DE60026961T2 - Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, die antreibende und angetriebene Teile immer in einer einzigen Winkelposition ergreifen kann - Google Patents

Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, die antreibende und angetriebene Teile immer in einer einzigen Winkelposition ergreifen kann Download PDF

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/04Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type

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Description

  • Das Italienische Patent 1 278 633, Europäische Patent 0 733 820 und US-Patent 5 706 922 haben eine Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung offenbart, die in der Lage ist, das angetriebene Teil von dem antreibenden Teil bei Überschreiten eines Höchstwertes des übertragenen Drehmoments zu entkoppeln und ein Wiedereinkuppeln bei einem niedrigeren Wert der Relativgeschwindigkeit zu ermöglichen; wobei eines der beiden Teile das äußere und das andere das innere ist. An der Innenfläche des äußeren Teils sind Aufnahmevertiefungen, und in dem inneren Teil mindestens zwei Tangentialsitze vorgesehen, die sich jeweils orthogonal zu einer radialen Richtung erstrecken und parallel in einer Ebene orthogonal zur Drehachse der Kupplung liegen; entsprechend jedem der Tangentialsitze ist ein radialer Gleitsitz vorgesehen, der sich zwischen dem Umfang des inneren Teils und dem Tangentialsitz erstreckt; in jedem der Tangentialsitze sind zwei gegenüberliegende Gleitklötze vorgesehen, die gegeneinander vorgespannt sind und gegenüberliegende Oberflächen mit aufnahmesymmetrischen Formen aufweisen; in dem radialen Gleitsitz ist ein Schieber mit einem keilförmigen Innenprofil aufgenommen, der zentripetal gleiten und zwischen den beiden Klötzen eindringen kann, wodurch diese getrennt werden, und mit einem geformten Außenprofil, das mit der einen oder der anderen der Aufnahmevertiefungen des äußeren Teils zusammenwirken kann, um so ein Drehmoment zwischen den beiden Teilen, dem inneren und äußeren zu übertragen, und eine zentripetale Radialkraft an dem keilförmigen Element zu erzeugen, welche Kraft sich mit dem Anstieg in dem übertragenen Drehmoment vergrößert, bis sie die Trennung der beiden Klötze mit Hilfe des keilförmigen Profils des Schiebers und der zentripetalen Bewegung des Schiebers verursacht, bis sie den letzteren aus der Vertiefung befreit, in der er eingefangen war. Die umgekehrten Bewegungen der Schieber mit Hilfe des elastischen Drucks der Klötze werden nach einer Senkung in der Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Teilen, dem antreibenden und dem angetriebenen, erhalten.
  • Eine wie oben definierte Kupplung kann in einer Mehrzahl unterschiedlicher Winkelpositionen in Eingriff kommen.
  • Um ein Einkuppeln in einer einzigen Winkelposition zu erhalten, haben das italienische Patent 1 286 703 und das internationale Patent WO 98/06959 eine besondere Lösung offenbart, die in jeder der Aufnahmevertiefungen mindestens einen Stift bündig mit der Innenfläche des äußeren Teils vorsieht, außerdem ist in jeden der plattenartigen Schieber mindestens eine Querdurchgangskerbe eingearbeitet, wobei jede Kerbe solche Abmessungen aufweist, um einen der Stifte aufzunehmen. Die Anordnung des Stifts oder der Stifte in jeder der verschiedenen Vertiefungen unterscheidet sich von der in den anderen Vertiefungen und entspricht der Anordnung der Kerbe oder Kerben nur eines der Schieber. Mit diesen Kombinationen kann jeder Schieber nur in die entsprechende Vertiefung eindringen und läuft an den anderen Vertiefungen vorbei, wobei er über ihren Stift oder ihre Stifte gleitet; somit erfolgt die Kopplung nur in einer eindeutigen gegenseitigen Winkelposition zwischen den beiden Teilen der Kupplung, wobei sich alle Schieber gleichzeitig in den entsprechenden Vertiefungen befinden.
  • Bei den oben genannten Lösungen werden die radialen Kupplungsschieber oder -stopfen – unter Entkopplungsbedingungen – beschädigt und abgenutzt, und zwar aufgrund des sehr häufigen Vorbeilaufens der Schieber vor den Vertiefungen und des kontinuierlichen elastischen Vorspannens der Schieber in Kopplungsrichtung aufgrund der Einwirkung von Federn, die auf jeden derselben einwirken.
  • Eine weitere Kupplung gemäß der Präambel von Anspruch 1 ist aus US-A-5,733,196 bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung löst sowohl das Problem der Kopplung in einer einzigen analogen Position als auch das Problem, die Abnutzung an den Elementen der Kupplung zu reduzieren, in einer besonders einfachen, zuverlässigen und wirtschaftlichen Weise. Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden aus dem folgenden Text deutlich werden.
  • Die Erfindung betrifft eine Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung des oben genannten Typs.
  • Der Erfindung zufolge besitzt die Kupplung im wesentlichen die folgenden Merkmale:
    • – die im wesentlichen radialen Gleitsitze an dem inneren Teil sind in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet und die Vertiefungen sind an dem äußeren Teil entsprechend angeordnet;
    • – und die elastischen Mittel, die die Schieber in der Zentrifugalrichtung drücken können, weisen zwei symmetrische scheibenförmige Elemente auf, an deren einander zugewandten Oberflächen geformte Abschnitte tangential eingearbeitet sind, die mit entsprechenden Innenprofilen der Schieber zusammenwirken können, wobei Federn vorgesehen sind, die die beiden scheibenförmigen Elemente gegeneinander drücken können.
  • Mit dieser Anordnung bleiben die scheibenförmigen Elemente durch die Innenprofile mindestens zwei der Schieber voneinander beabstandet, wodurch die anderen Schieber sich radial in der Zentrifugalrichtung ohne elastische Vorspannungen bewegen können; die scheibenförmigen Elemente jedoch nur dann elastisch in Berührung miteinander gebracht werden, wenn die beiden Teile, das antreibende und angetriebene, der Kupplung sich in der einzigen gegenseitigen Winkelposition befinden, in der jedem der Schieber eine Vertiefung entspricht; in dieser gegenseitigen Winkelposition, und nur in dieser gegenseitigen Winkelposition, werden alle Schieber elastisch in die jeweiligen Vertiefungen des äußeren Teils gedrückt, wodurch die Transmissionskopplung zwischen dem inneren und äußeren Teil der Kupplung erhalten wird. In allen anderen Posi tionen werden die Schieber entweder zwischen den beiden scheibenförmigen Elementen in einer Position gehalten, in der sie in den jeweiligen radialen Gleitsitzen geschützt oder frei in den Gleitsitzen beweglich sind und praktisch keiner Beschädigung infolge der relativen Winkelbewegung zwischen den beiden Teilen der Kupplung abgesehen von einer möglichst schwachen Zentrifugalbelastung ausgesetzt werden, die durch ihr Eigengewicht verursacht wird.
  • Andere Merkmale der Erfindung sind durch die Patentansprüche definiert.
  • Die Erfindung wird besser aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung verstanden werden, die ein nichtbegrenzendes Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung:
  • 1 zeigt die in Eingriff stehende Kupplung in einem Längsschnitt entlang der Strichellinie I-I von 2;
  • 2 zeigt einen Querschnitt entlang II-II (und Y-Y) in 1, im Zustand der Kopplung zwischen den antreibenden und angetriebenen Teilen;
  • 3A und 4A, 4B zeigen zwei scheibenförmige Elemente isoliert, betrachtet vom Ende und im Schnitt gemäß IIIB-IIIB und IVB-IVB in der 3A bzw. 4A, wobei die letztere Flächen zeigt, die sich während Montage gegenüberstehen;
  • 5A, 5B, 5C, 5D zeigen isoliert einen zylindrischen Schieber in verschiedenen geometrischen Ansichten;
  • 6 ist ein Schnitt durch eine axiale Ebene, die einen der Zustände von Entkopplung zwischen den beiden Teilen, dem antreibenden und angetriebenen Teil zeigt;
  • 7 und 8 zeigen vergrößerte Details der Zonen, die durch die Pfeile VII und VIII in 6 gezeigt sind;
  • 9 und 10 sind Schnitte analog zu denjenigen in 2, die Zustände von Entkopplung zwischen antreibendem und angetriebenem Teil zeigen;
  • 11 zeigt die Kupplung in einem Zustand der Kopplung im Schnitt nach der gestrichelten Linie XI-XI in 2; und
  • 12 zeigt eine Explosionsansicht der zusammenwirkenden Profile einer Vertiefung und eines Schiebers, die die Kopplung zwischen dem antreibenden und angetriebenen Teil bewirken.
  • Gemäß den Abbildungen umfasst das Gelenk oder die Kupplung – über die gleiche Ebene, quer zu der Drehachse X-X – mindestens vier oder mehr Kupplungseinheiten, die radial orientiert und voneinander in unterschiedlichen Winkeln α, β, γ beabstandet sind, die zum Beispiel die Werte von 75°, 95° und 105° aufweisen.
  • 1 bezeichnet allgemein ein äußeres Teil und 3 ein inneres Teil, wobei eines der beiden Teile antreibend ist und das andere angetrieben wird. In der Zeichnung ist das äußere Teil 1 ein gabelförmiges Element mit einer Gabel 1A, zum Beispiel von einer Gelenkwelle und insbesondere einer Kardanwelle; eine Einfassung 1B ist an die Gabel 1A geschweißt und bildet das äußerte Teil, das das innere Teil 3 umschließt; wobei diese Einfassung 1B insbesondere eine Innenfläche 1C in Form eines kreisförmigen Zylinders aufweist. Vier Vertiefungen 5, die zueinander in den oben genannten Winkelabständen angeordnet sind, erstrecken sich von der Innenfläche 1C des äußeren Teils 1; jede der Vertiefungen (siehe 9, 10, 12) weist eine erste Flanke 5A mit im wesentlichen radialer Erstreckung, einen Boden 5B mit einer Erstreckung, die derjenigen der Innenfläche 1C der Einfassung 1B entspricht, eine zweite Flanke 5C, die in Bezug zu einer radialen Richtung geneigt ist, und einen Übergang 5E zwischen der zweiten Flanke 5C und der Innenfläche 1C der Einfassung 1B des äußeren Teils 1 auf.
  • Das innere Teil 3 hat einen Kern 3A und einen axialen Anhang 3S mit einem axialen Loch 7, das ein Längsrillenprofil aufweist, um schnelle Kopplung und Entkopplung mit einer Hohlwelle mit federbelasteten Haltemitteln von Kugeltyp 3C und Ringtyp 3Y oder anderen äquivalenten Haltemitteln zuzulassen, die an sich auf diesem technischen Gebiet bekannt sind. Der Kern 3A weist vier Vorsprünge 3B auf, die winkelmäßig in der gleichen Weise wie die Vertiefungen 5 verteilt sind und extern durch Abschnitte zylindrischer Oberflächen begrenzt sind, die im wesentlichen denjenigen der Innenfläche 1C der Einfassung 1B des äußeren Teils 1 entsprechen. Ein axialer Sitz 9 ist – als eine Fort setzung des Lochs 7 – in dem Kern 3A ausgebildet und kann ein zylindrischer Sitz oder anderer Sitz sein, wobei seine Achse mit der Drehachse X-X der durch die beiden Teile 1 und 3 gebildeten Kupplung zusammenfällt. Der Sitz 9 nimmt gleitetend zwei Reaktionselemente 10 auf, die symmetrisch zueinander sind und einander gegenüberliegen; wobei eine Verbindungsschraube 10A axiale Verlängerungen 10E der beiden Reaktionselemente 10 durchsetzt und sie koppelt. Die gegenüberliegenden Flächen 10B der beiden Reaktionselemente 10 besitzen eine Mehrzahl von Sitzen mit einem zylindrischen Blindloch 10C (sechs in der Zeichnung), in denen jeweils ein Satz Spiralfedern 11 aufgenommen ist. Zwei symmetrische scheibenförmige Elemente 14, die allgemein symmetrisch sind (abgesehen von den daran ausgebildeten geformten Abschnitten) sind gleitend an den axialen Verlängerungen 10E der beiden Reaktionselemente angebracht; die scheibenförmigen Elemente sind insbesondere in den 3A, 3B, 4A, 4B gezeigt und sollen im Folgenden hinsichtlich ihrer Morphologie und Funktion detaillierter beschrieben werden. Die beiden scheibenförmigen Elemente 14 sind elastisch gegeneinander durch die Sätze von Federn 11 vorgespannt, die auf sie einwirken, wobei sie gegen den Boden der in die Reaktionselemente 10 eingelassenen Sitze 10C reagieren. Die scheibenförmigen Elemente 14 können sich axial entlang den axialen Verlängerungen 10E bewegen, die sie führen, um in Kontakt mit den zentralen Löchern der scheibenförmigen Elemente 14 zu gleiten, obwohl diese Elemente nichtsdestoweniger immer durch die kombinierte Einwirkungen der Schieber auf dieselben zentriert sind.
  • Die Flächen 14A der beiden scheibenförmigen Elemente 14 – die Außenflächen in der Baugruppe der beiden Elemente in einer symmetrischen Haltung in Bezug zu der gezeichneten Ebene Y-Y orthogonal zu der Drehachse X-X sind – sind flach, und die Sätze von Federn 11 wirken auf diese ein. Jede der gegenüberliegenden und einander zugewandten Oberflächen der beiden scheibenförmigen Elemente 14 besitzt typischerweise vier geformte Abschnitte mit flachen Oberflächen, die sich – in der Frontalansicht (3A, 4A) – orthogonal zu den Richtungen der Winkel α, β und γ erstrecken; jeder der vier geformten Abschnitte umfasst, genau ausgedrückt, eine erste, mehr nach innen geneigte flache Oberfläche 14B, einen Übergang 14C und eine zweite, nach außen geneigte flache Oberfläche 14E, die sich annähernd als ein kreisförmiges Segment zu einer Basis erstreckt. Die die Oberflächen 14B, 14C und 14E begrenzenden geraden Linien sind unterschiedlich geneigt, wobei sie – in der Frontalansicht (3A, 4A) – orthogonal zu den radialen Linien der Winkel α, β und γ sind.
  • Jeder der Vorsprünge 3B des Kerns 3A des inneren Teils 3 weist einen zylindrischen radialen Gleitsitz 18 auf, der mit einer zum Reduzieren der Reibung konfigurierten röhrenförmigen Muffe 18A ausgerüstet ist. Die vier Gleitsitze 18 sind in Winkelabständen α, β, γ (die unterschiedlich zueinander sind) zueinander angeordnet. Ein Schieber 20 gleitet in einer radialen Richtung in jedem radialen Gleitsitz 18 (siehe auch 5A, 5B, 5C, 5D, 7 und 8) und hat eine zylindrische Form mit beiden Basen geformt. Die innere Basis weist ein allgemein durch 20A bezeichnetes keilförmiges Profil mit ebenen Oberflächen parallel zu einem Durchmesser auf. Dieses innere Profil weist zwei gegenüberliegende Oberflächen 20B mit einem Dieder kleinerer Öffnung, zwei aufnehmende gegenüberliegende Endflächen 20C mit einem Dieder größerer Öffnung auf, der die Kante des Keils definiert, welche darüber hinaus gerundet ist.
  • Die Oberflächen 20B der Schieber 20 sind entsprechend den Oberflächen 14B und 14E der scheibenförmigen Elemente 14 geneigt; deshalb sind nach Montage die Oberflächen 20B jedes Schiebers 20 parallel zu den Oberflächen 14B und 14E der entsprechenden geformten Teile, die in den einander zugewandten Oberflächen der beiden scheibenförmigen Elemente 14 eingelassen sind.
  • Jeder Schieber 20 weist (siehe insbesondere 5A bis 5D und 13) ein Außenprofil auf, das im wesentlichen dem der Vertiefungen 5 entsprechend geformt ist, und insbesondere der äußere geformte Teil umfasst eine erste, im wesentlichen radiale flache Oberfläche 20F, die der ersten Flanke 5A der Vertiefung 5 entspricht, eine Endfläche 20G, die sich im wesentlichen in einer dem Ausmaß des Bodens 5B und der Oberfläche 1C entsprechenden Weise erstreckt, eine zweite Flanke 20H, die im wesentlichen wie die zweite Flanke 5C der Vertiefung 5 geneigt ist, und einen Übergang 20L, der sich zwischen der Endfläche 20G und der zweiten Flanke 20H erstreckt, und der eine Orientierung hat, die im wesentlichen derjenigen des Übergangs 5E der Vertiefungen 5 entspricht.
  • Der Kern 3A des inneren Teils 3 wird durch eine geformte Winkelabdeckung 22 (1, 6, etc.) gehalten, die an dem Ende des durch die Einfassung 1B gebildeten Hohlraums mittels eines elastischen Rings 22A gehalten wird. Ringlager 23, 24 sind zwischen den beiden Elementen 1 und 3 vorgesehen; geeignete leckagesichere Beläge wie zum Beispiel 25 und 26 werden auch vorgesehen sein, um Schmierung innerhalb des durch die Einfassung 1B begrenzten Hohlraums für die Betriebsfähigkeit der Komponenten der oben beschriebenen Kupplung sicherzustellen, deren Betrieb im Folgenden beschrieben ist; die Zufuhr von Schmiermittel wird durch geeignete Schmiervorrichtungen sichergestellt.
  • In der Drehmomentübertragungsposition sind die verschiedenen Elemente der Kupplung oder Kopplung wie in den 1, 2, 11 und 12 angeordnet. Die gegenüberliegenden und geformten Flächen der beiden scheibenförmigen Elemente 14 berühren einander und die Oberflächen 14E berühren die Oberflächen 20B.
  • Kopplung zwischen den beiden Teilen 1 und 3 erfolgt in ausschließlich einer gegenseitigen Winkelposition der beiden Teile, wenn jeder bestimmte Schieber 20 in seine entsprechende Vertiefung 5 eintritt. Die unterschiedlichen gegenseitigen Winkelabstände zwischen den Schiebern 20 und zwischen den Vertiefungen 5 verhindern, dass ein Schieber 20 in irgendeine andere Vertiefung 5 als die für den betreffenden Schieber relevante eingreift. Genau ausgedrückt, bis die beiden Teile 1 und 3 sich in der Winkelposition befinden, in der jeder Schieber 20 seine eigene entsprechende Vertiefung 5 vorfindet (infolge dessen die vier Schieber 20 in ihre jeweiligen vier Vertiefungen 5 eintreten), tritt der in den 6 und 9 gezeigte Zustand auf, in dem ein Schieber "200" mit Zentrifugalbewegung in ein Gehäuse "50" (das nicht dem Schieber "200" zugeordnet ist) eintreten könnte; die anderen drei Schieber 200X jedoch an zentrifugaler Bewegung gehindert werden, da ihnen keine Vertiefung 5 entspricht; deshalb verhindert diese durch die Schieber 200X verursachte Behinderung jede Einwirkung der Federn 11 auf die scheibenförmigen Elemente 14, die durch die keilförmigen Profile 20A von zwei oder drei Schiebern "200X" auf Abstand gehalten werden (9); der Schieber "200", der in die Vertiefung "50" eintreten könnte, wird durch keine von den Federn 11 (die die scheibenförmigen Elemente 14 nicht in Kontakt bewegen können) ausgeübte elastische Kraft belastet; daher ist der Schieber "200" nicht belastet, außer möglicherweise durch eine sehr geringe zentrifugale Trägheit, und er wird in jedem Fall einfach in Richtung auf die Innenseite der Oberflächen 5C, 5E zurückgeschoben, ohne bemerkenswerte Verdrehung und ohne Abnutzung. Die in den 9 und 10 gezeigten Zustände werden somit aufrechterhalten, bis die einzige gegenseitige Kopplungsposition erreicht ist (1, 2, 11 und 12), in der jeder Schieber 20 in seine eigene zugeordnete Vertiefung 5 eintritt.
  • Unter den oben genannten Kopplungsbedingungen (1, 2, 11, 12 und 13) finden alle der Schieber 20 ein Gehäuse in ihren entsprechenden Vertiefungen 5. Deshalb stehen für jeden Schieber die Flanken 20F und 20H im wesentlichen in Berührung mit den Flanken 5A und 5C, liegt die Endfläche 20B dem Boden 5B gegenüber, und entsprechen die keilförmigen Oberflächen 20B den Oberflächen 14E der scheibenförmigen Element 14 in gegenseitiger Berührung. Die Kraftübertragung erfolgt durch den Schub zwischen den Oberflächen 5C und 20H von dem antreibenden Teil zum angetriebenen Teil (welches entweder der innere oder der äußere Teil sein kann).
  • Wenn das Widerstandsdrehmoment, das, wie oben beschrieben, von dem übertragenen Drehmoment überwunden wird, einen bestimmten Wert übersteigt, wird ein Schub zwischen den geneigten Oberflächen 20H und 5C erzeugt, wodurch ein Schub in der zentripetalen Richtung an den Schiebern 20 erzeugt wird, und die durch die Oberflächen 20B des Endes 20A der Schieber 20 gebildeten Keile die beiden scheibenförmigen Elemente 14 in eine solche Richtung vorspannen, dass sie sie gegen die Wirkung der jeweiligen Gegenfedern 11 auseinander bewegen. Wenn das Widerstandsdrehmoment die vorbestimmte Grenze erreicht und übersteigt, ist der zentripetale Schub auf die Schieber 20 daher derart, dass er die elastische Gegenkraft der Federn 11 überwindet, wodurch eine Auseinanderbewegung der scheibenförmigen Elemente 14 verursacht wird, bis sie, aus der in den 1, 2, 11 und 12 gezeigten Position, die in den 6, 7, 8, 9 und 10 gezeigte Position erreichen, in der die Keile 20A der Schieber 20 mit einer zentripetalen Bewegung veranlasst werden, zwischen den scheibenförmigen Elemente 14 einzutreten, wodurch eine Bewegung derselben auseinander verursacht wird, bis die keilförmigen Oberflächen 20B gegen die Oberflächen 14B (7) anliegen; unter diesen Bedingungen sind die Endflächen 20G der Schieber 20 in Ausrichtung mit der Innenfläche 1C der Einfassung 1B des äußeren Teils 1 und die Drehkopplung zwischen den beiden Teilen 1 und 3 wird aufgehoben, und es ist folglich möglich, dass eine relative Verdrehung zwischen den beiden Teilen 1 und 3 erfolgt, wie in den 9 und 10 gezeigt ist. Es wird dadurch eine Entkopplung zwischen den beiden Teilen der Kupplung oder Kopplung und eine relative und relativ sehr schnelle Drehung erhalten, infolge der die Schieber 20 nicht danach streben, erneut in die Vertiefungen 5 einzudringen, die den Schiebern gegenüberliegen, bis zu einem solchen Zeitpunkt, wenn die Relativgeschwindigkeit wesentlich gesenkt wird. Die Tendenz der Schieber 20, in die Vertiefungen 5 einzutreten, wird durch die Zentrifugalkomponenten bestimmt, die die Oberflächen 14B auf die Schieber 20 durch die Auswirkung des elastischen Schubs der Federn 11 über die Berührungsflächen 14B und 20B ausüben. Während eine relativ hohe Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Elementen 1 und 3 aufrechterhalten wird, wenn ein Schieber 20 vor einer Vertiefung 5 vorbeiläuft, erfolgt höchstens ein geringfügiger Stoß (12) zwischen der Oberfläche des Übergangs 20L und der Oberfläche des Übergangs 5E, und folglich hat der Schieber 20 keine Zeit, in die Vertiefung 5 einzudringen und setzt daher seine Bewegung fort, wobei er über der Vertiefung 5 vorbeiläuft; dies erfolgt jedes Mal nur für einen einzelnen Schieber 20, während die anderen drei weiterhin durch die Oberfläche 1C gehalten werden, und der einzelne Schieber 20 wird nicht in der Zentrifugalrichtung durch die Federn 11 belastet, da die Keile 20A der anderen drei Schieber 20 die beiden scheibenförmigen Elemente 14 voneinander getrennt halten, so dass auf den Schieber, der vor einer Vertiefung 5 vorbeiläuft, keine zentrifugale Vorspannung ausgeübt wird. Nur beim Erreichen der einzigen relativen Position, in der Kopplung möglich ist, können die vier Schieber 20 in Richtung auf ihre jeweiligen Vertiefungen 5 belastet werden. Das Vorbeilaufen der Schieber 20 an den Vertiefungen 5, ohne dass Kopplung erfolgt, findet bis zu einem solchen Zeitpunkt statt, wenn die rela tive tangentiale Geschwindigkeit zwischen den beiden Teilen 1 und 3 soweit gesenkt wird, dass die durch die Federn 11 über die scheibenförmigen Elemente 14 auf den Schieber 20 ausgeübte Zentrifugalkraft erneut ein gleichzeitiges Eintreten aller Schieber in ihre jeweiligen Vertiefungen 5 veranlasst, um aus der in den 6, 9 und 10 gezeigten Position in die in den 1, 2, 11 und 12 gezeigte Position zurückzukehren, d.h. in die einzige relative Winkelposition für Kopplung. Die Senkung der Relativgeschwindigkeit kann auch derart sein, um den Zustand von Ruhe oder zumindest von annähernder Gleichheit, zwischen den Geschwindigkeiten der beiden Teile zu erreichen. Es wird somit ein besonders bemerkenswerter Betrieb der drehmomentbegrenzenden Kupplung zu den Zwecken der dynamischen Anforderungen erhalten, die für diese Vorrichtungen angestrebt oder gewünscht sind.
  • Die kombinierte Auswirkung der unterschiedlichen Winkelabstände zwischen den Vertiefungen 5 und zwischen den Schiebern 20 und des Vorliegens der scheibenförmigen Elemente 14, auf die die Federn einwirken, bringt den Vorteil, dass Verdrehung und Abnutzung an den zusammenwirkenden Oberflächen der Vertiefungen 5 und der Schieber 20 während der Bedingungen, in denen Entkopplung zwischen den beiden Teilen vorliegt vermieden oder zumindest sehr weitgehend reduziert werden. Genau ausgedrückt, werden einerseits die Anlässe reduziert, bei denen jeder Schieber 20 beim Vorbeilaufen vor einer Vertiefung weggeschoben wird, und andererseits die Federn 22 auf die Schieber 20 einwirken, um sie zum Eintreten in die Vertiefungen 5 nur dann vorzuspannen, wenn die gegenseitige Winkelpositionierung zwischen den Teilen 1 und 3, in der Kopplung erfolgen kann, erreicht ist.
  • Durch Erhöhen der Anzahl von Kopplungseinheiten im Vergleich zu den vier in dem Beispiel angeführten, können andere dynamische Auswirkungen erhalten werden. Weitere Möglichkeiten von Variation innerhalb des Umfangs der gleichen Morphologie der antreibenden und angetriebenen Teile der Kupplung können durch Modifizieren der Charakteristiken der elastischen Schübe der Federn 11, durch Ersetzen der Federn jeweils durch anderen Federn, Hinzufügen oder Entfernen koaxialer Spiralfedern zu oder von den Sitzen 10C erhalten werden. Variationen in den Charakteristiken einer Kupp lung können auch durch Variieren der Neigung der Flanken 5C bzw. 20H, durch Variieren der Neigungen der Oberflächen 14B und 14E und der Oberflächen 20B erhalten werden.
  • Es wird verstanden, dass die Zeichnung nur ein Beispiel zeigt, das lediglich zur praktischen Demonstration der Erfindung angeführt ist, wobei die Erfindung in Formen und Anordnungen variiert werden kann, ohne dadurch vom Umfang des der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts abzuweichen, wie es durch die anliegenden Ansprüche definiert ist. Alle Bezugsziffern in den anliegenden Ansprüchen dienen zum Zweck einer Vereinfachung des Lesens der Ansprüche unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die Zeichnung, und begrenzen nicht den durch die Ansprüche gegebenen Schutzumfang.

Claims (5)

  1. Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, die in der Lage ist, das antreibende Teil vom angetriebenen Teil bei Überschreiten eines Höchstwertes des übertragenen Drehmoments zu entkoppeln und ein Wiedereinkuppeln bei einem niedrigeren Wert der Relativgeschwindigkeit zu ermöglichen, wobei eines der beiden Teile das äußere und das andere das innere ist, umfassend: an der Innenfläche (1C) des äußeren Teils (1) Aufnahmevertiefungen (5), die sich parallel zur Drehachse erstrecken; in dem inneren Teil (3) im wesentlichen radiale Gleitsitze (18) in gleicher Anzahl wie die Aufnahmevertiefungen (5); in jedem der im wesentlichen radialen Gleitsitze (18) einen Schieber (20), der radial verschiebbar und durch elastische Mittel in der Zentrifugalrichtung vorgespannt ist, und mit einem Außenprofil, welches so geformt ist und in eine der Aufnahmevertiefungen (5) des äußeren Teils (1, 1B) eintreten kann, um ein Drehmoment zwischen den beiden Teilen, dem inneren (3) und dem äußeren (1) zu übertragen und zentripetale Radialkräfte an dem Schieber (20) zu erzeugen, wobei die Kupplung dadurch gekennzeichnet ist, dass die im wesentlichen radialen Gleitsitze (18) an dem inneren Teil in unterschiedlichen Winkeln (α, β, γ) zueinander angeordnet sind und die Vertiefungen (5) an dem äußeren Teil entsprechend angeordnet sind; und dass die elastischen Mittel zum Vorspannen der Schieber (20) in der Zentrifugalrichtung (2) symmetrische scheibenförmige Elemente (14) aufweisen, an deren einander zugewandten Oberflächen geformte Abschnitte (14B, 14E) tangential eingearbeitet sind, die mit entsprechenden Innenprofilen (20B) der Schieber (20) zusammenwirken können, wobei Federn (11) vorgesehen sind, um die beiden scheibenförmigen Elemente (14) gegeneinander zu drücken, wodurch die scheibenförmigen Elemente durch die Innenprofile (20B) mindestens zwei der Schieber (20) auf Abstand voneinander gehalten werden und nur dann elastisch in Berührung miteinander gebracht werden, wenn die beiden Teile (1, 3), von denen das eine das antreibende und das andere das angetriebene Teil der Kupplung ist, sich in der einzigen gegenseitigen Winkelstellung befinden, in der jedem der Schieber (20) jeweils eine einzelne Vertiefung (5) gegenüber liegt.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden Oberflächen der Schieber (20) und des scheibenförmigen Elements (14) ebene Flächen (20B) sind, die keilförmig zu den inneren Enden der Schieber hin geneigt sind, und dass entsprechende Paare von ebenfalls geneigten ebenen Flächen (14B, 14E) mit einer Verbindung (14C) an den scheibenförmigen Elementen unterschiedliche Orientierungen relativ zu den unterschiedlichen Winkelabständen zwischen den Sitzen (18) für die Schieber (20) in dem inneren Teil (3) und zwischen den Vertiefungen (5) in dem äußeren Teil (1) haben.
  3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Sitz (6) in dem inneren Teil (3) ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende Reaktionselemente (10) aufnimmt, die gekoppelt sind und axiale Verlängerungen (10E) bilden, auf denen sich die beiden scheibenförmigen Elemente bewegen können, die zentrale Löcher aufweisen, und dass die beiden Reaktionselemente (10) Sitze (10C) für Federn (11) bilden, die auf die beiden scheibenförmigen Elemente (14) einwirken, um diese gegeneinander vorzuspannen.
  4. Kupplung mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionselemente (10) mittels einer zentralen Schraube (10A) durch ihre axialen Verlängerungen (10E) gekoppelt sind.
  5. Kupplung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Vertiefungen (5) in dem äußeren Teil und des Schiebers (20) jeweils vier beträgt und diese in unterschiedlichen Winkelabständen (α, β, γ) zueinander angeordnet sind.
DE60026961T 1999-07-29 2000-07-20 Transmissions- und Drehmomentbegrenzungs-Kupplung, die antreibende und angetriebene Teile immer in einer einzigen Winkelposition ergreifen kann Expired - Lifetime DE60026961T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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