RZECZPO SPO LITA PO LSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 182510 (13) B1 (2 1) Numer zgłoszenia: 319114 Urząd Patentowy (2 2 ) Data zgłoszenia: 21.03.1997 Rzeczypospolitej Polskiej (5 1 ) IntCl7: F16D 7/06 (54) Sprzęgło mechaniczne przeciążeniowo-rozłączne (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Krakowska im.tadeusza (43) Zgłoszenie ogłoszono: Kościuszki, Kraków, PL 15.09.1997 BUP 19/97 (72) Twórcy wynalazku: Edward Kołodziej, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2002 WUP 01/02 (74) Pełnomocnik: Korzeniowski Zbigniew PL 182510 B1 (57) 1. Sprzęgło m echaniczne przeciążeniowo-rozłączne do zabudowy na sw obodnym końcu wałka przekładniowego, posiadające kulki przenoszące czołowo m om ent obrotowy połączeniem zapadkowo-kulkowym pom iędzy elem entem tarczowym związanym trwale z wałkiem przekładni a drugim elem entem tarczowym, z wieńcem przekładniow ym, obrotow o osadzonym na tym wałku, posiadaiące ponadto centralną sprężynę w spartą na łożysku tocznym oporowym i pokrętle regulującym napięcie sprężyny, przy czym sprężyna oddziaływ uje doci skow o na kulki poprzez elem enty sw orzniow e osadzone w ednym elem encie tarczowym w ysuw ając osadzone w nim kulki w zagłębienie zapadkowe w drugim elem encie tarczowym sprzęgła, znamienne tym, że posiada kołnierzow ą tuleję oporow ą ( 11), osłaniającą centralną sprężynę (12) odziaływującą na nią, w której to kołnierzu (B) zam ocow ane są trwale sw orznie dociskow e (9), które um iejscow ione są w przelotow ych otw orach tarczy zabierakowej (5) dosuwając kulki (8) w zapadkowe zagłębienia w tarczy mocującej (2), przy czym kołnierz (B) na obwodzie posiada stopniowaną średnicę, z którą dociskowo wspólpracuje kołek blokujący (15) m echanizm u rozłączającego (M ) zabudowanego na tarczy zabierakowej (5) fig. 1.
Sprzęgło mechaniczne przeciążeniowo-r ozłączne Zastrzeżenia patentowe 1. Sprzęgło mechaniczne przeciążeniowo-rozłączne do zabudowy na swobodnym końcu wałka przekładniowego, posiadające kulki przenoszące czołowo moment obrotowy połączeniem zapadkowo-kulkowym pomiędzy elementem tarczowym związanym trwale z wałkiem przekładni a drugim elementem tarczowym, z wieńcem przekładniowym, obrotowo osadzonym na tym wałku, posiadające ponadto centralną sprężynę wspartą na łożysku tocznym oporowym i pokrętle regulującym napięcie sprężyny, przy czym sprężyna oddziaływuje dociskowo na kulki poprzez elementy sworzniowe osadzone w jednym elemencie tarczowym wysuwając osadzone w nim kulki w zagłębienie zapadkowe w drugim elemencie tarczowym sprzęgła, znamienne tym, ze posiada kołnierzową tuleję oporową (11), osłaniającą centralną sprężynę (12) odziaływującą na nią, w której to kołnierzu (B) zamocowane są trwale sworznie dociskowe (9), które umiejscowione są w przelotowych otworach tarczy zabierakowej (5) dosuwając kulki (8) w zapadkowe zagłębienia w tarczy mocującej (2), przy czym kołnierz (B) na obwodzie posiada stopniowaną średnicę, z którą dociskowo współpracuje kołek blokujący (15) mechanizmu rozłączającego (M) zabudowanego na tarczy zabierakowej (5). 2. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że w tarczy mocującej (2) znajduje się zagłębienie zapadkowe o kształcie stożkowego nawiercenia. 3. Sprzęgło według zastrz. 2, znamienne tym, że w tarczy mocującej (2) w przelotowym dwustopniowym otworze (T) osadzona jest utwardzona wkładka (10) z zagłębieniem stożkowym. 4. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, ze mechanizm rozłączający (M) posiada kołek blokujący (15) osadzony promieniowo w gnieździe wypustu (D) tarczy zabierakowej (5) na sprężynie (16) dociskającej go dośrodkowo, która od góry zamknięta jest przelotowym regulacyjnym korkiem gwintowanym (17). 5. Sprzęgło według zastrz. 4, znamienne tym, ze wystający na zewnątrz koniec kołka blokującego (15) umieszczony jest w przestawnym pierścieniu (18) w podłużnych otworach (A), przy czym jego główka (19) współpracuje z krzywkową górną powierzchnią otworu (A) pierścienia (18) umożliwiającą unoszenie kołka blokującego (15). 6. Sprzęgło według zastrz. 5, znamienne tym, ze pierścień (18) jest obrotowy i posiada podłużne ukierunkowane obwodowo otwory (A). 7. Sprzęgło według zastrz. 5, znamienne tym, ze pierścień (18) jest przesuwny poosio wo i posiada podłużne ukierunkowane wzdłużnie po tworzącej otwory (A). * * * Przedmiotem wynalazku jest sprzęgło mechaniczne przeciążeniowo-rozłączne kulkowe do zabudowy na swobodnym końcu wałka służące do zabezpieczania mechanizmów napędowych przed uszkodzeniem. Dotychczasowe sprzęgła spełniające podobną rolę wykonywane są przede wszystkim rozdzielnie tzn. jako sprzęgła przeciążeniowe lub rozłączne. Przykładem sprzęgła przeciążeniowego zapadkowo-kulkowego jest rozwiązanie przedstawione w książce autorstwa W. Korewa, K. Zygmunt "Podstawy konstrukcji maszyn" wyd. PWN, Warszawa 1991 str. 282, gdzie pokazano konstrukcję sprzęgła bezpieczeństwa kształtowo - ciernego z regulacją przenoszonego momentu przez napinanie sprężyn. Na zakończeniu wałka osadzone są na wpuście dwie tuleje, jedna stanowiąca koszyk dla kulek i sprężyn, a druga dociskowa, której położenie regulowane jest nakrętką osadzoną na zakończeniu wałka. Kulki współpracują z czołowym wieńcem zapadkowym na kole zębatym osadzonym na wałku obrotowo. Inne udoskonalone rozwiązania znane są z opisu patentowego
182 510 3 nr 127 040 (kl. F 16D 43/20) gdzie sprzęgło ma łożysko toczne obciążone sprężynami umieszczonymi w elemencie dociskającym kulki. W tego typu sprzęgłach występuje poślizg i następuje silny spadek maksymalnego przenoszonego momentu do wartości zadanej. Niekiedy zachodzi konieczność całkowitego odłączenia urządzenia od napędu w sposób trwały lub na określony czas po zadziałaniu sprzęgła przeciążeniowego. Znane są liczne przykłady sprzęgieł rozłącznych kłowych odłączanych okresowo od napędu. Z opisu zgłoszeniowego P-218842 znane jest rozwiązanie przeznaczone do zabudowy na swobodnych końcach wałków mechanizmów przekładniowych. W rozwiązaniu tym jeden element sprzęgła osadzony jest przesuwnie na wpuście na wałku sprzęgła i dociskany jest do drugiej części sprzęgła obrotowo osadzonej na tym wałku, za pośrednictwem centralnej sprężyny umieszczonej w osłonie zamocowanej na wałku. Uchwyt włączający i wyłączający sprzęgło osadzony jest obrotowo na trzpieniu sprzęgniętym z przesuwnym elementem za pomocą kołka. Sprzęgło mechaniczne przeciązeniowo-rozłączne według rozwiązania przeznaczone jest do zabudowy na swobodnym końcu wałka przekładniowego. Posiada ono kulki przenoszące czołowo moment obrotowy połączeniem zapadkowo - kulkowym pomiędzy elementem tarczowym związanym trwale z wałkiem przekładni a drugim elementem tarczowym, z wieńcem przekładniowym, obrotowo osadzonym na tym wałku. Ponadto sprzęgło posiada centralną sprężynę wspartą na łożysku tocznym oporowym i pokrętle regulującym napięcie sprężyny, przy czym sprężyna oddziaływuje dociskowo na kulki poprzez elementy sworzniowe osadzone w jednym elemencie tarczowym wysuwając osadzone w mm kulki w zagłębienie zapadkowe w drugim elemencie tarczowym sprzęgła. Istota rozwiązania polega na tym, ze sprzęgło posiada kołnierzową tuleję oporową, osłaniającą odziaływującą na nią centralną sprężynę. W kołnierzu tulei oporowej zamocowane są trwale sworznie dociskowe, które umiejscowione są w przelotowych otworach tarczy zabierakowej dosuwając kulki w zapadkowe zagłębienia w tarczy mocującej. Kołnierz na obwodzie posiada stopniowaną średnicę, z którą dociskowo współpracuje kołek blokujący mechanizmu rozłączającego zabudowanego na tarczy zabierakowej. W korzystnych rozwiązaniach sprzęgła w tarczy mocującej znajduje się zagłębienie zapadkowe o kształcie stożkowego nawiercenia lub w tarczy mocującej w przelotowym dwustopniowym otworze osadzona jest utwardzona wkładka z zagłębieniem stożkowym. Mechanizm rozłączający posiada kołek blokujący osadzony promieniowo w gnieździe wypustu tarczy zabierakowej na sprężynie dociskającej go dośrodkowo, która od góry zamknięta jest w tym gnieździe przelotowym regulacyjnym korkiem gwintowanym. Wystający na zewnątrz koniec kołka blokującego umieszczony jest w przestawnym pierścieniu w podłużnych otworach, przy czym jego główka współpracuje z krzywkową górną powierzchnią otworu pierścienia umożliwiającą unoszenie kołka blokującego. Pierścień może być obrotowy i posiadać podłużne ukierunkowane obwodowo otwory, lub być przesuwny poosiowo i posiadać podłużne ukierunkowane wzdłużnie po tworzącej otwory. Zaletą rozwiązania jest jego dwufunkcyjność, co pozwala przy przeciążeniu, tj. przy wzroście momentu ponad określoną wartość, na równoczesne trwałe odłączenie napędu. Powtórne włączenie napędu może być dokonane przez obsługującego urządzenie. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 pokazuje przekrój osiowy sprzęgła, fig. 2 - szczegół mechanizmu rozłączającego, a fig. 3 - przekrój poprzeczny mechanizmu rozłączającego. Konstrukcja sprzęgła zabazowana jest na wielostopniowym czopie 1 gwintowanym na zewnętrznym końcu, a na którego przeciwnym wewnętrznym końcu osadzona jest trwale, przykładowo na wcisk, tarcza mocująca 2 z tworzącą z nim element nośny sprzęgła. Tarcza mocująca 2, bezpośrednio elementami łączeniowymi np śrubami 3 lub przez element reduk cyjny 4, połączona jest z wałkiem przekładni Za tarczą mocującą 2 obrotowo na czopie 1 osadzona jest tarcza zabierakowa 5 posiadająca obwodowy wieniec napędowy W np. pasowy lub zębaty. Tarcza zabierakowa 5 ułoży skowana jest na wciśniętej weń tulejce ślizgowej 6 i zabezpieczona przed osiowym przemieszczeniem pierścieniem sprężystym 7 osadzonym na
4 182 510 czopie 1. Moment obrotowy z tarczy zabierakowej 5 na tarczę mocującą 2 przenoszony jest poprzez osadzone w otworze przelotowym tarczy zabierakowej 5 kulki 8, w liczbie 6 szt., podparte sprężyście sworzniami dociskowymi 9, przy czym kulki 8 w stanie załączenia sprzęgła częścią swej czaszy zagłębiają się w stożkowym zagłębieniu utwardzonej wkładki sprzęgającej 10 osadzonej w przelotowym dwustopniowym otworze T w tarczy mocującej 2. Przesuwne poosiowo sworznie dociskowe 9 połączone są sztywno w jedną całość kołnierzem B tulei oporowej 11. Tuleja ta jest pod działaniem osadzonej w niej centralnej sprężyny 12 nasuniętej na czop 1 i wspartej na łożysku oporowym 13 oprawionym w regulacyjnym pokrętle dociskowym 14 nakręconym na gwintowanym zewnętrznym końcu czopa 1. Tarcza zabiera kowa 5 na czołowej powierzchni od strony kołnierza B tulei oporowej 11 ma wypust D osłaniający kołnierz B, w którym zabudowany jest mechanizm rozłączający M blokujący stan rozłączony sprzęgła. Kołek blokujący 15 osadzony jest promieniowo w gnieździe wypustu D tarczy zabierakowej 5 na sprężynie 16 dociskającej go dośrodkowo, która od góry zamknięta jest przelotowym regulacyjnym korkiem gwintowanym 17. Wystający na zewnątrz koniec kołka blokującego 15 umieszczony jest w obrotowym pierścieniu 18 w podłużnym obwodo wo otworze A, przy czym jego główka 19, utworzona z nakrętki, współpracuje z krzywkową górną powierzchnią otworu A w pierścieniu 18. Powierzchnia ta powoduje unoszenie kołka blokującego 15, poprzez przesunięcie w obwodowym kierunku k pierścienia 18 Kołek ten dociskany jest do dwustopniowego kołnierza B tulei oporowej 11 i w stanie rozłączenia sprzęgła, tj. przy cofniętej tulei oporowej 11 o wielkość p, zeskakuje na nizszą średnicę jej kołnierza B zazębiając się z uskokiem średnicowym. Mechanizm rozłączający M zawiera korzystnie 3 kołki blokujące 15, a pierścień 18 ma ustalone stałe położenie spoczynkowe w stanie załączenia sprzęgła, np. poprzez sprężynę działającą na kierunku obwodowym k. Działanie sprzęgła polega na tym, ze w chwili przekroczenia określonego, ustalonego pokrętłem 14, momentu napędowego następuje wysunięcie kulek 8 z zagłębień wkładek 10 i poprzez sworznie 9 następuje przesunięcie osiowe tulei oporowej 11 z równoczesnym ugięciem sprężyny 12 o wielkość p. To przesunięcie powoduje, że kołki blokujące 15 zazębiając się z uskokiem średnicowym kołnierza B uniemożliwiają docisk kulek 8 do tarczy mocującej 2 W tym stanie kulki 8, które stanowiły element przenoszący moment, nie są już dociskane przez sworznie 9 poprzez sprężynę 12 oddziaływującą na tuleję oporową 11, co powoduje ze moment przestaje być przenoszony. Odblokowanie kołka 15, a tym samym powtórne uruchomienie sprzęgła następuje poprzez obrót w kierunku k pierścienia 18, który dzięki pochyłemu ukształtowaniu górnej powierzchni otworu A powoduje podniesienie kołka 15 za pomocą główki 19, przy równoczesnym ściśnięciu dociskającej sprężyny 16, dzięki czemu następuje zwolnienie tulei 11, której sworznie 9 z powrotem dociskają kulki 8 do tarczy mocującej 2.
182 510
182 510 fig. 1. Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.