DE1206221B

DE1206221B - Coil spring friction clutch

Info

Publication number: DE1206221B
Application number: DES61354A
Authority: DE
Inventors: Jean Henri Bertin; Benjamin Jean Marcel Salmon
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1958-01-22
Filing date: 1959-01-16
Publication date: 1965-12-02

Description

Schraubenfeder-Reibungskupplung Die Erfindung betrifft eine Schraubenfeder-Reibungskupplung mit einer mehrgängigen Schraubenfeder, deren Windungen von kopfförmigen Teilen der zu kuppelnden Wellenenden aufgenommen werden und deren eines Ende mit dem einen Kupplungsteil fest verbunden ist, während das andere Ende zum übertragen des Drehmomentes durch Aufspreizen mit dem anderen Kupplungsteil verbunden wird.Coil Spring Friction Clutch The invention relates to a coil spring friction clutch with a multi-turn helical spring, the turns of which are made of head-shaped parts of the to be coupled shaft ends are added and one end to the one Coupling part is firmly connected, while the other end to transmit the torque is connected to the other coupling part by spreading.

Kupplungen dieser Art sind in vielfältiger Abwandlung bekannt. Bei einer bekannten Ausführungsart greift das Ende der ein- oder mehrgängigen Schraubenfeder formschlüssig in das eine Kupplungsteil. Das ganze Drehmoment muß dann über die Federteile des formschlüssigen Eingriffes übertragen werden, so daß die Gefahr des Bruches bei hohen Drehmomenten besteht. Um hier zu einer Abhilfe zu gelangen, erstrecken sich bei den meisten bekannten Bauarten topfförmige Teile der entsprechenden Kupplungsseite längs der Schraubenfeder noch ein Stück weit zur anderen Kupplungsseite hin, so daß bei Drehmomentübertragung die Schraubenfeder gegen diese topfförmigen Teile der einen Kupplungsseite geklemmt wird und das Drehmoment über diese Klemmverbindung übertragen wird. Zu diesem Zweck ist eine erhöhte Baulänge der Kupplung um den Betrag erforderlich, um den die Schraubenfeder längs des topfförmigen Teiles der entsprechenden Kupplungsseite verläuft. Ferner stellt sich die erwähnte Klemmverbindung erst zusammen mit der Entstehung der Klemmverbindung mit der anderen Kupplungsseite ein. Es ist auch bereits eine Bauart bekannt, bei der die Schraubenfeder über mehrere Windungen hinweg mittels einer zylindrischen Hülse fest gegen das topfförmige Teil der entsprechenden Kupplungsseite geklemmt ist. Dies stellt zwar sicher, daß stets eine Klemmverbindung vorhanden ist, aber die Windungen der Schraubenfeder sind über die eingespannte Länge alle gleich stark eingespannt, so daß die - von der Antriebsseite aus gesehen -ersten Schraubenfederwindungen am stärksten belastet werden, so daß dort wieder eine erhöhte Bruchgefahr besteht.Couplings of this type are known in various modifications. at In a known embodiment, the end of the single or multiple helical spring engages positively in one coupling part. The whole torque then has to go through the Spring parts of the positive engagement are transmitted, so that the risk of There is breakage at high torques. To get a remedy here, extend In most known designs, there are cup-shaped parts of the corresponding clutch side along the helical spring a little way to the other side of the clutch, see above that when torque is transmitted, the helical spring against these cup-shaped parts one clutch side is clamped and the torque via this clamp connection is transmitted. For this purpose, the overall length of the coupling is increased by the amount required to the the coil spring along the cup-shaped part of the corresponding Coupling side runs. Furthermore, the aforementioned clamping connection is only being put together with the creation of the clamping connection with the other coupling side. It is a design is already known in which the helical spring has several turns away by means of a cylindrical sleeve firmly against the cup-shaped part of the corresponding Clutch side is clamped. This ensures that there is always a clamp connection is present, but the coils of the coil spring are about to be clamped Length all clamped equally so that the - seen from the drive side -first coil spring turns are most heavily loaded, so there again there is an increased risk of breakage.

Die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe besteht darin, eine Schraubenfeder-Reibungskupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Befestigung der Schraubenfeder auf der einen Kupplungsseite verbessert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schraubenfeder-Reibungskupplung der eingangs genannten Art das fest mit dem einen Kupplungsteil verbundene Ende der Schraubenfeder zusätzlich über mehrere Gänge mittels einer an sich bekannten geschlitzten konischen Hülse, bei Belastungsstößen nachgiebig, gegen dieses Kupplungsteil geklemmt. Diese Konushülse erstreckt sich über weit weniger Windungen der Schraubenfeder als bei den bekannten Kupplungen mit einer wirksamen Klemmverbindung zwischen dem Ende der Schraubenfeder und dem anliegenden topfförmigen Kupplungsteil ohne Konushülse. Es genügt, wenn sich die Konushülse über jeweils zwei Windungen des Federdrahtes einer dreigängigen Schraubenfeder erstreckt. Gemäß der Erfindung wird also das eine Ende der Schraubenfeder in sehr schonender Weise auf einer sehr kurzen Baulänge eingespannt. Die gesparte Baulänge kommt der Eiüspannfläche am anderen Ende der Schraubenfeder zugute. Dadurch kann wiederum ein erhöhtes Drehmoment übertragen werden. Vor allem aber ist die Schraubenfeder infolge der Elastizität der Einspannwandung nicht über die ganze Länge ihrer Einspannung starr eingespannt nach Art einer formschlüssigen Verbindung oder nach Art einer starren Hülse wie bei der bekannten Art, sondern sie kann bei Belastungsstößen kleine Ausgleichsbewegungen durchführen, wodurch sich eine verringerte Anfälligkeit der eingespannten Federenden gegen Ermüdungserscheinungen ergibt, so daß sehr hohe Umschaltzahlen in der Größenordnung von 100 pro Minute möglich sind.The object on which the invention is based is to create a helical spring friction clutch of the type mentioned at the outset, in which the fastening of the helical spring on one side of the clutch is improved. To solve this problem, in a helical spring friction clutch of the type mentioned, the end of the helical spring firmly connected to the one coupling part is additionally clamped against this coupling part over several gears by means of a known slotted conical sleeve, yielding in the event of load impacts. This conical sleeve extends over far fewer turns of the helical spring than in the known couplings with an effective clamping connection between the end of the helical spring and the adjacent cup-shaped coupling part without a conical sleeve. It is sufficient if the conical sleeve extends over two turns of the spring wire of a three-start helical spring. According to the invention, one end of the helical spring is clamped very gently over a very short overall length. The length saved benefits the clamping surface at the other end of the helical spring. As a result, an increased torque can in turn be transmitted. Above all, however, due to the elasticity of the clamping wall, the coil spring is not rigidly clamped over the entire length of its clamping in the manner of a form-fitting connection or in the manner of a rigid sleeve as in the known type, but it can perform small compensatory movements in the event of load impacts, which reduces one Susceptibility of the clamped spring ends to signs of fatigue results, so that very high switching rates in the order of 100 per minute are possible.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die geschlitzte Konushülse derart angeordnet, daß ihre stärkere Konuswandung zum Ende der Schraubenfeder hinweist und ihre Schlitze zu diesem Ende hin offen sind. Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.The slotted conical sleeve is an advantageous further development of the invention arranged in such a way that their thicker cone wall points towards the end of the helical spring and their slots are open towards that end. The invention is on the basis of an embodiment shown in the drawing in longitudinal section described.

Der von einer Kurbel 6 betätigte Antriebsteil 1 der Kupplung dreht sich in den Wälzlagern 3 und 4 des Gehäuses 5. Der Abtriebskupplungsteil 2, der in den im Antriebskupplungsteil 1 angeordneten Lagern 8 und 9 läuft, dient zum Antrieb einer Welle 10. Die Windungen von drei Kupplungsschraubenfedern 11, 12,13 sind ineinander verschachtelt, und ihre Enden sind um 120° gegeneinander versetzt. Diese Federn sind gegen das Abtriebskupplungsteil2 durch eine mit einem Innenkonus versehene dehnbare Hülse 14 geklemmt. Die Dehnbarkeit wird durch axial verlaufende Schlitze 14 a erreicht. Der Innenkonus wird von einem Außenkonus 15 beaufschlagt, der an einem Rohr 16 sitzt, das mittels einer gesicherten Mutter 50 und eines Spannbolzens 51 an der Welle 10 befestigt ist. Das Anziehen der Mutter 50 bewirkt zugleich ein Aufweiten der geschlitzten konischen Hülse 14 und eine Lagensicherung der Welle 10, indem ein in eine Ringnut der Welle 10 eingelassener Anschlagring 17 an eine Schulter des Abtriebskupplungsteiles 2 gedrückt wird.The drive part 1 of the coupling operated by a crank 6 rotates in the roller bearings 3 and 4 of the housing 5. The output coupling part 2, which runs in the bearings 8 and 9 arranged in the drive coupling part 1, serves to drive a shaft 10. The turns of three Clutch coil springs 11, 12, 13 are nested one inside the other, and their ends are offset from one another by 120 °. These springs are clamped against the output coupling part 2 by an expandable sleeve 14 provided with an inner cone. The extensibility is achieved by axially extending slots 14 a. The inner cone is acted upon by an outer cone 15 which is seated on a tube 16 which is fastened to the shaft 10 by means of a locked nut 50 and a clamping bolt 51. Tightening the nut 50 simultaneously widening the slotted conical sleeve 14 and securing the position of the shaft 10 by pressing a stop ring 17 embedded in an annular groove in the shaft 10 against a shoulder of the output coupling part 2.

Zusätzlich zu der Einspannung mittels der konischen Hülse 14 werden die Federn 11,12 und 13 gegen ein Gleiten in Kupplungsdrehrichtung durch Zapfen 18 gehindert, welche am Ende einer jeden Feder ein Widerlager bilden.In addition to the clamping by means of the conical sleeve 14 the springs 11, 12 and 13 prevent sliding in the direction of rotation of the coupling by means of pins 18 prevented, which form an abutment at the end of each spring.

Das andere Ende der Federn 11,12 und 13 ist frei und gleitet in Auskupplungsrichtung mit geringer Reibung in der Bohrung des topfförmigen Antriebskupplungsteiles 1. Die Reibung, welche in der Kupplungsrichtung das Feststellen und Verklemmen der Schraubenfeder an der Innenwandung des Antriebskupplungsteiles 1 sicherstellt, wird durch drei weitere Schraubenfedern 19,20 und 21 hervorgerufen und geregelt. Diese Federn 19,20 und 21 sind genau wie die Federn 11,12 und 13 ineinander verschachtelt. Mit ihrem einen Ende stützen sie sich an Widerlagern 22 ab, die um 120° gegeneinander versetzt am Rohr 16 befestigt sind. Mit Hilfe ihrer anderen umgebogenen Enden 23 beaufschlagen sie die jeweils zugeordnete der drei Federn 11,12 und 13 in Umfangsrichtung. Diese Kraft in Umfangsrichtung und damit die Ansprechempfindlichkeit wird beim Zusammenbau dadurch eingestellt, daß während des Anziehens der Befestigungsmutter 50 das Rohr 16 gegenüber dem Abtriebskupplungsteil 2 verdreht wird. Die günstigste Lage wird durch Rechnung oder Versuch gefunden. Bei Serienfertigung kann die günstigste Lage zuvor durch Markierungen oder Anschläge der beiden zu markierenden Teile festgelegt werden.The other end of the springs 11, 12 and 13 is free and slides in the disengaging direction with little friction in the bore of the cup-shaped drive coupling part 1. The friction that ensures the fixing and jamming of the helical spring on the inner wall of the drive coupling part 1 in the coupling direction is caused by three further coil springs 19, 20 and 21 caused and regulated. These springs 19, 20 and 21, like springs 11, 12 and 13, are nested in one another. At one end they are supported on abutments 22 which are attached to the tube 16 offset from one another by 120 °. With the help of their other bent ends 23, they act on the respectively assigned one of the three springs 11, 12 and 13 in the circumferential direction. This force in the circumferential direction and thus the sensitivity is adjusted during assembly in that the tube 16 is rotated with respect to the output coupling part 2 while the fastening nut 50 is being tightened. The most favorable location is found by calculation or trial. In the case of series production, the most favorable position can be determined beforehand by means of markings or stops on the two parts to be marked.

Die Enden 23 der Federn 19, 20, 21 sind von einem Flansch 24 des Rohres 16 unter Zwischenschaltung der Reibungsscheibe 25 abgedeckt.The ends 23 of the springs 19, 20, 21 are from a flange 24 of the tube 16 covered with the interposition of the friction disk 25.

Zur inneren Abstützung der Kupplungsfedern 11, 12,13 dient ein Kern 26, der von einem einfachen, schwimmend gelagerten Rohr gebildet wird. Das Spiel zwischen dem Kernrohr 26 und der Innenwand des Antriebskupplungsteiles 1 begrenzt die Amplitude der Relativbewegungen der Kupplungsfedern. Eine entsprechende Befestigung mit kleinstmöglichem Spiel erlaubt eine Arbeitsweise bei sehr schnell aufeinanderfolgenden Wechselbewegungen. Die schwimmende Lagerung vermindert unnötige Reibungen und ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau.A core 26, which is formed by a simple, floating tube, serves to internally support the clutch springs 11, 12, 13. The play between the core tube 26 and the inner wall of the drive coupling part 1 limits the amplitude of the relative movements of the clutch springs. A corresponding fastening with the smallest possible play allows a mode of operation with very fast successive alternating movements. The floating bearing reduces unnecessary friction and enables a very simple construction.

Die Gesamtanordnung arbeitet vorzugsweise in einem Ölbad, welches in dem Gehäuse 5 vorgesehen ist. Die Abdichtungen 27 und 28 verhindern Ölverluste. Zum Umwälzen des Öls dient eine Pumpe 30, welche eine direkte Bespülung der Federn 19,20 und 21 und der Reibungsscheibe 25 über Öffnungen 31 ermöglicht, welche in das Rohr 16 gebohrt sind. Die Rollenlager 8 und 9 werden durch Öffnungen 31 a versorgt, die im AbtriebskuppIungsteil 2 vorgesehen sind. Das zurücklaufende Öl fließt, wie durch Pfeile angedeutet, zur Pumpe 30 zurück. In der die Kurbel 6 tragenden Nabe kann in nicht dargestellter Weise eine an sich bekannte Dichtung angeordnet werden, um einen Zwangsumlauf sicherzustellen. In diesem Falle erfolgt der Rücklauf des Öls beispielsweise durch die Wälzlager 8, 9 und 3 hindurch.The overall arrangement preferably operates in an oil bath which is provided in the housing 5. The seals 27 and 28 prevent oil losses. A pump 30, which enables a direct purging of the springs 19,20 and 21 and the friction disk 25 through openings 31 which are drilled in the tube 16 serves to circulate the oil. The roller bearings 8 and 9 are supplied through openings 31 a, which are provided in the output coupling part 2. As indicated by arrows, the returning oil flows back to the pump 30. A seal known per se can be arranged in the hub carrying the crank 6 , in a manner not shown, in order to ensure forced circulation. In this case, the oil flows back through the roller bearings 8, 9 and 3, for example.

Claims

Claims: 1. Helical spring friction clutch with a multi-turn helical spring, the turns of which are received by cup-shaped parts of the shaft ends to be coupled and one end of which is firmly connected to one coupling part, while the other end is connected to the other coupling part by spreading it to transmit the torque is characterized in that the end of the helical spring (11, 12, 13), which is firmly connected to one coupling part (2), is additionally yieldable against this coupling part over several gears by means of a known slotted conical sleeve (14) in the event of load impacts is clamped.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the slotted conical sleeve (14) is arranged such that its thicker cone wall points to the end of the helical spring (11, 12, 13) and its slots (14 a) are open towards this end . Considered publications: German Patent Nos. 161178, 329 924, 371314, 446 253, 447 528, 607 886, 915165; French Patent Nos. 572 771, 1015 779; British Patent No. 436,284; U.S. Patent Nos. 1,580,919, 2,396,985, 2,794,524; "Construction" magazine, note "Helical spring clutches that respond quickly", 11th year, 1959, no. 9, p. 359.