DE1190745B - Schraubenfederreibungskupplung - Google Patents

Schraubenfederreibungskupplung

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DE1190745B
DE1190745B DEC16184A DEC0016184A DE1190745B DE 1190745 B DE1190745 B DE 1190745B DE C16184 A DEC16184 A DE C16184A DE C0016184 A DEC0016184 A DE C0016184A DE 1190745 B DE1190745 B DE 1190745B
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DE
Germany
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spring
drums
drum
helical spring
control
Prior art date
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Pending
Application number
DEC16184A
Other languages
English (en)
Inventor
Columbus Rainer Sacchini
Donald Ray Tomko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Curtiss Wright Corp
Original Assignee
Curtiss Wright Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Curtiss Wright Corp filed Critical Curtiss Wright Corp
Publication of DE1190745B publication Critical patent/DE1190745B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/02Friction clutches disengaged by the contact of a part mounted on the clutch with a stationarily-mounted member
    • F16D13/025Friction clutches disengaged by the contact of a part mounted on the clutch with a stationarily-mounted member with a helical band or equivalent member with two or more turns embracing a drum or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht.
  • F i g. 1 ist eine Schnittansicht einer Kupplung nach Linie 1-1 der F i g. 2.
  • F i g. 2 ist eine Schnittansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerbuchsen (25, 32) an ihren einander zugekehrten Enden in entgegengesetzte Richtungen weisende Schultern (24 bzw. 36) von unterschiedlicher radialer Höhe mit an sich bekannten, allmählich ansteigenden Rampenflächen am Umfang der Buchsen aufweisen, daß, wie an sich bekannt, ein einziges Steuerglied (22) in radialer Richtung nachgiebig gegen die Steuerbuchsen gedrückt wird und mit den Schultern der Steuerbuchsen zusammenarbeitende Anschlagflächen (22 a bzw. 22 b) hat und daß die die größere radiale Höhe aufweisende Schulter (24) über ihre Buchse (25) mit dem mit der Eingangstrommel (1) zusammenwirkenden Endteil der Schraubenfeder (20) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 392 584; USA.-Patentschriften Nr. 1845 684, 1846 696, 1762 799, 2 073 408, 2123 202, 2 298 970, 2299765.
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