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Vorrichtung für die Längsblockierung von zylindrischen Wellen
Für die Drehsicherung von zylindrischen Achsen und Wellen werden oft Spiralfedern verwendet.
Es ist bekannt, dass eine zylindrische Welle, die mit mehr oder weniger Reibung durch eine Spiralfeder geführt ist, in der Drehrichtung der Feder eingeschoben werden kann, während sie in der entgegengesetzten
Richtung blockiert ist.
Es ist ebenfalls bekannt, dass, wie gross auch die Reibung der Feder auf der Welle ist, diese Haftrei- bung für eine absolute Längsblockierung ungenügend ist.
Zwecks Erhöhung dieser Haftreibung wurde die Verwendung von Spiralfedern vorgeschlagen, deren
Windungsgänge im ungespannten Ruhezustand ganz oder fest aneinander anliegen und welche Feder auf einer Welle aufgebracht ist, deren Durchmesser grösser ist als der Innendurchmesser der Feder im Ruhe- zustand. Die äusserste Windung einer solchen Blockierungsfeder liegt dabei fast zur Gänze gegen ein Wi- derlager an.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Längsblockierung von zylindrischen Wellen, die die- sen Nachteil behebt. Sie kennzeichnet sich durch einen segmentförmigen Anschlag für eine auf der Wel- le sitzende Feder, welcher Anschlag mindestens auf einen Abschnitt der Kopfwindung der Spiralfeder wirkt, wogegen er den grösseren Teil der Kopfwindung freilässt, so dass die Windungen der Feder, unter der Wirkung des auf die Welle ausgeübten axialen Zuges und infolge der anfänglichen Haftreibung der Windungen auf der Welle, eine Kippbewegung mit dem Anschlag als Scharnier beginnen, wodurch die anfängliche Reibungskraft als Funktion der Zugkraft zunimmt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen : Fig. l und 2 schematische Darstellungen der Wirkung der Haftreibung einer Spiralfeder auf eine zylindrische Welle, Fig. 3 und 4 einen Längs- bzw. Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele der Vorrichtung.
Fig. l stellt den klassischenFall einer Welle T dar, die bei einer gegebenen Haftreibung durch Rechtsdrehung durch eine Spiralfeder R hindurchgeführt ist. Es ist bekannt, dass man eine solche Welle mit mehr oder weniger Druck je nach der Reibungskraft der Windungen der Feder nach rechts drehen kann, während sie in Richtung des Pfeiles F absolut blockiert ist.
Hingegen ergibt sich daraus keine absolute Blockierung der Welle in der Längsrichtung F', wie gross die Reibungskraft der Windungen s auf der Welle T auch ist. Da diese Reibungskraft konstant ist, so wird die Welle in der Spiralfeder gleiten, wenn der axiale Zug oder Druck grösser ist als die Haftreibung.
Die Längsblockierung der Welle T in der Spiralfeder R ist bestimmt durch die Zunahme der Haftreibung der Windungen s in Funktion des Zuges oder Druckes auf der Welle T.
Bei Fig. 2 liegt die Feder R am Anschlag 1 an, der durch ein Kreissegment gebildet ist und nurauf einen kleinen Abschnitt der äussersten Windung, d. h. der Kopfwindung als Anschlag wirkt, wogegen der übrige Teil der Kopfwinduhg frei liegt.
Daraus ergibt sich, dass bei einer Verschiebung der Welle T in Richtung des Pfeiles F ' gegenüber dem Anschlag, die Welle infolge der Haftreibung die freien Teile der Windungen s mit sich reisst und sie in Richtung f kippen lässt, wobei der Anschlag 1 als Scharnier wirkt. Die Windungen erreichen somit die Stellung s'und werden in Längsrichtung konstant verlängert, was eine progressive Entspannung der Spiralfeder bewirkt.
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Wenn man nun das Entspannen der Spiralfeder R unmöglich macht, so bewirkt dies eine stetige Zu- nahme der Reibungskraft der Windungen s auf die Welle als Funktion des ausgeübten Zuges an der Welle und somit eine unbedingte Blockierung der Welle.
Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Blockieren der Welle T gegen axiale
Verschiebung in Richtung F'bezüglich des Körpers 3, in dessen Bohrung 4 die Welle sitzt.
Zu diesem Zweck weist der Körper 3 um die Bohrung 4 einen ringförmigen Anschlag 2 auf, dessen Aussendurchmesser etwas grösser ist als der Aussendurchmesser der auf der Welle montierten Spiralfeder R.
Der Ring 2 weist einerseits ein Kreissegment 1 auf, anderseits ein Sackloch 5, welches das Ende 6 der Spiralfeder aufnimmt. Das andere Ende 7 der Spiralfeder ist im entsprechenden Sackloch 8 des Ringes
9 eingespannt. Der Ring 9 sitzt lose auf der Welle T und ist auf dieser gegen Drehung verkeilt, was durch die Zapfenschraube 10 erfolgt, die in einer Nut 11 der Welle gleitet.
Die Hülse 12 ist fest mit dem Ring 9 verbunden und dient als Hülle für die Spiralfeder R. Sie ist über den Lagerring 2 des Körpers 3 geschoben, wobei ihr Befestigungsflansch 13 in die Schulter 14 der Fassung
15 eingreift. Diese Fassung 15 ist durch Schrauben auf dem Körper 3 befestigt. Der Körper 3 mit den daran befestigten Organen kann nun'frei mit der Welle rotieren, ist aber, soweit es die Feder R zulässt, gegenüber dem Ring 9 verdrehbar.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Um ein freies axiales Verschieben der Welle T im Körper 3 zu erreichen, erfolgt eine leichte Rotation der Welle T in Richtung des Pfeiles F, so dass der daran befestigte Ring 9 und die Hülse 12 die Rotation mitmachen.
Das Ende 6 der Spiralfeder R, das im Sackloch 5 des Ringes 2 sitzt, kann sich nicht bewegen, während das Ende. 7 der Feder R der Bewegung des Ringes 9 folgt, so dass die Spiralfeder durch Aufrollen an Durchmesser zunimmt und die Windungen ihre Haftreibung auf die Welle lockern. Damit wird ein freies Gleiten der Welle durch die Bohrung 4 und den festsitzenden Ring 9 gewährleistet.
Der schmale Zwischenraum zwischen der Hülse 12 und der Spiralfeder R verhindert eine dauernde Deformation der Feder während der Drehung. Sobald die Welle T freigegeben worden ist, kehren alle Teile in ihre ursprüngliche Stellung zurück.
In dieser Grundstellung verursacht jede in Richtung F'ausgeübte Kraft die Veränderungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Die Spiralfeder kann sich nicht aufrollen, da beide Enden in den Sacklöchern 5 und 8 festgeklemmt sind. Somit ist die Welle T absolut blockiert, da die Haftreibung der Windungen als Funktion des Zuges zunimmt.
Die Fig. 5 zeigt eine Blockiervorrichtung mit einer Feder von rechteckigem Querschnitt, was einen Vorteil ergibt durch die Vergrösserung der Reibungsflächen der Feder an der Welle.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Der auf der Welle T gegen Drehung verkeilte Ring 9 kann sich zusammen mit der Welle T frei in der Hülse 16 drehen und wird durch den an der Hülse ausgebildeten Bund 17 in axialer Richtung zurückgehalten. Die Hülse 16 ist fest mit dem Körper 3 verbunden, u. zw. ist sie, wie in der Fig. 6 dargestellt, mittels Gewinde 18 auf dem Ring 1 des Körpers 3 aufgeschraubt. Das Sackloch 5, das als Kerbe für das eine Ende 6 der Spiralfeder dient, kann am Körper selbst angebracht sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung für die Längsblockierung von zylindrischen Wellengekennzeichnetdurcheinenseg- mentförmigen Anschlag (1) für eine auf der Welle (T) sitzende Spiralfeder (R), welcher Anschlag mindestens auf einen Abschnitt der Kopfwindung der Feder wirkt, während er den grösseren Teil der Kopfwin- dung freilässt.