DE1525389A1 - Kombinierte Feder- und Reibungskupplung der elektrisch betaetigten Bauart - Google Patents

Description

• Kombinierte Feder- und -Reibungskupplung der elektrisch betätigten Bauart. Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Kupplungsmechanismus der kombinierten Hüllfeder- und Reibungskupplunge-Bauart.
• Im allgemeinen sieht die Erfindung einen kompakten Kupplungsmechanismus in Verbindung mit einer elektromagnetischen Spule vor, der eine Drehmomentübertragungsfeder sowie eine Reibungsscheibenkupplung betätigt, welcher Mechanismus nicht nur augenblicklich in Aktion tritt, sondernaufi2besonders sanft bei seiner Betätigung ist. Der Mechanismus bewirkt einen-schnellen Drehmomentanstieg ohne Spitzen- oder Drehmomentstoßbelastungen sowie ohne ein Schleifen der Kupplung, und die Reibungskupplung wirkt als Sicherheitseinrichtung und Drehmomehtbegrenzer.
• Die vorliegend:e Erfindung sieht einen Drehmoment-Übertragungsmechanismus vort in welchem das Treibglied und das Ausgangsglied durch eine zwischenliegende Kupplungescheibennabe miteinander verbunden sind. Diese N#Lbe ist mit einem der Glieder durch eine Schraubenfeder lösbar verbunden, die durch eine elektromagnetische Spule betätigt und dann konstant mit dem anderen Glied durch e.ine Reibungskupplung verbunden, welche gleichmäßig und elastisch in die Einschaltstellung gebracht wird. Die Anordnung ist derartg daß die Schraubenfeder keine besondere Elastizität aufweisen muß, auch nicht besonders dünn oder elas * tisch sein muß, um ihre Umhüllung zu sichern, sie bedarf auch keiner dämpfenden oder Energie-aufnehmenden Mittel, alles weil die Reibungskupplung schleifen und die Stoßenürgie beim Kuppeln aufnehmen kann. Als Resultat ergibt sich.eine Drehmoment übertragende Feder von drehsteiferer und folglich kräftigerer Wirkung und von ökonomischerer Ausführung, wobei das volle Drehmoment sowohl durch die Feder als auch durch die Reibungskupplung geht. Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus der genannten Bauartg welcher besonders kompakt sowohl in seinen radialen als auch in seinen axia#len Abmessungen sowie höchst leistungsfähig in der Erfüllung der Funktionen istg für die er bestii.-irit ist. Die Anordnung der Teile ist so, daß die Feder und die Reibungskupplung radial ineinandergreifen.
• CD oder in enger Beziehung stehen-.
• Diese und andere Teile und Vorzüge der vorliegenden Erfindung ereeben sich aus der folgenden Beschreibung, die sich auf die C2 beigefügte Zeichnung bezieht, in der Fig. 1 ein - en teilweisen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei gewisse Teile herausgebrochen dargestellt oder--zur Förderung der Klarheit weggelassen sind-, C> Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine andere Kupplung C) zeigtv die in Übereinstimmung mit der 3rfindung ausgebildet'ist.und eine umkehrbare Kupplung darstellt, welche in der Lage-istg entgegengesetzt gerichtete Drehmomente zu übertrageft9 CD Fig- 3 einen anderen teilweisen Längsschnitt einer weiteren Variante der Erfindung zeigtg und -Fig- 4 einegraphische'Darsteilung der Drehkraft über die Zeit -einer Operation zeigtp dIe eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt. Figur 1-Gemäß dem Hauptte11 von-Fig. 1 der Zeichnung ist ein rotierendes Treib'fy-lied -in Form- einer Welle 1 drehbar in einem festen Gehäuse 2 mittels einem Wälzlager 3 gelagert. Das Treibglied ist mit einer-Vluffe 4 verbunden, welche ein radial erweitertes Teil bildet, das an der Welle 1 durch einen Keil 5 und einen Sicherungsring 6 befestigt ist. An der Huffe 7 ist einradialer, Flansch angelötet,--und-die Bronzelötstelle 8 bildetg- dar-ge'stellt durch Funktlinien, deg Flußlinienpfad, von dem elektromagne,tischen Hing 10. Der Rin'g-10 steht still und ist an dem Gestell oder, Gehäuse 2 befestigt. Passende Luftöffnungen sind zwischen dem R ing und-dem Treibglied vorgesehen.
• Um d-as Treibglied ist ein angetriebenes Ausgangsglied 11 drehbar und konzentrisch oder koaxial angeordnet mittels eines Wälzlagers 12. Passende axiale Gegenlageranordnungen 13 und 14, Abs-tandsstücke 15-u-nd 16 sowie ein Rücklaufring 17 und ein Sicherungsringl 8 halten das-Ausgangsglied an der Welle fest, wie noch ausführlich dargelegt wird. Das Aiisgangsgli-ed weist äußere Radzähne 19 auf, welche mit anderen (nicht gezeigten) Hädern'eines:nichtl dargestellten Wechselgetriebes oder anderen angetriebenen Gliedern känunene Das Glied 11 hatauch ein axiales Teil 20, welches die bekannten inneren Kupplungsscheibenstreifen 20a aufweist, sowie eine Stirnwand 21, Qie dort durch lialtemittel 22 befestigt ist. So bildet-das Ausgangsglied eine -"-Irorwiel, welche die heibungskupplung umgibt und einschließt sowie die Federkupplung, die noch eingehender beschrieben wird. An sich bekannte Haltgplatten 23 und 24 sind ebänfalls mit de n inneren-Teilen des Gliedes 11 -verbunden. Die..Platte 24 liegt gegen einen Ansatz 25 des Gliedes 1 l' an.,- Federnde Mittel in Form von "Belleville"-Federn 26 wirken zwischen der Stirnwand 21 und den Platten 23, um dabei konstant und gleichmäßig die hintergriffenen Reibungsplatten 27 des Gliedes 11 und Scheiben 28 einer dazwischenliegenden Küpplungsscheibennabe 30 Die Wirkungsweise. is.t sop daß wenn der Ring 10 angetrieben wird, das Ende 41 der Umhüllungsfeder 429 wenn es axial entfernt vom Flansch 7 ist,' axial gezogen oder geschoben wird zur Berührung mit dem Flansch*7. Die Endoberfläche 41 ist sowieso reibungsmäßig mit dem Plansch der Muffe verbunden,- was- die Feder augenblicklich veranlaßt, sich aufzuwickeln oder im Durchmesser zu- sammenzuziehen und so die--Oberfläche 40 stramm zu umschließen und diese Federkupplung zu betätigen. So ist die Nabe mit dem* Tr".#ibglied lösbar-verbunäen durch die Umhüllungsfeder, welche die volle Drehmomentbelas.tung übertragen kann.
• Es sei bemerktg daß die Reibungsseheibenkupplung und die Umhüllungsfederkupplung übereinander angeordnet sind, d.h. s ie sind radial übereinander gesetzt. Das Außenglied umgibt und schließt die Reibungskupplung sowie die Umhüllungsfeder ein und bildet so einen kompakten und integrierenden Mechanismus. Die besondere Anordnung de.;r beschriebenen Teile schafft einen Kupplungsmechanismus, der sowohl in seinen radialen als-auch in seinen axialen Abmessungen kompakt ist und se eine sanft arbeitende Einheit-bildet..
• Der Mechanismus und die Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, sind grundsätzlich der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ähnlieh, und-gleiche Teile-haben die gleichen Bezugszeichen, nur ist' für die Umhüllungsfeder Vorsorge für einen Antrieb in jeder Hichtung, geschaffen. Zu diesem Zweck weisen.beide Naben und Antriebsglieder eine ringförmige., aXiale Eindrehung 50 und 51 auf., Die letztere-wird von einer Muffe 52 gebildet, welche bei 53 mit dem sich radialausdehnenden Teil 54 der-Antriebewelle 55 verlötet ist. Das Teil 54 ist hier so dargestellt t als sei es ein" zusammenhängendes Teil.mit-der Welle 55. Das End,e 56".der.-Feder.ist m - it seinem gebogenen Ende 57 befestigt, welches in der bekannten Weise in ein entsprechendes Tioch in der Nabe greift. Normalerweise liegt die Feder frei auf den zylindrischen,Oberflächen der Eindrehungen in der Nabe und der Welle, außer wo sie . verankert ist. Wenn jedoch der Ring angetrieben wirdp zieht sich die Feder zusammen und ergreift die Oberflächen 60, 61 der Nabe und der Antriebswelle und ermöglicht so die Übertragung des Drehmoments in einer Drehrichtung. Wenn die Drehrichtung der Welle 55 umgekehrt und der Ring 10-angetrieben wirdg wickelt sich die Feder ab oder dehnt sich aus und veranlaßt dadurch.die anderen Oberflächen 64 und 65 der Nabe und-der Welle 55 zu kuppeln und ermöglicht so die Übertragung des Drehmoments in der entgegengesetzten Richtung.
• Mit dem gezeigten Mechanismus in den dargestellten Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung überträgt die Umhüllungsfeder als erste die D-rehmomentbelastungg welche dann an die Scheibenkupplung weitergegeben wird. Die Schei#«enkupplung kann schlei-C) feng bis die volle Belastung übertragen ist, und so wirkt die Reibungsscheibenkupplung.wie.ein Drehmomentbegrenzer, der eine .Beschädigung der Feder verhindertg welche sonst durch starke stoßartige Anlaufd-rehmomente hervorgerufen werden könnte. Die_in Fig- 3 dargestellte Abwandlung ist b(#sonders geeignet.9 wenn eine relativ niedrige Drehzahl und eiii.hohes Drehmoment zusammentreffen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung Ist die Reibungskupplung innerhalb der Umhüllungsfeder angeordnet. :Die Anordnung ist derartv-daß *die Reibscheiben 70 direkt mit*-der Antriebewelle 7 1 verbunden sind und clurch "Belleville"-Fe.dern 72 in Berührung mit den dazwischengeschalteten Scheiben 73 gehalten werden, welche beim Drehen-mit einem überstehenden,-axial ausgedehnten Teil 74a eiAer dazwis-chenliegenden Kupplu'ngsscheibennabe 14 verbunden ist. Die Nabe 74 ist*über ein Wälzlag r 75 auf der Antriebawelle 71 gelagertt und-ein Aussenglied 76-ist drehbar auf dem Muffenteil 77 der Nabe über Wälzlager 78 angeordnet. Abweichend hiervon könnte das Außenglied auch direkt auf der Antriebswelle frei umlaufbar angeordnet sein.
• Das Außenglied weist einen äußeren Getrie'bekranz 79 aufi der -mit nicht dargestellten Mitteln in entsprechender Verbindung stehen kann. Das Außenglied hat auch einen vorstehenden Teil 80 mit einer ringförmigen Eindrehung 81, die sich in axialer Richtung und in Verlängerung mit einer gegenüberliegenden Eindrehung 82 in der Nabe 74 erstreckt.
• ,In den Eindrehungen.81 und-82 ist eine umhüllende Schraubenfbder 84 angeordnet und mit ihrem abgebogenen Ende 85 in dem Außenglied verankert; ihr freies Ende liegt in der Nähe einer elektromagnetischen Spule 87e. die am Gehäuse 88 befestigt ist. Ein Einsatz 89 aus Bronze wird durch die Lötstelle an dem Außenteil 90 der Nabe gebildet. Dieser Bronteteil sichert einen Flußweg, wie er durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, welcher das Ende der Feder veranlaßt, sich gegen den Boden der Eindrehung 82.zu strecken, wenn die Spule erregt ist. Die Feder liegt normalerweise frei auf den zylindrischen Oberflächen der Eindrehungen 81 und 829 außer an der Stelle 8 59 an der sie-befestigt ist, und wenn die Spule ß7 erregt wird, wird sie entweder die radialen Innenflächen der Eindrehungen 81 und 82 anpacken oder ihre radialen Außenflächen in deLi Drehrichtung der Antriebswelle 71 bringen und so das Außenglied 76 entsprechend antreiben.
• Nit-dem in Fig. 3 dargestellten Mechanismus ist eine kompakte Anordnung geschaffen, in der als erstes die Reibungskupplung betätigt wird, aber dabei als Sicherheitsvorrichtung oder i"'Iaximaldrehmoment-Begränzer dient, um die Federkupplung zu schützen. Beide Kupplungen übertragek zusammen die volle-Drehmomentbelaetungg und die kombinierte.Wirkungsweise resultiert in einer sanften Aufnahme der Belastung:mit keinen stoßwe.is en Spitzenbelastungen.
• Pig. 4 zeigt eine-graphische Darstellung des Drehmomente-in Abhängigkeit von der Zeit für eine effektive Betätigung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Kupplung. Der Punkt 92 zeigt an# wänn die Spule erregt wurde, und der Abstand 93 deutet eine Zeitspanne von etwa 0906 Sekunden an, während der die lätzte Windung der Hüllfeder sich.-axial bewegtp-eodaß diese Windung sich abwickelt und die Feder leicht glelten kann. Dann ist eine Z.e.itspanne von 0904 Sekunden dargestelltg wie in Punkt 94, die im ganzen notwendig istg um die Kupplung tatsächlich zu betätigen.. Die Kurve-zeigt dann weiterg wann die maximale Drehmomentbelastung bei 95 erreicht ist. Das Drehmoment bleibt konstant mit keinen Spitzenstoßbelastungen. Andererseits zeigt die gestrichelte Linie- 96 an diesem Punkt eine typische Drehmoment-Spitzenbelastung für eine bekannte Kupplung. e m e i n e s Bei der vorliegenden Anordnung brauchen die Windungen der Federn keine bestimmte Gestalt oder Größe-aufzuweiseng um eine' bestimmte Spannkraft oder Beweglichkeit hervorzurufen und so die Greifaktion zu sichern. Stattdessen kann eine Feder aus drehsteifem und starkem Material verwendet werden, wodurch Störungen-r.vermieden werden.
• Der vorliegende Mechanismus hat bewieaeng daß er augenblicklichin Aktion treten kann und sehr sanft im.Einschalten und.ohne Spitzenstoßbelastungen arbeitet.
• Verschiedene Arten, die Erfinduüg auszugestalten, sind aus dem Inhalt der folgenden.Ansprüche zu entnehmeng in denen besonders der Erfindung anzusehen ist.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r Ü o h e 1. Drehmomentübertragungsmechanismus, gekennzeichnet durch ein umlaufendes,-antreibendes Glied-, ein angetriebenes Außenglied, das auf dem antreibenden Teil drehbar und koaxial gelagert is*t, eine dazwischenliegende Kupplungsseheibennabeg die-frei und drehbar auf dem antreibenden Teil ge- lagert ist, eine umhüllende Schraubenfeder mit Windungen, die über eines der genannten Teile und der Näbe angeordnet ist, wobei die Feder ein Ende aufweist, das drehbar ausweichen kann, ferner durch feststehende elektromagnetische Spulen, um das eine Ende der Feder zum reibungsmäßigen Bewegen der Muffe und zum folglichem drehbaren Abweichen zu bewegen sowie u m eine Drehmomäntbewegung zwischen der Muffe und den genannten anderen Gliedern-zu bewirkeng sowie Mittel zum gleichmäßigen und ruhigen Bewegen der genannten Kupplungs--teile in die Kupplungsstellung.
2. 2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetl daß die genannten Heibüngskupplungsmittel und die umhüllende iiehraubenfeder in radialer Aufeinanderfolge angeordnet sind* 3- Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnety daß die genannte Nabe ein überstehendes, sich axial erstreckendes Teil aufweist und-die Reibungskupplungsmitt el Re'ibungsscheiben einschließen, die an-dem genannten Nabenteil angeordnet sind und sich von diesem radial nach außen erstrecken. Mechanismus nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß das eine der genannten Teile und der Nabe eineringförinige undaxiale tindrehung aufweiseng in der -die Feder angeordnet ist, sowie Mittel zum Befestigen des einen Endes der Feder, wobei die Erregung der genannten Spule eine- Abweichung des freien. Endes'der Feder bewirkt, so daß deren Zusammenziehung eine Drehmomentübertragung in der Drehrichtung und die Ausdehnung der Feder eine Drehmomentübertragung in deranderen Drehrichtung bewirkt. 5. Mechanismus nachInspruch 1, dadurch-gekennzeichnet, daß die genannten Spulen rund, um das antreibende Teil und die Nabe angeordnet sind und das eine Ende der Feder die Nabe bewegts während da.s andere Ende-axial verschiebbar ist. 6. Mechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rei#ungskupplungsmittel-radial-außerhalb der Schraubenfeder angeordnet sind, derartg daß sie konzentrisch zu dieser liegen. 7. Mechanismus nach Anspruch 6p dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe ein vorstehendes und radial nach außen sich erweiterndes und außerhalb der Feder liegendes Teil aufweist, und die Reibungsscheiben der Heibungskupplungsmittel in dem genannten Teil angeordnet sind und sich von die-sem radial erstrecken. 8. Mechanismus nach Anspruch 5p dadurch gekennzeichnetg daß in dem genannten antreibenden Teil und der Nabe jedes eine ringförmige, qxiale Ilindrehung aufweistg--in der'-die Feder gelagert ist, sowie Mittel für die Befestigung eines Endes der Feder in der Nabet wobei die-Zusammenziehung der Federwindungen eine Drehmomentübertragung inder einen Drehrichtung und die Ausdehnung der Windungen eine Drehmomentübertragung - in'der anderen'-Richtung bewirkt. Mechanismug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein feststehendes Gehäuse, in welchem das antreibende Teil.gelagert ist, und durch in dem Gehäuse angeordnete Wälzlagersowie die genannten Außenteiley welche einen sich axial erstreckenden Teil einschließen, der sich radial nach außen ausdehnt und die.genannte Schraubenfeder sowie die Reibungskupplungsmittel einschließt. 10.."IvIechanismus nach An:spruch 9, dadurch gekennzeichnetg daß die Kupplungsmittel radial außerhalb der Feder und konzentrisch zu dieser angeordnet sind# 11. Mechanismus nach Anspruch 10t dadurch gekennzeAhnetg daß die Nabe einüberstehendes Teil aufweist-, welches mit der Außenseite der Peder fluchtet und die Reibungsscheiben der Reibungskupplungsmittel an diesem Teil angeordnet sind und sich hiervon radial erstrecken.