DE1238282B - Schraubfederkupplungsanordnung - Google Patents

Schraubfederkupplungsanordnung

Info

Publication number
DE1238282B
DE1238282B DEC20607A DEC0020607A DE1238282B DE 1238282 B DE1238282 B DE 1238282B DE C20607 A DEC20607 A DE C20607A DE C0020607 A DEC0020607 A DE C0020607A DE 1238282 B DE1238282 B DE 1238282B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil spring
shaft
shaft part
clutch
helical spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC20607A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Grudin
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Curtiss Wright Corp filed Critical Curtiss Wright Corp
Publication of DE1238282B publication Critical patent/DE1238282B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G19/00Servo-mechanisms with follow-up action, e.g. occurring in steps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  • Schraubfederkupplungsanordnung Die Erfindung betrifft eine Schraubfederkupplungsanordnung, die mit einem gehäusefesten Bauteil zusammenwirken kann, für eine Antriebsverbindung zwischen zwei Wellenteilen.
  • Bei den älteren Flugzeugtypen und auch bei den heutigen kleinen Flugzeugen reicht die menschliche Kraft des Piloten im allgemeinen noch aus, um die einzelnen Teile des Leitwerks, wie Querruder, Seitenruder, Höhenruder oder Landeklappen, zu betätigen. Insbesondere bei Flugzeugen, die sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen ' müssen jedoch gewaltige Kräfte zur Bedienung der aerodynamischen Leitwerke aufgebracht werden, so daß man immer häufiger gezwungen ist, Kraftverstärkungssysteme, z. B. Servomotoren, zu Hilfe zu nehmen.
  • Bekannt sind Kraftverstärkungssysteme für die Verstärkung hydraulischer, pneumatischer oder elektromechanischer Kräfte. Beim Flugzeugbau ist man jedoch aus Gründen der Einfachheit und Sicherheit bestrebt, rein mechanische Kraftverstärkungssysteme bzw. Servomotoren zu entwickeln, die zur Steuerung der Leitwerke und damit des Flugzeugs verwendet werden können.
  • Derartige Servomotoren sind Motoren, deren Antriebswelle mit konstanter Drehzahl umläuft und in einer neutralen Stellung vom anzutreibenden Bauteil mechanisch entkoppelt ist. Wird von einer Bedienungsperson, beispielsweise vom Piloten eines Flugzeugs, eine bestimmte Bewegung des Bauteils gewünscht, dann wird mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand eine Kupplung betätigt, die die Antriebswelle des Servomotors mit dem getriebenen Bauteil koppelt, so daß dieser allein durch die Kraft des Motors bzw. das übertragene Drehmoment in Bewegung gesetzt wird. Problematisch bei der Herstellung von geeigneten Servornotoren für mechanische Steuerungssysteme ist die Herstellung geeigneter Kupplungen zwischen dem Servomotor und dem getriebenen Bauteil, da der getriebene Bauteil in den meisten Fällen entweder in eine von zwei möglichen Richtungen bewegt werden oder sich in einem arretierten Zustand befinden soll.
  • Zum Kuppeln verwendet man bei bekannten Konstruktionen Schraubfederkupplungsanordnungen. Sie besitzen den Nachteil, daß eine Schraubenfeder im allgemeinen nur in der einen Richtung zum Antrieb oder Abbremsen eines Bauteils verwendet werden kann, während sie in der anderen Richtung unwirksam ist.
  • Bei einer bekannten Ausführungsform ist beispielsweise eine Schraubenfeder normalerweise um ein Wellenteil schwach kontrahiert. Wird der Wellenteil in der einen Richtung gedreht, dann wird die Schraubenfeder noch weiter kontrahiert und damit der Wellenteil abgebremst, während in der entgegengesetzten Drehrichtung die Schraubenfeder keinen Einfluß auf den Wellenteil hat. Bei einer anderen bei Waschmaschinen gebräuchlichen Ausführungsforin wird eine Schraubfederkupplung dazu benutzt, einen Wellenteil mit einem treibenden Wellenteil zu verbinden und mitzuführen, wenn sich die Schraubenfeder im kontrahierten Zustand befindet. Soll die Drehbewegung des getriebenen Wellenteils aufhören, dann muß dieser vom Antriebswellenteil entkoppelt werden. In diesem Zustand ist dann der getriebene Bauteil ungebremst und frei in beliebiger Richtung drehbar. Für Steuerungszwecke sind die bekannten Anordnungen nur sehr wenig brauchbar.
  • Der Erfindung liegt deswegen die Aufgabe zugrunde, eine Schraubfederkupplungsanordnung vorzuschlagen, die besser als die bekannten Schraubfederkupplungsanordnungen für Steuerungszwecke, beispielsweise für Servomotoren für Flugzeugsteuerungen, geeignet ist. Sie soll drei Stellungen aufweisen, nämlich eine erste Betriebsstellung, in der eine Antriebsverbindung zwischen einem treibenden und einem getriebenen Wellenteil besteht, ferner eine zweite Betriebsstellung, in der der getriebene Bauteil in entgegengesetzter Richtung frei drehbar ist, und eine neutrale Stellung, in der der getriebene Bauteil in der Richtung, in der er in der ersten Betriebsstellung gedreht wird, arretiert ist.
  • Die eingangs beschriebene Schraubfederkupplungsanordnung ist dazu erfindungsgemäß so angeordnet, daß sie in einer neutralen Stellung den getriebenen Wellenteil mit dem gehäusefesten Bauteil fest verbindet, in einer zweiten Betriebsstellung in entgegengesetzter Drehrichtung jedoch auf dem gehäusefesten Bauteil schleift.
  • Zur Betätigung der Kupplungsschraubenfeder ist vorzugsweise eine Hilfssehraubenfeder vorgesehen. Für eine entgegengesetzte Drehrichtung des getriebenen Wellenteils ist eine zweite gleichartige Kupplungsanordnung vorgesehen, wobei die beiden Kupplungsanordnungen alternativ über einen mit der Hilfsschraubenfeder verbundenen Hebelmechanismus betätigt werden.
  • Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
  • F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Servomotors, in dem eine Schraubfederkupplungsanordnung nach der Erfindung eingebaut ist; F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch den Servomotor nach der F i g. 1.
  • Die Figuren zeigen einen Servomotor mit einer Eingangswelle 76 und einer Ausgangswelle 88, die beide in einem Gehäuse 70 gelagert sind. Der Servomotor enthält einen treibenden Wellenteil 72, der über ein Zahnrad 74 auf der Eingangswelle 76 in einer Richtung, und einen zweiten treibenden Wellenteil 78, der über ein Zahnrad 80 auf der Welle 76 und ein Zwischenzahnrad 82 in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird. Zwischen den beiden Wellenteilen 72 und 78 ist ein getriebener Wellenteil 84 angeordnet, der seinerseits ein auf der Ausgangswelle 88 befestigtes Zahnrad 86 antreibt. Die beiden Wellenteile 72 und 78 sind mit gehäusefesten Bauteilen 90 und 92 koaxial angeordnet. Die übertragung des Drehmoments vom Wellenteil 72 bzw. 78 auf den Wellenteil 84 wird durch zwei genau tolerierte Schraubenfedern 94 und 96 bewirkt. Das innere oder rechte Ende der Schraubenfeder 94 ist am Wellenteil 84 bei 98 und das innere oder linke Ende der Schraubenfeder 96 am Wellentell 84 bei 100 angekeilt.
  • Der gehäusefeste Bauteil 90 besitzt eine zylindrische äußere Oberfläche 102 und ein Teil der Nahe des Wellenteils 84 eine ähnliche zylindrische äußere Oberfläche 104. Beide Oberflächen sind durch die innere Oberfläche der kontrahierten Schraubenfeder 94 normal belegt. Weiterhin weist die Nahe des treibenden Wellenteils 72 eine zylindrische innere Oberfläche 106 und die Nahe des getriebenen Wellenteils 84 eine ähnliche zylindrische innere Oberfläche 108 auf. Die beiden Oberflächen 106 und 108 haben ein leichtes Berührungsspiel mit der äußeren Oberfläche der Schraubenfeder 94, solange sich diese im kontrahierten Zustand befindet.
  • Das linke Ende der Schraubenfeder 94 kann von dem gehäusefesten Bauteil 90 gelöst werden, bis es gegen die Oberfläche 106 anliegt. Dadurch wird die Schraubenfeder allmählich immer mehr ausgedehnt und auf ihrer gesamten Länge gegen die Oberflächen 106 und 108 gelegt, so daß sie in dieser Betriebsstellung eine Antriebsverbindung zwischen den beiden Wellenteilen 72 und 84 darste)Jt. Wenn das Uke Ende der Schraubenfeder 94 losegelassen wird, dann löst sich die Schraubenfeder von der Oberfläche 106 immer mehr, bis sie wieder in ihrer gesamten Länge von den Oberflächen abgesetzt und um die Oberflächen 102 und 104 kontrahiert ist. In dieser neutralen Stellung sperrt die Schraubenfeder den getriebenen Wellenteil 84 für Bewegungen in der Richtung, die durch den treibenden Wellenteil 72 vorgegeben ist.
  • Um die Schraubenfeder 94 mit Hilfe einer sehr kleinen Kraft zur Herstellung der Abtriebsverbindung bzw. der ersten Betriebsstellung zu betätigen, wird eine kleine Hilfsschraubenfeder 110 verwendet, die sich am linken Ende der Schraubenfeder 94 anschmiegt. Das linke Ende der Hilfsschraubenfeder 110 weist einen Mitnehmer 112 auf, der in eine Nut eines Zahnrades 114 eingreift, welches mittels eines Lagers 118 frei drehbar auf einer axial bewegbaren Scheibe 116 befestigt ist. Ein Teil des Zahnrades 114 kann über eine Reibungskupplung 120 mit dem treibenden Wellenteil 72 gekoppelt werden. Die Scheibe 116 ist auf einer Welle 122 befestigt, die über einen Hebelmechanismus, der über ein Zahnrad 124 betätigt wird, nach rechts oder links verschoben werden kann. Bei einer Verschiebung nach rechts legt sich die Reibungskupplung gegen den Wellenteil 72, so daß das Zahnrad 114 angetrieben und das linke Ende der Hilfssehraubenfeder 110 losgewickelt wird. Dadurch wird die Schraubenfeder 94 angehoben und immer mehr losgewickelt, bis die beiden Wellenteile 72 und 84 antriebsmäßig verbunden sind.
  • Der Wellenteil wird so lange im gleichen Drehsinn wie der treibende Wellenteil 72 angetrieben, wie die Reibungskupplung betätigt ist. Wird die Kupplung zwischen dem Zahnrad 114 und dem Wellenteil 72 aufgehoben, dann wird auch der Wellenteil 72 vom Wellenteil 84 entkoppelt, und der Wellenteil 84 ist für eine Weiterdrehung blockiert.
  • Im rechten Teil der F i g. 2, der die Schraubenfeder 96 enthält, sind im wesentlichen die gleichen Teile wie im linken Teil der F i g. 2 vorhanden. Gleichartige Bauteile sind daher mit einem Bezugszeichen mit einem Strich im Index versehen.
  • Die Anordnung im rechten Teil der F i g. 2 ist derart getroffen, daß der getriebene Wellenteil 84 in der einen Betriebsstellung durch eine Schraubfederkupplungsanordnung zwischen den beiden Wellenteilen 78 und 84 in der entgegengesetzten Drehrichtung wie vom Wellenteil 72 angetrieben bzw. in einer neutralen Stellung gegenüber einer Bewegung in der vom getriebenen Wellenteil bewirkten Drehrichtung arretiert wird, wobei keine Antriebsverbindung zu dem Wellenteil 78 besteht. Wenn daher kein Steuerungssignal vorhanden ist, dann ist der getriebene Wellenteil in der einen Drehrichtung von der Schraubenfeder 94 und in der entgegengesetzten Drehrichtung von der Schraubenfeder 96 arretiert.
  • Um eine gleichzeitige versehentliche Antriebsverbindung über beide Schraubenfedem 94 und 96 zu vermeiden, sind die Zahnräder 114 und 114' durch eine Welle 128, die an ihren Enden mit Zahnrädern 130 und 130' versehen ist, die mit den Zahnrädern 114 und 114' zusammenwirken, verbunden und dadurch zu einer gleichartigen Bewegung gezwungen.
  • Das Zahnrad 124 des Hebelmechanismus greift in eine Zahnscheibe 132 mit fester Schwenkachse 134 ein, an der ein Hebel 136 befestigt ist, der bei 140 an einem weiteren Hebel 138 angelenkt ist. Das andere Ende des Hebels 138 ist bei 142 an der Welle 122 angelenkt.
  • Die Ausgangswelle 88 des Servomotors kann zu einem Drehmomentbegrenzer führen, der über eine Rückkupplungswelle 144 mit dem Hebelmechanismus verbunden ist. Die Rückkupplungswelle greift in eine Hülse 146 mit Innengewinde ein, die bei 148 drehbar mit dem Hebel 138 verbunden ist.
  • Beim Schwenken des Hebels 136 mittels des Zahnrades 124 um die Schwenkachse 134 wird der Hebel 138 ebenfalls verschwenkt, bis die Welle 122 die gewünschte Stellung einnimmt. Dadurch wird der Ausgangswelle 88 eine Drehbewegung erteilt, so daß über die Hülse 146 und den Hebel 138 die Welle 122 wieder in die Mittelstellung gebracht wird, wenn die Zahl der Umdrehungen des Zahnrades 86 dem Winkel proportional ist, um den der Hebel 136 zu Beginn dieses Vorgangs geschwenkt worden ist. Hierdurch ist die Drehung des Zahnrades 86 zu jedem Zeitpunkt eine Funktion des Schwenkwinkels des Hebels 136, der durch das Zahnrad 124 bewirkt wird. Durch eine relativ kleine, am Zahnrad 124 angreifende Kraft können demnach relativ große Kräfte auf das Zahnrad 86 übertragen werden.
  • Die beschriebene Schraubfederkupplungsanordnung eignet sich besonders für Steuerungssysteme, da sie über die Welle 122 sehr schnell von einer Betriebsstellung in die neutrale oder Mittelstellung gestellt werden kann. Die Schraubfederkupplungsanordnung spricht auf kleine oder große Stellungswechsel in beiden Richtungen mit gleicher Leichtigkeit an.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Schraubfederkupplungsanordnung, die mit einem gehäusefesten Bauteil zusammenwirken kann, für eine Antriebsverbindung zwischen zwei Wellenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (94; 96) so angeordnet ist, daß sie in einer neutralen Stellung den getriebenen Wellenteil (84) mit dem gehäusefesten Bauteil (90; 92) fest verbindet, in einer zweiten Betriebsstellung in entgegengesetzter Drehrichtung jedoch auf dem aehäusefesten Bauteil schleift.
  2. 2. Schraubfederkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsschraubenfeder (110; 110') zur Betätigung der Kupplungsschraubenfeder (94; 96) vorgesehen ist. 3. Schraubfederkupplungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite gleichartige Kupplungsanordnung (96, 92, 110') für die entgegengesetzte Drehrichtung des getriebenen Wellenteils (84) vorgesehen ist, wobei die beiden Kupplungsanordnungen alternativ über einen mit der Hilfsschraubenfeder (110, 110') verbundenen Hebelmechanismus (124, 132, 138) betätigt werden.
  3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 371314, 715 980, 1042 980; britische Patentschrift Nr. 584 021; USA.-Patentschriften Nr. 2 388 699, 2 434 480, 2 603 324, 2 622 450, 2 723 568, 2 736 517, 2 743 799, 2 756 855, 2 760 739.
DEC20607A 1959-01-22 1960-01-21 Schraubfederkupplungsanordnung Pending DE1238282B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1238282XA 1959-01-22 1959-01-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1238282B true DE1238282B (de) 1967-04-06

Family

ID=22411133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEC20607A Pending DE1238282B (de) 1959-01-22 1960-01-21 Schraubfederkupplungsanordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1238282B (de)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE371314C (de) * 1922-01-17 1923-03-13 Jakob Usinger Schraubenfederreibungskupplung
DE715980C (de) * 1934-07-19 1942-01-10 Bbc Brown Boveri & Cie Hub- und Senkschaltung fuer Gleichstrommotoren
US2388699A (en) * 1942-12-05 1945-11-13 Gen Electric Driving mechanism
GB584021A (en) * 1944-10-06 1947-01-06 Gustav Victor Lachmann Improvements in torque-transmission mechanism
US2434480A (en) * 1943-12-01 1948-01-13 Gen Electric Brake mechanism
US2603324A (en) * 1952-07-15 Multiple clutch fob reversing gear
US2622450A (en) * 1948-12-27 1952-12-23 Marquette Metal Products Co Transmission and clutch mechanism
US2723568A (en) * 1951-05-12 1955-11-15 Jr Thomas O Summers Servo mechanism
US2736517A (en) * 1950-05-27 1956-02-28 Bendix Aviat Corp Turn controller for automatic pilot systems
US2743799A (en) * 1951-10-16 1956-05-01 Chase Aircraft Company Inc Selectively reversible and irreversible control mechanisms
US2756855A (en) * 1955-01-21 1956-07-31 Champion Motors Company Helical spring friction clutch
US2760739A (en) * 1951-07-09 1956-08-28 James B Reichert Apparatus for controlling aircraft

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2603324A (en) * 1952-07-15 Multiple clutch fob reversing gear
DE371314C (de) * 1922-01-17 1923-03-13 Jakob Usinger Schraubenfederreibungskupplung
DE715980C (de) * 1934-07-19 1942-01-10 Bbc Brown Boveri & Cie Hub- und Senkschaltung fuer Gleichstrommotoren
US2388699A (en) * 1942-12-05 1945-11-13 Gen Electric Driving mechanism
US2434480A (en) * 1943-12-01 1948-01-13 Gen Electric Brake mechanism
GB584021A (en) * 1944-10-06 1947-01-06 Gustav Victor Lachmann Improvements in torque-transmission mechanism
US2622450A (en) * 1948-12-27 1952-12-23 Marquette Metal Products Co Transmission and clutch mechanism
US2736517A (en) * 1950-05-27 1956-02-28 Bendix Aviat Corp Turn controller for automatic pilot systems
US2723568A (en) * 1951-05-12 1955-11-15 Jr Thomas O Summers Servo mechanism
US2760739A (en) * 1951-07-09 1956-08-28 James B Reichert Apparatus for controlling aircraft
US2743799A (en) * 1951-10-16 1956-05-01 Chase Aircraft Company Inc Selectively reversible and irreversible control mechanisms
US2756855A (en) * 1955-01-21 1956-07-31 Champion Motors Company Helical spring friction clutch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2359807A1 (de) Betaetigungseinrichtung fuer ein lenkgetriebe von kraftfahrzeugen
DE2806307A1 (de) Kraftuebertragungseinrichtung
DE3018520A1 (de) Antriebseinrichtung fuer eine vorschub-gewindespindel
DE3130518C2 (de) Steuer- und Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem Planetengetriebe und einem mit diesem verbundenen Antrieb
EP0343397B1 (de) Redundante Antriebsvorrichtung
DE2214001C3 (de) Servolenkung für Fahrzeuge
DE2064788C3 (de) Antriebs- beziehungsweise Betäti- gungsanordnung für eine Bremsvorrichtung
DE1650626C3 (de) Vorrichtung zum Verschwenken der Flügel eines Flugzeuges
DE2312009C2 (de) Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE69531687T2 (de) Normal angelegte bremse
DE2261843A1 (de) Vorrichtung zum regeln des radialen spieles zwischen einem drehbaren organ und einem bremselement
DE102016002645A1 (de) Elektromechanischer Aktuator zur Betätigung eines durch Reibungskraftschluss kraftübertragenden Systems
DE3028176A1 (de) Lenkgetriebe fuer kraftfahrzeuge
DE1045741B (de) UEberlastungskupplung
DE1238282B (de) Schraubfederkupplungsanordnung
DE3612619C2 (de)
DE760284C (de) Verstellantrieb fuer Absperrorgane, Schaltgeraete od. dgl.
DE408395C (de) Bremssteuerung fuer Kraftwagen mit Explosionsmotoren
DE2912995C2 (de)
DE2817190A1 (de) Kraftuebertragungseinrichtung
DD244792A5 (de) Vorrichtung zur momentuebertragung und zur begrenzung des uebertragenen momentes
DE1000700B (de) Hilfskraftlenkung fuer Kraftfahrzeuge u. dgl.
EP1057960A2 (de) Stellvorrichtung
DE2754958A1 (de) Einrichtung zur aufnahme des anlauf- und motortraegheitsmomentes eines elektromotors fuer ein schneckenradgetriebe
AT211122B (de) Verstellvorrichtung für Reibungsgetriebe