DE1215449B - Reibungskupplung - Google Patents

Reibungskupplung

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DE1215449B
DE1215449B DEW32183A DEW0032183A DE1215449B DE 1215449 B DE1215449 B DE 1215449B DE W32183 A DEW32183 A DE W32183A DE W0032183 A DEW0032183 A DE W0032183A DE 1215449 B DE1215449 B DE 1215449B
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DE
Germany
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clutch
coil springs
springs
sections
spring
Prior art date
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Pending
Application number
DEW32183A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert H Shoquist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dana Inc
Original Assignee
Warner Electric Brake and Clutch Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Warner Electric Brake and Clutch Co filed Critical Warner Electric Brake and Clutch Co
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Publication of DE1215449B publication Critical patent/DE1215449B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/105Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with a helical band or equivalent member co-operating with a cylindrical coupling surface

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 34 (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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Reibungskupplung mit zwei unter Zwischenschaltung eines Reibungsbelages auf gegenüberliegenden 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, dadurch -gekennzeichnet, daß die Windungen der beiden Schraubenfedern (27, 28) aus abwechselnd parallel nebeneinanderliegenden, kreisbogenförmigen Abschnitten (27a, 28a; 27b, 28b) bestehen, die an ihren Enden jeweils durch diagonal zur Kupplungsachse (10, 11) verlaufende, sich überkreuzende und in alternierenden Richtungen eingekerbte Abschnitte (27 c, 28 c) miteinander verbunden sind.
  2. 2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte (30, 33) der diagonalen Abschnitte (27 c, 28 c) jeweils auf einander diametral gegenüberliegenden Geraden (31, 34) liegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1003 997; USA.-Patentschrift Nr. 2 798 581; Otto Grebe, »Neue elektromechanische und elektrohydraulische Geräte der Antriebs-, Steuer-und Regelungstechnik«, Sonderdruck der AEG, Berlin, November 1953 (aus Regelungstechnik, 1953, Heft 2 und 3).
DEW32183A 1962-05-02 1962-05-02 Reibungskupplung Pending DE1215449B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4332142C1 (de) * 1993-09-17 1995-05-11 Siemens Ag Schlingfederkupplung für zwei fluchtende Wellen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2798581A (en) * 1954-02-25 1957-07-09 Dukane Corp Solenoid operated coil clutch mechanism

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