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Reibungsschlüssige Antriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine reibungsschlüssige Antriebsvorrichtung, insbesondere für die Bildwechsel- vorrichtung von Diaprojektoren.
Bei Diaprojektoren wird mitunter das Bildwechselgetriebe über eine schaltbare Kupplung vom durch- laufenden Lüftermotor her angetrieben. Beispielsweise kann auf der Motorwelle ein Reibritzel gelagert sein, das mit einem an einer schwenkbaren Schwinge sitzenden Reibrad zusammenwirkt. Das Ritzel ist dabei auf der Motorwelle entweder aufgekeilt oder durch Klemmvorrichtungen befestigt. Wenn man hie- bei das Reibrad an das mit verhältnismässig grosser Drehzahl umlaufende Ritzel anschwenkt, so wird das nachgeschaltete Getriebe nur verhältnismässig langsam beschleunigt, und das Rad wird infolge der Ge- schwindigkeitsdifferenz an der Berührungslinie zwischen Ritzel und Rad abgescheuert.
Dies ist besonders nachteilig, weil das Reibrad bei abgeschaltetem Bildwechselgetriebe stets die gleiche Stellung einnimmt und daher das Ritzel sich an der Berührungsfläche in den Radumfang einfressen kann.
Federbelastete Reibungskupplungen im Antrieb der Dia-Wechselvorrichtung von Projektoren sind zwar an sich bekannt. Dabei ist aber durchwegs der Antriebsteil der Kupplung auf der Welle festgekeilt. Diese
Verbindungsart ist nicht nur teuer, sondern lässt sich mitunter nur schwer anwenden, wenn z. B. vorhan- dene Geräte umgerüstet werden oder die Welle in handelsüblicher Form bezogen wird.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, bei einer reibungsschlüssigen Antriebsvorrichtung mit einer Antriebswelle und einem darauf gelagerten Abtriebsglied dieses zwischen zwei auf der glatten Antriebswelle sitzenden Greifringen zu lagern und wenigstens an einem Greifring über eine Reibungskupplung und am andern über eine Feder abzustützen. Hier kann die Welle glatt zylindrisch ausgebildet sein. Praktisch lässt sich auch die gesamte Antriebsvorrichtung mit handelsüblichen Teilen herstellen. Vor allem kann man durch Verschieben eines Greifringes die Federvorspannung und damit das zu übertragende Reibungsmoment beliebig einregeln.
Nach einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird auf der Federseite des Antriebsgliedes eine weitere Reibungskupplung vorgesehen. Wenigstens an einer Stirnseite des Abtriebsgliedes sollte auch ein unter Federkraft an diesem anliegender Reibring angebracht werden.
Grundsätzlich kann zur Belastung der Kupplung jede geeignete Feder herangezogen werden. Im Prinzip kommt man mit einer Scheibenfeder aus, insbesondere einer Unterlegscheibe, deren beide Seiten etwas abgebogen sind. Bevorzugt wird jedoch die Verwendung einer zwischen einem Greifring und einer Reibscheibe vorgesehenen Schraubenfeder, die zunächst eine bequemere Einjustierung ermöglicht. Meist ist es auch vorteilhaft, die Enden der Feder formschlüssig am Greifring bzw. der Reibscheibe anzuschlie- ssen.
Auf der von der Feder abgewandten Seite des Antriebsgliedes ist das Moment nur durch die von der Feder aufgebrachte Axialkraft bestimmt. Auf der andern Seite muss dagegen das Moment von dem Greifring bis zur Reibfläche über die Feder übertragen werden. Wenn man daher eine Schraubenfeder ohne Vorspannung in Umfangsrichtung einbaut, so kann beim Anlaufen zunächst nur das Moment einer Kupplung auf das Abtriebsglied übergehen. Auf der andern Seite wird nur eine Axialkraft aufgebracht. Erst wenn das zu übertragende Moment die Grösse des Rutschmomentes an der vorerwähnten ersten Kupplung Überschreitet, wird die Feder in Umfangsrichtung gespannt, wobei entlang dem Spannweg das Moment der zweiten, unmittelbar durch die Feder beaufschlagten Reibungskupplung ansteigt, möglicherweise so weit, bis auch an dieser Kupplung das Rutschmoment überschritten wird.
Wenn man jetzt den Antrieb abschaltet bzw. die Belastung wegnimmt, so bleibt-gleich grosse Rutschmomente an beiden Kupplungen vor-
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ausgesetzt - der Spannungszustand der Feder erhalten. Bei gleicher Abtriebsrichtung kann daher beim nächsten Anschalten ein Rutschen erst dann eintreten, wenn das Abtriebsmoment die Summe der Rutsch- momente beider Kupplungen übersteigt, d. h. die Antriebsvorrichtung wirkt dann wie eine einzige nor- male Rutschkupplung.
Mitunter ist es aber sehr erwünscht, das zu übertragende Moment nur langsam zu steigern. Bisher hat man sich meist dadurch geholfen, dass eine Kupplung von Hand oder auch selbsttätig nur langsam eingerückt wird, indem man z. B. die Federkraft allmählich steigert. Dabei steigt das resultierende Kupp- lungsmoment von Null bis zum Höchstwert. Für viele Fälle ist es aber besser, ein gleichbleibendes An- fangsmoment zu haben, so dass zunächst das Spiel im nachgeschalteten Getriebezug ausgeschaltet und eventuell einzelne Übertragungsglieder vorgespannt werden. Dies kann hier in verhältnismässig einfacher
Weise dadurch geschaffen werden, dass man der auf der Federseite vorgesehenen Kupplung ein vorzugs- weise mehrfach grösseres Rutschmoment als der auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsgliedes an- geordneten Kupplung gibt.
Wenn dann das übertragene Moment mehr als doppelt so gross wie das der er- sten, also nicht federseitigen Kupplung ist. so wird nach dem Abschalten des Antriebes oder der ange- schalteten Getriebegruppe diese erste Kupplung durch das in der Feder gespeicherte Moment so weit zu- rückgedreht, bis das Moment dieser Kupplung gleich dem der Feder ist. Das Anfahrmoment ist in diesem
Fall stets doppelt so gross wie das Rutschmoment der schwächeren Kupplung. Durch Abstimmender Rutsch- momente beider Kupplungen kann man dabei jeden gewünschten Momentenverlauf beim Anfahren er- zielen.
Verhältnismässig einfach wird die Anordnung, wenn der mittlere Durchmesser der Reibfläche der federseitigen Kupplung grösser als der entsprechende Durchmesser der gegenüberliegenden Kupplung ausgebildet ist. Auch durch Vorsehen einer Kegelkupplung kann man die gewünschten Momentenverhältnisse erzielen. Bei der Verwendung für Bildwechselgetriebe wird vorteilhaft das Abtriebsglied als Reibritzel eines insbesondere schaltbaren Reibradgetriebes ausgebildet.
In der Zeichnung, die verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wiedergibt, zeigen Fig. 1 eine Ansicht einer ersten erfindungsgemäss ausgebildeten Antriebsvorrichtung, Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführung nach Fig. 1, Fig. 3 den über dem Weg aufgetragenen Momentenverlauf für die Darstellung gemäss Fig. 2, Fig. 4 eine Antriebsvorrichtung mit Kegelkupplung und Fig. 5 den zugehörigen Momentenverlauf.
In der Zeichnung ist mit 1 der Lüftermotor eines Stehbildprojektors bezeichnet, der auf seinem ersten, nicht dargestellten Wellenstumpf ein Lüfterrad trägt. Auf dem zweiten Wellenstumpf 2 sitzt dicht am Motor ein erster Greifring 3, der geschlitzt ausgebildet ist, so dass seine beiden Enden 3a auseinandergespreizt und der Ring mit einer Bohrung 3b auf dem Wellenstumpf 2 verschoben werden kann. An den Greifring 3 schliessen sich an eine Reibscheibe 4, ein Reibritzel 5 mit zwei seitlichen Flanschen 5a und 5b, eine Reibscheibe 6, eine Federscheibe 7, die durch eine Abstandsscheibe gebildet ist, deren seitliche Enden zur Scheibe 6 hin aufgebogen worden sind, eine Reibscheibe 8 und ein weiterer Greifring 9.
Ein Reibrad 10 des Bildwechselgetriebes sitzt in nicht dargestellter Weise an einer Schwinge, die so verschwenkt werden kann, dass das Reibrad in oder ausser Eingriff von dem Reibritzel 5 steht. Die Reibungsflächen zwischen 3,4, 5 und 6 sind gleich ausgebildet. Auch die Axialkraft gemäss der Vorspannung der Scheibenfeder 7 ist auf allen Flächen gleich. Es sei angenommen, dass das gleiche Reibungsmoment auch vom Greifring 9 über 8 und 7 auf die Reibscheibe 6 übertragen werden kann und die Reibung der Ruhe gleich der Reibung der Bewegung ist. In diesem Fall ist das gesamte auf das Reibritzel 5 übertragbare Antriebsmoment gleich der Summe der Rutschmomente an den Reibungskupplungen 4, 5a und 5b, 6.
Die Grösse dieses Momentes ist bestimmt durch die Vorspannung der Scheibenfeder 7, die durch Verschieben des Greifringes 9 auf dem Wellenstumpf 2 eingestellt werden kann. Wenn dieses Moment beim Anschwenken des Reibrades 10 überschritten wird, so dreht sich das Ritzel 5, bis die nachgeschalteten Massen ausreichend beschleunigt sind, relativ zur Welle 2.
Zum Unterschied von Fig. 1 ist nach Fig. 2 der Flansch 5a weggelassen. Zwischen 4 und 5 wirkt jetzt eine Reibfläche F1 mit einem mittleren Radius rl, und eine Reibfläche F2 am Flansch 5b'ist so weit nach aussen gelegt, dass sich ein mittlerer Radius r2 ergibt, der doppelt so gross wie rl ist. An dieser Fläche liegt eine Reibscheibe 11, auf deren Schulter lla eine Schraubenfeder 12 sitzt, deren eines Ende 12a sich in einer zugehörigen Nut llb abstützt und deren anderes Ende 12b zwischen die beiden Enden 9a des Greifringes 9 gelegt ist. Diese Anordnung soll hier auf einer besonderen Welle 13 sitzen, die sich in Lagern 14, 15 dreht.
Wie in dem Schaubild nach Fig. 3 dargestellt ist, bleibt das an der Fläche F1 übertragende Moment M1 bei gleicher Axialspannung der Feder 12 unverändert. Dagegen ist das an der Fläche F2 übertragene
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Moment M2 abhängig von dem Verformungsweg s der Feder 12 in Umfangsrichtung. Wenn die Feder 12 in
Umfangsrichtung nicht vorgespannt ist, so wird, falls das abzunehmende Moment grösser als Ml ist, zu- nächst nur dieses Moment übertragen und beim Durchrutschen der ersten Kupplung an der Fläche Fl die
Feder 12 vorgespannt, wobei das Moment M2 bis zum Wert 16 und das resultierende Moment Mr vom
Wert Ml bis zum Wert 17 ansteigen können. Erst wenn dieser Wert überschritten wird, rutschen beide
Kupplungen.
Wenn man eine drehweiche Feder verwendet, kann jedenfalls auf diese Weise der Momen- tenanstieg so langsam vollzogen werden, dass zunächst das Rad 10 mit dem daran angeschlossenen Getrie- be nur langsam beschleunigt und das volle zu übertragende Moment erst erreicht wird, wenn das Getriebe wenigstens nahezu auf die vorgesehene Geschwindigkeit gebracht ist.
Im vorliegenden Fall ist das Endmoment M2 etwa doppelt so gross wie das Moment Ml. Da das Mo- ment M2 durch eine Drehspannung der Feder 12 übertragen wird, entspannt sich diese Feder bis auf den
Wert MI, sobald der Antrieb abgeschaltet bzw. das Rad 10 abgeschwenkt wird. Die Kupplung an Fl rutscht dabei um den Weg sz-sl, bis Kräftegleichgewicht zwischen Fl und 12 erreicht ist. Beim Wiederein- schalten der Vorrichtung hat dann das resultierende Moment Mr schon anfangs den Wen 18, der sich aus
Ml und M2 beim Weg S1 ergibt. Eine Steigerung ist hier also nur von 18 bis 17 um etwa 50 % möglich.
Dieses Verhältnis kann noch wesentlich gesteigert werden, wenn man z. B. zwischen dem Reibritzel
5" und der Feder 12'nach Fig. 4 eine Kegelkupplung 19 zwischen dem Flansch 5b"und einem Reibring
20 vorsieht, in dessen Nut 20a das eine Ende 12a'der Feder 12'eingreift, deren anderes Ende 12b'wie- der zwischen den Enden 9a des Greifringes 9 liegt. Hier ist bei gleicher Axialkraft der Endwert 16'des
Momentes M2a um viermal grösser als das Moment Mla. Die Feder 12'kann sich nur bis zum Wert 18' entspannen, der-gleiche Momente Ml und Mla vorausgesetzt-gleich dem Wert 18 nach Fig. 3 ist.
Der Wert 17'ist aber fünfmal grösser als Mla, so dass sich bei jedem Neueinschalten eine Steigerung des
Anfangsmomentes um 150 % ergibt.
Da die Kupplung 19 im normalen Betrieb nicht gelöst werden muss, kann der Kegelwinkel beliebig klein gewählt werden. Die Momentverhältnisse lassen sich daher gegenüber dem Ausführungsbeispiel noch wesentlich steigern, unter anderem auch durch Festlegen einer bestimmten Momentenübertragungsrichtung an der Schraubenfeder, deren Axialkraft sich ebenfalls mit dem Prehverformuagsweg ändert. Eine
Kegelkupplung ist hier nur ihres einfachen Aufbaues wegen gewählt worden. Grundsätzlich können alle andern bekannten Kupplungsarten zur Anwendung kommen, sofern sie eine Steigerung des Momente gegenüber dem Rutschmoment an der Fläche Fl ermöglichen. Durch Wahl entsprechender Werkstoffe und Oberflächen lassen sich ferner die Reibungskoeffizienten der einzelnen Kupplungen in ein gewünschtes Verhältnis setzen.
An Stelle der bevorzugten Schraubenfeder kann grundsätzlich auch ein anderes Federungselement zur Anwendung kommen, das Druckkräfte überträgt und sich bei der Torsion elastisch unter Steigerung des Übertragungsmomentes verformt. Zum Beispiel wäre hiezu eine Gummihülse geeignet, die an beiden Seiten eingespannt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reibungsschlüssige Antriebsvorrichtung, insbesondere für das Bildwechselgetriebe von Diaprojektoren, mit einer Antriebswelle und einem darauf gelagerten Abtriebsglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (5) zwischen zwei auf der glatten Antriebswelle (2,13) sitzenden Greifringen (3, 9) gelagert ist und sich wenigstens an einem Greifring über eine Reibungskupplung (Fl, 4) und am andern über eine Feder (7, 12) abstützt.