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Die Erfindung betrifft eine Schraubenfederband-Kupplung für zwei miteinander
fluchtende Wellen, mit einer die Wellenendabschnitte überbrückenden, in Axialrichtung
im wesentlichen unverschiebbar gehalterten Schraubenfeder und einer koaxial zur
Schraubenfeder angeordneten, axial verschiebbaren und frei drehbaren Schaltmuffe
mit winklig zueinander verlaufenden Nockenbahnen zum Betätigen der Schraubenfederenden.
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Bei einer bekannten Kupplung dieser Art ist das eine Schraubenfederende
fest mit dem einen Wellenende verbunden, während das andere Ende der Schraubenfeder
durch Axialverschiebung der Schaltmuffe in Radiglrichtung verschiebbar ist. Beim
Einrücken äe"rl Kupplung wird zunächst dieses Federende gegen die z#Iindrische Wandung
der anzukuppelnden Welle gpdrückt ' und durch den dadurch erzielten Reibschluß-zwischen
Federende und einiükuppelnder Welle wird die Feder entgegen ihrer Eigenspannung
verdreht, wodurch der Federdurchmesser verändert wird und sich die Windungen der
Feder reibschlüssig an die zylindrische Wandung der anzukuppelnden Welle anlegen.
Bei einer weiteren bekannten Kupplung sind die sich gegenüberliegenden Wellenenden
konisch ausgebildet, und im ausgerückten Zustand der Kupplung ist die die Wellenenden
überbrückende Schraubenfeder durch die Schaltmuffe zusammengedrückt. Das Einrücken
der Kupplung wird durch Freigabe der Federenden ausgelöst, wodurch diese unter der
Eigenspannung der Feder gegen die konischen Wellenabschnitte gedrückt werden. Der
durch die Eigenspannung der Feder bewirkte Reibschluß zwischen Federende und Wellenkonus
sucht die Federenden gegeneinander. zu verdrehen, wodurch sich die Federwindungen
an den Konus anlegen und dadurch die Wellenenden miteinander verbinden sollen.
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In beiden Fällen ist das Ein- oder Ausrücken der Kupplung von der
Eigenspannung der Feder, der Größe des übertragenen Drehmoments und der Güte des
Reibungsschlusses zwischen Feder- und Wellenenden abhängig; außerdem sind die bekannten
Kupplungen nur bei stets gleicher Wellendrehrichtung funktionsfähig.
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Im Gegensatz dazu werden bei einer weiteren bekannten Federbandkupplung
die mit radial vorstehenden Teilen versehenen Schraubenfederenden zwangsweise in
winklig zueinander verlaufenden Nockenbahnen der Schaltmuffe geführt, so daß sich
die Federenden bei der Axialverschiebung der Schaltmuffe in Umfangsrichtung gegeneinander
verstellen, wodurch sich der Federdurchmesser ändert und die Wellen miteinander
gekuppelt oder voneinander entkuppelt werden. Bei dieser Kupplung ist jedoch die
Schaltmuffe drehfest mit der einen Welle verkeilt, und das Drehmoment wird von der
Schaltmuffe über die radial vorstehenden Teile an die Feder und von dort an die
Abtriebswelle übertragen. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, daß die radial
vorstehenden Teile im eingerückten Zustand der Kupplung mit dem übertragenen Drehmoment
belastet sind und die Größe des übertragbaren Drehmomentes daher begrenzt ist; außerdem
ist die das Drehmoment übertragende Schaltmuffe nur Schwer verschiebbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenfederband-Kupplung zu
schaffen, bei der die Veränderung des Federdurchmessers und damit der Ein- und Ausrückvorgang
der Kupplung zwangsweise erfolgt, und die sich auch für die übertragung größerer
Dreh-Momente eignet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schraubenfederband-Kupplung der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schraubenfederenden
an sich bekannte radial vorstehende Teile aufweisen, die sich, wie weiterhin bekannt,
bei Axialverschiebung der Schaltmuffe in Umfangsrichtung gegeneinander verstellen,
wobei jedoch die übertragung des Drehmoments unabhängig von den radial vorstehenden
Teilen der Schraubenfederenden erfolgt.
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Bei der erfindungsgemäßen Kupplung dienen -die radial vorstehenden,-
in den Nockenbahnen der frei drehbaren Schaltmuffe zwangsweise geführten Teile nur
dazu, eine Veränderung des Schraubenfederdurchmessers zu bewirken; die Drehmomentenübertragung
zwischen den Wellen hingegen erfolgt nicht über die radial vorstehenden Teile, sondern
unmittelbar von einem Wellenende über die Schraubenfederwindungen an das andere
Wellenende. Außer durch diese vorteilhafte Wirkungsweise zeichnet sich die erfindungsgemäße
Kupplung durch einen einfachen Aufbau aus; sie bestellt aus nur wenigen, leicht
zusammenbaubaren Einzelteilen, und die Wellenenden bedürfen keiner besonderen Bearbeitung.
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Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird ..die Erfindung an Hand der Zeichnungen
beispielsweise erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht! eines
Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Schraubenfederbandkupplung, .--Fig.2
einen Schnitt längs der Linie2'-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt
durch eine solenoidbetätigte Federbandkupplung, F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel
zur Verbindung zweier Hohlwellen und F i g. 5 eine Seitenansicht einer abgeändert
ausgebildeten Schaltmuffe.
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Nach der Darstellung der F i g. 1 und 2 sind die Antriebswelle
2 und die Abtriebswelle 4 miteinander fluchtend angeordnet, wobei die Abtriebswelle
4 drehbar am Ende der Antriebswelle 2 gelagert ist und ein Zahnrad 5 trägt.
Eine Schraubenfeder 6 umgibt die miteinander fluchtenden Endabschnitte der
beiden Wellen und ist in entspanntem Zustand lose um beide Wellen herum angeordnet.
Jedes der beiden Federenden ist radial nach außen abgebogen und bildet dadurch
je ein radial vorstehendes Teil 8 bzw. 10. An jeder Welle ist
ein Sprengring 12 bzw. 14 angeordnet, der derart auf dem Wellenende angebracht ist,
daß er als Anschlag für ein Schraubenfederende dient, wenn die Feder im entspannten
Zustand mit Abstand von den Außenflächen der beiden Wellen verläuft. Um die Feder
6 in Eingriff mit der Antriebs- und der Abtriebswelle zu bringen und die
beiden Wellen miteinander zu kuppeln, ist eine die Schraubenfeder umhüllende zylinderförmige
Schaltmuffe 16 vorgesehen, die eine Nockenbahn 18 aufweist, welche
aus einer geraden, in Axialrichtung der Schaltmuffe und der sich fluchtenden Wellen
verlaufenden Nockennut 20 und einer dazu abgewinkelten Nockennut 22 besteht. Der
radial vorstehende Teil 10 sitzt in der geraden Nockennut 20 und der Teil
8 in der abgewinkelten Nockennut 22 ein. Die Nockennuten sind so breit, daß
die Teile 8 und 10
ohne Totgang gleitend in ihnen
geführt sind. Die Schaltmuffe ist gegenüber den Wellen und der Feder in axialer
Richtung verschiebbar und auf den Wellen frei drehbar gelagert. Bei Axialverschiebung
der Schaltmuffe behält der Teil 10, der innerhalb der geraden Nockennut angeordnet
ist, seine Winkellage bei, wohingegen der zweite radial vorstehende Teil
8,
der innerhalb der abgewinkelten Nockennut 22 liegt, in Umfangsrichtung
verstellt wird. Wird die Schaltmuffe im Sinne der F i g. 1 nach links verstellt,
so verstellen sich die radial vorstehenden Teile 8 und 10
in Umfangsrichtung
gegeneinander, wodurch der Schraubenfederdurchmesser über die gesamte Länge der
Schraubenfeder verringert und die Antriebs- mit der Abtriebswelle verbunden wird.
Die Sprengringe 12 und 14 verhindern, daß sich die Schraubenfeder bei Axialverschiebung
der Schaltmuffe in Achsrichtung unzulässig weit verschiebt. Nach der Darstellung
der F i g. 1 und 2 wird die Schaltmuffe über eine Manschette 24 und einen
Hebel 26 betätigt.
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Falls erwünscht, kann die Schraubenfeder auch in ständigem Eingriff
mit einem Wellenende stehen und nur mit dem anderen Wellenende ein- bzw. auskuppelbar
sein. Dies hat den Vorteil, daß die ständig mit dem einen Wellenende verbundene
Schraubenfeder kürzer ausgeführt sein kann und daß auf die Sprengringe, die die
Feder in Axialrichtung im wesentlichen unverschiebbar halten, verzichtet werden
kann.
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Zur Verbesserung der Wirkungsweise und Verringerung der Abnutzung
der Wellenenden kann auch zwischen beiden Wellen ein Distanzring vorgesehen sein,
der einen etwas größeren Durchmesser als die Wellenenden aufweist und auf dessen
Außenumfang die Federwindungen fest aufsitzen.
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In F i g. 3 ist eine Einrichtung zur Axialverschiebung der
Schaltmuffe dargestellt. Die Schaltmuffe 70, in der sich die Nockenbahn befindet,
bildet den Anker eines Solenoids. Die Schaltmuffe wird normalerweise durch die Feder
74 in eine Stellung gedrückt, in der sich die vorstehenden Teile 8 und
10
der Schraubenfeder 6 in ihrer Normallage befinden. Bei Erregung
der Solenoidwicklung wird die Schaltmuffe in Axialrichtung entgegen der Kraft der
Feder 74 verschoben, wodurch sich die vorstehenden Teile 8 und
10 in Umfangsrichtung gegeneinander verstellen und die Kupplung ein- oder
ausgerückt wird, je nachdem, ob die Wellenenden normalerweise durch die Schraubenfeder
miteinander verbunden oder voneinander gelöst sind.
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Nach dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dient
die Schraubenfederband-Kupplung zum Verbinden zweier miteinander fluchtender Hohlwellen
80 und 82, die an ihren Enden die axialen Bohrungen 84 und
86 aufweisen. In den Wellenbohrungen liegt die Schraubenfeder 88,
die die Wellen überbrückt und im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser
besitzt, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrungen 84 und
86.
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Die Schraubenfederenden sind radial nach innen gebogen und bilden
zwei radial nach innen vorstehende Teile 90 und 92, und eine zylinderförmige
Schaltmuffe 94 ist innerhalb der Feder angeordnet und verläuft von einem zum anderen
Ende der Feder; an der Außenfläche der Schaltmuffe ist eine Nockenbahn
96 ausgebildet, die aus einer ersten in Axialrichtung verlaufenden geraden
Nockermut 98 und einer dazu abgewinkelt verlaufenden zweiten Nockennut
100 besteht. Die radial nach innen vorstehenden Teile liegen jeweils in einer
Nockennut. Zur Axialverschiebung der Schaltmuffe ist eine Schaltstange 102 vorgesehen.
Nach der Darstellung der F i g. 4 liegt die Schraubenfeder normalerweise
nicht an den Innenflächen der Wellenbohrungen an; auch in diesem Fall kann jedoch
die Schraubenfeder entweder mit einem Wellenende ständig oder mit beiden Wellenenden
normalerweise im Eingriff stehen.
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In F i g. 5 ist eine abgeänderte Anordnung der Nockenbahnen
auf der Schaltmuffe gezeigt, bei der beide Nockenbahnabschnitte winklig gegenüber
der Kupplungsachse geneigt sind, so daß beide Schraubenfederenden bei einer Axialverschiebung
der Schaltmuffe winklig gegenüber der Schaltmuffe verstellt werden, um eine sehr
schnelle Betätigung der Kupplung zu erreichen. Die Schaltmuffe 110 ist mit
einer sich in Axial- und Umfangsrichtung erstreckenden Öffnung 112 versehen, in
deren Mitte ein Längsglied 114 einstückig angefonnt ist, das sich in Längsrichtung
der Schaltmuffe vom Endteil 116 zum Endteil 118 erstreckt und zungenförmig
ausgebildet ist.
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Das eine Ende des Längsgliedes 114 ist gegenüber dem andern Ende verjüngt
ausgeführt, so daß seine Seitenkanten 120 und 122 Nockenflächen ergeben, die mit
den beiden radial vorstehenden Endteilen 124 und 126 der Kupplungsfeder im
Eingriff stehen. Durch die winklige Neigung beider Nockenbahnen gegenüber der Kupplungsachse
werden die radial vorstehenden Teile bei einer Axialverschiebung der Muffe schneller
relativ zueinander verschoben, was eine Beschleunigung des Kupplungsvorganges zur
Folge hat.
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Durch geeignete Wahl der Neigung der Nockenflächen bzw. Nockennuten
läßt sich die Ein- bzw. Ausrückgeschwindigkeit der Kupplung an die geforderten Betriebsbedingungen
anpassen.