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Stossdämpfende Kupplung für Webmaschinenantriebe
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Durch die erfmdungsgemässe Anordnung wird erreicht, dass die Rückstellkraft jeder der
Rückstellfedern nur so lange zwischen den beiden Kupplungsscheiben wirksam ist, als diese in bezug auf die Ausgangslage entgegen die Rückstellkraft der betreffenden Feder gegeneinander verdreht sind.
Sobald die Ausgangslage wieder erreicht ist, und/oder so lange eine Verdrehung in der Richtung der
Rückstellkraft über die Ausgangslage hinaus stattfindet, wird die Federkraft vollständig durch den
Anschlag aufgefangen und die Feder kann der Bewegung ihrer bisherigen Auflagefläche an der andern
Kupplungsscheibe nicht über den durch den Anschlag bestimmten, als "Ausgangslage" bezeichneten
Punkt hinaus folgen. Auf diese Weise wird eine Rückstellcharakteristik erzielt, welche nach beiden
Drehrichtungen ein Rückstellmoment aufweist, das proportional zur Verdrehung zunimmt, das aber bereits bei der geringsten Verdrehung aus der Ausgangslage einen Ausgangswert annimmt, der durch die
Vorspannung einer Rückstellfeder bestimmt ist.
An Hand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Kupplung sowie deren Wirkungsweise näher beschrieben. Es zeigen Fig. l in vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform der beiden Kupplungsscheiben mit den zur Kennzeichnung der Erfindung wesentlichen Teilen, in axialer Richtung gesehen, in einer Ausführung mit herkömmlicher
Rückstellvorrichtung, Fig. 2 eine der Fig. l entsprechende Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 3 eine Ausführungsform der Rückstellvorrichtung unter überlast, teilweise im Schnitt, wobei die beiden
Scheiben im einen Sinn gegeneinander verdreht sind, Fig. 4 die gleiche Rückstellvorrichtung wie Fig. 3 in der Ausgangs-bzw.
Ruhelage, Fig. 5 dieselbe Rückstellvorrichtung wie Fig. 3 und 4 in einer Lage, die durch eine gegenüber Fig. 3 im umgekehrten Sinne erfolgte Verdrehung der beiden Scheiben gekennzeichnet ist, Fig. 6 die gleiche Rückstellvorrichtung wie Fig. 4 nochmals in Ruhelage, wobei die Vorspannung der Rückstellfedern gegenüber den Fig. 3 bis 5 verringert ist, Fig. 7 in kleinerem Massstab und teilweise im Schnitt eine Ansicht ähnlich Pig. l, jedoch einer vollständigen, mit Rückstellvorrichtung nach Fig. 3 bis 6 ausgerüsteten Kupplung, in axialer Richtung gesehen, wobei die beiden Kupplungsscheiben ähnlich wie in Fig. 3 leicht gegeneinander verdreht sind, Fig. 8 die Rückstellcharakteristik einer Kupplung mit gegeneinander wirkenden Rückstellfedern bisher üblicher Anordnung gemäss Fig. l und Fig.
9 die Rückstellcharakteristik einer erfindungsgemässen Kupplung gemäss den Fig. 3 bis 7.
Gleiche Teile sind in allen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2 und 7 ist die eine Kupplungsscheibe-l-als Kettenrad ausgebildet. Sie trägt zwei fest eingesetzte, z. B. eingenietete, eingeschraubte oder eingeschrumpfte Bolzen-3-, welche in kreisbogenförmige Ausschnitte --4-- der andern Kupplungsscheibe --2-- hineinragen und damit den Winkel einer allfälligen Verdrehung der Kupplungsscheiben gegeneinander auf die Länge des Ausschnittes--4--begrenzen.
Auf den in Fig. 2 rechten Enden --3a-- des Bolzens--3--befindet sich ein Gewinde, auf das eine Mutter und Gegenmutter aufgeschraubt sind, die nach Bedarf die Vorspannung eines in axialer Richtung wirkenden, ebenfalls vom Bolzen--3--getragenen Federpaketes--7--zu verändern gestatten. Das Federpaket--7-verschiebt auf dem Bolzen--3--eine Deckscheibe--6--in axialer Richtung und presst dadurch die zweite Kupplungsscheibe--2--zwischen der Deckscheibe--6--und der Kupplungsscheibe --l-- zusammen. An den Berührungsflächen der Kupplungsscheibe--l--und der Deckscheibe --6-- mit der Kupplungsscheibe --2-- ist je ein Bremsbelag--5--angebracht.
Diese ganze Vorrichtung--l bis 7--bildet ein durch einen Federdruck belastetes Rutschkupplungselement, das in der Lage ist, Drehmomente bis zu einem bestimmten, einstellbaren Grenzwert schlupffrei zu übertragen. Bei Eintreten von überlast verdrehen sich die beiden Kupplungsscheiben-1, 2-gegeneinander bis die Bolzen--3--an das Ende des kreisbogenförmigen Ausschnittes--4-anschlagen.
Die Bremsbeläge der Rutschkupplung wirken während der Verdrehungsbewegung dämpfend
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2-- inAufhören der überlast, erfolgt durch die in tangentialer Richtung wirkenden Federn (Tellerfederpakete) --9a, 9b--, die mit einem Ende an dem auf der Scheibe--l-befestigten bestimmten Federhalter --8--, mit dem andern Ende an den entsprechenden Feder-Widerlagern--18--eines Ausschnittes - -17-- der Scheibe --2-- abgestützt sind und bei einer Verdrehung der beiden Kupplungsscheiben diese wieder in die gegenseitige Ausgangslage zurückzuführen suchen.
Die Charakteristik einer solchen einfachen Rückstellvorrichtung ist aus Fig. 8 ersichtlich. Die Rückstellkraft eines Rückstellelementes entspricht im wesentlichen der Differenz der Rückstellkraft der beiden Federn--9a, 9b-- und ist dem Verdrehungswinkel zwischen den beiden Scheiben proportional (P = C. S, wobei--P--die Rückstellkraft,--C--eine Federkonstante und--S--die lineare
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Auslenkung längs der Federachse bedeuten). In Fig. 8 ist der Verlauf der Rückstellkraft mit der Geraden - -30-- angedeutet. Die Reibungskraft --PB-- der Rutschkupplung --1 bis 7-kann als konstant angenommen werden. Sie wirkt jeweils in der zur Verdrehungsbewegung entgegengesetzten Richtung.
Das der Verdrehung der Scheiben durch eine Überlast entgegengesetzte, resultierende Drehmoment verläuft somit vom Schnittpunkt mit der P-Achse an nach den strichpunktierten Geraden --31a--, gegenüber der Geraden --30-- im rechten Zweig, um--PB--parallel nach oben, im linken Zweig um-PB--nach unten verschoben.
Beim Zurückdrehen nach dem Aufhören der Überlast verläuft die resultierende Rückstellkraft von rechts her entsprechend der um-PB--gegenüber der Geraden --30-- nach unten (bzw. von links her nach oben) versetzten, gestrichelten Geraden --31b-- bis zu ihrem Schnittpunkt mit der S-Achse, um im Bereich --35-- zwischen den beiden Schnittpunkten eine Zone zu bezeichnen, in der die Rückstellvorrichtung unwirksam ist.
Um diese Unwirksamkeitszone --35-- zum Verschwinden zu bringen, wird die Kupplung gemäss der Erfindung beispielsweise nach Fig. 3 bis 7 aufgebaut. Am einen Feder-Widerlager-18im Ausschnitt --17-- der Scheibe --2-- ist ein Bolzen --25-- angeordnet und mit einer Mutter --27-- gesichert. Am Bolzen --25-- ist ein Anschlagstück --26-- befestigt, dessen Länge genau der Dicke des Federhalters-8-auf der Scheibe --1-- entspricht. In der Ruhe-bzw. Ausgangslage der beiden Scheiben füllt das Anschlagstück-26-eine entsprechende Bohrung des Federhalters-8-aus. Wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, liegen die Federführungsringe --24 bzw.
21-- der beiden Rückstellfedern --9a,9b-- sowohl an den Anschlagkanten des Anschlagstückes - als auch auf den Abstützflächen des Federhalters-8-auf und halten infolge der Vorspannung der beiden Federn--9a, 9b-- die beiden Scheiben in ihrer gegenseitigen Ausgangslage fest. Tritt infolge einer Überlast beispielsweise eine Verdrehung der Scheibe-l-im Gegenuhrzeigersinn gegenüber der Scheibe--2--auf, so bewegt sich in Fig. 3 der Federhalter --8-um den Ausschlag--Sl--nach oben und drückt die obere Rückstellfeder --9a-- um diesen Betrag zusammen, während die untere Feder --9b-- dieser Bewegung wegen des Anschlages --26-- nicht
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vom Anschlag zurückgehalten würde. Nach dem Aussetzen der Überlast drückt die Rückstellfeder --9a-- den Federhalter--8--wieder in die Ausgangslage nach Fig. 4 zurück.
Erfolgt die Verdrehung der Scheibe --1-- gegenüber der Scheibe --2-- im Uhrzeigersinn, so bewegt sich der Federhalter-8--, wie in Fig. 5 gezeigt ist, relativ zur Scheibe --2-- und gegenüber dem Anschlagstück --26-- um --S2-- nach unten und drückt die Feder --9b-- zusammen, während die Feder --9a-- durch das Anschlagstück-26-in der Ausgangslage festgehalten bleibt.
Die Rückführung in die Ausgangslage erfolgt wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben, jedoch in
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Federführungsringe --21 und 24--.
Fig. 9 zeigt den Verlauf des Rückstellmoments --P-- zwischen den beiden Scheiben-l und 2-in Funktion der Auslenkung-S-für die Rückstellvorrichtung. In jeder Richtung nimmt die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung zu, doch ist die Kurve im Nullpunkt gebrochen und macht einen Sprung von +PS auf-PS (PS = Federvorspannung), wenn der Ausschlag--S--von positiven in negative Werte übergeht.
Aus der Kurve nach Fig. 9 ist somit ersichtlich, dass trotz der bremsenden Wirkung der Rutschkupplung--l bis 7--, die wie in Fig. 8 durch die gegenüber der Geraden --33-- der Federkraft um die Bremskraft-PB--nach oben bzw. unten verschobenen Geraden - 34a und 34b-angedeutet ist, kein Unwirksamkeitsbereich --35-- mehr vorhanden ist, sondern dass im Gegenteil eine Rückstellkraft PR = PS - PB die beiden Scheiben auch in ihrer gegenseitigen Ruhelage noch festhält.
Aus Fig. 7 ist der Aufbau einer Kupplung gemäss Fig. l, jedoch ausgerüstet mit einer Rückstellvorrichtung nach Fig. 3 bis 6 und 9, dargestellt. Aus der Lage der Bolzen-3 bzw. 3a-und der Federhalter--8--, die von der Kupplungsscheibe--l--getragen sind und die Rückstellfedern
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Gegenuhrzeigersinn (d. h. wie in Fig. 3) verdreht ist.
Die Bezugsziffer--21--bezeichnet den mit dem Federhalter --8-- und dem Anschlag --26-- in Berührung kommenden Federführungsring der Rückstellfeder--9b--. Er trägt auf seinem zylindrischen Teil ein Gewinde, auf den ein weiterer hülsenförmiger Ring --22-- aufgeschraubt und
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dadurch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Der Führungsring --21-- und die Hülse --22-- bilden eine Einstellvorrichtung, mit der die Rückstellkraft bzw. die Vorspannung-PS-- der Feder in der Ruhelage der beiden Scheiben in weiten Grenzen auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Gegenüber Fig. 3 bis 5 ist in Fig. 6 beispielsweise eine Einstellung gezeigt, bei der die Hülse --22-- fast völlig nach oben an den Flansch des Führungsringes-21-hinaufgeschraubt ist, so dass die beiden Federn in der Ruhelage weitgehend entspannt sind.
Die Erfindung ist nicht an die oben erwähnte Ausführungsform gebunden. Insbesondere kann die
Kupplungsscheibe --1-- ohne Zahnkranz ausgeführt sein und mit einer eigenen Nabe auf einer zweiten Welle sitzen. Die Rutschkupplung--l bis 7--und die Einstellvorrichtung-21, 22können eine andere, an sich bekannte Form aufweisen und die gezeigten Federelemente können durch federnde Elemente mit ähnlicher Charakteristik ersetzt sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stossdämpfende Kupplung für Webmaschinenantriebe, mit zwei um eine gemeinsame Achse gegeneinander verdrehbaren Kupplungsscheiben und den an sich bekannten Merkmalen, dass die beiden Kupplungsscheiben durch in beiden Drehrichtungen wirkende, federnde, eine einstellbare Rückstellkraft aufweisende Rückstellvorrichtungen, z.
B. tangential angeordnete Federn oder federbelastete keilförmige Mitnehmerstücke, kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dass mindestens ein Anschlag zur Begrenzung des zwischen den beiden Kupplungsscheiben möglichen Verdrehungswinkels vorgesehen ist, dass die Berührungsflächen zwischen den beiden Kupplungsscheiben Reibbeläge tragen und dass die Kupplungsscheiben durch Federn mit veränderbarer Vorspannung gegeneinandergepresst sind, nach Patent Nr. 282498, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei tangential angeordneten Federn (9a, 9b) ein Anschlag (26) vorgesehen ist, welcher innerhalb des Feder-Widerlagers (18) der einen Kupplungsscheibe (2) angeordnet ist und eine Stärke aufweist, die gleich ist der Stärke des mit der andern Kupplungsscheibe (1) verbundenen Feder-Widerlagers (8).
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