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Kupplung mit Drehmomentbegrenzung
DieErfindung bezieht sich auf Kupplungen mit Drehmomentbegrenzung, d. 1. auf Einrichtungen, mittels welcher ein Abtriebsglied von einem Antriebsglied selbsttätig abgekuppelt wird, sobald. ein von letzterem aufersteres übertragenes Drehmoment einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Eine bekannte Kupplung dieser Art weist eine im wesentlichen koaxial zu den Gliedern angeordnete Feder und mehrere Rollkörper auf, die von einem der Glieder getragen werden und in radialer Richtung in Nuten oder usnehmungen des andern Gliedes einzutreten vermögen und die bei Eingriff in die Nut bzw.
Ausnehmung von der Feder zur Herstellung einer Triebverbindung gehalten werden. Bei Überschreiten des Grenzmomentes verlassen die Rollkörper die Nuten bzw. Ausnehmungen unter Anspannung der Feder, wodurch die Triebverbindung unterbrochen wird.
Die Ringfeder ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgespannt, übt daher auf die in den Rasten sitzenden Rollkörper keine radiale Kraft aus. Sind die Rollkörper aber unter Überschreitung des Grenzmomentes aus den Rasten ausgetreten, wird die Feder wohl ein wenig gespannt, doch ist ihre Radialkraft auf die Rollkörper im Sinne eines Wiedereinrückens der Kupplung daher verhältnismässig gering. Wurde man, um diesem Mangel abzuhelfen, der Feder eine Vorspannung erteilen, hätte dies eine dauernde radiale Belastung der Rollkörper, also auch im eingerückten Zustande zur Folge, mit der Notwendigkeit einer kräftigeren Ausbildung der dabei einer stärkeren Abnützung unterworfenen Teile.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist die erfindungsgemässe Kupplung gemäss der weiter oben geschilderten Bauart dadurch gekennzeichnet, dass die Feder ringförmig ausgebildet und vorgespannt ist, wobei sie aber bei vollem Einrasten des Rollkörpers in der Nut bzw. Ausnehmung keine radiale Kraft oder Belastung auf denselben ausübt.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung, nämlich die "Vorspannung" der Feder, ist deshalb technisch bedeutungsvoll, weil der bzw. die Rollkörper nicht nur bei Nichtnützung der Kupplung frei von jeder Belastung sind, sondern auch in den Nuten verbleiben, bis das der Federvorspannung entsprechende Drehmoment erreicht wird. Obgleich diese Vorspannung etwas unter dem Grenzmoment der Kupplung liegt, ist doch klar, dass durch die voll eingerasteten und damit für die Momentenübertragung zur Wirkung kommenden Rollkörper über einen weiten Momentenbereich ein Trieb erzielbar ist.
Weist in an sich bekannter Weise das Abtriebsglied eine zentrale Welle, welche in ihrer Mantelfläche die Nut oder Ausnehmung enthält und das Antriebsglied eine die Welle umschliessende Büchse auf, in welcher Büchse eine den Rollkörper aufnehmende Bohrung oder ein Schlitz vorgesehen ist und ferner die Feder einen die Büchse umgreifenden Federring bildet, welcher den Rollkörper in seiner Nut oder Ausnehmung festhält, ist erfindungsgemäss zur Herstellung der Vorspannung der Feder der Innendurchmesser derselbenim ungespannten Zustand kleiner als der Aussendurchmesser der Büchse.
Zur sicheren Freihaltung der eingerückten Rollkörper von radialen Kräften ist die Kupplung, bei der eine Anzahl von Rollkörpern in getrennten Bohrungen oder Schlitzen der Büchse untergebracht sind und die zentrale Welle ebensoviele Nuten bzw. Ausnehmungen aufweist, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die in ihre Nuten bzw. Ausnehmungen eingerasteten Rollkörper hinsichtlich ihrer nach aussen liegenden Umfangsteile mit der Oberfläche der Büchse fluchten.
Vorteilhaft werden eine Anzahl von Rollkörpern, beispielsweise sechs, verwendet ; soll jedoch die Kupplung bei einer Welle zwischen zwei Universal- oder Kreuzgelenken einer Propeller- oder Antriebswelle verwendet werden, benützt man vorzugsweise zwei in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen der
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Büchse gelagerte Rollkörper, die mit zwei Nuten zum Eingriff gebracht werden, die an zwei diametral gegenüberliegenden Stellender Zentralwellenoberfläche vorgesehen sind. Eine solche Massnahme gewährleistet, dass nach einer relativen Drehbewegung oder einem "Schlüpfen" oder "Schleifen" zwischen Antriebs-und Abtriebsglied der Antrieb wieder aufgenommen werden kann, ohne dass die relative Winkelstellung der Kreuzgelenke gestört wurde.
Der Rollkörper kann aus einer Walze oder einer Kugel bestehen, und falls zwei oder mehr Rollkörper erwünscht sind, können diese in der Längsrichtung des sie tragenden Elementes hintereinander angeordnet werden.
Zentralwelle und Büchse können gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung gegeneinander gleitverschiebbar sein, so dass eine axiale Relativ-Verschiebung zwischen diesen Teilen ohne weiters vor sich
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le einer verschiebbaren Verbindung einnehmen.
Wenn eine Anzahl von Walzen und mit ihnen zusammenarbeitende Nuten zur Verminderung des Druckes auf jede Walze vorgesehen sind, wird eine Federkonstruktion verwendet, welche sich der notwendigerweise grösseren Biegung anpasst. Ein federnder Ring mit den erforderlichen Eigenschaften kann durch Lamellierung desselben, d. i. durch Ineinanderpassen einer Anzahl von federnden Ringen, erzielt werden. Eine grössere Biegungsfähigkeit kann erfindungsgemäss durch Verwendung eines geschlitzten Federringes mit zur Kupplungsachse schräg liegendem Spalt oder einer eng gewickelten, schraubenförmigen Feder geschaffen werden.
Für einen geschlitzten Ring oder einen solchen aus schraubenförmigen Windungen muss die Anzahl an verwendeten Walzen so ausreichend gross sein, dass dabei im wesentlichen die kreisförmige Gestalt des geschlitzten oder schraubenförmigen Ringes verbleibt, jedoch sein Durchmesser vergrössert wird. Durch die schräge Anordnung des Spaltes beim Federring wird erreicht, dass die Walzen entlang seiner Innenfläche weiter umlaufen können, wenn der Ring ausgedehnt wird.
Das Fluchten der in ihre Nuten eingerasteten Rollkörper hinsichtlich ihrer nach aussen liegenden Umfangsteile mit der Oberfläche der Büchse kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Büchse nächst jedem Schlitz für die Walzen mit einer örtlichen, nach aussen gerichteten Vorragung versehen ist, wobei die Hüllfläche dieser Vorragungen der Büchsenoberfläche entspricht. Eine entsprechende Vorbelastung kann alsdann dadurch erzielt werden, dass man den Innendurchmesser des Federringes etwas kleiner als den Aussendurchmesser der Büchse an diesen örtlich vergrösserten Stellen macht, wodurch wohl die Walzen ihre Nuten unterhalb des Grenzmomentes nicht verlassen können, jedoch keinem ständigen, nach innen gerichteten Druck ausgesetzt sind.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemässe Kupplung in beispielsweiser Ausführung mit einem Glied dargestellt, welches auch den Bügel eines Hooke'schen Kreuzgelenkes bildet.
Fig. l ist eine Seitenansicht der Kupplung, teilweise ein Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und zeigt die Teile der Kupplung, wenn sie Antrieb überträgt, und Fig. 3 eine gleiche Ansicht, jedoch bei schleifender Kupplung.
Die dargestellte Konstruktion zeigt eine Momentbegrenzungskupplung, die sowohl in axialer als auch in radialer Richtung nur sehr wenig Raum einnimmt, wenn sie bei einem Trieb mit einem Kreuzgelenk verwendet wird. Der Bügel l besitzt die üblichen Backen la für den Anschluss von zwei einander gegen- überliegenden Lagerbolzen des Sternes eines Kreuzgelenkes. Dieser Stern und der übrige Teil des Gelenkes sind wie üblich gebaut und in der Zeichnung nicht dargestellt. An seinem von den Backen la in axialer Richtung abgewendeten Ende weist der Bügel l einen axial gebohrten rohr-oder büchsenartigen Teil 2 auf und dieser Teil dient zur Aufnahme des im Durchmesser verjüngten Endteiles 3 eines zentralen, rohrförmigen Kupplungsteiles 4. Der Bügel 1 mit der Büchse 2 einerseits und der zentrale Kupplungsteil 4 anderseits bilden das An-bzw.
Abtriebsglied der Kupplung.
Das Abtriebsglied 4 ist an seiner Mantelfläche an sechs im Winkel regelmässig verteilten Stellen mit sichten, in Längsrichtung verlaufenden, im wesentlichen V-förmigen Nuten oder Rasten 5 versehen. Die Büchse 2 weist, sechs entsprechend angeordnete Schlitze 6 auf, welche ihre ringförmige Wand durchsetzen.
In jedem dieser Schlitze liegt eine längliche zylindrische Walze 7 von etwas grösserem Durchmesser als die Wandstärke der Büchse 2.
Rund um die Büchse liegt ein geschlitzter Federring 8mit schräg zur Achsrichtung der Kupplung verlaufendem Spalt und von annähernd gleicher axialer Länge wie die Walzen. Wegen des grösseren Durchmessers der Walzen 7 drückt bei ausgerückter Kupplung der Federring 8 auf die nach aussen vorragenden Teile der zylindrischen Oberflächen der Walzen. Wenn jedoch die Walzen in den zugehörigen Nuten 5 der Mantelfläche des Abtriebsgliedes 4 eingerastet sind, übt der Federring keinen Druck mehr auf die Walzen
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aus, verhindert aber ein Austreten derselben aus den Nuten und ein Entkuppeln, soferne das Grenzmoment nicht überschritten wird.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass bei in ihren Nuten 5 festliegenden Walzen 7 deren äussere Umfangsteile mit der Aussenumfläche der Büchse 2 fluchten, der Federring sich also an die Aussenfläche der Büchse anlegt. Eine entsprechende Vorbelastung wird dadurch erzielt, dass der Innendurchmesser des Federringes 8 etwas kleiner als der Aussendurchmesser gemacht wird ; dadurch können bei unter der gegebenen Grenze liegendem Drehmoment die Walzen 7 aus den zugehörigen Nutungen nicht austreten, sind aber dabei, wie erwähnt, keiner ständigen, nach innen gerichteten Belastung bzw. keinem solchen Druck ausgesetzt.
Das Abtriebsglied 4 weist eine Keilnut 9 auf, mit deren Hilfe es mit der Abtriebswelle verkeilbar ist, die aber lösbar sein kann. Die Welle wird in ihrer Stellung durch eine Fixierschraube festgehalten, die in eine Gewindebohrung 10 des Abtriebsgliedes 4 einführbar ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kupplung sind das Antriebs- und Abtriebsglied gegeneinander axial gleitverschiebbar. Soll hingegen-wie dies bereits vorgeschlagen wurde-eine axiale Relativbewegung zwischen den Gliedern 1 und 4 verhindert werden, ordnet man zweckmässig einen Block 11 in einer Ausnehmung am Ende des verjüngten Teiles 3des Abtriebsgliedes 4 an. Der Block 11 kann z. B. eingeschweisst oder eingelötet sein und besitzt einen koaxialen Stummel 12, der durch eine axiale am Innenende der Büchse 2 befindliche Bohrung 13 des Gliedes 1 hindurchragt. Ein abgesetzter, mit Gewinden versehener Endteil 14des Stummels 12 liegt in einer sich an die Bohrung 13 anschliessenden Bohrung 15 und trägt eine Mutter 16, die eine Scheibe 17 an einer Schulter des Stummelendteiles 14 festlegt.
Auf diese Weise befindet sich jener Teil der Wand des Gliedes 1 zwischen der Bohrung 15 und der Büchse 2 zwischen dem Block 11 und der Scheibe 17 und verhindert dadurch eine axiale Relativbewegung zwischen den Gliedern 1 und 4. Beim Schleifen der Kupplung dreht sich der Stummel 12 ungehindert in der Bohrung 13. Die Bohrung 15 ist mit Schmierfett gefüllt und durch eine gewölbte Abdeckung 18 verschlossen, welche in eine anschliessende Bohrung 19 eingesprengt ist.
Am andern Ende der Büchse 2 befindet sich ein gestufter federnder Festhaltering 20, welcher die Feder 8 zwischen sich und einer Schulter festlegt, die im Glied 1 am Innenende der Büchse 2 ausgebildet ist.
Eine abdichtende Hülse 21 umgibt die Feder 8 und besitzt nach einwärts gebogene Ränder 22, mit welchen sie das Glied 1 und den Ring 20 anfasst, um die Kupplung abzudichten und den Ring 20 in seiner Lage festzulegen. Letzterer hat einen Dichtungsteil 23, in welchem ein elastischer Dichtungsring 24 eingelegt ist, der sich an den Aussenmantel des abgesetzten Teiles 3 des Abtriebsgliedes 4 anlegt, so dass die Kupplung zur Gänze abgedichtet ist. Diese Abdichtung dient zum Zurückhalten des Fettes, mit dem die Räume in- nerhalb der Bohrung 15und der Büchse 21 beim Zusammenbau gefüllt werden sowie zur Verhinderung einer Verschmutzung dieses Fettes.
Da bei der dargestellten Kupplung mehr als zwei Walzen 7 verwendet sind, kann sie nicht in eine Propellerwelle zwischen zwei Kreuzgelenken eingebaut werden, da nach einem Schlupf die relative Winkelstellung der Gelenke nicht beibehalten werden würde, wenn der Trieb neuerlich aufgenommen wird.
Wie im Zusammenhang mit dem Bügel 1 des Abtriebsgliedes der Kupplung beschrieben, würde letztere an die Ausgangsseite des im Antriebssinne rückwärts gelegenen Kreuzgelenkes angeordnet werden. Dagegen kann das Abtriebsglied 4 als Abtriebskupplungsteil verwendet werden, in welchem Falle die Kupplung an der Eingangsseite des vorderen Kreuzgelenkes angeordnet wird..
Bei Übertragung von Momenten in jeder Richtung zwischen den Gliedern 1 und 4 besteht das Bestreben, die Walzen 5 aus ihrer innersten Stellung nach Fig. 2 gegen ihre äusserste Stellung nach Fig. 3 zu verlagern, und diesem Bestreben wirkt der Federring 8 entgegen, der mit den Walzen 7 in Kontakt steht. Wird das Grenzmoment überschritten, dann wird jede Walze 7 aus ihrer Nut 5 ausgestossen und es tritt ein Schlei-
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und innen am Federring 8 um.
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