CH414273A - Reibungskupplung mit Drehmomentbegrenzung - Google Patents

Description

  Reibungskupplung mit     Drehmomentbegrenzung       Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungs  kupplung mit     Drehmomentbegrenzung    mit einer un  ter Federwirkung stehenden Reibfläche und einer  Spreizvorrichtung, welche die Federspannung mit  dem jeweils übertragenen Drehmoment ändert. Sol  che Kupplungen werden angewendet, um ein mög  lichst konstantes Drehmoment aufrechtzuerhalten,  auch wenn     sich    her     Reibbeiwert    während des Be  triebes ändert.  



  Bekannte derartige Kupplungen vermögen jedoch  nur     verhältnismässig    geringfügige Änderungen     ides     Reibungsbeiwertes auszugleichen, wenn nicht die ver  wendeten     Anpressfedern    ;sehr gross gewählt werden  und so die Kupplung ebenfalls recht umfangreiche  Abmessungen bekommt. Viele     Verwendungsgebiete,     ;der Kupplung erfordern dagegen kleine Aussenabmes  sungen. Ein weiterer Nachteil derartiger Kupplungen  ist es, dass das     Grenzdrehmoment    sich auch mit der       Abnutzung    an den Kupplungsbelägen ändert.  



  Die durch vorliegende Erfindung geschaffene Rei  bungskupplung kennzeichnet sich dadurch, dass die       Spreizvorrichtung    mit     einer    Feder mit abfallender  Kennlinie     zusammenwirkt    und die     Anpresskraft    ;

  der  Feder auf Reibglieder steuert,     wobei    der     Spreizweg     auf die Kennung der Feder     derart    abgestimmt     ist,     dass mit einem infolge Wachsens des Reibwertes an  steigenden Drehmoment die     Anpresskraft    der Feder  abnimmt und bei abnehmendem Reibwert die Fe  derspannung zunimmt,     zum    Zwecke, bei den im  Betrieb vorkommenden Schwankungen ,des Reibwer  tes das Produkt aus     letzterem    und der     Anpresskraft     wenigstens annähernd konstant zu halten.  



  In weiterer     Ausgestaltung    des Erfindungsgedan  kens kann ein     nabenförmiger    Kupplungsteil an einem       flanschartigen    Ansatz mit Bohrungen     versehen        sein,     in denen jeweils ein Kugelpaar angeordnet ist, das  sich gegen     Vertiefungen    in     Iden    beiderseits des         flanschartigen    Ansatzes     angeordneten    Kupplungs  scheiben abstützt.

   Diese Vertiefungen werden     vor-          teilhaft    kurvenförmig     ausgeführt.    Die Kupplungs  scheiben wirken mit ihren     Aussenflächen    vorzugs  weise gegen Reibbeläge,     idie    ihrerseits teils am Ge  häuse, teils an einer im Gehäuse geführten Stütz  scheibe     anliegen.     



  Zwischen der Stützscheibe, die im Gehäuse und  auf dem     nabenförmigen        Kupplungsteil,axial    verschieb  bar, jedoch     nicht    drehbar, angeordnet isst,     ist    vorzugs  weise     eine    Tellerfeder eingespannt, deren Spannung  durch Verbindungsschrauben verstellt werden kann,  ,die einen Kupplungsteil gegen     einen        Gehäuseteil    axial  verschieben und halten.  



  Bei den Kupplungen nach     ider    Erfindung können  auch an sich bekannte,     lamellenförmige    Kupplungs  körper     Verwendung    finden, die     ebenfalls    in     einem     Gehäuse untergebracht sind und die teils     mit    dem  Gehäuse, teils mit dem     nabenförmigen        Kupplungs-          körper    über     Ausnehmungen    in     Eingriff    sind, und  durch Tellerfedern über eine     im    Gehäuse     axialver-          schiebbare,

      aber nicht     drehbar    angebrachte Stütz  scheibe     beaufschlagt    werden, wobei     kugelförmige     Spreizkörper so in     Ausnehmungen        gelagert    sind, dass  sie bei     Veränderung        ides    Drehmomentes die Span  nung der     Tellerfedern    ändern.  



  Die     erfindungsgemäss    ausgebildete Kupplung  kann auch an Stelle der Reibscheiben Reibbacken  haben, die auf einem     Kupplungsteil    abgestützt sind  und durch Federkraft gegen     einen    anderen Kupp  lungsteil gepresst werden. Die     Reibbacken    werden  dabei radial und     tangential        idurch    Federelemente ge  führt, die in einem Arbeitsbereich mit     abfallender     Kennung ausgenutzt werden,     rund    durch ihre jewei  lige Spannung die Anpreisung der Reibbacken re  geln.

   Die Anordnung ist dabei so     getroffen,    dass die  Spannung der Federelemente     mit        zunehmender    Reib-      kraft in der Weise abnimmt,     idass    das Produkt aus       Anpresskraft    und Reibbeiwert nahezu oder ganz kon  stant bleibt.  



  Zu diesem Zweck können zwischen den Reib  backen und den Federelementen Wälzkörper ange  ordnet sein, die in kurvenförmigen     Vertiefungen    ru  hen. Die Steigung der Kurven ist dabei mit der  Kennung der Federelemente und     Iden        möglicherweise     vorkommenden Schwankungen des Reibwertes in der  Weise     abgestimmt,        idass    das Produkt aus     Anpresskraft     und     Reibbeiwert    nahezu oder ganz konstant bleibt.  



  Die Federelemente können .so gestaltet und an  geordnet     sein,        idass    sie     als        Biegungsfedern    wirken,  jedoch     mit    dem besonderen     Merkmal,    dass eine ela  stische Verformung     eintritt,    wenn Kräfte aus zwei  verschiedenen Richtungen einwirken.

       Zweckmässig     sind die     Biegungsfssdern    wellenförmig gestaltet und  haben sowohl in der Quer-     Aals    auch in der Längs  achse eine     Vorspannung,    so     idass    die Kennung einen  Scheitelpunkt     aufweist.    Bei einer besonders einfachen  Ausführungsform wird die kurvenförmige Vertiefung,  in der ein gegen die Reibbacken abgestützter     Wälz-          körper    ruht, aus einer Biegung des     Federelementas     gebildet.  



  Des weiteren können die auf Biegung beanspruch  ten Federelemente mit ihren Enden gegen mit Ver  tiefungen versehenen Lagerbolzen abgestützt sein,  die auf einem Kupplungsteil verstellbar angebracht  sind, so dass die     Vorspannung    der     Federelemente     regelbar ist.  



  Die Reibungskupplung nach der Erfindung er  möglicht es, unabhängig vom Reibwert ein gleich  mässiges Drehmoment nach Überschreiten eines eben  falls gleichbleibenden Grenzdrehmomentes in einem  bisher nicht bekannten Ausmass aufrechtzuerhalten.  Die Federmittel können dabei sehr klein bemessen  werden, so dass der Raumbedarf der Kupplung und  ihre Herstellungskosten gering     sind.    Die im Betrieb  vorkommenden Abweichungen vom Reibwert ein  schliesslich des     Unterschiedes    zwischen ruhender und       gleitender    Reibung können     ausgeglichen    werden.

   Es  kann aber auch der     Einfluss    der auf die Reibbacken  einwirkenden Fliehkräfte infolge automatisch erfol  gender Einstellung des     Anpressdruckes    auf     idie    je  weils vorhandene Umfangskraft innerhalb der prak  tisch vorkommenden Drehzahlen ausgeglichen wer  den.

   Bei einer Abnutzung an den     Reibflächen    bleibt  durch die besondere Formgebung der Federelemente  ,das     Grenzdrehmoment    konstant, weil die sich mit  der Abnutzung ausdehnende Feder zunächst den     An-          pressdruck    erhöht und :somit die durch den Ver  schleiss auch in den Lager- und Gelenkpunkten ein  tretende, die Federkraft vermindernde Längenände  rung     ider    Federelemente ausgleicht.  



  Mehrere Ausführungsbeispiele des     Erfindungs-          gedankens    sind in der Zeichnung dargestellt. Es zei  gen:       Fig.    1 eine Kupplung mit zwei Reibscheiben  paaren, zwischen denen ein Reibbelag eingelegt ist,       zum    Teil geschnitten,         Fig.    2     einen    Schnitt durch das Spreizorgan     @die-          ser    Kupplung,       Fig.    3     eine        Lamellenkupplung    nach dem gleichen  Prinzip im Schnitt,       Fig.    4 das Spreizorgan der Kupplung nach       Fig.    3,

         Fig.    5 die Kennlinie einer     Tellerfeder    für eine  derartige Kupplung mit Angabe des     ausnutzbaren          Arbeitsbereiches    der Feder,       Fig.    6 eine Reibungskupplung nach (der Erfin  dung mit Backen in Achsrichtung gesehen, zum Teil  geschnitten, und       Fig.    7 eine Seitenansicht dazu .mit Teilschnitt.

         Bei    der Reibscheibenkupplung nach     Fig.    1 trägt  die Antriebsnabe 1 mehrere, am Umfang eines       flanschartigen    Ansatzes angebrachte Bohrungen, in  denen Kugeln 2, 3 axial verschiebbar liegen, die       sich    gegen Vertiefungen abstützen, welche in Kupp  lungsscheiben 4 und 5 angebracht sind. Die Kupp  lungsscheiben 4-5 sind drehbar,     teils    auf der An  triebsnabe 1, teils im Gehäuse 11 gelagert. Ihre  Vertiefungen sind     kurvenförmig    ausgebildet gemäss       Fig.    2.

   Die Kupplungsscheiben 4 und 5 stützen sich  über die Reibbeläge 6 und 7 gegen einen Flansch 8  an der Antriebsnabe der Kupplung und gegen eine  Stützscheibe 9 ,ab, welche auf der Nabe 1 axial ver  schiebbar und drehbar, im     Gehäuse    11 jedoch nicht  drehbar, aber axial verschiebbar angeordnet ist. Drei  Stellschrauben 12 verbinden das Gehäuse 11 mit  dem Flansch 8 in der Weise, dass der Abstand des  Gehäuses 11 gegen     Iden    Flansch 8 verstellt werden  kann, wobei der Raum zwischen     idem    Gehäuse 11  und der Stützscheibe 9 verändert wird, in     welchem     eine Tellerfeder 10 liegt. Die Spannung     der    Teller  feder 10 wird mit der Verstellung der Spannschrau  ben 12 verändert.

   Die Tellerfeder ist so eingestellt,  dass ihre '     Vorspannung    gemäss     Fig.    5 hinter dem  Scheitelpunkt der Kennlinie liegt, so dass     ihre    Kraft  wirkung     bei    weiterer     Zusammendrückung    absinkt.  



  Bei     ider    Ausführung nach     Fig.    3 sind in dem  Gehäuse 11 Lamellen 6 angeordnet, die zum Teil  in die Aussenverzahnung der Nabe 1 und zum Teil  in die Innenverzahnung eines     Mitnehmerringes    4  eingreifen. Eine mehrteilige Tellerfeder 10     beauf-          schlagt    über     eine    Stützscheibe 9 die Lamellen     und     wird ihrerseits in     ihrer    Spannung verändert durch  die Kugeln 2, welche in     Vertiefungen    des Gehäuses  11 und     ides        Anpressringes    5 angeordnet sind.

   Die       Vorspannung    :der     mehrteiligen    Tellerfeder 10 kann  durch einen Schraubenring 12 verstellt werden, wel  cher mit seinem Aussengewinde in ein Innengewinde  des Gehäuses 11 eingeschraubt ist.  



  Die Wirkungsweise der Kupplung nach     Fig.    1  ist     folgende.    Bei ansteigendem Reibwert werden die  Scheiben 4, 5 durch die Kugeln 2, 3 weiter     ausein-          andergespreizt    und die Tellerfader 10     zusammen-          gedrückt.    Da diese Feder aber im abfallenden Ar  beitsbereich ausgenutzt wird gemäss     Fig.    5, fällt       dabei    die     Anpresskraft    ab.

   Durch     richtige    Wahl der  Federkennung und     des    möglichen Spreizweges im           Spreizorgan    2, 3, 4, 5 in Abstimmung mit im Be  trieb praktisch vorkommenden     Reibwertschwankun-          gen    ist es möglich,     Idas    Produkt aus     Anpresskraft    und  Reibbeiwert konstant zu halten. Umgekehrt wird bei  einem Nachlassen des     Reibwertes    eine Entlastung  der     Tellerfeder    10 herbeigeführt, wobei infolge der  abfallenden Kennlinie ein Ansteigen der Federkraft  stattfindet. Die Kupplung nach     Fig.    3 wirkt nach  dem gleichen Prinzip.

   Auch     hier    wird die     Vorspan-          nung    der     Tellerfeder    10 in Abhängigkeit vom Reib  wert über die Spreizorgane 11, 2, 5 .so verändert,  dass das Produkt aus     Anpress,druck    und Reibwert  konstant bleibt. Nach der Erfindung können auch  andere Federmittel mit fallender     Kennlinie    Verwen  dung finden.  



  Die     Reibbackenkupplung    nach     Fig.    6 und 7 ist  auf eine angetriebene Keilnabe 1 aufgebaut. Mit  derselben sind     Deckplatten    2 und 3 verschweisst,  welche in Bohrungen 4 besonders profilierte Lager  bolzen 5 tragen. Letztere sind mit     Verstellhebeln    6  versehen und können mit Hilfe von Schlitzführun  gen 7 und     Gewindestiften    8 verstellt und     festgestellt     werden. Die Nuten 9 in den Lagerbolzen 5     dienen    als       Widerlager    für wellenförmige Blattfedern 10, welche  sowohl in ihrer Längsachse als auch in der     Querachse     vorgespannt sind.

   Etwa in oder Mitte oder wellenförmi  gen Blattfedern 10 ist jeweils ein     Wälzkörper    12 in  einer Vertiefung gelagert, der sich gleichzeitig gegen  eine entsprechende Vertiefung 14 der Reibbacken  abstützt. Die Begrenzungskurven der Vertiefungen  sind dabei so gewählt,     @dass    bei einer     Verschiebung     der Reibbacken 13 im Uhrzeigersinn die     Vorspan-          nung    der     Blattfeder    10 sich so weit     ändert,    und zwar  abnimmt, dass das Drehmoment auch nach Über  schreiten der zulässigen Grenze     aufrechterhalten     bleibt.

   Dadurch, dass die Blattfedern 10     in    ihrer  Längsachse vorgespannt sind und dass der dabei       entstehende        abfallende    Teil     ider    Kennung ausgenutzt  wird, lässt sich die beschriebene Wirkung erzielen.  



  Die Wirkungsweise der Kupplung im Betrieb     ist     folgende: Bei ansteigendem Reibwert werden (die  Blattfedern 10 durch die     im    Uhrzeigersinn mit  genommenen     Reibbacken    6 über .die Wälzkörper 12  nach innen durchgebogen.

   Da die Federn aber im  abfallenden Arbeitsbereich     ausgenutzt    werden,     sinkt     damit die     Anpresskraft.    Durch entsprechende Wahl  der Federkennung und des     möglichen    Spreizweges in       Abstimmung    mit den im     Betrieb    praktisch vorkom  menden     Reibwertschwankungen    kann das Produkt  aus     Anpresskraft    und Reibbeiwert konstant gehalten  werden. Bei einem Nachlassen     ides        Reibwertes    wird  umgekehrt .eine Entlastung der Blattfedern 10 her  beigeführt, wobei die Federkraft ansteigt.

   Der gleiche  Vorgang tritt ein, wenn .sich der     A.npressdruck        ider     Backen 6 ,durch Fliehkräfte     ändert.    Auch dabei  stellt sich das gewünschte konstante Drehmoment       zwangläufig    ein. Durch     entsprechende        Bemessung     kann die Federkennung auf die durch den Ver  schleiss möglichen     Änderungen    ihrer Länge und da  mit ihrer Spannung     abgestimmt        wenden.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Reibungskupplung mit Drehmomentbegrenzung, mit einer unter Federwirkung stehenden Reibfläche und einer Spreizvorrichtung, welche die Federspan nung mit dem jeweils übertragenen Drehmoment ändert, (dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizvor- richtung (2, 3 bzw.

   12, 13) mit einer Feder (10) mit abfallender Kennlinie zusammenwirkt und idie Anpresskraft der Feder auf Reibglieder steuert, wo bei der Spreizweg auf die Kennung der Feder derart abgestimmt ist, dass mit einem infolge Wachsens des Reibwertes ansteigenden Drehmoment die Anpress- kraft der Feder abnimmt und bei abnehmendem Reibwert die Federspannung zunimmt, zum Zwecke, bei den im Betrieb vorkommenden Schwankungen des Reibwertes :

   das Produkt aus letzterem und der Anpresskraft wenigstens annähernd konstant zu hal ten. UNTERANSPRÜCHE 1. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein rabenförmiger Kupplungsteil (1) an einem flanschartigen Ansatz mit Bohrungen versehen ist, in denen jeweils ein Kugelpaar (2, 3) angeordnet ist, das ;sich gegen Vertiefungen in den beiderseits des flanschartigen Ansatzes angeordneten Kupplungsscheiben (4, 5) abstützt. 2.

   Kupplung nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vertiefungen in den Kupp- lungsscheiben (4, 5) kurvenförmig ausgeführt sind. 3. Kupplung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheiben (4, 5) mit ihren Aussenflächen gegen Reibbeläge (6, 7) wirken, die ihrerseits teils am Gehäuse (8, 11), teils an einer im Gehäuse geführten Stützscheibe (9) an liegen.

   4. Kupplung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützscheibe (9), .die im Gehäuse und auf dem rabenförmigen Kupp lungsteil axial verschiebbar, jedoch gegenüber dem Gehäuse (11) umdrehbar angeordnet ist, eine Teller feder (10) eingespannt ist, deren Spannung durch Verbindungsschrauben (12) verstellt wenden kann, welche einen Gehäuseteil (11) gegen einen Kupp lungsteil (8) axial verschieben und halten. 5.

   Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass lamelllenförmige Kupplungskörper in einem Gehäuse angebracht sind und teils mit dem Gehäuse, teils mit dem rabenförmigen Kupplungs körper (1) über Ausnehmungen in Eingriff sind und durch Tellerfedern (10) über eine im Gehäuse axial verschiebbare,

   aber nicht d'reh'bar angebrachte Stütz scheibe (9) beaufschlagt wenden, wobei kugelförmige Spreizkörper (2) so in Ausnehmungen gelagert sind, dass sie bei einer Veränderung des Drehmomentes, die Spannung der Tellerfedern .(l <B>0)</B> ändern.

   6. Reibungskupplung nach Patentanspruch, mit überlastungsschutz, bei der die Reibungsflächen un ter der Wirkung einer Federkraft stehen, deren Grösse sich mit ;dem übertragenen Moment ändert und wobei Federmittel mit abfallender Kennlinie verwendet werden, und bei der Reibbacken Ver wendung finden, welche auf einem Kupplungsteil abgestützt sind und durch Federkraft gegen einen anderen Kupplungsteil gepresst werden, dadurch ge kennzeichnet, dass die Reibbacken (6)

   sowohl radial als auch taugenial durch Federelemente (10) geführt werden, die in einem Arbeitsbereich mit abfallender Kennung ausgenutzt wenden und durch ihre jeweilige Spannung die Anpressung der Reibbacken regeln. 7. Kupplung nach Unteranspruch 6, gekennzeich net durch eine derartige Anordnung, dass die Span nung der Federelemente (10) mit zunehmender Reib kraft in der Weise abnimmt, (dass das Produkt aus Anpresskraft und Reibungsbeiwert nahezu oder ganz konstant bleibt. B.

   Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, idass zwischen den Reibbacken (6) und den Federelementen (10) Wälzkörper (12) an geordnet sind, die in kurvenförmigen Vertiefungen (11, 14) ruhen, wobei die Steigung :der Kurven mit der Kennung der Federelemente ,und den möglicher weise vorkommenden Schwankungen des Reibwertes in der Weise abgestimmt ist, dass das Produkt aus Anpresskraft und Reibungsbeiwert nahezu oder ganz konstant bleibt. 9.

   Kupplung nach Unteranspruch 6, gekennzeich net dadurch, dass die Federelemente (10) so aus gebildet und angeordnet !sind, dass diese als Bie- gungsfedern wirken, wobei eine elastische Verfor mung eintritt, wenn Kräfte aus zwei verschiedenen Richtungen darauf einwirken. 10. Kupplung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegungsfedern (10) wellen förmig gestaltet sind und sowohl in der Quer- als auch in der Längsachse eine Vorspannung haben, ,so dass ihre Kennung einen Scheitelpunkt aufweist. 11.

   Kupplung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ,die kurvenförmige Vertiefung (11), in welcher ein gegen die Reibbacken (6) ab gestützter Wälzkörper (12) ruht, aus einer Welle des Federelementes (10) gebildet wind. 12. Kupplung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, @dass die Federelemente (10) mit ih ren Enden gegen profilierte Lagerbolzen (5) ab gestützt sind, welche auf einem Kupplungsteil ver stellbar angebracht sind, :so dass die Vorspannung der Federelemente regelbar ist.