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Reibungskupplung Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit
zwei unter Zwischenschaltung eines Reibungsbelages auf gegenüberliegende Enden zweier
Kupplungselemente gegenläufig aufgewickelten Schraubenfedern, deren eines Ende jeweils
fest an dem einen Kupplungselement verankert und deren anderes Ende jeweils mit
dem anderen Kupplungselement verbindbar ist.
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Bei bekannten Reibungskupplungen dieser Art ist entweder nur eine
einzige Schraubenfeder vorgesehen oder aber liegen die Schraubenfedern in kreuzweise
geneigten Ebenen, wenn man sich zweier Schraubenfedern bedient. Verwendet man nur
eine Schraubenfeder, so kann man die Kupplung nur dann betätigen, wenn sich die
eine Kupplungshälfte in einer einzigen, bestimmten Richtung bewegt. Mit der Verwendung
von zwei Schraubenfedern erhält man zwar eine Zweirichtungskupplung. Durch die kreuzweise
geneigte Anordnung der Schraubenfedern behindern sich diese gegenseitig beim Arbeiten
und benötigen mehr Platz.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es möglich ist, Reibungskupplungen
mit zwei Schraubenfedern zu .bauen, deren Windungen sich gegenseitig nicht behindern
und bei .der trotzdem eine raumsparendere Anordnung erzielt wird.
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Diese Vorteile erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß die Windungen
der beiden Schraubenfedern aus abwechselnd parallel nebeneinanderliegenden, kreisbogenförmigen
Abschnitten bestehen, die an ihren Enden jeweils durch diagonal zur Kupplungsachse
verlaufende, sich überkreuzende und in alternierenden Richtungen eingekerbte Abschnittemiteinander
verbunden sind.
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Vorteilhaft ist, wenn die Kreuzungspunkte der diagonalen Abschnitte
jeweils auf einander diametral gegenüberliegenden Geraden liegen. Man erhält damit
symmetrische Verhältnisse, die ein symmetrisches Arbeiten der Kupplung und einen
leichten Zusammenbau gewährleisten.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung .dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Teilquerschnitt einer umkehrbaren Schraubenfederreibungskupplung
gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Ansicht der Teile in entkuppelter Stellung, F
i g. 3 und 4 Teilschnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der F i g. 2, F i g. 5 einen
Schnitt nach Linie 5-5 der F i g. 1, F i g. 6 eine schaubildliche Ansicht einer
der Schraubenfedern, F i g. 7 eine Ansicht entsprechend F i g. 2, wobei die Schraubenfedern
in gekuppelter Stellung sind, F i g. 8 eine Abwicklung eines Teiles einer Windung
einer der Schraubenfedern, F i g. 9 eine Teilabwicklung von Windungen der beiden
Schraubenfedern am nicht verankerten Ende, wobei die eine Schraubenfeder zu besseren
Darstellung geschnitten ist, F i g. 10 eine Stirnansicht zur Darstellung des Zusammenbaus
der beiden Schraubenfedern, F i g. 11 einen Querschnitt nach Linie 11-11 der Fig.7,
F i g. 12 eine Ansicht entsprechend F i g. 11 zur Übertragung eines Drehmomentes
in entgegengesetzter Richtung.
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Die Kupplung weist ein Reibungsband 15 auf, das die zylindrischen
Trommeln 13 und 14 gleicher Größe umgibt, die durch eine Antriebswelle 10 bzw. eine
getriebene Welle 11 getragen sind. Das Band ist lose um die Trommeln 13 und 14 zwischen
deren Flanschen 17 und 18 herumgewickelt, wobei seine Enden durch
einen Spalt 16 (F i g. 5 und 11) getrennt sind, der so weit ist, daß er ein volles
Zusammenziehen des Bandes um die Trommel herum sogar unter Druck erlaubt, nachdem
eine erhebliche Abnützung im Gebrauch aufgetreten ist.
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Die Reibungskupplung weist zwei zylindrische Schraubenfedern 27 und
28 von im wesentlichen gleichem Durchmesser auf, die konzentrisch zur Kupplungsachse
und dem Reibungsband 15 gewickelt sind, wobei die einander entgegengesetzt gewickelten
Windungen der einen Schraubenfeder mit den Windungen der anderen Schraubenfeder
abwechseln. Dadurch
wird bei Anwendung,, eines Servo- oder Steuerdrehmoments
zwischen entgegengesetzten Enden der beiden ineinandergewickelten Schraubenfedern
die eine Schraubenfeder aufgewickelt und die andere abgewickelt und .damit das Band
15 auch bei Drehrichtungswechsel zusammengedrückt und die beiden Trommeln 13, -14
gekuppelt.
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Die beiden Schraubenfedern 27, 28 sind aus federndem Stahldraht,:von
rechteckigem Querschnitt gebildet. Die Teilstücke 27ä, 27b überkreuzen die
Teilstücke 28 a, 28 b an den Punkten 30 und 33, wodurch eine umgekehrte Aufwicklung
der beiden Schraubenfedern erzielt wird und im zusammengebauten Zustand zugleich
ein gleichzeitiges, Abwickeln der einen Schraubenfeder und ein Aufwickeln der anderen
Schraubenfeder @ möglich ist. Wenn die Schraubenfedern frei und von gleichem Durchmesser
sind, wie es in F i g.1 und 2 .dargestellt ist, sind die Überkreuzungspunkte 30
entlang einer Mantellinie 31 des durch die zwischengewickelten Schraubenfederwindungen
.definierten Zylinders im Abstand angeordnet, während-die Kteuzüngspunkte 33 der
Teilstücke 27b und 28b in einer ähnlichen Reihe angeordnet und entlang einer Mantellinie
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(F i g. 9)_ auf der diametral entgegengesetzten Seite der Schraubenfedern
. angeordnet sind. Die Querstücke 27c, 27d ; -28e und 28d haben eine solche
Länge, däß die abwechselnden parallelen Teile 27a, 27b, 28a und 28b
der beiden Schraubenfedern untergebracht werden, die, wie in F i g. 2 dargestellt,
mit nur geringem gegenseitigem Spiel nebeneinanderliegen.'Dieses Spiel, das üblicherweise
einem Zehntel der Breite oder Stärke des Federdrahtes entspricht, reicht aus, um
die axiale Verlängerung der aktiven Schraubenfeder zu gestatten, wenn die letztere
aufgewickelt und - dadurch etwas im Durchmesser reduziert wird. -Um eine wolle Anlage
des Bandes 15 durch die inneren Kanten der parallelen Teilstücke 27a,
27b
der Schraubenfeder 27 oder der entsprechenden Teil-. stücke
28 a;' 28 b der Schraubenfeder 28 zu erreichen, sind' die diagonalen Querstücke
einer Schraubenfeder unterhalb von sich nach innen öffnenden Ker= ben' in den Querstücken
der anderen Schraubenfeder angeordnet. Die sich nach innen öffnenden Kerben sind
auf einem Querstück entlang einer Seite einer Schraubenfeder und auf der diametral
entgegengesetzten Seite der anderen Schraubenfeder gebildet, wodurch der Zusammenbau
oder das Zusammen= wickeln der umgekehrt gewickelten Schraubenfedern erleichtert
wird. Die Kerben können durch ein radiales Biegen der Federdrähte erzeugt oder durch
Wegfräsen der inneren Kantenteile der Querstücke 27d und 28e gebildet werden, wie
dies bei 35 und' 36 in F i g. 10 angedeutet ist. Diese Kerben erstrecken
sich über die volle Bogenlänge der Querstücke und verriegeln sich mit ähnlichen,
sich jedoch auswärts öffnenden Kerben 27c, 28d, die durch entsprechendes Abfräsen
der äußeren Kantenteile wie bei 37, 38 der Querstücke 27 b, 28 b gebildet sind.
-Die radiale -Tiefe der Kerben braucht nur etwas größer ,als die halbe Stärke
der Federdrähte zu sein, um ein kleines radiales Spiel 39 (F i g. 5) zwischen den
Querstücken frei zu lassen, wenn die beiden= Schraubenfedern 27, 28 entspannt sind.
Die sich überkreuzenden Teile sind durch die Kerbenbildung etwas geschwächt, jedoch
immer noch fähig, die Beanspruchung auszuhalten, die durch das Zusammenziehen- des'
Bandes 15 und durch - 'das 'Kuppeln der Hauptkupplung entsteht; da praktisch das
ganze Kupplungsdrehmoment über das Band 15 übertragen wird. Dies bedeutet, daß die
Schraubenfeder lediglich ein Servo- oder Steuerdrehmoment zum Aufwickeln -der einen
- Schraubenfeder und zum Züsammenpressen derselben um das Band herum aufzunehmen.
hat.
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Eine gegenteilige Beeinflussung zwischen den sich überkreuzenden Teilen
wird dadurch vermieden, daß mindestens eines der Enden der beiden Schraubenfedern
27, 28, z. B. durch Befestigung an einer der beiden Trommeln, gegen eine relative
Winkelverschiebung gesichert ist.
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Die entgegengesetzten ; Enden 27e, 28 e der Schraubenfedern 2.7, .28
können, ebenfalls durch Loten oder Schweißen, wie in F i g.'2. und 9 bei
45, ,angedeutet,. miteinander verbunden werdet<, so -daß sie gemeinsam.' während
des_Aufwickelns der einen Schraubenfeder und des AbWickelns, der anderen Schraubenfeder
sich .drehen: , Das Aufwickeln-einer der Schraubenfedern 27, 28 und das Abwickeln'
der anderen Schraubenfeder wird durch eine-wahlweise steuerbare Servokupplung 47
bewirkt, die als .eine magnetische 7Reibungskupplung ausgebildet ist, bei der die
Windungen 27 e, 28'e einen Ankerring' bilden, der mit den inneren und äußeren Polflächen
48; 49 eines Ringes 50 (s.. F i g. 1 und 9) in axiale kraftschlüssige Berührung
kommt: Dieser Ring 50 ist .fest auf der Antriebstrommel 13 angeordnet. Zusammen
mit - ziem: .Kern 51 eines Magnetes 52 bilden alle diese Teile einen Magnetflußkreis
53 von ringförmiger Gestalt.
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Die beiden Schraubenfedern 27 und 28 können dadurch zusammengebaut
werden, daß sie nach dein Einschieben der Windungen der einen Schrauben= feder zwischen
solche der anderen Schraubenfeder gemäß F i g.. 10 seitlich verschöben werden. -Bei
einem Aufwickeln und Zusammenziehen der Schraubenfeder 28' und einem gleichzeitigen
Abwickeln und Ausdehnen der anderen Schraubenfeder. 27 verschieben sich die Querstücke
27a, 27b, 28a' und 28 b der beiden Schraubenfedern gemeinsam um die Kupplungsachse
und in der gleichen Richtung. Da diese Teile an beiden Enden miteinander verbunden
sind, so werden die Kreuzungspunkte 30 und 33 progressiv um die Kupplungsachse,
-wie in F i g. 7 angegeben, stufenweise versetzt, wobei die gleiche Überkreüzungslage
bei allen Größen der Zusammenziehung. oder Ausdehnung der umgekehrt gewickelten
Schraubenfedern aufrechterhalten wird.
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Das Aufwickeln und Zusammenziehen der aktiven Schraubenfeder 28 wird
durch eine Einwärts-, bewegung des Querstückes 28 c begleitet, während beim Abwickeln
und Ausdehnen der Schraubenfeder 27 das darunterliegende Querstück 27 d sich nach
außen zu verschieben versucht. Sobald das Spiel 39 (F i g. 5) bei Berührung der
Querstücke 27 c und 28c ausgeglichen ist, kann' eine weitere Ausdehnung der nicht
aktiven Schraubenfeder 27 dadurch stattfinden, daß sie- exzentrisch zur Kupplungsachse
verschoben wird. Dies wird durch die Zunahme des: Spiels 39 zwischen, den Querstücken
27 und 28 d an der linken Seite der Fig. 11 angedeutet. Alle diese Teile der beiden
Schraubenfedern blockieren sich daher nicht, obwohl sie sich überkreuzen und überlappen
und die beiden Schraubenfedern einander entgegengesetzt gewickelt sind.
Die
Tatsache, daß die beiden Schraubenfedern an ihren entgegengesetzten Enden miteinander
verbunden sind, beeinflußt die geringe Ausdehnung der inaktiven Schraubenfeder nicht,
die zugleich mit dem Zusammenziehen der anderen Schraubenfeder eintritt, wenn die
letztere das Band 15 der Hauptkupplung 12 zusammenpreßt. Die Enden
40, 41 der beiden Schraubenfedern bleiben auf einem festen Durchmesser durch
ihre Verankerung und infolge der Verbindungen 45, 46 am Schraubenfederende.
Doch kann die dazwischenliegende Länge der inaktiven Schraubenfeder sich, wie in
F i g. 7 dargestellt, so weit nach außen ausdehnen, daß ein ausreichendes Zusammenziehen
der aktiven Schraubenfeder zum Kuppeln der Hauptkupplung möglich ist, auch wenn
-das Band erheblich abgenutzt ist.
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Wenn die Antriebswelle in der entgegengesetzten Richtung entgegen
dem Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil der F i g. 12 sich dreht, wird das Band
15
in der gleichen Weise bei Erregung des Magnetes zusammengezogen und die
Hauptkupplung gekuppelt. In diesem Fall ist jedoch die Schraubenfeder
27 aufgewunden und die Schraubenfeder 28 abgewunden und zum Schluß
etwas gegenüber der Mitte verschoben. Ferner verschieben sich die Kreuzungspunkte
30 und 33 aus der gelösten Stellung gemäß F i g. 2 und entgegen dem
Uhrzeigersinn so weit, bis die Spule 27 das Band 15 an die Trommeln 13 und
14 angepreßt hat.
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Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß eine der schraubenförmig
gewundenen Spulen 27, 28 mit den Trommeln 13, 14, dem Band 15 und der Servokupplung
47 zusammenwirkt, um so eine jeweils in einer Richtung wirksame Kupplung
zu bilden, die durch die Magnetwicklung 58 gesteuert wird.
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Die beschriebene Vorrichtung kann dazu verwendet werden, um zwei relativ
zueinander drehbare Teile durch Reibung kraftschlüssig miteinander zu kuppeln, und
zwar entweder durch unmittelbare Berührung mit einer drehbaren Oberfläche eines
oder beider Teile oder dadurch, daß die Schraubenfedern indirekt eine Hauptreibungskupplung
oder Bremse betätigen, durch die dann das eigentliche Kuppeln bewirkt wird.