Fliehkraft-Reibungskupplung. Die Erfindung betrifft eine Fliehkraft Reibungskupplung, welche bei Antrieb durch Elektromotoren mit Kurzschlussanker Anwen dung finden kann, bei welchen die die Kraft ableitende Riemenscheibe oder dergleichen erst zur Ankupplung kommen soll, nachdem der Motor eine bestimmte Tlmdrehungsge- schwindigkeit erreicht hat. Zum Schliessen der Kupplung werden auf bekannte Weise unter Federwirkung stehende Schwungge- wichte benützt.
Mit dieser Kupplung soll ein zu frühzei tiges Einkuppeln verhindert werden, was gemäss der Erfindung dadurch bewirkt wird, dass bis zur Erreichung einer bestimmten Drehzahl der treibenden Welle der Schwer punkt jedes Schwunggewichtes in unmittel barer Nähe der durch die Drehpunkte dieser Schwunggewichte gelegten Ebene und inner halb des durch diese Drehpunkte gelegten Kreises liegt, so dass der Hauptteil der Flieh kraft dieser Schwunggewichte von deren Drehzapfen aufgenommen wird.
Die Belastungsfedern der Schwunggewichte sind dabei zweckmässig so gelagert, dass .sie in der Ruhe- oder Anfangslage die Gewichte mit einem Maximum belasten, dass ihre Be lastungswirkung aber mit dem Ausschlage der Schwunggewichte stark abnimmt und in der Arbeitsstellung der Schwunggewichte; also in der Kuppelstellung, zu einem Mini mum wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Fig. 1 zeigt eine Kupplung im Längs schnitt; Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht; Fig, 3 und 4 zeigen herausgezeichnet ein Schwunggewicht in verschiedenen Stellungen. Für die gezeichnete Kupplung ist ange nommen, dass ein Elektromotor bezw. die Motorwelle b, mit einer Riemenscheibe a zu kuppeln ist. Die Riemenscheibe a sitzt mit ihrer Nabe a1 lose drehbar auf der Achse b.
Fest auf dieser Achse sitzt der treibende Teil des Kupplungsgehäuses c, welches zwi schen einer festen Stirnscheibe cl und. einer losen, ringförmigen Stirnscheibe c2 die be kannten Reibscheiben d und e enthält, die abwechselnd durch äussere beziehungsweise innere Verzahnungen ebenso wie der Ring c= auf Mitnahme teils mit dem Gehäuse e, teils mit der Riemenscheibe a verbunden sind.
In einem vorspringenden Gehäuseteil c3, dem sogenannten Hebelkasten sind drei gleich mässig verteilte Schwunggewichte f auf<U>geeig-</U> net gelagerten Zapfen f' drehbar angeordnet, so dass die Druckfläche oder Nase g eines jeden Hebels gegen ein Druckstück h. des Ringes cl zur Wirkung kommen kann.
Verbindet man den Schwerpunkt k jedes Hebels f, wie in Fig. 3 strichpunktiert an gedeutet, mit der Mitte des Drebzapfens f' und die letztere mit der wirkenden Kante der Nase g, so erkennt man, dass die Schwung- gewichte f Winkelbebel bilden, wobei der Arm f' g kniehebelartig zwischen seinem Dreh- oder Stützpunkt f' und seinem Wie derlager h am Ring c2 wirkt.
In einer ringförrnigen Deckelscheibe c' sind Schraubenfedern .in derart gelagert, dar) jede Feder sich mit dem einen Ende unmit telbar gegen einen Ring c4, mit dem andern Ende gegen einen Bund nt' eines Führungs bolzens 20 stützt, der mit einem Querzapfen <B>20</B> innerhalb des Schwunggewichtes f gelen kig angreift : In der Zeichnung isst aus Deut lichkeitsgründen der lichte Durchmesser der Schraubenfedern m grösser als der Durch messer des Bolzens in' angegeben :
Es emp fiehlt sich indessen, den Bolzen so stark zu wählen, dass er von der Feder so eng um schlossen wird, dass der Bolzen Biegungen der Feder verhindert. Die Bolzen 7n2 selbst können sich in den zu ihren Führungen vor gesehenen Bohrungen cl frei hin- und her bewegen.
Die Lagerung der Feder 7n ist aus den Fig. 3 und 4, die die Anfangs- und die End- lage, das heisst die Los- und die Kuppelstel- lung zeigen, deutlich zu erkennen. Das Wi- derlager der Feder am Ring c4 befindet sich ungefähr in der Höhe des Gewichtshebel drehpunktes f', das heisst in der Entfernung des letzteren von der geometrischen Kupp lungsachse. Die zur letzteren durch f' hin durch parallel verlaufende Linie, ist in den Fig. 3 und 4 strichpunktiert eingetragen und rnit to bezeichnet.
Die senkrechte Entfernung des Angriffspunktes - t' der Feder in vom Drehpunkte<I>f'</I> ist in Fig. 3 mit<I>x',</I> in Fig. 4 mit x bezeichnet.
In der Ruhelage nach Fig. 3 bildet die Achse der Feder iit <I>zu</I> der Wagrechten rr einen verhältnismässig grossen Winkel, der sich mit dem ausschlagenden Gewicht f schnell verkleinert und schliesslich zu dein Minimum nach Fig. 4 wird; der Abstand x' wird dabei so gewählt, dass die Federkraft für das Auskuppeln gerade noch ausreicht, um die Gewichte in die Lage nach Fig. 9 zu bringen.
Eine gegenüber der auftretenden Schwungkraft nennenswerte Wirkung der Federn 7n auf Überführung der Gewichte f in die Ruhelage tritt bei der Stellung nach Fig. 4 nicht rnehr auf. Das Drehmoment, welches jede Feder in auf ihr Gewicht f in der Ruhelage (Fig. 3) ausübt, ist infolge des grossen Hebelarmes hinreichend, um bei Um drehungszahlen bis zu einer bestimmten Höhe das Gewicht in der Lage nach Fig. 3 festzuhalten, umsornehr als hierbei der Schwer punkt jedes Gewichtes k in der Ruhelage (Fig. 3)
nur geringe Entfernung von der Senkrechten s der durch die Gewichtsauf- hängepunkte f' normal zur Kupplungsachse gedachten Ebene hat.
Der Motor läuft infolgedessen ohne Be lastung an und kommt so annähernd bis auf die Betriebsumdrehungszahl. Kurz vor Errei chung der letzteren, wird die Schwungkraft der Gewichte f so gross, dass die Gegenkraft der Federn m überwunden wird. Nunmehr erfolgt ein schneller Ausschlag der Schwung- gewichte, das heisst ein Übergang der in Fig. 3 gezeigten Stellung in jene nach Fig. 4, so dass die Kupplung gewissermassen au genblicklich eingerückt wird.
Der .Ausschlag der Gewichte f' erfolgt, sobald das von der Schleuderluaft auf das ausgeübte Drehmoment das entgegenwirkende Drehmoment der Federn überwindet; und da sogleich mit dem Ausschlage, infolge der dann auftretenden Verkleinerung des Hebel armes, das Drehmoment der Federn ständig und schnell von einem Maximum zu einem Minimum verkleinert wird, so ergibt sich auch die eben erwähnte beschleunigte Ausschlag-, also Einrückbewegung der Ge wichte f.
Da das Drehmoment der Federn von ihrer Stärke unmittelbar abhängt, so hat man es in der Hand, ein und dieselbe Kupplung lediglich durch Auswecbslung der Federn für sehr verschiedenartige Umdrehungszahlen zu benutzen ; man hat die Federn lediglich so kräftig zu wählen, dass für die jeweilige Umdrehungsgeschwindigkeit das von ihnen ausgeübte Drehmoment durch das von der Schwungkraft der Gewichte ausgeübte Dreh moment rechtzeitig überwunden wird.
Die Teile c' und e' bilden einen soge nannten Hebelkasten, da die Gewichtshebel f in diesen Teilen gelagert sind. Der zylin drische Teil C ist dabei mit seiner Nabe p auf der Nabe des Gehäuses c mit Gewinde aufgesetzt, so dass 'in an sich bekannter Weise die Lage des Hebelkastens c3, r4 ge genüber dein Gehäuse c in der Achsenrich- tung durch gegenseitige Verdrehung verän dert werden kann.
In dem Zylinder c3 ist in schräger, das heisst von aussen gut zugäng licher Lage ein Schraubenbolzen q gelagert, der in radiale Einschnitte q1 der Nabe des Gehäuses c eingreift, um die jeweils gewählte gegenseitige Stellung zwischen dem Gehäuse c und dem Hebelkasten zu sichern. Diese an sich bekannte Längsverschiebbarkeit des Hebelkastens zeitigt bei der neuen Einrich tung eine besondere Wirkung.
Bei bekannten Fliehkraftkupplungen wird der Anpressungs- druck der Schleuderkraft verstärkt, wenn der Hebelkasteir der eigentlichen Kupplung genähert wird; hier ergibt sich eine umge kehrte Wirkung ;
denn je weiter der Hebel kasten von der Kupplung entfernt, im Sinrie der Fig. 1 -also nach links bewegt wird, um so flacher wird die End- oder Arbeitsstellung des kniehebelartig wirkenden Winkelhebel armes<B><I>f',</I></B> g (Fig. 4) um so grösser also der durch die Nase g ausgeübte Anpressungs- druck. Wird der Hebelkasten der Kupplung genähert, das heisst mehr auf das Gehäuse C aufgeschraubt, so wird der Winkel des Hebel armes<B><I>f',
</I></B> g zur wagrechten beziehungsweise zur geometrischen Kupplungsachse entspre chend grösser ; das heisst die Schwungge- wichte können nicht mehr ihren vollen Aus schlag ausführen. Bei eingerückter Kupplung liegen demnach ihre Schwerpunkte auf einem entsprechend kleineren Kreise, das hat zur Folge,- dass ihre Geschwindigkeit und damit ihre Schwungkraft kleiner wird; ihr Anpres- sungsdruck ist damit entsprechend vermindert. Es lässt sich hier also durch einfaches Ach sialeinstellen zwischen der Kupplung und dem Hebelkasten der Kupplungsdruck in weiten Grenzen verändern.
Wenn zur Ver kleinerung des Arbeitsdruckes gegenüber der Kupplungslage nach Fig. 4 eine solche Ver stellung eintritt, dass der Ausschlag der Ge wichtshebel f geringer wird, dann steigt die Grösse x auf einen Mittelwert zwischen den eingetragenen Grössen x2 und x', dass heisst es steigt dann das gegen das Fliehkraft moment gerichtete Drehmoment der Feder m. Das ist aber nicht schädlich, weil ja bei diesen Zwischenstellungen ohnehin die Ab sicht besteht, die Gewichtsarme<B><I>f',</I></B> g mit verringertem Druck gegen ihr Widerlager <I>lt</I> wirken zu lassen.
Die Schwunggewichte kann man auch einzeln insofern verschiedenartig anordnen, als die Entfernung ihrer Schwerpunkte von der Ebene, die durch ihre Drehpunkte gelegt ist, verschieden gross gemacht oder ihre Belastungs federn verschieden stark gewählt werden ; natürlich kann man auch von beiden Mitteln gleichzeitig, das heisst in derselben Kupplung, Gebrauch machen.
Die verschiedene Schwer punktslage der Gewichte lässt sich, wenn ihre sämtlichen Drehpunkte in einer einzigen quer zur Kupplungsachse stehenden Ebene liegen, durch verschiedenartige Formgebung der Ge wichte unschwer erreichen, man kann aber auch zu dem Mittel greifen, die Drehpunkte der Gewichte in mehreren um entsprechende Beträge voneinander entfernten derartigen Querebenen anzuordnen<B>;</B> das kann beispiels weise dann mit Vorteil geschehen, wenn die Gewichte in Gruppen eingeteilt werden, wenn also beispielsweise sechs Gewichte in zwei Gruppen von je drei Stück verteilt werden.
Diese Ausführungsart hat besonders Be deutung bei der Anwendung der Kupplung für Kurzschlussmotoren. Beim Anlassen sol cher entsteht bekanntlich ein unerwünschter Stromstoss, sofern sie nicht wenigstens ange nähert ihre volle Drehzahl erreicht haben, wenn volle Belastung vorliegt.
Anderseits darf aus elektrotechnischen Rücksichten die volle Belastung nicht bei Sternschaltung ein treten, sonst geht die Drehzahl des Albtors erheblich zurück und es kommt beim Über- schalten auf Dreieck der erwähnte schädliche Stromstoss entsprechend stark zur Wirkung; bei der erwähnten verschiedenartigen Ausbil dung oder Anordnung der Gewichte kann ein Teil von ihnen zunächst so viel Last aufnehmen, wie es bei der Sternschaltung unter normaler Drehzahlverminderung statt haft ist. Die übrigen Gewichte rücken dann erst ein, wenn die volle normale Drehzahl entsprechend der Dreieckschaltung erreicht ist.
Die Wirkung möge an einem Beispiel erläutert werden. Hat ein Kurzschlussmotor bei Leerlauf in Sternschaltung eine Drehzahl lc <I>=</I> 1500, so kommt für das Einschalten im Dreieck n =1505 in Betracht. Bei der wei teren Annahme, dass dieser 3lotor 6 PS bei Betrieb in Dreieckschaltung ergibt, leistet er bei Betrieb in Sternschaltung etwa 2 PS ; wenn er demnach im Stern bis zu 2 PS be lastet wird, tritt keine schädliche Wirkung ein, die maximale Drehzahl ist hierbei unge fähr ir =1350.
Sind dabei die Schwungge- wichte so angeordnet, dass ein Teil von ihnen in Stern bei n = 1300 einrückt, der übrige Teil der Gewichte dagegen bei n =1400, so ist es klar, dass dieser letztere Teil der Ge- wichte nicht einrücken kann, bis die Um schaltung auf Dreieck erfolgt.