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RENCOL® Toleranzringe als Rutschkupplung
Verbindungselement und Drehmomentschutz – ein RENCOL® Toleranzring ist eine robuste, verlässliche und platzsparende mechanische Rutschkupplung.
Wie funktioniert eine Rutschkupplung?
Wie bei jeder Kupplung hat ein RENCOL® Toleranzring als Rutschkupplung – auch bekannt als Überlastschutz oder Drehmomentbegrenzer – die Aufgabe, zwei mechanische Bauteile gegenseitig zu schützen. Die Rutschkupplung kontrolliert mittels Schlupf das Drehmoment zwischen zwei Bauteilen. Wird ein bestimmtes Drehmoment überschritten oder wirkt eine Lastspitze auf das System, ermöglicht der Toleranzring den Bauteilen eine Relativbewegung zueinander. Fällt die Last oder das Drehmoment unterhalb dieses Grenzwertes, fungiert der RENCOL® Toleranzring wieder als Verbindungselement und das System funktioniert unmittelbar wieder störungsfrei.
Massengefertigte, große und schwere Rutschkupplungen vs. RENCOL® Toleranzring als gewichts- und platzsparende Rutschkupplung (rechts)
Warum einen Toleranzring nutzen?
Ein RENCOL® Toleranzring verbindet zwei Bauteile miteinander und überträgt ein Drehmoment bis zu einem gewissen Punkt. Ab diesem Punkt erlaubt der RENCOL® Toleranzring ein Verdrehen der Komponenten relativ zueinander und begrenzt somit das Drehmoment, welches auf die Bauteile wirkt. Hierdurch werden die Komponenten vor möglichen Schäden geschützt.
Sicherheitskupplungen – oder Überlastkupplungen – können komplizierte Baugruppen aus vielen Einzelteilen sein. Ein RENCOL® Toleranzring ist ein einzelnes Bauteil, welches mit bereits bestehenden Bauteilen interagiert und somit Gewicht, Bauraum und Kosten spart. Der geringere Bauraum beim Einsatz von Toleranzringen ist vor allem darauf zurück zu führen, dass der Ring zwischen der antreibenden und angetriebenen Komponente sitzt.
Daher ist außer dem Toleranzring kein weiteres zusätzliches Bauteil nötig, welches sich nachteilig auf Bauraum oder Gewicht auswirkt. Auch ermöglicht dies Entwicklern, leichtere Materialien einzusetzen und Baugruppen filigraner zu gestalten, da ein RENCOL® Toleranzring die Komponenten effizient vor Überlast schützt.
RENCOL® als Rutschkupplung
Jeder RENCOL® Toleranzring wird in Abstimmung mit unseren Kunden ausgelegt – von Ingenieur zu Ingenieur. Ein Toleranzring ist als Einzelteil unbedeutend – er spielt seine Stärken erst innerhalb eines Systems aus. RENCOL® Toleranzringe werden von unseren Fachleuten passend zur jeweiligen Anwendung ausgelegt; allen gemein sind dabei die wellenförmigen Verprägungen. Unsere Ringe werden aus hochwertigem Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Legierungen hergestellt und arbeiten sowohl mit Federkraft als auch mit Reibung.
Jede Rutschkupplung wird hausintern getestet – unter Verwendung der korrekt passenden Bauteile und exakten Bedingungen – um sicherzustellen, dass das Ergebnis zu 100% den Systemanforderungen entspricht. Sie können sich deshalb auf jedes Bauteil verlassen, das wir für Sie entwerfen.
Einfache Montage – ein RENCOL® Toleranzring wird koaxial im Antrieb integriert und fungiert als Welle-Welle-Verbindung. Somit ist keine aufwändige Bearbeitung der Bauteile notwendig.
Vorteile bei Verwendung eines RENCOL® Toleranzrings als Rutschkupplung
EINFACHE LÖSUNG
Drehmomentbegrenzung durch einen einzelnen RENCOL® Toleranzring. Umgehender mechanischer Schutz, ohne sich auf komplizierte Elektronik zu verlassen. Sofort nach jedem Schlupf-Ereignis schützt der Toleranzring unverzüglich vor weiteren Überlast-Ereignissen.
PLATZSPAREND
Verbindungselement und Drehmomentschutz in einem; der RENCOL® Toleranzring ist eine robuste, verlässliche und platzsparende Rutschkupplung. Die Funktion der Rutschkupplung benötigt nur einen radialen Raum von ca. 1,5 mm, dies verringert Gesamtgewicht und Packmaß erheblich. Kundenspezifisch ausgelegt mit Durchmessern von 3 bis 300 mm, ermöglicht der RENCOL® Toleranzring kleinere und leichtere Kupplungen.
MAßGEFERTIGT
Ein RENCOL® Toleranzring als Rutschkupplung wird für Ihren Anwendungsfall konstruiert und auf Ihren Drehmoment-Grenzwert (von 0,2 bis über 2000 Nm) ausgelegt. Wird der Drehmoment-Grenzwert überschritten, erlaubt der Toleranzring einen Schlupf zwischen den Komponenten und schützt so mechanische Bauteile vor Beschädigung.
Schlupfdrehmomentbereiche für Überlastschutz
Unsere RENCOL® Toleranzringe werden nach Ihren Anforderung auf eine entsprechende Drehmomentübertragung ausgelegt. Wir richten uns nach Ihren Wünschen – nicht andersherum!
Die Toleranzringe können für Drehmomente von 0,2 Nm bis 2000 Nm und höher eingesetzt werden, abhängig von den Maßen und der Steifigkeit des Gesamtsystems.
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| Anwendungs-Beispiel | Spielzeug Roboter | Doppelkupplungs-getriebe | Automatische Heckklappe | Elektrisch unterstützte Lenkung (ESP) | Diebstahlsicherung der Lenksäule | Industrielle Roboter |
| Toleranzring Dimensionen | SV 3,8 x 3,0 | SV 13,7 x 8,0 | SV 14,0 x 12,0 | SV 24,0 x 15,0 | SVD 27,0 x 30,0 | SV 105 x 25,0 |
| Toleranzring Material | Kohlenstoffstahl | Edelstahl | Kohlenstoffstahl | Kohlenstoffstahl | Kohlenstoffstahl | Edelstahl |
| Drehmoment Reichweite | 0,2 - 0,5Nm | 0,7 - 2,0Nm | 2 - 6Nm | 80 - 150Nm | 100 - 200Nm | >500Nm |
| Welle Außendurchmesser | 3,2mm | 12,8mm | 12,8mm | 22,4mm | 25,0mm | 100mm |
Bei einigen Anwendungen ist es erforderlich, ein konstantes Drehmoment über eine Vielzahl von Zyklen sicherzustellen. RENCOL® Toleranzringe können so ausgelegt werden, dass sich der Drehmomentverlust im Vergleich mit anderen Lösungen auf ein Minimum beschränkt. Hierdurch sorgen RENCOL® Toleranzringe für eine gleichbleibende Performance über die gesamte Lebensdauer.
Anwendung als Drehmomentbegrenzung
Einige Systeme, oder auch Personen und Geräte, können durch falschen Gebrauch oder vereinzelte Lastspitzen, durch Stöße oder Verklemmungen beschädigt werden. Diese müssen vor Überlast geschützt werden. Solche Systeme finden sich in elektrischen Motoren für Robotik oder in einigen Automotive-Anwendungen wie Servolenkung, Wegfahrsperre, Teleskop-Sicherheitslenksäule, elektrische Heckklappe und Brems-Assistenten.
Drehmomentbegrenzungen gibt es in vielen Variationen: Magnetkupplung, Reibkupplung, Kugelarretierung. Verglichen mit RENCOL® Toleranzringen benötigen diese Lösungen deutlich mehr Bauraum, um vergleichbare Drehmomente zu erzeugen.
RENCOL® Toleranzringe als Rutschkupplung in Servomotoren
Der RENCOL® Toleranzring wird in einem typischen Servomotor zwischen dem Antriebsrad und Antriebswelle montiert. Wenn der Antrieb gegen ein Hindernis fährt oder eine Stoßbelastung erhält, rutscht der Toleranzring zwischen Getriebe und Welle. Die Position der Welle wird dabei üblicherweise durch einen Sensor oder Potentiometer überwacht; das System „merkt“ also, was bei einem Schlupf-Ereignis passiert und kann diese Information nutzen, ohne die Steuerungskontrolle zu verlieren. Der Toleranzring erfüllt hier die gleiche Funktion wie eine Kupplung bei der die beiden Reibungsplatten (oder Kupplungsscheiben) bei einem bestimmten Drehmomentbereich für einen Schlupf sorgen. Im Vergleich zu dieser Variante bietet der Toleranzring die gleiche Funktion in einem viel kleineren Bauraum.
Der Toleranzring kann so ausgelegt werden, dass er ab einem bestimmten Drehmoment Schlupf erlaubt. Je nach Anforderung können so der Servomotor oder die angetriebenen Komponenten geschützt werden. Die Abbildungen unten zeigen einen Schlupf bei 0,4 Nm; ein RENCOL® Toleranzring ermöglicht für diesen Servo-Antrieb auch ein weit höheres Schlupf-Drehmoment von 2,5 Nm.
Drehmomentschlupfergebnisse nach Anzahl der Zyklen
Drehmomentschlupfergebnisse nach Winkel
RENCOL® Toleranzringe als Rutschkupplung im Spindelantrieb
In der Automobilindustrie werden RENCOL® Toleranzringe für diverse Anwendungen wie z. B. im elektrischen Spindelantrieb für automatisch öffnende Hecklappen oder Fahrzeugtüren eingesetzt. In diesen Anwendungen befindet sich der RENCOL® Toleranzring zwischen dem Schneckenrad und dem Spindeltrieb; entweder direkt oder über ein Übergangstück verbunden. Stößt die Klappe oder Tür während der Bewegung auf ein Hindernis oder erfährt auf andere Weise eine Stoßbelastung, erlaubt der RENCOL® Toleranzring ein momentanes Durchrutschen zwischen den Komponenten und schützt so vor Beschädigungen.
Der Hauptvorteil, einen RENCOL® Toleranzring in diesen Anwendungen zu verwenden, liegt in der platzsparenden und simplen Konstruktion für die Systeme – unabhängig welches Drehmoment benötigt wird.
Der Toleranzring kann so ausgelegt werden, dass er ab einem bestimmten Drehmoment Schlupf erlaubt – angepasst an das Gewicht der Heckklappe oder der Tür – bei Verwendung der gleichen Bauteile. Typische Drehmoment-Werte, die in diesen Systemen benötigt werden, liegen zwischen 1,0 und 6,0 Nm.
Sprechen Sie mit unserem Team
Ein Toleranzring ist keine unabhängige Komponente, sondern integraler Bestandteil eines größeren Systems und bedarf daher zur Auslegung einen gut durchdachten, auf Fachwissen basierenden Ansatz. Deshalb werden RENCOL® Toleranzringe stets in enger technischer Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickelt.
Unterstützt wird dieser Prozess durch unsere Möglichkeiten zur Nutzung der FEA in Kombination mit internen Tests. Bei diesen Tests wird das System einschließlich aller Verbauteile unter relevanten Bedingungen analysiert. Das bedeutet, dass wir – aber auch unsere Kunden – einer solchen Lösung vertrauen können.
Wenn Sie eine technische Herausforderung haben, reden Sie mit uns. Sie können dazu das Kontakt-Formular verwenden oder uns eine Mail senden: makingabigdifference@saint-gobain.com.