DE4134919C2 - - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D43/202—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type
- F16D43/204—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rastanordnung zur Verriegelung
und überlastbedingten Entriegelung für den Schaltbolzen
eines Überlastelementes an einer Überlastkupplung,
wobei ein in der einen Kupplungshälfte verschiebbar angeordneter
Schaltbolzen an seinem Vorderende mit der anderen
Kupplungshälfte in formschlüssigem, sich bei Überlast
durch Axialverschiebung des Schaltbolzens von der anderen
Kupplungshälfte fort lösenden Eingriff befindet, während
er an seinem rückwärtigen, in einem Gehäuse der einen
Kupplungshälfte angeordneten Ende die Rastanordnung aufweist,
die das rückwärtige Bolzenende mit einer Federanordnung
umgibt, welche einerseits mit ihrem der anderen
Kupplungshälfte abgewandten Ende wenigstens teilweise an
dem Gehäuse und andererseits an einem Bund des Schaltbolzens
abgestützt ist, und wobei ein Ende der Federanordnung
über einen Gleitring gegen mehrere über den Umfang
des Schaltbolzens verteilt angeordnete Verriegelungselemente
abgestützt ist, die zwischen Gleitring, einer
Kegelmantelfläche des Schaltbolzens und einer im wesentlichen
radial gerichteten Anlagefläche des Gehäuses eingefangen
sind.
Derartige Rastanordnungen sind durch die EP-PS 1 56 993,
die DE-PS 36 02 282 sowie die DE-OS 37 20 301 bekannt.
Eine vergleichbare Rastanordnung zeigt auch die US-PS
30 80 029.
Dabei weist der Schaltbolzen für die auf der der anderen
Kupplungshälfte zugewandten Seite der Federanordnung ge
legenen Verriegelungselemente als Abstützung eine Kegel
mantelfläche auf, die sich bezogen auf den Schaltbolzen
nach radial außerhalb auf die andere Kupplungshälfte hin
erstreckt. Diese Bauform führt dazu, daß bei überlastbe
dingter Verschiebung des Schaltbolzens die Verriegelungs
elemente gegen die Wirkung der Kraft der Federanordnung
radial nach außen gequetscht werden so lange, bis der
Schaltbolzen innerhalb der dann nach außen verschobenen
Verriegelungselemente mit einer von der anderen Kupp
lungshälfte fort gerichteten Bewegung durch diese hin
durchtreten kann. Damit verbindet sich mit der bekannten
Bauform ein verhältnismäßig großer sogenannter Ausschalt
winkel zwischen den beiden Kupplungshälften, das heißt
ein Verdrehwinkel, der zwischen dem Überlastzustand von
Schaltbolzen und dessen Eingriff in die andere Kupplungs
hälfte einerseits sowie der Reaktion im Sinne des Aus
schaltens der Kupplung nach entsprechender Axialverschie
bung des Schaltbolzens liegt. Das heißt also, daß im be
kannten Falle die Kupplung nur relativ träge im Sinne
eines Ausschaltens auf den Überlastzustand reagiert,
wobei insbesondere die sich mit der zunehmenden Belastung
des Federpaketes ergebenden Reibkräfte zwischen den Ver
riegelungselementen und deren Anlage an dem Gleitring,
der Kegelmantelfläche des Schaltbolzens sowie der Ge
häuseabstützung eine Rolle spielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rastanordnung der ein
gangs genannten Art dahingehend abzuwandeln bzw. anders
zu gestalten, daß sie eine Verringerung des Ausschaltwin
kels ermöglicht und damit auch eine Verkleinerung der
Differenz zwischen Ansprechmoment und Ausschaltmoment bei
einer Kupplung gegeben ist. Dies soll ohne zusätzlichen
Platzaufwand im Rahmen der auch durch den bekannten Fall
vorgegebenen Mittel ermöglicht werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist ausgehend
von einer Rastanordnung der eingangs genannten Art erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federanordnung in
Richtung auf die andere Kupplungshälfte gegen eine radia
le Schulter des Schaltbolzens abgestützt ist, daß der
Schaltbolzen am rückwärtigen Ende eine radial nach außen
sich von der anderen Kupplungshälfte fort erstreckende
Kegelmantelfläche für die Verriegelungselemente aufweist,
daß die Verriegelungselemente gegen die auf die andere
Kupplungshälfte zu gerichtete Anlagefläche derart abge
stützt sind, daß sie bei einem überlastbedingten Auswei
chen des Schaltbolzens in Richtung auf die Bolzenachse
verschiebbar sind, und daß die Verriegelungselemente bei
auf die Bolzenachse zu verschobener Stellung innerhalb
einer den Schaltbolzen umgebenden Bohrung des Gehäuses
parallel zum Schaltbolzen über die Anlagefläche hinaus
von der anderen Kupplungshälfte fort verschiebbar sind.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Konstruk
tion für die Rastanordnung dahingehend geändert, daß
nunmehr beim Ausschaltvorgang der Kupplung die Kegelman
telfläche des Schaltbolzens von der Anlage gegen die Ver
riegelungselemente fortgenommen wird, so daß die Verrie
gelungselemente unter der Wirkung der Kraft des Federpa
ketes nach radial innen auf den Schaltbolzen zu und dann
mit dem Schaltbolzen innerhalb der Bohrung axial verscho
ben werden. Damit ergibt sich an den Verriegelungselemen
ten im Zuge des Ausschaltvorganges eine Entlastung, bzw.
deren Freigabe im Sinne der vorstehend genannten Bewe
gung, so daß sich mit dem Ausschaltvorgang nur eine ge
ringe, vorübergehende Steigerung der Anpreßkräfte an den
Verriegelungselementen ergibt. Damit ist eine vergleichs
weise erhebliche Herabsetzung des Ausschaltwinkels bzw.
des Ansprechmomentes der Rastanordnung im Sinne einer Ab
schaltung der Kupplung erreicht, ohne daß es dazu ver
gleichsweise - von der konstruktiven Gestaltung abgesehen
- einer Änderung in der Zahl und Art der verwendeten Ele
mente bedürfte.
Mit der erfindungsgemäßen Bauform verbindet sich der wei
tere Vorteil, daß nunmehr die Verriegelungselemente an
einem vergleichsweise größeren Umfang sich in Verriege
lungsstellung befinden und sich von da ausgehend zur Ent
riegelung in eine Stellung geringerem Umfanges begeben,
wodurch die Belastbarkeit bzw. Tragfähigkeit oder ande
rerseits die Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß gegen
über der bekannten Anordnung verbessert, bei der die Ver
riegelungselemente ihre eigentliche tragende Belastung
auf einem kleineren Umfang erfahren, von dem aus sie dann
zur Entriegelung auf einen größeren Umfang verschoben
werden.
Nach der Erfindung ergeben sich verschiedene Bauformen
als zweckmäßig.
So kann einmal vorgesehen sein, daß bei Verriegelungs
stellung der Rastanordnung die Verriegelungselemente an
einer radial gerichteten Ringfläche des Gleitringes sowie
an einer Kegelmantelfläche des Gehäuses in Anlage sind,
die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche des Schaltbol
zens geneigt ist.
Es ist jedoch auch möglich, daß bei Verriegelungsstellung
der Rastanordnung die Verriegelungsselemente einerseits
an einer Kegelmantelfläche des Gleitringes in Anlage
sind, die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens geneigt ist, sowie andererseits an einer
Kegelmantelfläche des Gehäuses, die ebenfalls entgegenge
setzt der Kegelmantelfläche des Schaltbolzens geneigt
ist, wobei die Neigung der Kegelmantelfläche des Gleit
ringes gegenüber der Neigung der Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens geringer ist als die Neigung der Kegelman
telfläche des Gehäuses gegenüber der Kegelmantelfläche
des Schaltbolzens.
Eine weitere Möglichkeit muß darin gesehen werden, daß
bei Verriegelungsstellung der Rastanordnung die Verriege
lungselemente an einer radialen Anlagefläche des Gehäuses
und an einer Kegelmantelfläche des Gleitringes in Anlage
sind, die gleichsinnig mit der Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens geneigt ist, jedoch gegenüber der Achse des
Schaltbolzens einen größeren Winkel einschließt als die
Kegelmantelfläche des Schaltbolzens.
Schließlich ist es auch möglich, daß bei Verriegelungs
stellung der Rastanordnung die Verriegelungselemente
einerseits an einer Kegelmantelfläche des Gehäuses in An
lage sind, die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens geneigt ist, sowie andererseits an einer
Kegelmantelfläche des Gleitringes, die gleichsinnig mit
der Kegelmantelfläche des Schaltbolzens geneigt ist, je
doch gegenüber der Achse des Schaltbolzens einen größeren
Winkel einschließt als die Kegelmantelfläche des Schalt
bolzens.
In allen Fällen, die sich je nach den Anforderungen des
Einzelfalles aus konstruktiven Gründen als zweckmäßig er
weisen können, ist es sichergestellt, daß die Verriege
lungselemente bei überlastbedingter Ausweichbewegung der
Kegelmantelfläche des Schaltbolzens durch von der Feder
anordnung verursachte Keilwirkung radial in Richtung auf
den Schaltbolzen bewegt werden, um dann mit dem Schalt
bolzen in der Bohrung innerhalb der Anlagefläche weiter
zuwandern.
Was die Ausbildung der Verriegelungselemente betrifft, so
können dies im einfachsten Falle mehrere über den Umfang
des Schaltbolzens verteilt angeordnete Kugeln sein. Ins
besondere für Fälle höherer Belastung kann es jedoch
zweckmäßig sein, daß die Verriegelungselemente über den
Umfang des Schaltbolzens verteilt angeordnete Ringsegmen
te mit polygonalem Querschnitt sind, deren druckaufneh
mende Seitenflächen parallel zu den Anlageflächen von
Gleitring, Schaltbolzen und Gehäuse sind. Diese Ringseg
mente müssen natürlich im Einschaltzustand derart mit ge
genseitigem Abstand über den Umfang des Schaltbolzens
verteilt angeordnet sein, daß sie sich bei der mit der
Entriegelung der Rastanordnung ergebenden Verlagerung auf
einen kleineren Durchmesser nicht gegenseitig im Wege
stehen.
Gerade bei Verwendung von Verriegelungselementen in Form
von Ringsegmenten mit polygonalem Querschnitt ist die
Bauform zweckmäßig, bei der die Anlagefläche des Gehäuses
bezogen auf die Bolzenachse radial gerichtet ist, da sich
hier dann für die Verriegelungselemente keine Änderung
der grundsätzlich ebenen, flächigen Paarung gegenüber der
Anlagefläche im Zuge des Entriegelungsvorganges ergibt,
wie dies der Fall wäre, wenn bei Verriegelungselementen
in Form von Kreissegmenten mit polygonalem Querschnitt
die Anlagefläche am Gehäuse als Kegelmantelfläche ausge
bildet wäre.
In weiterer konstruktiver Ausbildung des Gegenstandes der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse als mit
der einen Kupplungshälfte verschraubbares Gehäuseteil
ausgebildet ist, wodurch sich hinsichtlich der Montage
erhebliche Erleichterungen ergeben.
Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Kegelman
telfläche des Schaltbolzens durch eine Bolzenkappe gebil
det ist, die am der anderen Kupplungshälfte abgewandten
Ende auf den Schaltbolzen aufgesetzt und mit diesem ver
schraubt ist. Hiermit ergibt sich insbesondere die Mög
lichkeit, die Federanordnung bei der Montage über die
zentrale Schraube für die Kappe vorzuspannen, wozu nur
ein relativ kleines Anziehmoment benötigt wird.
Unter Zusammenfassung der beiden vorstehend genannten
konstruktiven Einzelheiten kann es ferner zweckmäßig
sein, daß die Bolzenkappe den Gleitring auf dessen der
anderen Kupplungshälfte zugewandten Seite mit einem
lösbaren Radialsteg in Form eines Sprengringes
hintergreift und daß die Bolzenkappe an ihrem
der anderen Kupplungshälfte abgewandten Ende einen gege
benenfalls lösbaren Radialsteg aufweist, der mit einer
endständigen, die die Bolzenkappe aufnehmende Bohrung des
Gehäuseteils erweiternden Ausnehmung des Gehäuseteils in
Eingriff ist.
Durch diese Bauform werden Bolzenkappe, Verriegelungsele
mente, Gleitring und Gehäuseteil zu einer unverlierbaren
Einheit miteinander vereinigt, die für Änderungen inner
halb der Federanordnung im Hinblick auf eine Änderung des
Überlastmomentes der Rastanordnung leicht insgesamt abge
schraubt bzw. abgenommen werden kann, um die Federanord
nung zugänglich zu machen. Hier besteht dann auch in be
sonders einfacher Weise die Möglichkeit, zwischen Gleit
ring und Federanordnung oder Federanordnung und Schulter
des Schaltbolzens Beilegscheiben einzusetzen, um in be
sonders feinfühliger Weise die Stärke der Federanordnung
zu steuern.
Insbesondere dann, wenn zum Wiedereinschalten die Schalt
bolzen an ihrem der zweiten Kupplungshälfte abgewandten
Ende durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat oder dergleichen
beaufschlagbar sein sollen, so daß an diesem Ende kon
struktiv eine geschlossene Einheit gebildet ist, ist es
schließlich zweckmäßig, daß der Schaltbolzen zweiteilig
ausgebildet ist, derart, daß der die Federanordnung
aufnehmende Bolzenschaft mit dem die Schulter endständig
bildenden, der anderen Kupplungshälfte zugewandten Teil
des Bolzens durch Schrauben oder dergleichen lösbar ver
bunden ist. Hier können dann für den Fall, daß an der
Stärke der Federanordnung etwas geändert werden soll, die
beiden Teile des Bolzens voneinander gelöst werden bzw.
es kann der die Schulter endständig bildende Bolzenteil
abgeschraubt werden, so daß das dortige Ende der Federan
ordnung zugänglich wird, um entweder an der Feder selbst,
die üblicherweise durch ein Paket von Tellerfederscheiben
gebildet ist, etwas zu variieren oder aber an auf dieser
Seite angeordneten Beilegscheiben eine feinfühlige Ände
rung vorzunehmen.
Weitere Merkmale und Einzelheiten des Gegenstandes der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsformen, die auf der Zeichnung dargestellt
sind. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Rastanordnung im eingeschalte
ten und ausgeschalteten Zustand;
Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Rastanord
nung in eingeschaltetem und ausgeschaltetem
Zustand;
Fig. 5 bis 10 eine dritte Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Rastanordnung unter Darstellung von
Einzelheiten und der sich mit dem Entriege
lungsvorgang einstellenden Verhältnisse;
Fig. 11 eine Ausführungsform gemäß den Fig. 5 bis
10 unter Ergänzung durch weitere Einzelhei
ten;
Fig. 12 eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Rast
anordnung in Verbindung mit einer doppelt
wirkenden Überlastkupplung;
Fig. 13 eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Rast
anordnung gemäß Fig. 12 in abgewandelter
Bauform und
Fig. 14 eine Ausführung gemäß Fig. 11 in geänderter
Art.
Fig. 1 zeigt im teilweisen Axialschnitt eine Überlast
kupplung mit einer Kupplungshälfte 1 und einer Kupplungs
hälfte 2, die zueinander koaxial und drehbar, nicht je
doch axial verschiebbar sind.
Die Kupplungshälften 1 und 2 stehen mit ihren Stirnflä
chen 3 und 4 einander gegenüber. Dabei enthält die Kupp
lungshälfte 2 gleichmäßig über den Umfang verteilt einge
steckte und durch Schrauben 5 befestigte Einsätze 6, die
der Kupplungshälfte 1 zugewandte Mulden 7 aufweisen. In
jede Mulde 7 greift bei eingeschalteter Kupplung eine von
der Kupplungshälfte 1 getragene Kugel 8 ein, die mit den
Flanken der Mulde 7 in Anlage ist.
Die Kugel 8 befindet sich an dem der Kupplungshälfte 2
zugewandten Ende eines Schaltbolzens 9, der in der Kupp
lungshälfte 1 parallel zur Kupplungsachse in einem Ein
satzteil 10 verschiebbar gelagert ist. Das rückwärtige
Ende des Bolzens ist mit einer Verdickung 11 in einem zum
Bolzen 9 koaxialen Gehäuse 12 verschiebbar gelagert, das
mit Schrauben 13 an die Kupplungshälfte 1 angeflanscht
ist.
Den Bolzen 9 umgibt an seinem Schaft 14 eine Federanord
nung 15 aus Tellerfedern, die sich auf der der Kupplungs
hälfte 2 zugewandten Seite gegen einen Bund 16 des Bol
zens 9 und auf der gegenüberliegenden Seite gegen einen
Gleitring 17 abstützt, der auf dem Schaft 14 des Bolzens
9 axial verschiebbar und ebenso innerhalb der Bohrung des
Gehäuses 12 axial verschiebbar gelagert ist.
Die über den Gleitring 17 übertragene Kraft der Federan
ordnung 15 geht mittels einer radialen Fläche 18 des
Gleitringes 17 auf Kugeln 19, die zu mehreren gleichmäßig
über den Umfang des Bolzens 9 verteilt angeordnet sind.
Die Kugeln 19 stützen sich einerseits gegen eine Kegel
mantelfläche 20 des Gehäuses 12 ab und zum anderen gegen
eine Kegelmantelfläche 21 des Bolzens 9, die an diesem
zwischen dem Schaft 14 und der Verdickung 11 gebildet
ist. Die Kegelmantelfläche 21 ist nach radial außen von
der Kupplungshälfte 2 fortgerichtet, während die Kegel
mantelfläche 20 des Gehäuses 12 entgegengesetzt der
Kegelmantelfläche 21 gerichtet ausgebildet ist.
Diese Anordnung hat die Wirkung, daß bei eingeschalteter
Kupplung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die Kraft
der Federanordnung 15 über den Bund 16 den Bolzen 9 in
Richtung auf die Kupplungshälfte 2 schiebt bzw. hält, so
daß die Kugel 8 sich in Eingriff mit der Mulde 7 befindet
und somit die Kupplungshälften 1 und 2 formschlüssig mit
einander verbunden sind.
Tritt eine Überlast an der Kupplung auf, so wird die
Kugel 8 durch Relativdrehung der Kupplungshälften 1 und 2
gegeneinander aus der Mulde 7 gedrückt, was gleichermaßen
zu einer Bewegung des Schaltbolzens 9 bezogen auf Fig. 1
von links nach rechts führt. Dadurch weicht auch die
Kegelmantelfläche 21 nach rechts aus, so daß die Kugeln
19 dort keine Anlage bzw. Abstützung mehr haben. Dies
führt dazu, daß die Kugeln vermöge der Kraft der Federan
ordnung 15 entlang der Kegelmantelfläche 20 radial nach
innen zum Außenmantel des Schaftes 14 des Schaltbolzens 9
wandern so lange, bis sie von der Kegelmantelfläche 20
freikommen und in einer sich daran anschließenden axialen
Bohrung 22 zusammen mit dem Bolzen 9 weiter nach rechts
wandern können.
Dieser damit erreichbare Endzustand ist in Fig. 2 darge
stellt. Er zeigt den Schaltbolzen 9 in seiner der Entrie
gelungsstellung entsprechenden, bezogen auf Fig. 2 rech
ten Extremlage, bei der die Federanordnung 15 praktisch
entspannt ist und sich die Kugel 8 völlig innerhalb der
Kupplungshälfte 1 befindet. Durch die beschriebene Anord
nung und deren Wirkungsweise ist praktisch sicherge
stellt, daß die Kugel 8 beim Auskuppeln nicht noch einmal
zurückschlagen und dadurch zu Beschädigungen gegenüber
der Kupplungshälfte 2 führen kann.
Wie ersichtlich, findet im vorliegenden Falle das Entrie
geln der so insgesamt dargestellten Rastanordnung für die
Kugel 8 dadurch statt, daß die Kugeln 19 durch Fortnahme
der Kegelmantelfläche 21 entlastet werden, so daß sie
praktisch mühelos in die Bohrung 22 des Gehäuses 12 ge
langen können, ohne daß damit eine nennenswerte Änderung
der Vorspannkraft der Federanordnung 15 einhergeht. Da
durch wird bei Überschreiten der durch die Federanordnung
15 vorherbestimmten Kupplungskraft zwischen Kugel 8 und
Mulde 7 bewirkten Verschiebung des Schaltbolzens 9 von
der Kupplungshälfte 2 fort der Bolzen 9 innerhalb des Ge
häuses 12 sehr schnell und ohne nennenswerten weiteren
Kraftanstieg zwischen Kugel 8 und dessen Anlage an der
Wand der Mulde 7 entriegelt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen den Gegenstand der Fig. 1 und 2
in etwas abgewandelter Form. Hier sind wiederum Kupp
lungshälften 30 und 31 vorhanden, wobei der Schaltbolzen
32 jedoch an seinem der Kupplungshälfte 31 zugewandten
Vorderende eine zahnförmige Schneide 33 aufweist, die in
eine entsprechende Zahnlücke 34 bei eingeschalteter Kupp
lung eingreift, die durch einen Einsatz 35 der Kupplungs
hälfte 31 gebildet ist, welcher mit Schrauben 36 in der
Kupplungshälfte 31 befestigt ist.
Der Schaltbolzen 32 ist mit seinem der Kupplungshälfte 31
zugewandten Ende in einem Gehäuseteil 37 verschiebbar und
mit seinem rückwärtigen, eine Verdickung bildenden Ende
38 in einem Gehäuseteil 39, das auf das Gehäuseteil 37
aufgeschraubt ist. Das rückwärtige, verdickte Ende 38 des
Schaltbolzens 32 ist als Bolzenkappe ausgebildet, die auf
den Schaft 40 des Schaltbolzens 32 vermittels einer
Schraube 41 aufgesetzt ist.
Die Bolzenkappe 38 bildet an ihrem der Kupplungshälfte 31
zugewandten Ende wieder die bereits anhand der Fig. 1 und
2 erläuterte Kegelmantelfläche 42, der eine gleichgerich
tete, gegenüber der Bolzenachse jedoch einen größeren
Winkel einschließende Kegelmantelfläche 43 eines Gleit
ringes 44 gegenübersteht, wobei zwischen diese Kegelman
telflächen gleichmäßig über den Umfang des Schaltbolzens
32 verteilt angeordnete Kugeln 45 eingelegt sind, die
sich dritterseits gegen eine radiale Fläche 46 eines ge
härteten Ringes 47 abstützen, der in das Gehäuseteil 39
eingesetzt ist.
Den Schaft 40 des Schaltbolzens 32 umgibt wieder eine
Federanordnung 48 aus Tellerfedern, die sich auf der dem
Gleitring 44 abgewandten Seite gegen einen Bund 49 des
Schaltbolzens 32 abstützt.
Die Wirkungsweise dieser Rasteinrichtung ist mit der der
anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen gleichartig. Findet
eine Überlastung der durch die Kupplungshälfte 30 und 31
gebildeten Kupplung statt, so wird der Zahn 33 aus der
Zahnlücke 34 und damit der Schaltbolzen 32 bezogen auf
Fig. 3 von links nach rechts verschoben, wodurch die
Kegelmantelfläche 42 die Kugeln 45 freigibt, so daß diese
entlang der Radialfläche 46 des Ringes 47 nach innen in
Richtung auf den Schaft 40 des Bolzens 32 wandern können
solange, bis sie in der durch den Ring 47 gebildeten Boh
rung 50 zusammen mit dem Bolzen 32 weiter bezogen auf
Fig. 3 von links nach rechts wandern können. Diese Bewe
gung der Kugeln 45 nach radial innen wird durch die
Kegelmantelfläche 43 des Gleitringes 44 unter der Kraft
der Federanordnung 48 bewirkt.
Der sich daraus schließlich ergebene Ausschaltzustand
dieser Rastanordnung ist in Fig. 4 dargestellt.
Zu den Fig. 1 bis 4 ist gemeinsam zu sagen, daß eine
Wiedereinschaltung der Rastanordnung dadurch geschieht,
daß der Schaltbolzen 9 bzw. 32 durch Einwirkung von außen
auf sein der Kupplungshälfte 2 bzw. 31 abgewandtes Ende
wieder eingerückt werden kann so, daß die Kugel 8 in die
Mulde 7 bzw. der Zahn 33 in die Zahnlücke 34 gelangt.
Die Fig. 5 bis 10 zeigen eine den Fig. 3 und 4 vergleich
bare Bauform, wobei für den Gegenstand der Fig. 5 bis 10
der Einfachheit halber die Bezifferung der Fig. 3 und 4
wieder verwendet ist. Einziger Unterschied besteht darin,
daß die gemäß den Fig. 3 und 4 durch die Kugeln 45 gebil
deten Verriegelungselemente nunmehr durch über den Umfang
des Schaltbolzens 32 verteilt angeordnete Ringsegmente 51
gebildet sind, die einen polygonalen Querschnitt aufwei
sen derart, daß sie sich weitestgehend in flächiger Anla
ge gegen die Kegelmantelfläche 42 der Bolzenkappe 38, die
Kegelmantelfläche 43 des Gleitringes 44 sowie die radiale
Anlagefläche 46 des Ringes 47 befinden.
Fig. 6 zeigt hierzu, wie die Ringsegmente in verriegelter
Stellung der Rastanordnung über den Umfang des Schaltbol
zens 32 verteilt angeordnet sind. Hier ist ersichtlich,
daß die Ringsegmente in Umfangsrichtung gegenseitig einen
nennenswerten Abstand haben so, daß sie sich bei der Ent
riegelung der Rastanordnung, also bei deren Radialwande
rung in Richtung auf die Bolzenachse nicht gegenseitig
behindern.
In Fig. 5 ist durch die Pfeile 52, 53 das zwischen den
beiden Kupplungshälften 30, 31 wirksame Drehmoment veran
schaulicht, das an der Paarung zwischen Zahn 33 und den
Flanken der Zahnlücke 34 zu den durch die Flächen 54, 55
dargestellten Anpreßkraftverhältnissen führt. Dies gilt
für die normale Drehmomentübertragung innerhalb der Kupp
lung.
Tritt der Überlastfall ein, so gestalten sich die Ver
hältnisse derart, wie anhand der Fig. 7 dargestellt. Hier
steigt die Belastung zwischen Zahn 33 und zugeordneter
Flanke der Zahnlücke 34 in Drehmomentrichtung derart, daß
auf der gegenüberliegenden Flanke keine Belastung mehr
vorhanden ist, vielmehr der Zahn 33 beginnt, aus der
Zahnlücke 34 herauszurutschen, was eine Verschiebung des
Schaltbolzens 32 bezogen auf Fig. 7 von links nach rechts
bedeutet. Damit kommt die Kegelmantelfläche 42 von den
Ringsegmenten 51 frei, so daß diese vermöge der Kraft des
Federpaketes 48 über den Gleitring 44 und dessen Kegel
mantelfläche 43 bezogen auf den Schaltbolzen 32 nach
radial innen entlang der Anlagefläche 48 verschoben
werden können so lange, bis sie von dieser Anlagefläche
frei kommen und in die durch den Ring 47 gebildete Bohrung
50 rutschen können.
Die so geschilderten Verhältnisse sind im einzelnen noch
mal anhand der Fig. 8 und 9 dargestellt, die einen Aus
schnitt aus Fig. 7 im Bereich eines Ringsegmentes 51 dar
stellen. Hier zeigt Fig. 8 den Moment, bei dem das Ring
segment 51 von der Anlagefläche 48 des Ringes 47 frei
kommt. In Fortsetzung zeigt dann Fig. 9, wie anschließend
das Ringsegment 51 in die durch den Ring 47 gebildete
Bohrung 50 eingetaucht ist.
Der sich damit im Endeffekt ergebende Ausschaltzustand
der Kupplung ist noch einmal insgesamt in Fig. 10 veran
schaulicht.
Fig. 11 zeigt die Bauform gemäß den Fig. 5 bis 10 mit
weiteren Einzelheiten. Während jedoch die Kupplung bei
den Fig. 5, 7 und 10 in Radialrichtung betrachtet darge
stellt wurde, zeigt Fig. 11 eine Schnittansicht mit Be
trachtung der Kupplung in Umfangsrichtung. Auch hier sind
wieder die bereits früher eingeführten Bezugszeichen ent
sprechend angewendet und es wird insoweit auf eine erneu
te Beschreibung auch der Funktion der Rastanordnung ver
zichtet.
Unterschiedlich zum Gegenstand gemäß Fig. 5 bis 10 ist
hier jedoch, daß die Bolzenkappe 38 den Gleitring 44
radial innen durchragt und mit einem Radialsteg in Form
eines Sprengringes 60 hintergreift, während sie auf der
anderen Seite an ihrem der anderen Kupplungshälfte 31 ab
gewandten Ende einen Radialsteg 61 aufweist, der mit
einer endständigen Ausnehmung 62 des Gehäuseteils 39 in
Eingriff ist, wobei diese Ausnehmung 62 nur an dem der
Kupplungshälfte 31 abgewandten Ende des Gehäuseteils 39
vorhanden ist.
Dadurch ergibt sich für die aus Bolzenkappe 38, Ringseg
menten 51, Gleitring 44, Ring 47 und Gehäuseteil 39 ge
bildete Baugruppe eine in sich unverlierbar geschlossene
Einheit, die durch Abschrauben des Gehäuseteils 39 vom
Gehäuseteil 37 und Lösen der Schraube 41 insgesamt fort
genommen werden kann, so daß dann die Federanordnung 48
freiliegt und bezüglich deren Aufbau geändert werden. Im
vorliegenden Falle könnte beispielsweise die Zahl der
Tellerfedern 63 geändert werden.
Ebenso besteht aber auch die Möglichkeit, feinfühlig die
Stärke der Federanordnung 48 durch Einfügen bzw. Wegneh
men von Beilegscheiben 64 zu ändern, ohne daß dabei der
in beschriebener Weise zusammenhängende Bausatz einzeln
demontiert und hinterher wieder montiert werden muß.
Fig. 11 läßt auch noch erkennen, daß der Schaltbolzen 32
gegenüber dem Gehäuseteil 37 über eine Paßfeder 65 gegen
Drehen gesichert ist, wobei in der Weise, wie sie in der
DE-PS 36 02 282 geschildert ist, die Paßfeder 65 in Um
fangsrichtung des Schaltbolzens 32 ein begrenztes Spiel
haben kann.
Fig. 12 zeigt die Anwendung des Gegenstandes der Erfin
dung auf eine Kupplungsbauform gemäß DE-OS 37 20 301, wo
bei die bereits mehrfach beschriebenen Einzelheiten der
Rastanordnung nicht noch einmal wiederholt werden.
Wie aus Fig. 12 ersichtlich, ist am Gehäuse 70 der Rast
anordnung auf der der zweiten Kupplungshälfte 72 abge
wandten Seite ein Zylinder-Kolben-Aggregat 73 angeordnet,
dessen Kolbenstange 74 mit dem Schaltbolzen 75 verbunden
ist, so daß mittels Druckbeaufschlagung des Zylinder-Kol
ben-Aggregates von der rechten Seite des Kolbens 76 her
ein Wiedereinschalten des Rastelementes möglich ist.
Andererseits ist der Schaltbolzen mehrteilig ausgebildet
derart, daß der die Federanordnung 48 aufnehmende Bolzen
schaft 75 mit dem die Schulter 49 endständig bildenden,
der anderen Kupplungshälfte 72 zugewandten Teil 77 des
Bolzens durch Schrauben 78 lösbar ver
bunden ist. Dies gibt die Möglichkeit, Beilegscheiben 79
von dieser Seite aus der Federanordnung 48 zur Einstel
lung deren Kraft zuzufügen bzw. dort fortzunehmen, was
wegen des Zylinder-Kolben-Aggregates 73 in der anhand der
Fig. 11 geschilderten Weise nicht möglich ist.
An das Teil 77 schließt sich ein in der Kupplungshälfte
71 axial verschiebbar gelagertes Bolzenteil 80 an, das
dann an seinem Vorderende beispielsweise mit einer Zahn
lücke auf den Zahn eines Zwischenbolzens 81 geht, der
anderen Endes mit einem dortigen Zahn in eine Zahnlücke
der die Kupplungshälfte 72 umgreifenden Flanke 82 der
Kupplungshälfte 71 eingreift. Bezüglich dieser Doppelwir
kung der Kupplung wird auf die DE-OS 37 20 301 verwiesen.
Fig. 13 zeigt unter weitgehender Verwendung der Beziffe
rung gemäß Fig. 12 eine Abwandlung der Bauform gemäß Fig.
12. Diese Abwandlung besteht im wesentlichen darin, daß
nunmehr die Anlagefläche 46 nicht, wie in Fig. 12 radial
gerichtet sondern als Anlagefläche 90 hohlkegelig ausge
bildet ist derart, daß der Kegelwinkel entgegen dem Ke
gelwinkel der Kegelmantelfläche 42 ausgerichtet ist. Ent
sprechend muß natürlich der Kegelwinkel der Kegelmantel
fläche 91 des Gleitringes 92 eine Neigung haben, die ent
gegengesetzt der Kegelmantelfläche 42 des Schaltbolzens
75 geneigt ist, damit die vorstehend mehrfach beschriebe
ne, durch die Erfindung angestrebte Wirkung eintritt.
Schließlich zeigt Fig. 14 eine Änderung der Bauform gemäß
Fig. 11, wobei ebenfalls die dortigen Bezugszeichen wei
testgehend wieder verwendet sind.
Der Unterschied besteht darin, daß die gemäß Fig. 11
radial gerichtete Anlagefläche 46 nunmehr als Kegelman
telfläche 95 ausgebildet ist, die entgegengesetzt der
Kegelmantelfläche 42 des Schaltbolzens 32 geneigt ist.
Entsprechend kann dann natürlich die Kegelmantelfläche 96
des Gleitringes 97 bezogen auf die Achse des Schaltbol
zens 32 steiler ausfallen, als dies bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 11 der Fall ist.
Bei den Gegenständen gemäß Fig. 13 und 14 versteht es
sich von selbst, daß die Verriegelungselemente 93 bzw. 98
in ihrem Querschnitt diesen geänderten Kegelmantelflächen
angepaßt sind.
Claims (13)
1. Rastanordnung zur Verriegelung und überlastbedingten
Entriegelung für den Schaltbolzen eines Überlastelementes
an einer Überlastkupplung, wobei ein in der einen Kupplungshälfte
verschiebbar angeordneter Schaltbolzen an
seinem Vorderende mit der anderen Kupplungshälfte in
formschlüssigem, sich bei Überlast durch Axialverschiebung
des Schaltbolzens von der anderen Kupplungshälfte
fort lösenden Eingriff befindet, während er an seinem
rückwärtigen, in einem Gehäuse der einen Kupplungshälfte
angeordneten Ende die Rastanordnung aufweist, die das
rückwärtige Bolzenende mit einer Federanordnung umgibt,
welche einerseits mit ihrem der anderen Kupplungshälfte
abgewandten Ende wenigstens teilweise an dem Gehäuse und
andererseits an einem Bund des Schaltbolzens abgestützt
ist, und wobei ein Ende der Federanordnung über einen
Gleitring gegen mehrere über den Umfang des Schaltbolzens
verteilt angeordnete Verriegelungselemente abgestützt
ist, die zwischen Gleitring, einer Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens und einer im wesentlichen radial gerichteten
Anlagefläche des Gehäuses eingefangen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federanordnung (15, 48) in Richtung auf die andere
Kupplungshälfte (2, 31, 72) gegen eine radiale Schul
ter (16, 49) des Schaltbolzens (14, 32, 75, 77) abge
stützt ist, daß der Schaltbolzen am rückwärtigen Ende
eine radial nach außen sich von der anderen Kupplungs
hälfte fort erstreckende Kegelmantelfläche (21, 42) für
die Verriegelungselemente (19, 45, 51, 93, 98) aufweist,
daß die Verriegelungselemente gegen die auf die andere
Kupplungshälfte zu gerichtete Anlagefläche (20, 46, 90,
95) derart abgestützt sind, daß sie bei einem überlastbe
dingten Ausweichen des Schaltbolzens in Richtung auf die
Bolzenachse verschiebbar sind, und daß die Verriegelungs
elemente bei auf die Bolzenachse zu verschobener Stellung
innerhalb einer den Schaltbolzen umgebenden Bohrung (22,
50) des Gehäuses (12, 37, 39, 70) parallel zum Schaltbol
zen über die Anlagefläche hinaus von der anderen Kupp
lungshälfte fort verschiebbar sind.
2. Rastanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verriegelungsstellung der Rastanordnung die Ver
riegelungselemente (19, 45, 51) an einer radial gerichte
ten Ringfläche (18) des Gleitringes (17) sowie an einer
Kegelmantelfläche (20) des Gehäuses (12) in Anlage sind,
die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche (21) des
Schaltbolzens (14) geneigt ist.
3. Rastanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verriegelungsstellung der Rastanordnung die
Verriegelungselemente (93) einerseits an einer
Kegelmantelfläche (91) des Gleitringes (92) in Anlage
sind, die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche (42) des
Schaltbolzens (32) geneigt ist, sowie andererseits an
einer Kegelmantelfläche (90) des Gehäuses (70), die
ebenfalls entgegengesetzt der Kegelmantelfläche des
Schaltbolzens geneigt ist, wobei die Neigung der
Kegelmantelfläche des Gleitringes gegenüber der Neigung
der Kegelmantelfläche des Schaltbolzens geringer ist als
die Neigung der Kegelmantelfläche des Gehäuses gegenüber
der Kegelmantelfläche des Schaltbolzens.
4. Rastanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verriegelungsstellung der Rastanordnung die Ver
riegelungselemente (45, 51) an einer radialen Anlageflä
che (46) des Gehäuses (39, 70) und an einer Kegelmantel
fläche (43) des Gleitringes (44) in Anlage sind, die
gleichsinnig mit der Kegelmantelfläche (42) des Schalt
bolzens (32) geneigt ist, jedoch gegenüber der Achse des
Schaltbolzens einen größeren Winkel einschließt als die
Kegelmantelfläche des Schaltbolzens.
5. Rastanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verriegelungsstellung der Rastanordnung die
Verriegelungselemente (98) einerseits an einer
Kegelmantelfläche (95) des Gehäuses (39) in Anlage sind,
die entgegengesetzt der Kegelmantelfläche (42) des
Schaltbolzens (32) geneigt ist, sowie andererseits an
einer Kegelmantelfläche (96) des Gleitringes (97), die
gleichsinnig mit der Kegelmantelfläche (42) des
Schaltbolzens (32) geneigt ist, jedoch gegenüber der
Achse des Schaltbolzens einen größeren Winkel einschließt
als die Kegelmantelfläche des Schaltbolzens.
6. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungselemente Kugeln (19, 45) sind.
7. Rastanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungselemente über den Umfang des Schalt
bolzens (32) verteilt angeordnete Ringsegmente (51, 93,
98) mit polygonalem Querschnitt sind, deren druckaufneh
mende Seitenflächen parallel zu den Anlageflächen (43,
42, 46, 91, 96) von Gleitring (44, 92, 97), Schaltbolzen
(32, 75) und Gehäuse (12, 39, 70) sind.
8. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (39) als mit der einen Kupplungshälfte
(30) verschraubbares Gehäuseteil ausgebildet ist.
9. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kegelmantelfläche (42) des Schaltbolzens (32)
durch eine Bolzenkappe (38) gebildet ist, die am der
anderen Kupplungshälfte (31) abgewandten Ende auf den
Schaltbolzen aufgesetzt und mit diesem verschraubt ist.
10. Rastanordnung nach Anspruch 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bolzenkappe (38) den Gleitring (44) auf dessen
der anderen Kupplungshälfte (31) zugewandten Seite mit
einem lösbaren Radialsteg (60) in Form eines Sprengringes
oder dergleichen hintergreift und daß die Bolzenkappe an
ihrem der anderen Kupplungshälfte abgewandten Ende einen
gegebenenfalls lösbaren Radialsteg (61) aufweist, der mit
einer endständigen, die die Bolzenkappe aufnehmende Boh
rung des Gehäuseteils (39) erweiternden Ausnehmung (62)
des Gehäuseteils in Eingriff ist.
11. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlagefläche (46) durch einen in das Gehäuse (39)
eingesetzten Stützring (47) gebildet ist.
12. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Gleitring (44) und Federanordnung (48) oder
Federanordnung und Schulter (49) des Schaltbolzens (32,
75, 77) Beilegscheiben (64, 79) eingesetzt sind.
13. Rastanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltbolzen (75, 77) zweiteilig ausgebildet ist
derart, daß der die Federanordnung (48) aufnehmende Bol
zenschaft (75) mit dem die Schulter endständig bildenden,
der anderen Kupplungshälfte (72) zugewandten Teil (77)
des Bolzens durch Schrauben oder dergleichen lösbar ver
bunden ist.
Priority Applications (3)
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