DE1816294C3 - Federkupplung, insbesondere für intermittierenden Betrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Federkupplung mit einem drehbaren Eingabeteil und einem axial ausgerichteten drehbaren Antriebsteil, von denen ein jedes mit einer zylindrischen Kupplungsfläche versehen ist, mit einer Hauptfeder, die in Eingriff mit den zylindrischen Kupplungsflächen steht, wobei die Feder in einer solchen Richtung gewickelt ist, daß sie die Eingabe- und Abtriebsteile verbindet und das Abtriebsteil in einer vorbestimmten Drehrichtung in Bezug auf das Eingabeteil antreibt, mit einem ortsfest angebrachten Teil mit einer zylindrischen Kupplungsfläche, mit einer Steuerbuchse, die in Eingriff mit dem einen Ende der Hauptfeder steht und durch diese drehbar ist, mit einer ersten Vorrichtung zum Unterbrechen der Drehung der Steuerbuchse, die das Abtriebs- und Eingabeteil trennt, und mit einer zweiten Vorrichtung in Form einer Rückanschlagfeder, die in Wirkverbindung mit dem ortsfesten Teil und dem Abtriebsteil steht und eine Drehung des Abiriebsieüs in einer Richtung zuläßt, in der das Abtriebsteil durch das Eingabeteil gedreht wird, jedoch eine Drehung des Abtriebsteils verhindert. Derartige Federkupplungen sind insbesondere für einen intermittierenden Betrieb geeignet, und sie werden in Abhängigkeit davon ein- und ausgerückt, ob sich die Steuerbuchse drehen kann oder an einer Drehung gehindert ist.

Federkupplungen mit einer Schraubenfeder, die sich um Eingabe- und Abtriebsteile erstreckt, und mit einer Steuerbuchse, die in Eingriff mit dem einen Ende der Feder steht und gegen eine Drehung zurückgehalten werden kann oder die sich auch drehen kann, um dadurch die Arbeitsweise der Federkupplung zu steuern, sind seit langem bekannt. Ein wichtiges Anwendungsgebiet für solche Kupplungen findet sich in Maschinen, in denen die Ein- und Auskupplungsarbeitsgänge wiederholt über eine ausgedehnte Zeitspanne ausgeführt werden müssen. Die bekannten Kupplungen fallen jedoch häufig aus oder gehen zu Bruch, wenn sie mit einer sehr hohen Geschwindigkeit über eine lange Zeitspanne arbeiten müssen, z. B. mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 40 Umdrehungen pro Sekunde, und sie arbeiten außerdem kaum zufriedenstellend, wenn es erforderlich ist, die Stellung des Abifiebsteüs während eines jeden Arbeitszyklus genau zu fixieren.

Es ist bereits aus der GB-PS 4 36 284 eine Federkupplung der eingangs erwähnten Art als Freilaufaritriebsmechanismus bekannt, bei der bzw. bei dem eine schraubenförmige Hauptfeder auch die zylindrischen Kupplungsflächen des drehbaren Eingabeteils mit dem drehbaren Abtriebsteil verbindet. Bei dieser bekannten Federkupplung kann die Drehung der Hauptfeder mit Hilfe einer Steuerbuchse angehalten werden, wodurch eine Entkupplung zwischen dem drehbaren Eingabeteil und dem drehbaren Abtriebsteil erfolgt. Um ein Weiterlaufen oder Rücklaufen des Abtriebsteils zu verhindern, ist bei einigen Ausführungsformen dieser bekannten Federkupplung eine gesonderte Rückanschlagfeder vorgesehen. Ein direktes Abbremsen und Fixieren des Abtriebsteüs nach dem Auskuppeln ist jedoch nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federkupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die während eines jeden Arbeitszyklus beim Ein- und Ausrücken die Stellung der Abtriebswelle präzise fixieren kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Hauptfeder so ausgebildet und angeordnet ist, daß ein zwischen Antriebs- und Abtriebsteil gelegenes Teil der Feder bei der Unterbrechung der Drehung der Steuerbuchse direkt an der zylindrischen Fläche des ortsfesten Teils angreift, um die Drehung des Abtriebsteüs anzuhalten.

Mit einer derartigen Hauptfeder ist nicht nur eine Unterbrechung der Kraftübertragung mit Hilfe einer Steuerbuchse möglich, sondern es kann das Abtriebsteil auch mit dieser gleichen Feder sofort nach dem Auskuppeln sicher blockiert werden. Ein Vorteil besteht auch darin, daß zum Abbremsen der Drehung des Abtriebsteüs nicht noch eine zusätzliche Feder mit größerem Durchmesser vorgesehen sein muß, die das Drehmoment der Federkupplung erhöht. Die Blockierung des Abtriebsteüs geschieht sofort selbsttätig nach dem Auskuppeln, so daß maximale Sicherheit gegeben ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Federkupplung, die gemiißder Erfindung konstruiert ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Ebene der Linie 2-2 der F ig. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht der in der Kupplung der F i g. 1 und 2 verwendeten Hauptfeder;

Fig.4 eine Draufsicht einer Rückanschlagfeder, die in der Kupplung der F i g. 1 und 2 eingesetzt ist und

Fig· 5 eine Draufsicht einer in der Kupplung der F i g. t und 2 verwendeten Freilauffeder. _|0

Mit der Bezugszahl 10 ist ein Eingabeteil der Kupplung bezeichnet, auf dem eine Buchse 12 mit einem Preßsitz aufgebracht is*. Dieses Eingabeteil ist über die Buchse 12 in einem Lager 14 drehbar abgestützt, dessen Laufring-Trageteil 16, ζ B. durch Schrauben 18, am ,₅ ortsfesten Rahmen 20 befestigt ist. Das Eingabeteil 10 ist mit einer Verzahnung 22 versehen oder auf andere Weise zweckentsprechend ausgebildet, darr-t es in Pingriff mit einem treibenden Teil gebracht und durch dieses kontinuierlich gedreht werden kann. Eine _iQ Abtriebswelle 24 ist auf Buchsen 26 und 2S innerhalb des Eingabeteils 10 drehbar gelagert. Diese Abtriebswelle ist an einem Abtriebsteil 30 der Kupplung durch einen Stift 32 befestigt. Das Eingabeteil 10 und Abtriebsteil 30 weisen äußere zylindrische Kupplungsflächer. 34 bzw. ₂_s 36 auf, die von den wendeiförmigen Windungen der Hauptfeder 38 der Kupplung umfaßt werden. Die Teile 10 und 30 enthalten auch zylindrische Flächen 40 und 42, die mit einer Freilauf-Schraubenfeder 44 in Eingriff stehen.

Die Hauptfeder 38 ist eine Stufenfeder mit einem Mittelteil 46, das einen kleineren Durchmesser als die entgegengesetzten Endteile 48 und 50 aufweist. Der Durchmesser des Mittelteils der Feder ist so festgelegt, daß diese in der Kupplung einen festen Sitz auf den _3S Eingabe- und Abtriebsteilkupplungsflächen 34 und 36 hat. Der Endteil 48 der Feder hat einen Festsitz auf der inneren zylindrischen Fläche 52 einer Steuerbuchse 54, die konzentrisch zu den Kupplungsflächen 34 und 36 liegt, während der Endteil 50 der Feder einen Festsitz auf einer inneren zylindrischen Fläche 56 einer Hülse 58 aufweist, die ebenfalls konzentrisch zu den Flächen 34 und 36 angeordnet ist. Die Federendteile weisen Zungen oder Mitnehmer 60 und 62 auf, die in den Hülsen 54 bzw. 58 festgemacht sind, um jede Relativdrehung eines Federendteils und der zugeordneten Hülse zu verhindern. Es ist ferner der Festsitz zwischen den Federendteilen 48 und 50 und den Flächen 52 und 56 so kräftig, daß Schwerbeanspruchungen an den Feder-Mitnehmern 60 und 62 abgeschwächt werden. Die Hülse 58 ist, wie gezeigt, durch einen Stift 64 am Abtriebsteil 30 befestigt. Die Steuerbuchse 54 ist jedoch auf der Buchse 12 drehbar gelagert. Der mittlere Teil 46 der Hauptfeder 38 ist bei einer Aufweitung in Eingriff mit der inneren zylindrischen Fläche 56 der Hülse 58 und einer inneren zylindrischen Fläche 66 bringbar, die an einem Teil 68 ausgebildet ist, welches durch Schrauben 69 am ortsfesten Laufringtragteil 16 festgemacht ist. Die innere zylindrische Fläche 66 verläuft wie die Fläche 56 konzentrisch zu den Flächen 34 und 36.

Die Teile 68 und 58 enthalten zylindrische Kupplungsflächen 70 bzw. 72, die in Eingriff mit einer Rückanschlag-Schraubenfeder 74 stehen. Die Feder 74 ist eine Stufenfeder, die so in die Kupplung eingebaut wird, daß ihre Windungen 76 mit dem kleineren Durchmesser fest auf der zylindrischen Fläche 70 des Teils 68 sitzen und daß ihre Windungen 78 mit dem prößeren Durchmesser einen weniger festen Sitz auf der zylindrischen Fläche 72 am Teil 58 haben. Die oben erwähnte Freilauffeder 44 ist ebenfalls eine Stufenfeder, deren Windungen 80 mit dem größeren Durchmesser einen Fes'.sitz auf der zylindrischen Fläche 40 am Eingabeteil 10 haben und deren Windungen 82 mit dem kleineren Durchmesser einen weniger starken Festsitz auf der zylindrischen Fläche 42 am Abtriebsteil 30 aufweisen. Sämtliche Federn in der Kupplung, d. h. die Hauptfeder 38, die Rückanschlagfeder 74 und die Freilauffeder 44 sind alle in der gleichen Richtung gewickelt.

Im Betrieb wird das Eingabeteil 10 der Kupplung in einer solchen Richtung angetrieben, daß die Hauptfeder 3S noch fester gegen die Kupplungsflächen 34 und 36 gezogen wird (gemäß Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn), was zur Folge hat, daß das Abtriebsteil 30 ebenso wie die fest angebrachte Abtriebswelle 24 über die Feder durch das Eingabeteil 10 angetrieben werden. Während das Abtriebslei] 30 durch das Eingabeteil 10 angetrieben wird, wird die Feder 74 durch den kräftigen Festsitz ihrer Windungen 76 auf der zylindrischen Fläche 70 gegen eine Drehung angehalten und ihre Windungen 78 werden durch das Abtriebsteil überholt. Die Feder 44, welche infolge des kräftigen Festsitzes ihre Windungen 80 auf der zylindrischen Fläche 40 wirksam am Eingabeteil 10 festgelegt ist, verhindert, daß das Abtriebsteil 30 das Eingabeteil überholt, da jede derartige Neigung dazu führt, daß die Windungen 82 sich auf der zylindrischen Fläche 42 festziehen. Während der Drehung des Abtriebsteils 30 durch das Eingabeteil 10 dreht sich die Steuerbuchse 54 mit der Feder 38. Das Abtriebsteil 30 und die Abtriebswelle 24 können in vorbestimmten Stellungen durch Unterbrechung der Drehung der Buchse 54 angehalten werden, die, wie gezeigt, mit Anschlägen 84 und 86 versehen ist, welche wiederum mit einer passenden Anschlageinrichtung, etwa der Klinke 88 in Eingriff bringbar sind. Wenn die Drehung der Buchse 54 unterbrochen wird, weitet sich der mittlere Teil 46 der Feder 38 sofort gegen die zylindrische Fläche 66 des ortsfesten Teils 68 und gegen die zylindrische Fläche 56 der Hülse 58 auf, um über die Feder 38 des Abtriebsteil 30 am ortsfesten Teil 68 festzulegen, woraufhin das Abtriebsteil 30 und die Abtriebswelle 24 ihre Drehung beenden. Eine umgekehrte Drehung des Abtriebsteils 30 und der Abtriebswelle 24 nach dem Anhalten des Abtriebsteils wird durch die Rückanschlagfeder 74 verhindert, da deren Windungen 78 sich auf der zylindrischen Fläche 72 festziehen, um die Drehung in einer Richtung entgegengesetzt zur Antriebsrichtung zu blockieren. Das Ausrücken der Klinke 88 aus der Steuerbuchse 54 bewirkt, daß die mittleren Windungen 46 der Feder 38 wieder in Eingriff mit den Kupplungsflächen 34 und 36 kommen. Diese Windungen werden durch die Drehung des Eingabeteils fest gegen die Kupplungsflächen gezogen, und das Abtriebsteil wird wieder über die Feder 38 durch das Eingabeteil angetrieben.

Die Federn 38 und 44 dienen dem Zweck, praktisch jede relative Drehung der Eingabe- und Abtriebsteile der Kupplung zu verhindern, wenn die Klinke 88 aus der Steuerbuchse 54 ausgerückt ist, und die Federn 38 und 74 gewährleisten, daß das Abtriebsteil 30 in Ruhelage oder stehen bleibt, wenn die Klinke 88 sich in Eingriff mit einem der Anschläge 84 oder 86 an der Steuerbuchse 54 befindei. Die Stellung der Abtriebswelle kann daher mit der Klinke 88 genau gesteuert werden. Es ist häufig zweckmäßig, wenn die Abtriebswelle 24 periodisch zwischen Drehintervallen augenblicklich

blockiert bzw. festgestellt werden soll, daß die Klinke 88 wirkungsmäßig mit irgendeiner Kraftquelle verbunden wird, die das Eingabeteil 10 so antreibt, daß die Klinke je nach Wunsch, in und außer Eingriff mit den Anschlägen 84 und 86 bewegt wird. Bei einer Alternativausführung kann die Klinke auch unabhängig gesteuert werden, z. B. durch ein Solenoid in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen. Der Schlag oder Stoß auf die Klinke 88 ist, wenn die Klinke in Anlage mit einem Anschlag auf der Buchse 54 gebracht wird, schwach, denn die Masse der Buchse ist klein, und außerdem wird nur eine kleine Kraft an dem Anschlag benötigt, um zu bewirken, daß

sich die Feder 38 aufweitet und in verstärktem Eingrifl mit der zylindrischen Fläche 66 am Teil 68 und dei zylindrischen Fläche 56 an der Hülse 48 kommt. Die Kupplung kann daher wiederholt mit einer hoher Geschwindigkeit und über eine lange Zeitspanne hinweg betrieben werden, ohne daß die Klinke odei Steuerbuchse Schaden erleiden.

Es können auch die Rückanschlagfeder 74 oder die Freilauffeder 44 oder auch diese beiden Federr weggelassen und stattdessen bekannte Rollenkupplun gen eingesetzt werden können, die die Funktionet dieser Federn erfüllen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Federkupplung mit einem drehbaren Eingabeteil und einem axial ausgerichteten drehbaren Antriebsteil, von denen ein jedes mit einer zylindrischen Kupplungsfläche versehen ist, mit einer Hauptfeder, die in Eingriff mit den zylindrischen Kupplungsflächen steht, wobei die Feder in einer solchen Richtung gewickelt ist, daß sie die Eingabe- und Abtriebsteile verbindet und das Abtriebsteil in einer vorbestimmten Drehrichtung in Bezug auf das Eingabeteil antreibt, mit einem ortsfest angebrachten Teil mit einer zylindrischen Kupplungsfläche, mit einer Steuerbuchse, die in Eingriff mit dem einen Ende der Hauptfeder steht und durch diese drehbar ist, mit einer ersten Vorrichtung zum Unterbrechen der Drehung der Steuerbuchse, die das Abtriebs- und Eingabeteil trennt, und mit einer zweiten Vorrichtung in Form einer Rückanschlagfeder, die in Wirkverbindung mit dem ortsfesten Teil und dem Abtriebsteil steht und -eine Drehung des Abtriebsteils in einer Richtung zuläßt, in der das Abtriebsteil durch das Eingabeteil gedreht wird, jedoch eine Drehung des Abtriebsteils in der entgegengesetzten Richtung verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfeder (38) so ausgebildet und angeordnet ist, daß ein zwischen Antriebs- (10) und Abtriebsteil (30) gelegenes Teil (46) der Feder bei der Unterbrechung der Drehung der Steuerbuchse (54) direkt an der zylindrischen Fläche (66) des ortsfesten Teils (68) angreift, um die Drehung des Abtriebsteils anzuhalten.

2. Federkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (12) vorgesehen ist, in der die Buchse (54) drehbar auf dem ortsfesten Teil (16) lagert.

3. Federkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (12) für die Buchse (54) so angeordnet ist, daß sie gleichzeitig auch das Eingabeteil (10) auf dem ortsfesten Teil (16) drehbar abstützt.