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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere für ein gegebenenfalls audivisuelles Aufnahme- und/oder Wiedergabegerät, mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden und durch Federkraft gegeneinander gedrückten Kupplungsscheiben und mit einem zwischen den beiden Kupplungsscheiben gelagerten, das Drehmoment von einer Scheibe auf die andere Scheibe reibungsschlüssig übertragenden Kupplungselement.
Bei diesen Geräten werden Reibungskupplungen in den Getriebezug zwischen einem Antriebsmotor und dem Aufnahmedorn für den Bandwickel oder die Bandwickelspule eingefügt, um das bei geringem Wickeldurchmesser überschüssige Antriebsmoment der Aufwickelspule abzufangen. Das maximal übertragbare Drehmoment bei Reibungskupplungen ist bekanntlich proportional dem gegenseitigen Anpressdruck der beiden scheibenförmigen Kupplungselemente, und übersteigt das Lastmoment dieses maximal übertragbaren Drehmoments, so tritt ein Schlupf zwischen den beiden Kupplungselementen auf. In der Regel ist das maximal übertragbare Drehmoment einer Reibungskupplung durch die Dimensionierung der die Kupplungsscheiben aufeinanderdrückenden Feder vorgegeben, und im Betriebe konstant.
Eine Änderung des übertragbaren Drehmoments ist durch Verstellung der Vorspannung der Feder möglich, doch ist dies während des Betriebes nicht vorgesehen, bzw. sind hiefür geeignete Mechanismen ziemlich kompliziert und demnach kostspielig. Bei Bandgeräten mit festeingestellter Reibungskupplung zwischen Antrieb und Bandwickel kann beobachtet werden, dass bei zunehmendem Wickeldurchmesser und je nach der Einstellung der Kupplung und dem Angebot an Antriebsleistung der Antrieb selbst entweder vollständig abgebremst wird, oder bei durchschlupfender Kupplung kein Aufwickeln am Wickel mehr zustande kommt.
Aus der AT-PS Nr. 287497 ist zwar eine Konstruktion bekanntgeworden, bei der das zu übertragende Drehmoment durch Schwankungen des Reibungskoeffizienten zwischen den Kupplungsteilen wenig beeinflusst wird. Diese Einrichtung arbeitet mittels mehr oder weniger kompliziert gelagerte Bremsklötze und einem Federring, wobei auf Grund der Keilwirkung zwischen Bremsklotz und einem Antriebsrad, der Reibungswinkel und dadurch das zu übertragende Moment verändert wird.
Die Erfindung bezweckt eine Reibungskupplung zu schaffen, bei der das maximal übertragbare Drehmoment unabhängig von der die scheibenförmigen Kupplungselemente aneinanderdrückenden Kraft veränderbar ist. Ein weiteres Erfindungsziel sind Mechanismen, welche diese Veränderung bewerkstelligen.
Erfindungsgemäss ist eine Reibungskupplung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass eine-bezogen auf die Drehachse der Kupplungsscheiben - radial verlaufende Führung vorgesehen ist, in welcher Führung das Kupplungselement gelagert ist, und dass ein einen Ausgleich des zu übertragenden Drehmomentes bei der Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes bewirkendes Stellorgan vorgesehen ist, durch welches das Kupplungselement entlang der Führung verstellbar ist.
Die Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes wird bei einer erfindungsgemässen Reibungskupplung bei konstanter Reibungskraft, die das Produkt der Andrückkraft und dem Reibungskoeffizienten des Kupplungselementes in bezug auf die Kupplungsseheiben ist, durch Änderung des Momentarmes, d. i. des radialen Abstandes des Kupplungselementes von der Kupplungsdrehachse herbeigeführt.
Die Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes vollzieht sich stetig innerhalb des radialen Verstellbereiches des Kupplungselementes. Darüber hinaus lassen sich weitere nach unten oder oben anschliessende stetige Verstellbereiche durch entsprechende Einstellung der Andrückkraft (Änderung der Vorspannung der die beiden Kupplungsscheiben aneinander pressenden Feder) herstellen.
Eine einfache Ausbildung eines Verstellmechanismus für das Kupplungselement ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das, beispielsweise klotzförmige Kupplungselement in der als Radialnut ausgebildeten Führung in einer der Scheiben geführt und mittels des zwischen den Scheiben angeordneten, eine, vorzugsweise spiralig, verlaufende Führungsbahn aufweisenden Stellorganes in radialer Richtung verstellbar ist.
Dieses Stellorgan ist also vom Umfang der Kupplung her verstellbar und somit auch im Betriebe verhältnismässig leicht zugänglich.
Besonders zweckmässig ist es, nach einem weiteren Erfindungsmerkmal, die Stellscheibe durch eine Rolle anzutreiben, die ihrerseits vom Umfang der angetriebenen Kupplungsscheibe antreibbar ist. Diese Konstruktion bewirkt nämlich eine selbsttätige Änderung der Stellung des Zwischenelementes, also des Momentenarmes des übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit von einem allenfalls auftretenden Schlupf
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zwischen antreibender und angetriebener Kupplungsscheibe ; d. h. das maximal übertragbare Drehmoment der Kupplung wird je nach Wunsch abhängig vom Lastmoment auf-oder abwärts selbsttätig verändert.
Eine Ausgestaltung dieses Mechanismus besteht darin, dass die Stellscheibe auch durch eine weitere, gegenüber der ersten versetzte und gegenläufig von der Kupplungsscheibe angetriebene Rolle antreibbar ist, und beide Rollen auf einem Halter gelagert sind, der seinerseits von einer Einrichtung zum Ermitteln des Bandzuges verschwenkbar ist. Diese Konstruktion bewirkt also eine Konstanthaltung des Bandzuges, z. B. beim Wickeln eines Bandes.
Vorzugsweise sind die Rollen stufenförmig abgesetzt und liegen mit der Stufe geringeren Umfanges am Umfang der angetriebenen Kupplungsscheibe und mit der Stufe grösseren Umfanges am Umfang der Stellscheibe an. Bei dieser Konstruktion ist der Proportionalitätsfaktor zwischen der Änderung des Kupplungsschlupfes und der Änderung der Drehmomentverstellung festlegbar.
Zweckmässig liegt eine der Rollen unter Zwischenschaltung einer Umkehrrolle am Umfange der Stellscheibe oder der angetriebenen Kupplungsscheibe an, wodurch in einfacher Weise der richtige Regelsinn des Bandzuges hergestellt ist.
Eine andere Art der erfindungsgemässen Kupplung ist dadurch gegeben, dass das Zwischenelement in einer ihren radialen Abstand stetig ändernden, z. B. spiraligen Nut einer der beiden Kupplungsseheiben geführt und in bezug auf das eine Ende dieser Nut durch eine Feder belastet ist. Bei dieser Konstruktion tritt, wie später noch erläutert wird, ebenfalls eine selbsttätige Verstellung des maximal übertragbaren Drehmomentes auf.
Bei gleicher Führung des Zwischenelementes in einer Nut einer Kupplungsseheibe kann dieses auch mit einem, auf der Kupplungswelle gelagerten, durch eine Feder vorgespannten Arm belastet sein.
Schliesslich kann auch das Zwischenelement in einer kreisbogenförmigen Bahn geführt sein, deren Zentrum ausserhalb der Achse der Kupplungswelle liegt. Beide Konstruktionen ergeben ebenfalls eine selbsttätige Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes.
An Hand der Zeichnungen werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen Fig. 1 und 2 Auf-und Seitenriss einer ersten Ausführungsform, im besonderen in Anwendung auf die Bandzugregelung, Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform, ebenfalls in Auf- und Seitenriss, Fi. 5 und 6 je weitere erfindungsgemässe Ausführungsform im Aufriss.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet--1 und 2-- die angetriebene bzw. die antreibende Kupplungsscheibe. Die angetriebene Kupplungsscheibe --2-- sitzt lose auf der Kupplungswelle --20-- und besitzt einen im Durchmesser abgesetzten Bund --24-- über den ein zu einem nicht gezeichneten Antriebsmotor geführter Antriebsriemen--25-- geschlungen ist. Von der Welle --20-- geht der Antrieb --30-- für einen nicht gezeichneten Bandwickel ab.
Die angetriebene Kupplungsscheibe-l-ist mit einem Gleitkeil --23-- auf der Kupplungswelle --20-gelagert, und sie ist wie bekannt mit einer, gegebenenfalls in ihrer Spannung veränderbaren Schraubenfeder --22-- belastet, die sich ihrerseits an einem Bund --21-- an der Welle --20-- abstützt.
In der der angetriebenen Scheibe-l-zugewendeten Oberfläche der treibenden Scheibe --2-- sind gleichmässig verteilt, z. B. drei oder auch mehr Radialnuten --4-- ausgearbeitet, in denen die Zwischenelemente darstellenden Klötze --3-- verschiebbar gelagert sind. Zwischen beiden Kupplungsscheiben --1 und 2-- ist auf der Welle-20-- eine Einstellscheibe-5-- lose drehbar gelagert, die, entsprechend der
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abstehende Stifte --3'-- eingreifen.
Zwei Rollen-7, 7'bzw. 8, 8'-- sind an den Enden eines Winkelhebels --9, 9'-- drehbar gelagert, der seinerseits um ein ortsfestes Lager schwenkbar ist. Ein abstehender dritter Arm des Hebels --9, 9'-- ist mit einer Stange --10'-- und diese wieder mit einem Hebel --10-- gelenkig verbunden, der seinerseits um ein ortsfestes Lager --10"-- schwenkbar gelagert ist. An seinem freien Ende trägt der Hebel --10-- eine lose gelagerte Rolle --28--. Diese Rolle liegt an einer Schlaufe des Aufzeichnungsbandes - an, dessen Bandzug geregelt werden soll. Wenn es sich um ein kinematographisches Gerät handelt, so ist der Film --27-- durch eine schematisch angedeutete Filmbühne --26-- geführt.
Die Rolle --7, 7'--, und ebenso die Rolle --8, 8'--, besteht aus zwei, vorzugsweise durch eine Friktion, verbundenen Teilen unterschiedlichen Durchmessers. In der gezeichneten Stellung des Hebels - -9, 9'-- liegt der Rollenteil --7'-- kleineren Durchmessers an dem Umfang der treibenden Kupplungs- scheibe --2-- und der Rollenteil --7-- am Umfang der Stellscheibe --5-- an, u. zw. unter dem Einfluss
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einer Feder --29--, die den Hebelarm --9-- in Richtung auf diese Scheiben hin belastet. Die Rolle - -8, 8'-- ist mit einer ebenfalls gestuften und am Hebelarm --9'-- gelagerten Umkehrungsrolle --11-- in Kontakt, die aber in der gezeichneten Stellung von den beiden Scheiben-2 und 5-- abgehoben ist.
Zwischen den beiden Endstellungen des Hebels --9, 9'-- befinden sich Hebelstellungen, in denen keine der Rollen-7, 7'bzw. 8, 8'-- die Kupplungsscheibe, bzw. die Stellscheiben berühren.
Die Kupplungsanordnung, bzw. Einrichtung zum Konstanthalten des Bandzuges gemäss den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt beschrieben : Vorausgesetzt ist, dass für das Bandtrum zwischen den Bildfenster - und der nicht gezeichneten, durch den Antrieb --30-- angetriebenen Aufwickelspule ein gewünschter Mittelwert des Bandzuges vorgegeben ist. Dieser vorgegebene Bandzug ist einerseits abhängig vom maximal übertragbaren Drehmoment der Kupplung --1, 2 und 3--, also von der radialen Einstellung der Zwischenstücke --3-- und dem Anpressdruck der Feder --22--.
Ferner ist die Feder --29-derart zu bemessen, dass sie die von der Bandschleife auf die Bandabfühlrolle --28-- ausgeübte Kraft über die Hebelanordnung-10, 10', 9'"und 9-in einer Zwischenstellung der Rollen --7 und 8-- das Gleichgewicht hält. Anderseits ist der Bandzug abhängig vom jeweiligen Wickeldurchmesser an der Aufwickelspule, u. zw. nimmt er mit aufbauendem Wickeldurchmesser ab. Der somit stetig abnehmende Bandzug muss demnach durch ein ebenso zunehmendes übertragbares Drehmoment der Kupplung ausgeglichen werden.
Zu Beginn des Wickelaufbaues müssen sich daher die Zwischenelemente --3-- in der innersten Stellung (Fig. 1) befinden. Nimmt nun der Bandzug ab, so vergrössert sich die Bandschleife, wodurch die Feder --29-- die Rolle --28-- nach unten drückt, was ein Schwenken des Hebels --9, 9'-- im Uhrzeigersinn und damit die Anlage der Rolle --7, 7'-- an den Umfang der Kupplungsscheibe --2-- und der Stellscheibe-5-- bewirkt. Wenn sich nun die Kupplungsscheibe im Uhrzeigersinn (Pfeil RL) dreht, so
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--7, 7'-- eineverschoben werden. Die Folge davon ist, dass das übertragbare Drehmoment grösser wird. Dabei wird das Gleichgewicht zwischen Bandzug und Feder --29-- hergestellt und die Rollen 7'-werden von den Scheiben-2, 5-weg geschwenkt.
Sobald der Bandzug ein zulässiges Mass übersteigt wird über die im Uhrzeigergegensinn verschwenkte Rolle --28--, über die Hebeln-10, 10', 9' und 9-- die Federkraft ab - überwunden und die Rollen --8, 8'-- mit der Umlenkrolle --11-- kommen zur Wirkung. Daraus resultiert eine Verstellung der Stellscheibe im Uhrzeigergegensinn (Pfeil SL), wodurch die Zwischenelemente wieder ein wenig nach innen gerückt werden, bis der von der Rolle --28-- abgetastete Bandzug den von der Feder --29-- geregelten Wert erreicht.
Auf die Dauer des Wickelvorganges, also der fortschreitenden Zunahme des Wickeldurchmessers erfolgt somit ein mehr oder weniger stetiges Auswärtsverstellen der Zwischenelemente mit ebenso stetigem Zunehmen des übertragbaren Drehmomentes der Kupplung. Am Ende des Aufwickelvorganges finden sich die Zwischenelemente --3-- am äusseren Ende der Radialnuten --4--.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemässe Kupplung, die in gewissen Grenzen selbsteinstellend wirkt. Bei dieser Ausführungsform ist in der einen Kupplungsscheibe --2-- eine Führungsnut --4-- mit zunehmenden Radius, bezogen auf die Kupplungswelle --20--, vorzugsweise in Form einer logarithmischen
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radial innere Ende --14-- der Führungsnut durch eine Feder --15-- belastet. Bei einer gegebenen Kraft der Anpressfeder --22-- ist das maximal übertragbare Drehmoment dieser Kupplung gleich dem Produkt aus dieser Kraft, dem radialen Abstand des Zwischenelementes und des Reibungskoeffizienten.
Im stationären Betrieb nimmt das Zwischenstück eine bestimmte radiale Lage ein, die eine Funktion der Charakteristik seiner Vorspannfeder --15-- und des Reibungskoeffizienten ist. Ändert sich im Laufe des Betriebes oder im Laufe der Zeit überhaupt der Reibungskoeffizient, so verändert sich die Lage des Zwischenstückes unter dem Einfluss seiner Vorspannfeder in Richtung auf eine Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes. Durch Rechnung oder Versuche kann eine Kurvenform der Nut --13-- gefunden werden, bei der eine Konstanthaltung des maximal übertragbaren Drehmomentes erzielt werden kann.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsformen, die in der Wirkung einer Kupplung gemäss den Fig. 3 und 4 gleich kommen, sich jedoch durch den Führungsmechanismus für das Zwischenelement unterscheiden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Kupplungsscheibe --2-- mit der Führungsnut --13-- für das Zwischenelement --3-- zu sehen. Auf der Kupplungswelle --20-- ist ein Arm --16-- schwenkbar
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gelagert, der in einer am Zwischenstück ausgearbeiteten Lagerung --16'--, die eine Eintiefung oder eine Kerbe sein kann gehalten ist. Am Arm --16-- greift einer der Schenkel einer Haarnadelfeder--17--an, deren anderer Schenkel bei --17'-- an der Kupplungsscheibe --2-- festgelegt ist.
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Vorspannung des Zwischenstückes kann, wie an Hand der Fig. 4 und 5 ersichtlich, durch eine in die Nut - eingebettete Feder oder durch eine Haarnadelfeder bewerkstelligt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reibungskupplung, insbesondere für ein gegebenenfalls audivisuelles Aufnahme- und/oder Wiedergabegerät, mit zwei einander koaxial gegenüberstehenden und durch Federkraft gegeneinander gedrückten Kupplungsscheiben und mit einem zwischen den beiden Kupplungsscheiben gelagerten, das Drehmoment von einer Scheibe auf die andere Scheibe reibungsschlüssig übertragenden Kupplungselement,
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dass eine-bezogenKupplungsscheiben (1, 2)-radial verlaufende Führung (4) vorgesehen ist, in welcher Führung das Kupplungselement (3) gelagert ist, und dass ein einen Ausgleich des zu übertragenden Drehmomentes bei Änderung des maximal übertragbaren Drehmomentes bewirkendes Stellorgan (5,15, 17) vorgesehen ist, durch welches das Kupplungselement entlang der Führung (4) verstellbar ist.
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