Stirnfläche in Axialrichtung derart wellenförmig variabel gestaltet ist, daß jeweils der tiefste Punkt der Bahn mit dem Zentrum einer Kugelsenkung 16 zusammenfällt und deren höchster Punkt wenigstens so tief unter der ebenen Stirnfläche 18 liegt, daß die kleinste Breite der Bahn 17 etwa der Hälfte des Kugeldurchmessers entspricht.As can be seen in particular from FIG. 2 and the associated sectional views, the ball countersinks 16 , which are regularly distributed in the flat end face of a coupling half, are connected to one another in the circumferential direction by a newly designed orbit. This ensures that each transition region 17 between the individual ball recesses 16 is essentially saddle-shaped, that is to say convex in the circumferential direction and concave in the radial direction, the convex shape in FIG. 2 being shown in section A to B in section. In contrast, the cuts CD, EF and GH show the concave shape of the respective radial cuts. The orbit is thus designed to be concave over its entire circumferential length in radial section, the depth of the concave path being designed to be wavy in the axial direction relative to the flat end face such that the lowest point of the path coincides with the center of a ball countersink 16 and its highest point is at least so deep below the flat end face 18 that the smallest width of the track 17 corresponds to approximately half the ball diameter.

Zur Herstellung der Kugelsenkungen und der sie verbindenden Umlaufbahn können Zapfenfräser mit Werkzeugkonturen etwa wie aus der Fig. 3 ersichtlich verwendet werden. Zur Aus­ bildung der einzelnen Kugelsenkungen wird der in seinem untersten Bereich kegelförmig ausgestaltete mit abgerunde­ ten Randbereichen versehene Fräser für die Kugelsenkungen in die in Fig. 2 ersichtliche ebene Stirnfläche 18 vertikal abgesenkt, und zwar an den entsprechend der gewünschten Teilung vorgesehenen Stellen. lm Anschluß daran wird der Fräser für die Kugelrille nach dem linken Bild der Fig. 3 in axialer Ausrichtung mit einer Kugelsenkung in diese eingeführt, wonach diese Kupplungshälfte um ihre Längsachse gedreht wird und gleichzeitig der Fräser eine wellenförmige Zustellbewegung parallel zu der Längsachse der Kupplungs­ hälfte ausführt, so daß der höchste Punkt dieser wellen­ förmigen Zustellbewegung gerade in der Mitte zwischen zwei Kugelsenkungen und der tiefste Punkt dieser wellenförmigen Zustellbewegung gerade im Zentrum einer Kugelsenkung liegt - man vergleiche die verschiedenen Schnitte der Fig. 2.To produce the ball countersinks and the orbit connecting them, tenon cutters with tool contours can be used, for example as shown in FIG. 3. To form the individual ball countersinks in its lowermost area, conically designed with rounded th edge areas, the cutter for the ball countersinks into the plane end face 18 shown in FIG. 2 is vertically lowered, specifically at the points provided for the desired division. Following this, the milling cutter for the ball groove according to the left image in FIG. 3 is inserted into it in axial alignment with a ball countersink, after which this coupling half is rotated about its longitudinal axis and at the same time the milling cutter executes an undulating feed movement parallel to the longitudinal axis of the coupling half , so that the highest point of this wave-shaped feed movement lies exactly in the middle between two ball countersinks and the lowest point of this wave-shaped feed movement lies precisely in the center of a ball countersink - compare the different sections of FIG. 2.

Claims (3)

1. Sicherheitskupplung, mit zwei Kupplungshälften (2, 3), von denen die eine in Richtung auf die andere federbe­ aufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupp­ lungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, ggfs. durch einen Kugelkäfig (5) geführte Kugeln (14) aufweist, die im eingerasteten Zustand zu Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen KuppIungshälfte in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen (16) in den einander zuge­ wandten ebenen Stirnflächen (18) der beiden Kupplungs­ hälften sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ gangsbereich (17) zwischen den einzelnen Kugelsenkungen (16) im wesentlichen sattelförmig gestaltet, also in Um­ fangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav ist.1. Safety coupling, with two coupling halves ( 2 , 3 ), one of which is spring-loaded in the direction of the other, with the parting plane between the coupling halves several balls arranged on a circle, possibly guided by a ball cage ( 5 ) ( 14 ), which in the locked state for torque transmission from one to the other half of the coupling in substantially conical spherical countersinks ( 16 ) are seated in the facing flat end faces ( 18 ) of the two coupling halves, characterized in that the transition region ( 17 ) between the individual ball countersinks ( 16 ) designed essentially saddle-shaped, that is convex in the circumferential direction and concave in the radial direction. 2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der konkave Ausrundungsradius des Übergangs­ bereiches (17) geringfügig größer ist als der Radius der Kugeln (14).2. Safety coupling according to claim 1, characterized in that the concave fillet radius of the transition region ( 17 ) is slightly larger than the radius of the balls ( 14 ). 3. Sicherheitskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kleinste Breite des sattelförmigen Über­ gangsbereiches (17) zwischen den einzelnen Kugelsenkungen (16) in den ansonsten ebenen Stirnflächen der beiden Kupp­ lungshälften im wesentlichen dem Kugelradius entspricht.3. Safety coupling according to claim 2, characterized in that the smallest width of the saddle-shaped transition area ( 17 ) between the individual ball countersinks ( 16 ) in the otherwise flat end faces of the two coupling halves corresponds substantially to the ball radius.