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Schraubenfederreibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schraubenfederreibungskupplung mit einer in einer Richtung mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit sich drehenden Eingangstrommel, einer axial zu dieser angeordneten
Ausgangstrommel, einer beide Trommeln nur kraftschlüssig umfassenden Schraubenfeder,
deren Windungen gegen die Trommeln radial vorgespannt sind, und zwei mit den äußeren
Enden der Schraubenfeder verbundenen Steuerbuchsen, die jeweils auf den Trommeln
so gelagert sind, daß sie eine relative Winkelbewegung um die gemeinsame Achse der
Trommeln ausführen können.
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Bei derartigen Schraubenfederreibungskupplungen sind die Federn auf
den Trommeln nicht befestigt. Sie werden selbsttätig wirksam, um ein Drehmoment
in einer Richtung von der sich kontinuierlich drehenden Eingangstrommel auf die
Ausgangstrommel zu übertragen und werden z. B. für einen Auskuppelvorgang in einer
bestimmten Stellung durch Unterbrechen der Drehung der der Eingangstrommel zugeordneten
Windungen der Feder unwirksam. Falls die angetriebene Einrichtung, die mit der Ausgangstrommel
verbunden ist, genügend Trägheit oder Fliehkraftwirkung hat, bewirkt sie nunmehr,
daß die der Eingangstrommel zugeordneten Windungen der Feder sich aufdrehen und
sich in radialer Richtung von der Eingangstrommel wegbewegen. Jedoch werden, wenn
die angetriebene Einrichtung dann nicht durch eine Verriegelungseinrichtung oder
vermittels Reibung an einer Rückwärtsdrehung gehindert wird, sich die der Eingangstrommel
zugeordneten Windungen der Feder durch die in der Feder aufgespeicherte Energie
(Rückdrehwirkung) in Berührung mit der Eingangstrommel zurückbewegen und ein Klappen,
Abnutzung oder Reibkorrosion und eine unerwünschte Erhitzung der Kupplungsteile
bewirken.
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Es sind selbstausrückende Schraubenfederreibungskupplungen bekannt,
bei denen die Feder entweder mit dem Eingangsteil oder mit dem Ausgangsteil verbunden
ist und zum Einkuppeln bei einer gewünschten Drehzahl über einen fliehkraftgesteuerten
Teil mit dem Ausgangsteil bzw. dem Eingangsteil gekoppelt werden kann.
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Bei einer weiteren bekannten Schraubenfederreibungskupplung ist eine
selbstspannende Feder vorgesehen, die mit dem Ausgangsteil verbunden ist. Zum Auskuppeln
wird die Feder festgehalten, und die Trägheit der dauernd mit dem Ausgangsteil gekuppelten
Last bewirkt, daß die Feder aufgedreht bzw. ausgedehnt wird. Die Feder wird dann
durch eine mit dem Ausgangsteil starr verbundene Verriegelungsvorrichtung zeitweilig
festgelegt. Bei dieser Ausführung kann der Ausgangsteil beim Auskuppeln den Eingangsteil
nur in dem Ausmaß überlaufen, in welchem sich die Kupplungsfeder aufdrehen bzw.
ausdehnen kann. Dadurch ist das Auskuppeln, wenn die Last eine beträchtliche Trägheit
besitzt, von einem starken Stoß begleitet.
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Schließlich ist eine Schraubenfederreibungskupplung bekannt, bei welcher
zum Auskuppeln die die Feder umgebenden Steuerbuchsen mittels einer Bremsvorrichtung,
beispielsweise einer Bandbremse oder einer Backenbremse, angehalten werden, wodurch
die Feder aufgedreht wird. Zum Verriegeln der Feder in dieser Stellung ist für jede
Steuerbuchse eine gesonderte Sperrklinke vorgesehen, die in an den Steuerbuchsen
ausgebildete Sperrzähne eingreifen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Schraubenfederreibungskupplung
der einleitend genannten Art zu schaffen, die einfacher ausgeführt ist als die bekannten
Schraubenfederreibungskupplungen und bei der ein einziges Steuerglied zum Ausrücken
der Kupplung und Verriegeln der Feder in der aufgedrehten bzw. ausgedehnten Stellung
vorgesehen ist.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß die Steuerbuchsen
an ihren einander zugekehrten Enden in entgegengesetzte Richtungen weisende Schultern
von unterschiedlicher radialer Höhe mit an sich bekannten, allmählich ansteigenden
Rampenflächen am Umfang der Buchsen aufweisen,
daß, wie an sich
bekannt, ein einziges Steuerglied in radialer Richtung nachgiebig gegen die Steuerbuchsen
gedrückt wird und mit den Schultern der Steuerbuchsen zusammenarbeitende Anschlagflächen
hat und daß die die größere radiale Höhe aufweisende Schulter über ihre Buchse mit
dem mit der Eingangstrommel zusammenwirkenden Endteil der Schraubenfeder verbunden
ist.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
zur Darstellung gebracht.
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F i g. 1 ist eine Schnittansicht einer Kupplung nach Linie 1-1 der
F i g. 2.
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F i g. 2 ist eine Schnittansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1.
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Die Eingangstrommel l ist mittels eines Keiles 3 mit der Antriebswelle
2 verbunden. Die Ausgangstromme15, die als Nabe einer Riemenscheibe dargestellt
ist, ist zu der Eingangstrommel l gleichachsig angeordnet und mittels eines Lagers
6 auf einem rohrförmigen Teil ? der Eingangstrommel l abgestützt. Die Trommeln 1
und 5 sind in axialer Richtung durch eine aus Spannring und Unterlegscheibe bestehende
Anordnung 8 zusammengehalten, welche an dem rohrförmigen Teil ? der Eingangstrommel
1 angebracht ist.
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Die Eingangstrommel 1 und die Ausgangstrommel 5 weisen je eine
Trommelfläche 10 bzw. 11 gleichen Durchmessers auf, die von Radialschultern
13 bzw. 15 begrenzt werden, zwischen denen eine als Schraubenfeder ausgebildete
Kupplungsfeder 20 angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Feder
20 ist, wenn sie sich in entspanntem Zustand befindet, kleiner als der Durchmesser
der Trommelflächen 10 und 11, so daß die Feder 20 die Trommelflächen
10, 11 kraftschlüssig umfaßt. Daher hat die Feder 20 eine automatische Selbstklemm-
oder Greifwirkung zum Antrieb der Ausgangstrommel 5 bzw. der Riemenscheibe in der
Drehrichtung der Antriebswelle 2, und zwar, wenn die Feder linksgängig aufgewickelt
ist, in dem durch die Pfeile in den F i g. 1 und 2 angedeuteten Sinn.
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Zum Ausrücken der Kupplung ist ein Steuerglied in Form eines Kolbens
22 vorgesehen. Die rechte Fläche 22 a des Kolbens 22 liegt, wie in F i g. 2 angedeutet,
in der Bahn der Drehbewegung einer Schulter 24, die an einer Steuerbuchse
25 ausgebildet ist, welche an einer kreisförmigen Fläche 26 der Eingangstrommel
1 konzentrisch und frei drehbar zu dieser abgestützt ist. Der Kolben 22 wird
durch eine Schraubenfeder 30 in eine Kupplungslöse- bzw. Freigabestellung
bewegt. Der Schraubenfeder 30 wirkt eine Solenoideinrichtung 31 entgegen.
Das Solenoid 31 wird durch Strom von einer Stromquelle erregt, um die Kupplung
zum übertragen eines Drehmomentes wirksam zu machen. Das der Eingangstrommel 1 zugeordnete
Ende 27 der Kupplungsfeder 20,ist nach außen gebogen und greift in eine Nut
oder Ausnehmung 28 in der Buchse 25 ein.
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Weiterhin ist ein Trägheitsteil in Form einer Steuerbuchse
32 vorgesehen, welche an einer kreisförmigen Fläche 33 der Ausgangstrommel
5 konzentrisch und frei drhbar zu dieser abgestützt ist. Die beiden Buchser. _'5
und 32 sind, wie bei 33' dargestellt, einander übergreifend teleskopartig angeordnet
und können sich relativ zueinander drehen. Die beiden Buchsen 25, 32 haben gleichen
Innendurchmesser, der, wie aus F i g. 1 ersichtlich, größer als der Außendurchmesser
der Kupplungsfeder 20 ist, wenn diese an den Trommeln 1, 5 anliegt. Dadurch können
die Buchsen 25, 32 ein unerwünschtes Aufdrehen der Feder 20 während des nachstehend
zu beschreibenden Auskuppelvorganges verhindern. Das der Ausgangstrommel 5 zugeordnete
Ende 34 der Feder 20 ist nach außen gebogen und greift in eine Nut oder Ausnehmung
35 der Buchse 32 ein.
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Wenn die Kolbenfläche 22a mit der Schulter 24 der Buchse 25 während
des Betriebes in Eingriff tritt, kann die Buchse 32 die nunmehr festgehaltene Buchse
25 überlaufen, wodurch die Feder 20 so weit aufgedreht wird, daß sie
außer Berührung mit den Trommelflächen 10 und 11 kommt. Durch das überlaufen der
Buchse 32 gelangt eine an ihr ausgebildete Verriegelungsschulter 36 aus der in F
i g. 2 in gestrichelten Linien dargestellten Stellung, welche sie im eingekuppelten
Zustand einnimmt, in eine nicht dargestellte Stellung etwas jenseits einer der Fläche
22 a des Kolbens 22 gegenüberliegenden Fläche 22 b. Die Verriegelungsschulter 36
kommt während der nachfolgenden Zusammenziehbewegung der Feder 20 bei dem Versuch,
sich auf die Trommelflächen 10 und 11 wieder aufzusetzen, mit der
Kolbenfläche 22 b in Eingriff, so daß die Feder 20 in aufgedrehter
Stellung verriegelt ist.
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Die Verwendung eines einzigen Steuergliedes zum Ausrücken der Kupplung
und zum Verriegeln der Kupplungsfeder 20 in der aufgedrehten Stellung wird
dadurch ermöglicht, daß die Schultern 24 und 36 an den aneinander
zugekehrten Enden der Buchsen 25 und 32 in entgegengesetzte Richtungen weisend
ausgebildet sind, und daß die Schulter 24 der Buchse 25
sich in radialer
Richtung weiter von der Trommelachse erstreckt als die Schulter 36 der Buchse
32. Zu jeder Schulter 24 bzw. 36 führt eine vom Umfang der Buchse
25 bzw. 32 ausgehende allmählich ansteigende Rampenfläche
39 bzw. 40.
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Wenn das Solenoid 31 enterregt wird, wird das obere Ende des Kolbens
22, wie in F i g. 2 dargestellt, durch die Feder 30 in vollen Flächeneingriff
mit der Schulter 24 der Buchse 25 bewegt. Dann läuft, während die
Schulter 36 das festgehaltene Ende der Kupplungsfeder 20 überläuft, das obere
Ende des Kolbens 22 über die Rampenfläche 40 und wird danach durch
die Feder 30 in Eingriff mit der Schulter 36 bewegt.
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Die Masse der Trägheitsbuchse 32 ist mit Bezug auf die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Antriebswelle 2 und die effektive Elastizität der Kupplungsfeder 20
so
gewählt, daß die Buchse 32 und damit die Schulter 36 die Buchse
25 und damit die Schulter 24 weit genug überläuft, daß der Kolben
22 mit beiden Schultern 24, 36 in Eingriff bewegt werden kann.
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Es ist schwierig, die Kupplungsfedern so zu berechnen, daß ihre gegenüberliegenden
Enden 27 und 34
um die Achse der Feder 2 stets eine spezifische Winkelbeziehung
zueinander haben. Eine Möglichkeit, dies zu kompensieren und gleichzeitig eine vorbestimmte
Winkelbeziehung zwischen der Schulter 24 der Buchse 25 und der Schulter
36 der Buchse 32
vor dem Ausrücken der Kupplung aufrechtzuerhalten,
besteht darin, eine Reihe von Ausnehmungen in einer oder in beiden Buchsen vorzusehen.
Dadurch kann die geeignete Ausnehmung, welche das Federende aufnimmt, ausgewählt
werden, so daß, wenn die Feder 20 gegen die Trommelflächen 10 und
11
zusammengezogen wird, die Schulter 36 der Schulter 24 in bezug auf
die Drehrichtung entsprechend nachläuft.
Aus den vorstehenden Ausführungen
ist ersichtlich, daß die Ausgangstrommel 5 und die mit ihr verbundene Einrichtung
zum vollständigen Stillstand gebracht werden kann, sobald der Kolben 22 mit der
Schulter 24 in Eingriff tritt, wobei die Kupplungsfeder 20 aufgedreht und in der
aufgedrehten Stellung verriegelt wird, in der sie von der ihr zugeordneten Kupplungstrommel
frei ist. Weiterhin kann die angetriebene Einrichtung die Kupplung in jedem gewünschten
Ausmaß frei überlaufen, ohne das Aufdrehen und Verriegeln der Kupplungsfeder
20
nachteilig zu beeinflussen.
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Da die Kupplungsfeder 20 mit den Trommelflächen 10 und 11 außer durch
Reibungseingriff keine weitere Verbindung hat, kann sie sich in axialer Richtung
zu diesen Flächen bewegen, insbesondere wenn alle ihre Windungen während des Auskuppelns
außer Berührung mit den Trommelflächen 10, 11
gekommen sind. Dabei wird eine
axiale Berührung zwischen der arretierten Kupplungsfeder 20 und der sich drehenden
Eingangstrommel 1 und deren Schulter 13 durch eine ringförmige Rippe
37 an der Buchse 25 verhindert.