DE3335535C1 - Überlastkupplung zu Begrenzung des übertragbaren Drehmoments von Maschinen, vorzugsweise im Schwermaschinenbau - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerelemente und die Gegenelemente nach Art einer Triebstockverzahnung ausgebildet sind. Diese von Kettengetrieben her bekannte Zykloiden-Verzahnung läßt sich für Vorrichtungen der hier in Rede stehenden Art besonders gut einsetzen, da die Verzahnung nicht nur ein automatisches Wiedereinschalten nach einem Überlastungsfall ermöglicht, sondern sich auch ganz besonders durch eine weitgehende verschleißfreie Kraftübertragung auszeichnet. Eine derartige Verzahnung ist im Prinzip besonders einfach und nimmt auch nur wenig Platz in Anspruch, so daß gerade für den Kupplungsbau die einer solchen Verzahnung innewohnenden Vorteile besonders gut ausgenutzt werden.
• An sich spielt es keine Rolle, an welchem Kupplungsteil die Gegenelemente und an welchem Teil das Zahnrad bzw. Kettenrad angeordnet ist. So wäre es grundsätzlich denkbar, das Kettenrad nach außen zu legen, also am äußeren Kupplungsteil anzuordnen und im Prinzip das sternförmige Rad mit Rollen bzw. Bolzen zu versehen. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Gegenelemente von in einer den einen Kupplungsteil bildenden äußeren Kupplungstrommel gelagerten Bolzen und die damit zusammenwirkenden Steuerelemente von in einer den anderen Kupplungsteil bildenden inneren Kupplungswelle gelagerten Kettenrädern gebildet.
• Diese Bauweise ist vorzuziehen, da hierdurch ein geringerer Raumbedarf erforderlich ist, da die Kettenräder, zusammen mit ihrer Lagerung den inneren Kupplungsteil zugewandt sind mithin die Eingriffstelle zwischen den Kettenrädern und den Bolzen weiter nach außen zu liegen kommt.
• Es versteht sich, daß durch entsprechende Auswahl des Durchmessers, der Anzahl der in Eingriff stehenden Elemente, also durch Änderung der Teilung und der Zähnezahl der Momentenverlauf ohne weiteres variiert werden kann.
• In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Kettenräder in in der Kupplungswelle sitzenden Lagerelementen drehbar eingesetzt.
• Dabei besitzen die Lagerelemente vorzugsweise an ihren der Kupplungswelle zugewandten Enden einen im Durchmesser reduzierten, zylindrischen Zapfenteil und an ihrem anderen Ende ein brückenartiges Aufnahmeteil mit einem oder mehreren mit Abstand gegenüberliegenden und mindestens ein Kettenrad zwischen sich aufnehmenden Stegen.
• Jedes Kettenrad kann mittels eines Lagers auf einem Lagerbolzen drehbeweglich gelagert sein, der an seinen beiden Enden in den Stegen des Aufnahmeteils festgespannt ist. Natürlich kann das Kettenrad auch fest auf den Lagerbolzen befestigt sein und der Lagerbolzen in den Stegen gelagert sein.
• Für eine elastische Abstützung der Lagerelemente sind zweckmäßigerweise Federn vorgesehen. Es versteht sich aber auch, daß zur Anfederung ohne weiteres andere Systeme, wie z. B. hydraulische Mittel benutzt werden können.
• In bevorzugter Ausführung der Erfindung sind als Federn sich einerseits auf der Kupplungswelle abstützende und andererseits an der Unterseite der brückenartigen Aufnahmteile angreifende Tellerfedern vorgesehen. Es können natürlich ohne weiteres auch andere federartige Abstützungen benutzt werden. So lassen sich durchaus vergleichsweise große Federn am Umfang anordnen und die Kräfte über einen Keil umlenken.
• Weiterhin ist für die Erfindung besonders wichtig, daß die Bolzen beidseitig der im mittleren Bereich angreifenden Kettenräder in Büchsen gelagert sind, die ihrerseits in Bohrungen von Lagerringen der Kupplungstrommel sitzen, wobei die Lagerringe in an der Kupplungswelle dicht anliegenden und miteinander verbundenen Gehäuseflanschen gelagert sind. Durch diese besondere Ausbildung der äußeren Kupplungstrommel ist die gesamte Verzahnung weitgehend geschützt untergebracht, so daß von außen wirkende Einflüsse weitgehend zurückgehalten werden, dennoch ist eine sehr einfache Montage möglich.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ll-ll der Fig. 1.
• Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Überlastkupplung besitzt eine erste Kupplungshälfte in der Gestalt einer inneren Kupplungswelle 1 und eine zweiten Kupplungshälfte in Form einer äußeren Kupplungstrommel 2, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, daß über die innere Kupplungswelle 1 der Antrieb eingeleitet wird und über die Kupplungstrommel 2 der Antrieb erfolgt. Es ist aber ohne weiteres denkbar, daß die Kraftrichtung umgekehrt verläuft.
• Zur Kraft- bzw. Drehmoment-Ubertragung zwischen der Kupplungswelle 1 und der Kupplungstrommel 2 ist eine Vorrichtung 3 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art einer Triebstockverzahnung 4 ausgebildet ist. Diese Verzahnung besitzt, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht über den Umfang der Kupplungstrommel verteilt angeordnete Bolzen 5 und mehrere gleichfalls über den Umfang der Kupplungswelle 1 verteilt angeordnete Kettenräder 6, von denen in Fig. 1 nur eines dargestellt ist, jedoch in F i g. 2 weitere mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jedes Kettenrad 6 insgesamt sieben Zähne, die in bekannter Weise mit den Bolzen 5 zusammenwirken.
• Die Kettenräder 6 sind in Lagerelementen 7 drehbar gelagert, wobei die Lagerelemente 7 jeweils an ihrem der inneren Kupplungswelle 1 zugewandten Ende einen zylindrischen Zapfenteil 8 und an ihrem anderen Ende ein brückenartiges Aufnahmteil 9 aufweisen, das gegenüber dem im Durchmesser reduzierten Zapfenteil 8 breiter ausgebildet ist.
• Der Zapfenteil 8 sitzt in einer Bohrung 11 der inneren Kupplungswelle 1, während der brückenartige Aufnahmeteil 9 mit seinen in Richtung der Lagerachse des Kettenrades 6 verlaufenden Seitenflächen 12 in entsprechenden Ausnehmungen 13 der Kupplungswelle 1 zentriert ist. Der Lagerzapfen 8 ist unter Zwischenschaltung einer Stützplatte 14 von einem Federpaket 15 umgeben, das beispielsweise von Tellerfedern gebildet sein kann. Diese Tellefedern 15 haben die Aufgabe, den Aufnahmeteil 9 zusammen mit dem Kettenrad 6 in Richtung auf die äußere Kupplungstrommel 2 zu drücken bzw.
• das Kettenrad 6 mit den Bolzen 5 in Eingriff zu halten.
• Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist das Kettenrad 6 unter Zwischenschaltung einer Lagerung 16 auf einem Lagerbolzen 17 drehbar gelagert, wobei der Lagerbolzen 17 mit seinen beiden Enden in Stegen 18 und 19 des brükkenartigen Aufnahmeteils 9 festgespannt ist.
• Die mit dem Kettenrad 6 zusammenwirkenden Bolzen 5 sind in Büchsen 21, 22 eingesetzt, die ihrerseits in Bohrungen von Lagerringen 23, 24 eingesetzt sind, wobei der eine Lagerring 23 eine Zentrierausnehmung 25 und der andere Lagerring 24 eine Zentrierschulter 26 aufweist. An ihrer Außenseite sind die Lagerringe 23, 24 in ähnlicher Weise in Gehäuseflanschen 27, 28 der Kupplungstrommel 2 gelagert. Die Gehäuseflansche 27, 28 sind dabei bis auf die Kupplungswelle 1 heruntergezogen und hier unter Zwischenschaltung von Zentrierringen 29 und Dichtelementen 30 auf dieser zentriert und abgedichtet. In dem Gehäuseflansch 28 sind eine Anzahl von Bohrungen 31 vorgesehen, an die in nicht dargestellter Weise eine anzutreibende Maschine angeschlossen werden kann.
• Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, werden über die Bolzen 5 das Drehmoment übertragen und dabei Belastungsspitzen aufgenommen, indem die Kettenräder 6 entgegen der Wirkung der Federn 15 zusammen mit den Aufnahmeteilen 9 in Richtung auf die Kupplungswelle 1 zurückgedrückt werden, wobei sich im Verlauf des Momentaufbringens der Winkel zwischen der Verstellrichtung des Kettenrades 6 und des Angriffspunktes des jeweils wirksamen Zahnes verändert und das Drehmoment auf Null abfallen kann.
• Es versteht sich, daß durch Änderungen der Teilung und der Zähnezahl der Kettenräder sowie der Federkraft der Momentenverlauf im gewünschten Sinne beeinträchtigt werden kann, so daß eine Kupplungseinstellung im Bedarfsfalle leicht durchgeführt werden kann.
• Ebenso brauchen die Steuerelemente nicht notwendigerweise innen angeordnet zu sein, vielmehr können sie auch außen liegen oder sogar axial angeordnet sein.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Überlastkupplung zu Begrenzung des übertragbaren Drehmoments von Maschinen, vorzugsweise im Schwermaschinenbau, mit zwei zueinander drehbaren Kupplungshälften, von denen eine über ihren Umfang verteilt angeordnete, radial elastisch abgestützte Steuerelemente und die andere mit diesen Steuerelementen zusammenwirkende Gegenelemente aufweist, dadurch gek e n n z ei eh ne t, daß die Steuerelemente (6) und die Gegenelemente (5) nach Art einer Triebstockverzahnung (4) ausgebildet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelemente von in einer den einen Kupplungsteil bildenden äußeren Kupplungstrommel (2) gelagerten Bolzen (5) und die Steuerelemenge von in einer den anderen Kupplungsteil bildenden inneren Kupplungswelle (1) gelagerten Kettenrädern (6) gebildet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenräder (6) in in der Kupplungswelle (1) sitzenden Lagerelementen (7) drehbar eingesetzt sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (7) an ihrem der Kupplungswelle (1) zugewandten Ende einen im Durchmesser reduzierten, zylindrischen Zapfenteil (8) und an ihrem anderen Ende ein brückenartiges Aufnahmteil (9) mit mit Abstand gegenüberliegenden und mindestens ein Kettenrad (6) zwischen sich aufnehmenden Stegen (18, 19) aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kettenrad (6) mittels eines Lagers (16) auf einem Lagerbolzen (17) drehbeweglich gelagert ist, der an seinen beiden Enden in den Stegen (18, 19) des Aufnahmteils (9) festgespannt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur elastischen Abstützung der Lagerelemente (7) Federn (15) vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Federn sich einerseits an der Kupplungswelle (1) abstützende und andererseits an der Unterseite des brückenartigen Aufnahmeteils (9) angreifende Tellerfedern vorgesehen sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (5) beidseitig der in deren mittleren Bereich angreifenden Kettenräder (6) in Büchsen (21, 22) gelagert sind, die ihrerseits in Bohrungen von Lagerringen (23, 24) der Kupplungstrommel (2) sitzen.
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (23, 24) in an der Kupplungswelle (1) dicht anliegenden und miteinander verbundenen Gehäuseflanschen (27, 28) zentriert gelagert sind.
10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (23, 24) an ihren einander zugewandten Stirnflächen eine Zentrierausnehmung (25) bzw. eine -schulter (26) aufweisen.

    Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

    Kupplungen der vorgenannten Gattung gehen aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 09 174 als bekannt hervor. Bei dieser bekannten Vorrichtung bestehen die Steuerelemente aus radial in einem Kuppelteil verschiebbaren Lagerzapfen, die den Gegenelementen in Form von Gegenrollen zugewandte Steuerrollen aufweisen. Um im Überlastungsfall ein Abrollen mit rollender Reibung zwischen den Steuerrollen und den Gegenrollen einerseits sowie an Wandteilen von die Steuerrollen aufnehmenden Aufnahmekammern sicherzustellen, müssen die Lagerzapfen und eine jeweils zugeordnete Steuer-Zylinder-Kolbenanordnung mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung vereinigt sein. Der konstruktive Aufwand dieser bekannten Vorrichtung ist beträchtlich.

    Aus der deutschen Offenlegungsschrift 30 09 224 ist eine Überlastkupplung bekanntgeworden, die in einer ersten Ausführungsvariante in der Lage ist, durch Drehzahlabsenkung bei einer festgelegten Drehzahl, die geringer ist als die Nenndrehzahl, selbsttätig wieder einzuschalten, während bei einer anderen Ausführungsvariante die Überlastkupplung manuell eingeschaltet werden muß. Während im zuletzt genannten Fall die Kupplung nur durch Rückwärtsdrehen der Antriebswelle wieder eingeschaltet werden kann, muß im erstgenannten Fall zur Reduzierung des Drehmomentes nach dem Eintritt eines Überlastfalles ein Kontaktwinkel von Ausnehmungen in den Kupplungsteilen mit Haltetaschen größer gestaltet werden, als der Kontaktwinkel von Taschen zum Mitnehmerkörper in Drehrichtung. Wichtig für die vorbeschriebenen Kupplungsvarianten ist die Einhaltung einer gewissen Genauigkeit in der Teilung und Formgebung der Ausnehmungen, der Taschen und Mitnehmerkörper, zumal durch örtliche Unterschiede der Material- oder Oberflächenbeschaffenheit unterschiedliche Verschleißerscheinungen auftreten können, so daß die am Umkreis verteilten Kräfte und Wege zu einem ungleichmäßigen Lauf der Kupplungen führen können.

    Ferner sind sogenannte Sternbolzen-Überlastkupplungen bekannt, die nach dem Ratschen-Prinzip arbeiten. Bei diesen bekannten Kupplungen ist es nachteilig, daß nach Eintreten einer Überlastung die Überlastkupplung bis zum vollständigen Stillstand eine hohe Schlag- und Reibenergie aufbringen muß. Hierbei wird eine oft unzulässige Erwärmung hervorgerufen, darüber hinaus sind solche Überlastkupplungen mit einem hohen Verschleiß behaftet. Zur Vermeidung einer unzulässigen Kupplungsüberhitzung ist vielfach ein Temperaturwächter eingebaut, der den Antrieb elektrisch abschaltet.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich nach einem Überlastungsfall wieder selbsttätig einschaltet, ein gutes Verschleißverhalten zeigt und einen einfachen Aufbau aufweist.