DE3441399A1 - Zentrifugalkupplung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder

Dipl.-mg- K. Schieschke

8000 München 40, Eilsabethstr. 34

SANYO COUPLING CO., LTD. Osaka/Japan

Z entr i fugalkupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifugalkupplung, welche in der Lage ist/ eine Rotation einer ersten Welle eingangsseitig auf eine zweite Welle ausgangsseitig zu übertragen, wobei die Zentrifugalkräfte ausgenutzt werden, welche aus der Rotation der ersten Welle resultieren.

Eine Zentrifugalkupplung läßt sich auch dort einsetzen, wo eine Rotation von einer Welle auf die andere übertragen werden soll. Als Stand der Technik ist es hierbei bekannt, eine Anzahl von Elementen, welche schwingend an einer ersten Welle über Zapfen gelagert sind, im Zusammenwirken mit Schuhen an jedem Ende dieser Elemente einzusetzen, wobei der Umfang dieser Schuhe von einem Zylinder in der Art umgeben ist, daß die Elemente aufrecht stehen und damit die Schuhe gegen die Innenseite des Zylinders pressen. Hierdurch wird die Rotation der ersten Welle auf die zweite Welle mit Hilfe der Zentrifugalkraft übertragen, welche aus der Rotation der ersten Welle resultiert.

Eine derartige bekannte Zentrifugalkupplung benötigt eine von Zeit zu Zeit erforderliche Schmierung, um eine gute Arbeitswirkung zu erzielen, da die meisten der beweglichen Elemente bei dieser Vorrichtung aus Metall hergestellt

und über Zapfen miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine häufige Wartungsfolge, welche, wenn nicht durchgeführt, zu einer Verkürzung der Lebensdauer und zu einer Minderung der Funktionsfähigkeit führt. Weiterhin kann sich der Nachteil ergeben, daß, wenn beide Achsen der ersten und der zweiten Welle nicht in einer exakten Linie liegen, Schwierigkeiten insofern auftreten, als die Eingriffselemente, d.h. die Schuhe, kaum in den entsprechenden Berührungskontakt mit der Innenseite des Zylinders gebracht werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zentrifugalkupplung zu schaffen, welche funktionssicherer arbeitet, keiner Schmierung bedarf, geräuscharm einzusetzen ist und in der Lage ist, Torsionsvibrationen zu absorbieren, welche sich aus der Kraftübertragung ergeben. Weiterhin soll auch dann eine einwandfreie Kupplungswirkung gegeben sein, wenn die beiden Achsen der ersten und der zweiten Welle nicht genau koaxial liegen. In jedem Fall soll hierbei die Kupplungskraft einen hohen Wert besitzen, wobei große Torsionen übertragen werden sollen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eine: einfach aufgebauten, aber sehr effektiven Zentrifugalkupplung, welche nahezu wartungsfrei ist, hohe Kräfte und Torsionen übertragen kann und geräuscharm arbeitet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung Eigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Zentrifugalkupplung;

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Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Zentrifugalkupplung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Zentrifugalkupplung in Vorderansicht, teils gebrochen;

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch die Zentrifugalkupplung nach Fig. 3.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die Zentrifugalkupplung einen dreieckförmig ausgebildeten Rotor 12 auf, welcher an einem Ende einer ersten Welle 11 befestigt ist. Ein Übertragungsteil 13 ist an jeder Spitze des dreieckförmigen Rotors 12 vorgesehen. An beiden Seiten nahe dieser Spitze weist der Rotor eine bogenförmige Auswölbung 15 auf.

Der Rotor 12 ist von einem Schuh umgeben, welcher in eine Anzahl von Segmenten 16 aufgeteilt ist. Die Zahl dieser Segmente korrespondiert mit der Zahl der Seiten 14 des Rotors. Da im vorliegenden Fall der Rotor dreieckförmig ausgebildet ist, weist bei dieser Konstruktion der Schuh entsprechend drei Segmente auf, welche mit jeder Seite des Dreiecks korrespondieren.

Jedes Segment 16 des Schuhs weist eine gewölbte Außenfläche 17 auf und im inneren bogenförmige Auswölbungen 18, welche den Auswölbungen 15 nahe der jeweiligen Enden jeder Seite des Rotors gegenüberliegen.

Weiterhin sind Rollen 19 aus elastischem Material vorgesehen. Diese Rollen 19 liegen in dem Zwischenraum, welcher durch die Auswölbungen 15 des Rotors 12 und der Auswölbungen 18 des jeweiligen Schuhsegments gebildet sind. Weiterhin liegen die Achsen der Rollen 19 parallel zu der Achse der ersten Welle 11.

Die Segmente 16 des Schuhs weisen gemäß Fig. 2 außenseitig Flansche 19 auf. Diese Flansche 19 sind jeweils mit Ausnehmungen 21 versehen, in welchen elastische Mittel, wie beispielsweise Schraubenfedern 22, angeordnet sind. Dadurch werden die einzelnen Segmente des Schuhes nach innen gedrückt gegen die erste Welle 11. Durch diese Wirkung der Federn 22 werden auch die Rollen 19 entsprechend gegen die Flächen der Auswölbungen 15 und 18 gepreßt.

Die Zentrifugalkupplung besitzt weiterhin eine zweite Welle 23, welche mit einem Zylinder 24 verbunden ist, der nach Fig. 1 und 2 die Segmente 16 des Schuhes und den Rotor umschließt.

Wenn die erste Welle 11 nach Fig. 1 in Pfeilrichtung gedreht wird, beispielsweise unter Motorwirkung, beginnen sich der Rotor 12, die Rollen 19 und die Segmente 16 des Schuhes wie ein Körper ebenfalls zu drehen. Wenn der Rotor 12 in schnellere Drehung gerät, werden durch die Zentrifugalkraft die Segmente 16 des Schuhes nach außen gedrückt gegen die Wirkung der Federn 22. Wenn nun der Radius der kreisförmigen Außenflächen der Segmente 16 des Schuhes genauso groß ist wie die äußere Kreislinie 17, so gelangen die Außenflächen der Segmente des Schuhes in Berührung mit der Innenseite des Zylinders 24, welcher bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht an der Drehung teilgenommen hatte.

Für einen gewissen Zeitpunkt drehen sich die Segmente 16 des Schuhes innerhalb des Zylinders 24 unter Reibwirkung. Wenn nun die Rotationsgeschwindigkeit größer wird, so vergrößert sich ebenfalls die Zentrifugalkraft mit der Folge, daß die Segmente des Schuhes gegen die Innenseite des Zylinders so stark gedrückt werden, daß sie über die Wirkung des Rotors 12 und die Reibkraft eine zweite Welle 23 über den Zylinder 24 mitdrehen. Damit herrscht zwischen den Segmenten 16 und dem Innenumfang des Zylinders 24 eine bündige

Anlage, wie durch den Pfeil A in Fig. 1 dargestellt.

Bei der Bauform nach Fig. 3 und 4 ist der Rotor 31 rechteckig ausgebildet und weist zwei Auswölbungen 32 an beiden Enden auf. Diese Auswölbungen liegen parallel zum Mittelpunkt der ersten Welle 11. Zwischen den beiden Auswölbungen 32 an jeder Seite des Rotors ist jeweils eine ebene Fläche 33 vorgesehen. Die Form der Auswölbungen 32 ist als Bogenform 34 an jedes Ende der Fläche 33 vorgesehen und geht in eine Neigung 35 über, welche sich gegen die Außenseite erstreckt.

Außenseitig des Rotors 31 sind Segmente eines Schuhes angeordnet. Diese beiden Segmente weisen bogenförmige Auswölbungen 37 auf, welche gegen den Rotor gerichtet sind. Es ergeben sich damit Auswolbungspaare 34 und 37, welche exakt einander gegenüberliegen und einen ovalen Zwischenraum bilden. Zwischen den Auswölbungen 37 der beiden Segmente befindet sich jeweils eine ebene Fläche 38, welche der ebenen Fläche 33 des Rotors gegenüberliegt. Außerhalb derAuswölbungen 37 weisen die entsprechenden Segmente des Schuhs 36 eine bogenförmige Form 39 nach Fig. 3 auf.

Zwischen den Auswölbungen 34 des Rotors 31 und den Auswölbungen 37 der betreffenden Segmente des Schuhs 36 sind jeweils Rollen 40 aus elastischem Material angeordnet. Der Schuh 36 besitzt darüber hinaus Kupplungsbereiche 41 mit einem Loch 42 am Ende jeder bogenförmigen Wölbung 39. In den Löchern 42 sind jeweils Enden von schraubenförmigen Federn 43 befestigt, wodurch die beiden Segmente des Schuhs 36 durch Wirkung der Federn 43 an ihren Enden gegeneinander gedrückt werden. Am Außenumfang der Segmente des Schuhs ist wiederum eine gewölbte Fläche 17.

Der Rotor 31 ist an. der ersten Welle 11 befestigt. An der Ausgangsseite befindet sich eine zweite Welle 23, welche

mit einem Zylinder 24 verbunden ist, der die beiden Seg-^· mente des Schuhs 3 6 sowie den Rotor 31 umschließt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 werden die Segmente des Schuhs 36 durch die Zentrifugalkraft ebenfalls nach außen gedrückt, wenn diese Zentrifugalkraft größer wird und die Kraft der Federn 43 überwindet. Als Folge dieser Zentrifugalkraft kommen die Rollen 40 zwischen die Auswölbung 34 des Rotors 31 und die Auswölbungen 37 des Schuhs 36 im äußeren Bereich. Dadurch sind die Rollen 40 in der Lage, den Rotor 31 und den Schuh 36 bzw. dessen beiden Segmente so fest miteinander zu verbinden, daß die Rotationskraft der ersten Welle 11 einwandfrei auf die zweite Welle 23 übertragen wird.

Wenn die Drehung der ersten Welle also schneller wird, wird die Zentrifugalkraft so groß, daß die Außenflächen der Segmente des Schuhes gegen die Innenseite des Zylinders 24 in dem Maße gedrückt werden, daß der Rotor 31 und der Zylinder 24 wie ein Körper miteinander rotieren und damit in der Lage sind, eine Last zu übertragen mit Hilfe der Reibungskraft zwischen den Segmenten des Schuhes und dem Zylinder,

Wie im vorgehenden dargestellt, werden durch die Federwirkung der Rotor und die Segmente des Schuhes sowie die elastischen Rollen stets gegeneinandergepreßt, und so lange, bis die Zentrifugalkraft größer wird. Danach bewegen sich die Rollen nach außen in den verengenden Zwischenraum zwischen den Auswölbungen bzw. den Schrägen an den Seg menten des Schuhes bzw. des Rotors. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Keileffekt (Hilfseffekt), wodurch die Kupplungswirkung der Zentrifugalkupplung weiter verbessert wird.

Für diesen Keileffekt kann die Rotationskraft in weiten Grenzen variiert werden durch Veränderung der Neigung der Auswölbungen bzw. der Abschrägungen. Die Reibwirkung zwischen der Außenfläche der Segmente des Schuhs und dem Zylinder wird graduell dadurch vergrößert, daß die Rollen tie-

fer in den sich verengenden Bereich zwischen der Abschrägung und den Auswölbungen gerät. Dadurch wird die Berührungsfläche zwischen den Schuhen und dem Zylinder vergrössert und es werden ruckartige Übertragungen vermieden. Weiterhin ergibt sich eine geräuschlose Arbeit, da diese Rollen aus elastischem Material bestehen. Weiterhin haben die Rollen die zusätzliche Wirkung, daß sie Torsionsschwingungen absorbieren. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zentrifugalkupplung besteht darin, daß sie ihre volle Funktionsfähigkeit beibehält, selbst, wenn ein kleiner Versatz zwischen der ersten und der zweiten Welle auftreten sollte.

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Claims (3)

Patentansprüche :

1. Zentrifugalkupplung, gekennzeichnet durch einen Schuh, welcher in eine Anzahl von Segmenten (16) aufgeteilt und außerhalb eines an einer ersten Welle (11) eingangsseitig befestigten Rotors (12; 31) angeordnet ist,

wobei der Rotor (12; 31) und beide Enden der Schuhsegmente (16) einander gegenüberliegende Auswölbungen (15, 18; 32, 37) aufweisen,

sowie gekennzeichnet durch Rollen (19; 40) aus elastischem Material, die in jedem Zwischenraum zwischen jedem Auswölbungspaar (15, 18; 32, 37) mit parallel zur Achse des Rotors (12; 31) verlaufenden Achsen liegen,

wobei elastische Mittel (22; 43) die Segmente (16) des Schuhs nach innen gegen den Rotor (12; 31) drücken und ein Zylinder (24) ausgangsseitig an einer zweiten Welle (23) angeordnet ist, welcher die Segmente (16) des Schuhs umschließt.

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3Λ41399

2. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) dreieckförmig ausgebildet ist, wobei die Auswölbungen (15) an beiden Seiten nahe jeder Spitze liegen und daß der Schuh entsprechend der Zahl der Rotorseiten in die einzelnen Segmente (16) aufgeteilt ist.

3. Zentrifugalkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (31) zwei zum Mittelpunkt der ersten Welle (11) parallele Seiten aufweist, wobei die Auswölbungen (32) an beiden Enden der parallelen Seiten angeordnet sind und der Schuh(36)entsprechend der Rotorseiten in die einzelnen Segmente aufgeteilt ist.

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