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Vorrichtung zur Kupplung einer Antriebswelle mit einer getriebenen Welle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verbindung einer Antriebswelle mit einer getriebenen Welle, bei der das Drehmoment durch Vermittlung eines durch wenigstens eine Feder mit der getriebenen Welle verbundenen Hilfsorgans übertragen wird, das seinerseits mit der Antriebswelle durch eine Kupplung verbunden ist, die bei Überlastung durch Drehung des Hilfsorgans gegenüber der getriebenen Welle ausgerückt wird. Solche Vorrichtungen werden dazu verwendet, schädliche Folgen durch Überlastung, z. B. beim Aufwickeln von Draht auf Spulen in Wickelmaschinen zu verhüten.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt, weisen aber einige Nachteile, denen die Erfindung beizukommen sucht, auf. Wenn die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der Antriebswelle gelöst ist, so dass das Antriebsmoment nicht weiter auf die getriebene Welle einwirkt, kann letztere sich unter dem Einfluss des darauf einwirkenden Gegenmomentes, z. B. das von der Spannung in einem aufzuwickelnden Draht herrührende Rückdrehmoment, sich rückwärts drehen, was unter Umständen unerwünscht und störend sein kann.
Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, bei denen die Verbindung zwischen einer Antriebswelle und einer getriebenen Welle bei Überlastung der letztgenannten gelöst wird. Die Antriebswelle dieser Vorrichtung ist durch Federn mit einem Hilfsorgan verbunden ; die bei Überlastung auftretende Drehung des Hilfsorgans gegenüber der Antriebswelle hat zur Folge, dass eine Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der getriebenen Welle ausgerückt wird und zugleich eine Kupplung zwischen der getriebenen Welle und einem unbeweglichen Teil zustande kommt, wodurch das Zurückdrehen der von dem Hilfsorgan abgekuppelten getriebenen Welle verhütet wird.
Die beiden vorerwähnten Einrichtungen weisen den Nachteil auf, dass selbsttätige Wiederherstellung der Verbindung zwischen der getriebenen Welle und der Antriebswelle nach Aufhebung der Überlastung nicht stattfindet.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung, der dieser Nachteil nicht anhaftet, ist zwischen dem Hilfsorgan und einem stillstehenden Teil eine Kupplung vorgesehen, die infolge des bei Überlastung der getriebenen Welle auftretenden Ausrückens der Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der Antriebswelle eingerückt wird, wodurch für die weitere Dauer der Überlastung das Hilfsorgan gegenüber dem stillstehenden Teil festgesetzt wird und die das Hilfsorgan mit der getriebenen Welle verbindende Feder sich nicht entspannen kann, und nach Aufhebung der Überlastung der getriebenen Welle, durch Drehung dieser letztgenannten gegenüber dem unbeweglichen Hilfsorgan unter dem Einfluss der gespannten Feder, die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan wieder eingerückt und diejenige zwischen dem Hilfsorgan und dem unbeweglichen Organ aufgehoben wird.
Im normalen Betriebszustand ist also das Hilfsorgan mit der antreibenden Welle gekuppelt.
Bei Überlastung ist es mit einem stillstehenden Teil gekuppelt, so dass die getriebene Welle sich nicht zurückdrehen kann und, so lange die Überlastung fortwährt, die Feder gespannt und die Maximalkupplung ausgeschaltet bleibt. Die Antriebswelle kann sich also frei weiterdrehen und das Hilfsorgan übt durch Vermittlung der Feder ein Moment in der normalen Drehrichtung auf die getriebene Welle aus.
Die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der Antriebswelle, oder diejenige zwischen dem Hilfsorgan und dem stillstehenden Teil ist auf verschiedene Weise durchführbar. Es können Reibungskupplungen, elektromagnetische Kupplungen, Klauenkuppluugen oder Sperrklinkenanordnungen verwendet werden.
Wenn eine Sperrklinkenanordnung als Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und dem stillstehenden Teil verwendet wird, ist es erwünscht, dass dabei eine am Hilfsorgan befestigte Sperrklinke mit einem am stillstehenden Teil vorhandenen Zahnkranz zusammenarbeitet, so dass unabhängig von der Lage des Hilfsorgans beim Ausrücken der Kupplung zwischen diesem Organ und der Antriebswelle, die Sperrklinke bei Betätigung unmittelbar gegen einen Anschlag stösst und nicht erst die Feder sich zu entspannen vermag.
Wenn eine Sperrklinkenanordnung als Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der Antriebswelle verwendet wird, ist es vorteilhaft, die am Hilfsorgan befestigte Sperrklinke mit einem
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auf der Antriebswelle sitzenden Zahnkranz zusammenarbeiten zu lassen. Dieser Vorteil besteht darin, dass die getriebene Welle, unabhängig von der Lage, die die Wellen gegeneinander einnehmen, sobald die Überlastung aufhört, in Bewegung versetzt wird, da die Sperrklinke dieser Kupplung sofort einen Zahn findet, an dem er sich festhaken kann.
Dies verhütet, dass, wenn die Vorrichtung nach der Erfindung derart ausgebildet ist, dass die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und dem stillstehenden Teil ausgerückt wird, bevor die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan und der Antriebswelle zum Eingriff kommt, die zwischen diesen beiden Vorgängen verlaufende Zeit so gross wird, dass die noch auf die getriebene Welle einwirkende Belastung in den Stand gesetzt wird, diese Welle und das Hilfsorgan, das nun bloss mit dieser Welle verbunden ist, merklich zurückzudrehen.
Die Erfindung wird näher erläutert an Hand
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gemässen Vorrichtung beziehen. Fig. 1 ist ein Schnitt dieses Ausführungsbeispiels durch die Welle, Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Ebene II-II senkrecht zur Welle und Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Ebene III-III, ebenfalls senkrecht zur Welle. Fig. 4 zeigt eine andere Sperrklinkenanordnung.
Die Antriebswelle 24, die zur Handbewegung mit einem Knopf 21 versehen ist, ist hohl und umschliesst die anzutreibende Welle 9, auf der mittels eines Stiftes 8 der Mitnehmer 3 befestigt ist. Das Antriebsmoment wird über ein Hilfsorgan 4 von der Welle 24 auf den Mitnehmer 3 übertragen. Dieses Hilfsorgan sitzt drehbar auf der Welle 9 und ist durch Federn 2 mit dem Mitnehmer verbunden. Diese Federn sind an einem Ende an Stiften 19 befestigt, die auf dem Mitnehmer 3 angeordnet sind und mit dem
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Stiften 1 befestigt. Die normale Drehrichtung der Antriebswelle ist mit dem Pfeil P angedeutet.
Wenn sich die Welle 24 und infolgedessen das Hilfsorgan 4 in Richtung des Pfeiles P bewegt, so wird, wie insbesondere aus der Fig. 2 erhellt, der Mitnehmer 3 von den Federn 2 angezogen und demnach die Welle 9 ebenfalls in Richtung des Pfeiles bewegt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass das Hilfsorgan 4 mit der Welle 24 gekuppelt ist. Diese als Maximalkupplung in Form der Kombination Sperrklinke und Sperrad ausgebildete Kupplung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Sperrklinke 12 ist auf dem Hilfsorgan 4 drehbar um eine Welle 7 befestigt. Sie arbeitet mit dem auf der Antriebswelle 24 sitzenden Sperrad 11 zusammen. Auf der Sperrklinke ruht eine Feder 10.
Bei überlastung der Welle 9 bleibt diese hinter der Welle 24 zurück, mit anderen Worten, die getriebene Welle macht eine Drehung gegenüber dem mit der Antriebswelle gekuppelten Hilfsorgan 4. Wie näher erläutert wird, wird durch diese Drehung die Sperrklinke 12 von dem
Sperrad 11 abgehoben.
Auf dem Hilfsorgan 4 ist eine zweite Sperrklinke 15, auf der eine Feder 17 ruht, drehbar um eine Welle 14 befestigt. Die Sperrklinke 15 liegt gegen einen Stift 16 an, die am Mitnehmer 3 befestigt ist und durch einen tangentialen Schlitze des Hilfsorgans in Fig. 2 hervorragt.
Wenn der Mitnehmer 3 hinter Welle 24 zurückbleibt, was dann eintritt, sobald das zu übertragende Moment so gross wird, dass die Federn 2 gestreckt werden, so bewegt sich der Stift 16 durch den Schlitz 25, u. zw. um so weiter, je grösser das Kräftepaar ist. Überschreitet das Moment einen bestimmten Wert, so wird das Ende der Sperrklinke 15 nicht weiter vom Stift 16 gehemmt. Die Feder 17 ist bestrebt, die Sperrklinke 15 zu drehen. Dies ist aber nicht ohne weiteres möglich, da das auf der anderen Seite der Welle 14 liegende Ende gegen das hintere Ende der Sperrklinke 12 drückt, die mit ihrem vorderen Ende in das Zahnrad 11 eingreift und durch die Kraft der Feder 10 niedergedrückt wird, so dass die Sperrklinke 15 noch in ihrer Lage bleibt trotzdem der Stift 16 sie nicht mehr hält.
Der Mitnehmer 3 trägt aber noch einen zweiten Stift 22, der durch einen tangentialen Schlitz 26 des Hilfsorgans 4 hindurchgreift.
Dieser Stift bewegt sich bei der Streckung der Federn 2 und gelangt bei Weiterdrehung des Hilfsorgans in bezug auf den Mitnehmer so weit, dass er die Sperrklinke 12 von dem Rade 11 hebt, und infolgedessen die Kupplung des Hilfsorgans mit der Antriebswelle ausrückt. Auf das Hilfsorgan wirkt dann ausschliesslich das von den Federn 2 ausgeübte Moment, welche Federn sich zu entspannen suchen. Sobald aber die Sperrklinke 12 von dem Rade 11 abgehoben worden ist und infolgedessen kein Zahndruck auf diese Sperrklinke einwirkt, ist die Feder 17 imstande, die Sperrklinke 15 zu bewegen, die mit einem in einem Ring 13 vorgesehenen Zahnkranz in Eingriff kommt. Dieser Ring ist mittels Bolzen 5 an einer Grundplatte 6 befestigt, und kann sich infolgedessen nicht drehen.
Die Federn 2, die sich nach dem Abheben der Sperrklinke 12 zu entspannen suchen, ziehen die Sperrklinke 15 gegen einen der Zähne des Zahnkranzes 13, so dass das Hilfsorgan und demnach auch die Welle 9 sich nicht weiter zurückdrehen können.
Wird die Welle 9 freigegeben, mit anderen Worten, wenn die Überlastung aufhört, so bewegen die Federn 2 diese Welle in der Drehrichtung P.
Diese Drehrichtung hat zur Folge, dass der mit der Welle 9 verbundene Stift 16 gegen das Ende der Sperrklinke 15 stösst und dann diese Sperrklinke gegen den Druck der Feder 17 bewegt, wodurch die Kupplung zwischen dem Hilfsorgan 4 und dem Zahnkranz 13 ausgerückt wird. Die Bewegung der Sperrklinke 15 setzt zugleich die Feder 10 in den Stand, die Sperrklinke 12 herabzudrücken, so dass diese mit dem Sperrad 11 in Eingriff kommt.
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Aus dem oben Geschilderten geht hervor, dass die beiden Klinken 12 und 15 derart zusammenarbeiten, dass die eine Sperrklinke in ihrerwirksamen Lage die andere in ihrer unwirksamen Lage fixiert.
Bei Überlastung kann also die Kupplung des Hilfs- organs mit dem stillstehenden Teil erst zustande kommen, nachdem die Kupplung mit der Antriebs- welle ausgerückt worden ist. Nachdem die Be- lastung aufgehört hat, kann die Kupplung des
Hilfsorgans mit der Antriebswelle erst zustande kommen, nachdem die Kupplung mit dem unbeweglichen Teil ausgerückt worden ist. Hie- durch entsteht der Vorteil, dass die Sperrklinke nicht über die Zähne rasselt oder festhakt.
Fig. 4 ist eine Teilansicht einer anderen Aus- führungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Sperrklinke 27 arbeitet in diesem Fall sowohl mit dem Sperrad 11 als auch mit dem Zahnkranz 13 zusammen. Sie ist um eine Welle 29 drehbar und kann unter der Einwirkung einer Druckfeder28 zwei stabile Endlagen einnehmen. Sie wird vom
Stift 30 betätigt, der am Mitnehmer 3 befestigt ist und durch einen Schlitz 31 im Hilfsorgan steckt. Der übrige Teil der Anordnung stimmt mit demjenigen der Fig. 1, 2 und 3 überein.
Wird die getriebene Welle überlastet, so bewegt sich der Stift 30 durch den Schlitz 31, bis er gegen das obere Ende der Sperrklinke 27 stösst und es beiseite drückt. Hiedurch wird die
Sperrklinke von dem Sperrad 11 abgehoben, über die labile Zwischenlage hinweg bewegt und von der Druckfeder 28 in die andere stabile Endlage geführt, in der sie mit dem Zahnkranz des unbeweglichen Teiles 13 in Eingriff kommt.
Wenn die Überlastung aufhört, so entspannen sich die Federn 2 und es schnellt der Stift 30 durch den Schlitz 31 ganz zurück. Die Sperrklinke 27 taumelt dabei wieder zur dargestellten Lage, indem der untere Teil des Hebels vom Stift 30 am Ende seiner Bewegung im Schlitz 31 nach rechts gedrückt wird bis über die labile Zwischenlage hinaus und die Druckfeder 28 die Sperrklinke in die stabile Endlage führt, in der sie in das Sperrad 11 greift.
Auch bei dieser Anordnung kann also die Kupplung des Hilfsorgans mit dem stillstehenden Teil erst zustande kommen, nachdem diejenige mit der antreibenden Welle aufgerückt worden ist, und es kann umgekehrt das Hilfsorgan nach der Überlastung erst wieder mit dieser Welle gekuppelt werden, nachdem die Kupplung mit dem unbeweglichen Teil gelöst worden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Kupplung einer Antriebswelle mit einer getriebenen Welle, bei der das