DE2459947C2

DE2459947C2 - Vorrichtung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes

Info

Publication number: DE2459947C2
Application number: DE19742459947
Authority: DE
Inventors: John Constantine Osterley Grey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2459947A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes mit wenigstens einem ersten antreibenden beweglichen Bauteil und einem zweiten angetriebenen Bauteil, zwischen denen Paare von aneinander sich abwälzenden und in gleichem Abstand von der Drehachse der Vorrichtung angeordneten Wälzkörpern, z. B. Kugeln oder Rollen, von im wesentlichen gleichen Durchmesser angeordnet sind.

Durch die DE-PS 8 43 776 ist eine Überlastungskupplung mit zwei Kupplungsscheiben bekanntgeworden, bei der in axiale Bohrungen der einen Kupplungsscheibe verschiebbare federbelastete Kuppeln angeordnet sind, die in kegelförmige Vertiefungen der anderen Kupplungsscheibe gedruckt werden. Hierbei ist die die kegelförmigen Vertiefungen tragende Kupplungscheibe in einen äußeren, in der anderen Kupplungsscheibe drehbar gelagerten Ring und in einen mit diesem Ring durch einen Zahnkranz od. dgl. verbundenen und dadurch gegenüber der anderen Kupplungsscheibe axial verschiebbaren Nabenteil unterteilt. Wenn der Arbeitswiderstand der getriebenen Welle die vorgesehene Grenze übersteigt, so werden die Kugeln angehoben und treten unter gleichzeitigem Zusammenpressen der Feder aus den vorgesehenen Einsätzen heraus. Die angetriebene Kupplungsscheibe kann sich dann gegenüber der anderen Kupplungsscheibe bewegen, bis die Kugeln in die folgenden Einsätze einfallen. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Widerstand der Welle noch über der festgelegten oberen Grenze liegt, werden die Kugeln von neuem auch aus den folgenden Einsätzen angehoben und so fort.

Es ist ferner aus der AT-PS 2 03 812 eine Kupplung mit begrenzter Kraftübertragung bekannt, bei der zwischen einer angetriebenen und einer mitgenommenen Scheibe Kugeln angeordnet sind, die in halbkugelige Höhlungen der mitgenommenen Scheibe gelagert sind, welche denselben Radius wie die Kugeln haben und die aneinanderstoßend angeordnet sind. Wird der vorgesehene Grenzwert des Drehmoments überschritten, dann werden die Kugeln aus ihren Höhlungen herausgsschnitten und rollen in Kreisnuten, deren Profile dem der Kugeln entsprechen, deren Tiefe jedoch kleiner ist als die der Höhlungen, in die jeweils nächstfolgende

ίο Höhlung hinein. Hierbei übt die in den Räumen zwischen den Kugeln eingeschlossene Luft eine Bremswirkung bezüglich der gegenseitigen axialen Bewegung zwischen der antreibenden und der angetriebenen Scheibe aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Vorrichtung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes anzugeben, bei der auch nach längerem Gebrauch und insbesondere nach oftmaligem Auslösen der jeweils eingestellte Grenzwert des zu übertragenden Drehmoments sich nicht ändert, sondern mit hoher Präzision, also geringer Toleranz aufrechterhalten wird. Ausgehend von der Überlegung, daß die geringste störende Reibung und praktisch auch keinerlei Abnutzung der das Auslösedrehmoment beeinflussenden Teile dann auftritt, wenn zwei Wälzkörper aufeinander abrollen, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Wälzkörper jedes Paares in Umfangsrichtung und so angeordnet sind, daß sie auch bei Überschreiten des begrenzten Drehmoments im untereinander gleichen Abstand von der Drehachse der Vorrichtung bleiben, daß entweder das treibende Bauteil oder das angetriebene Bauteil an einem der Wälzkörper außerhalb der durch die Mittelpunkte beider Wälzkörper gehenden Ebene so angreift, daß beide Wälzkörper gleichzeitig auch mittelbar oder unmittelbar an der einen Führungswand des zugeordneten Bauteils abrollend axial bewegt werden, und daß federnde Abstützelemente vorgesehen sind, die beide Wälzkörper eines Paares gleichzeitig beaufschlagen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das die Wälzkörper angreifende Bauteil eine den zugeordneten Wälzkörper betätigende Kante.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren beschrieben. In diesen sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und es sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Einzelheiten fortgelassen worden. Es zeigt

F i g. 1 eine gemäß der Erfindung ausgeführte, bei

Überlast auslösende Kupplung in Axialschnitt;

F i g. 2 einen senkrecht zur Achse entlang der Linien X-X der F i g. 1 geführten Schnitt durch die Kupplung gemäß F i g. 1;
Fig.3 ein Diagramm, welches das jeweils die Kupplung auslösende Drehmoment Ma in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Kraft P der Felder zeigt, und zwar durch Kurve A für statische Auslösung und Kurve B für dynamische Auslösung.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht in der Verwendung eines Paares von Rollkörpern, welche eine Arbeitskraft von einem Rollkörper auf den anderen Rollkörper übertragen können, die aber auch aneinander abrollen können, wenn eine zu übertragende Last den eingestellten Grundwert überschreitet. Die zwisehen den einzelnen Rollkörpern zu übertragende Last wird an einer Linie übertragen, welche die Mittelpunkte der beiden Rollkörper verbindet, die in F i g. 2 als Linie Z-Zangedeutet ist. Wenn der Angriffspunkt der Last an

einem Rollkörper seitlich von dieser Linie liegt, dann wird die auf diesen Rollkörper ausgeübte Kraft an dem Angriffspunkt der Last auch eine Kraftkomponente erzeugen, die schräg zu dieser Linie verläuft, damit wird das Abrollen eines Rollkörpers auf den anderen eingeleitet und hierdurch die Kupplung gelöst

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer das übertragene Drehmoment begrenzenden Kupplung ist das angetriebene Bauteil 26 drehbar auf den antreibenden Bauteilen 26 montiert In schlitzförmigen Ausnehmungen 27 des antreibenden Bauteils 26 ist jeweils ein Paar kugelförmiger Wälzkörper 3, 4 in Richtung des Umfanges hintereinander angeordnet Eine mit dem Bauteil 26 fest verbundene Scheibe 28 enthält in radialen Bohrungen Druckfedern 29, welche je eine Kugel 29' radial nach außen drücken. Diese Kugeln 29' drücken auf eine Auskehlung 3OA am inneren Umfang des Druckringes 30, wodurch dieser gegen die kugelförmigen Wälzkörperprare 3, 4 gedruckt wird. Dadurch werden in der gezeigten Stellung das Bauteil 25 und das Bauteil 26 zusammengekuppelt und die ganze Kupplung arbeitet als eine Einheit

Bei dieser Arbeitsweise geht der von dem übertragenen Drehmoment ausgeübte periphere Druck von der zugeordneten Kante 27A der schlitzartigen Ausnehmung 27 des antreibenden Bauteils 25 etwas seitlich versetzt auf den einen kugelförmigen Wälzkörper 4, von dort auf den zweiten, zugeordneten, kugelförmigen Körper 3 und von dort auf das angetriebene Bauteil 26 über. Die Kraft wird dabei ohne Reibungsverluste von einer peripheren in eine axiale Richtung transformiert und wirkt unmittlbar auf den Druckring 30.

Wenn diese Kraft die eingestellte Federbeiastung übersteigt wird der Druckring 30 nach außen gedrückt und der zylindrische Teil des inneren Randes hält die Kugeln 29 in einer herabgedrückien Stellung. Die Paare der Wälzkörper 3, 4 sind aus den schlitzartigen Ausnehmungen 27 herausgestoßen, so daß die beiden Kupplungshälften, nämlich der antreibende Bauteil 25 relativ zum angetriebenen Bauteil 26, frei rotieren können und die Kraftübertragung unterbrochen ist. Die Wiederherstellung der Kraftübertragung wird erreicht wenn die beiden Kupplungshälften in die annähernd richtige Winkelstellung gebracht werden und der Druckring 30 mechanisch oder manuell in die Antriebsstellung gestoßen wird.

Der Grenzwert des zu übertragenden Drehmoments kann durch Einpassen verschiedener Federn 29 oder durch Ändern der Anzahl der Federn eingestellt werden.

Die grafische Darstellung in Fig. 3 veranschaulicht die Beziehung zwischen statischer Drehmomenteinstellung und Federeinstellung. Dabei ist in Ordinatenrichtung das auslösende Drehmoment Ma, und in der Abszissenrichtung die Einstellung P der Federvorspannung aufgetragen. In der Praxis müssen zwei Kurven berücksichtigt werden: die statische Kurve a und die dynamische, bei rotierender Kupplung geltende Kurve h. Die Beseitigung der Reibung durch das System der aufeinander abrollenden Wälzkörper erbringt einen Grad von Konstanz und Wiederholbarkeit, der mit Systemen, welche gleitende Reibung an Kegeln, Kugeln oder Rollen verwenden, nicht erreichbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung eines begrenzten Drehmomentes mit wenigstens einem ersten antreibenden beweglichen Bauteil und einem zweiten angetriebenen Bauteil, zwischen denen Paare von aneinander sich abwälzenden und in gleichem Abstand von der Drehachse der Vorrichtung angeordneten Wälzkörpern, z. B. Kugeln oder Rollen, von im wesentlichen gleichen Durchmesser angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wälzkörper (3, 4) jedes Paares in Umfangsrichtung und so angeordnet sind, daß sie auch bei Überschreiten des begrenzten Drehmomentes im untereinander gleichen Abstand von der Drehachse der Vorrichtung bleiben, daß entweder daß treibende Bauteil (26) oder das angetriebene Bauteil (25) an einem der Wälzkörper (3 bzw. 4) außerhalb der durch die Mittelpunkte beider Wälzkörper gehenden Ebene so angreift, daß beide Wälzkörper gleichzeitig auch mittelbar oder unmittelbar an der einen Führungswand des zugeordneten Bauteils abrollend axial bewegt werden, und daß federnde Abstützelemente (29) vorgesehen sind, die beide Wälzkörper eines Paares gleichzeitig beaufschlagen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wälzkörper (3, 4) angreifende Bauteil (26) eine den zugeordneten Wälzkörper betätigende Kante (27A) aufweist.