DE2003425A1 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Jean-Claude CRISTIN GENEVE / Schweiz

Kupplungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine zweckmässige und vorteilhafte Ausbildung einer Reibungskupplung für XJhrwerke und andere Anwendungsbereiche.

Es sind Kupplungsvorrichtungen bekannt, welche zwei oder mehr Klinken aufweisen, die drehbar um eine Sägezahnanordnung sind. Derartige Kupplungen haben jedoch den Nachteil, dass sie einen erheblichen toten Gang aufweisen und ihre Reibung in entkuppeltem Zustand verhältnissmässig hoch ist. .

Andere Kupplungseinrichtungen verwenden Rollen oder Kugeln und eine sternförmige Nocke, wobei Schrägen zur Führung dieser Rollen oder Kugeln vorgesehen sind. Bei derartigen Kupplungen sind jedoch nur sehr geringe Toleranzen für eine einwandfreie Arbeitsweise zulässig,

so dass, sie aus serordentlich genau gearbeitet sein müssen.

Alle die bekannten Kupplungen dieser Art weisen daher eine zu hohe Reibung in ausgekuppeltem Zustand auf und erfordern eine komplizierte

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Bearbeitung mit geringen Toleranzen, was sich nachteilig auf eine Serienfabrikation auswirkt.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Schaffung einer Kupplungsvorrichtung, welcher verhältnismässig einfach in ihrer Konstruktion ist und keine übergenauen Abmessungen erfordert.

Eine solche Kupplungsvorrichtung ist hierzu gekennzeichnet durch eine Scheibe innerhalb eines Zylinders, welche wenigstens einen Kreisbogenabschnitt an ihrem Aussenumfang zur Anlage an der Zylinder innenfläche aufweist und mittels einer exzentrischen Krafteinwirkung verschiebbar ist, wobei eine nicht gleitende Haftung zwischen dem Scheibenumfang und der Zylinder innenfläche auftritt, wenn der Hebelarm der einwirkenden Kraft kürzer ist als die Sehne durch den Berührungsabschnitt zwischen Scheibenumfang und Zylinder innenfläche, und eine Trennung zwischen Scheibe und Zylinder fläche, wenn der Hebelarm grosser als diese Sehne ist.

Bei einer zweckmässigen Ausführung der erfindungsgemässen Kupplungsvorrichtung ist diese Scheibe mit einer Mittelöffnung versehen, die an ihrem Innenumfang wenigstens einen Vorsprung aufweist, an welchem die exzentrische Kraft über eine Nocke angreift. Zur Dämpfung einer allzu grossen Krafteinwirkung kann an der Scheibe ein weicher stossdämpfender Angriffspunkt vorgesehen werden.

Es ist ferner möglich, wenigstens einen schwenkbaren Hebel vorzusehen, der drehfest auf einer Achse mit einer Abflachung sitzt, welche die Scheibe in entkuppeltem Zustand von der Zylinderinnenwand abzieht, in eingekuppeltem Zustand jedoch hierauf nicht einwirkt.

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In den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Kupplungsvorrichtung dargestellt, wobei zeigen:

Fig. 1 S eine Draufsicht auf eine Kupplungsvorrichtung bei einem

■ Umkehr rad in entkuppelter Stellung,

Fig. 2 s die gleiche Darstellung wie in Fig. 1 in eingekuppeltem

Zustand, .

Fig. 3 : einen Schnitt entlang der Linie HI-III nach Fig. 2, Fig. 4 : einen Schnitt durch eine doppelte Kupplung in einer Drehrichtung, koaxial mit einer Schwingmasse eines automatischen Aufzuges, ·

Fig. 5 : die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 : einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 5, Fig. 7 : die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 : die Draufsicht auf eine Abwandlung hiervon, Fig. 9 : dieselbe Darstellung in eingekuppeltem Zustand, Fig. 10 : die gleiche Darstellung in entkuppeltem Zustand, Fig. II; einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung'und

Fig. 12 s ein Schema der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Ausbildung einer Kupplungsvorrichtung.

Nach diesem Schema der Fig. 12 ist eine Scheibe 4 frei beweglich im Innern eines Zylinders 5 mit dem Radius R angeordnet. Diese Scheibe 4" weist an ihrem Aussenumfang einen Kreisbogenabschnitt auf, welcher sich an die Zylinderinnenfläche anlegen kann.

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Die Scheibe 4 unterliegt bei M einer Krafteinwirkung F-, deren Wirkungsrichtung parallel zur Symmetrieachse der Scheibe gerichtet ist. Diese Symmetrieachse der Scheibe geht durch den Drehungsmittelpunkt O.

Ist ^der Reibungskoeffizient zwischen der Scheibe und dem -Zylinder und <f> der Reibungswinkel so kann gesetzt werden V = tg <£ .

Die Reibungskraft fThat als Modul JF I = jpJF I.

Die Momente JiJ, und /i ' der Kräfte F₁ und F_ gegenüber dem Drehungsmittelpunkt O sind gleichgerichtete Vektoren in der Zylinderachse und in entgegengesetzten Richtungen.Es genügt daher, die Module dieser Momente zum näheren Verständnis der Verhältnisse zu vergleichen.

Wenn|/{ ρ I geringer ist als \ji F₂J bleibt die Scheibe gegenüber dem Zylinder unbeweglich.

Wenn dagegenW" j grosser ist alsJ/^ I verschiebt sich die Scheibe gegenüber dem Zylinder.

Oder J^₁ j = J-J * OH und

wird OH^g ,/_o. R

und der|(_o klein, so dass tg^(_o = -=— , wobei C die Sehne durch den Kreisbogenwinkeldt der Zylinderinnenfläche ist.

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Man erhält somit OH> C*

Wenn daner der Hebelarm der exzentrischen Kraft F₁-, welcher an der Scheibe angreift, grosser ist als die Sehne durch den Berührungsabschnitt zwischen Scheibenümfang und Zylinderinnenfläche, wird sich die Scheibe verschieben. .

Umgekehrt, wenn dieser Hebelarm kürzer ist als diese Sehne, bleibt die Scheibe unbeweglich gegenüber dem Zylinder.

Es wird auf diese Weise möglich, durch Veränderung des Heblearmes der exzeTitrischen Krafteinwirkung F. den Zylinder 5 durch die Scheibe 4 in Umdrehung zu versetzen oder nicht und nach diesem Prinzip eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsforrn der erfindungsgemässen Kupplungsvorrichtung kann vorzugsweise Verwendung finden in Uhrwerken. Sie besteht aus einer Scheibe 4, deren Umfang einen Kreisbogenabschnitt aufweist, welcher zur Anlage an die zylindrische Innenfläche eines Umkehrrades 5 kommt. Diese Scheibe 4 ist mit einer Mittelöffnung versehen, die einen na ch innen gerichteten Vorsprung 2 aufweist.

Innerhalb dieser Mittelöffnung ist eine Nocke 1 angeordnet,welche drehfest auf einer mittleren Antriebswelle sitzt· Diese Nocke ist mit zwei Anschlagspunkten 3 und 6 für die Scheibe 4 ausgestattet. Diese beiden Anschlagspunkte 3 und 6 für die Scheibe 4 sind in der Weise angeordnet, dass der Hebelarm der auf die Scheibe einwirkenden Kraft grosser ist als die Sehne durch den Berührungsabschnitt zwischen dem Scheibenümfang und der Zylinderinnenfläche des Umkehrrades 5, Zur Vermeidung einer Jle'ibung in entkuppeltem Zustand zieht der Berührungspunkt 6.

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die Scheibe 4 von der Trommel weg, bis zu dem Augenblick, wo ein Wechselspiel zwischen den beiden Punkten 3 und 6 eintritt. Die Anschlagspunkte 3 und 6 bewegen dann die Scheibe symmetrisch.

Fig. 2 zeigt die Kupplungsvorrichtung in eingekuppeltem Zustand, wobei allein der Vorsprung 2 in Kontakt mit der Antriebsnocke 1 ist, so dass der Hebelarm der auf die Scheibe 4 einwirkenden Kraft kleiner ist als die Sehne des Reibungswinkels.

Die Scheibe nimmt immer eine genaue Lage gegenüber dem Mittelpunkt des Umfangssektors ein, welcher dem Trommelumfang entspricht, so dass jede Verklemmung vermieden wird. Wenn daher die Scheibe von innen gegen den Umfangswinkel gedrückt wird, ist kein gegenseitige s Gleiten zwischen der Scheibe und der Trommelinnenfläche mehr möglich, so dass eine drehfeste Verbindung zwischen diesen beiden Teilen ents teht.

In Fig. 3 ist ein Ritzel 9 dargestellt, welches drehfest mit der Nocke 1 verbunden ist. Die Scheibe 4 wird von der Abdeckung 7 des Umkehrrades 5 gehalten. Dieses Umkehrrad sitzt frei auf der Achse 8 und kann nur in Umdrehung versetzt werden, wenn die Nocke 1 eine Kraft auf den Vorsprung 2 ausübt.

Als Ausführungsform nach Fig. 4 wird die von der Schwingmasse 10 gelieferte, kinetische Energie von einer Trommel 18 in einer Richtung über die Scheibe 14, den fest an einem Ritzel sitzenden Umkehrfinger und dann über ein Ritzel 12 übertragen. In anderer Richtung durch die Scheibe 16, welche ihrerseits den Umkehrfinger 15 und die Mittelachse des Ritzels 17 und damit das Rad 19 antreibt.

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In dieser zweiten Richtung treibt das Rad 19 das Ritzel 12, welches drehen kann, ohne in Reibungsberührung mit der Trommel 18 zu sein. Diese Verbindung zwischen dem Rad 19 und dem Ritas el 12 ist jedoch in dieser Figur nicht dargestellt, welche einen Schnitt zeigt.

Diese Ausführungsform hat nur eine sehr schwache Reibung in entkuppeltem Zustand, welche sich praktisch nicht erhöht, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit grösser wird.

Andererseits ergibt sich aus der Tatsache, dass diese Vorrichtung bei Anwendung für einen Aufzugsmechanismus nur ein einziges Drehzentrum hat, ein Vorteil gegenüber Konstruktionen mit Klinken oder Planetenrädern, wobei es unerlässlich ist, dieAbstände zwischen den Drehzentren der Klinken genau einzuhalten, was eine grosse Genauigkeit der Bearbeitung dieser Teile erfordert.

Im Gegensatz zu Konstruktionen mit Rolen, wobei die Rollen beim Entkuppeln entlang von Laufflächen laufen, wird bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Kupplungsvorrichtung die Scheibe einfach von der Zylinderinnenfläche abgehoben. Es entsteht daher auch kein Druck gegen die Lauffläche, wie es bei den Rcßen bei hoher Umdrehungsgeschwindigkeit der Fall ist.

Da weiterhin die Trägheit der Scheibe grosser ist als diejenige einer Rolle wird irgend ein Anhaften mit Sicherheit vermieden und eine einwandfreie Wirkungsweise gewährleistet.

Ee ist ferner möglich, eine Scheibe in Form einer Feder zu verwenden, welche ein Entkuppeln verursacht in dem Augenblick, wo die Feder des Federhauses gespannt ist. Andererseits verformt sich eine solche Feder

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auch während eines Stosses, beispielsweise wenn die Kraft des automatischen Aufzuges zu gross wird, wodurch dann der Rotor entkuppelt wird. Durch diese Biegung verschiebt eich der Anschlagepunkt 2 nach auesen und überschreitet hierbei die Höhe der Sehne durch den Berührungsabschnitt, wodurch in der erwähnten Weise eine Entkupplung erfolgt.

Durch die Möglichkeit, eine solche Kupplungsvorrichtung unmittelbar in der Schwingmasse unterzubringen, erhalt man einen auseerordentlich kleinen Arbeitswinkel und damit einen Platzgewinn sowohl in der Fläche als auch in der Höhe.

Bei der Aussführungsform nach Fig. 5 der erfindu&gsgemässen Kupplungsvorrichtung ist der Umfang der Scheibe 4 mit zwei Kreisboge,mabschnitten 21 und 22 versehen, welche beide zur Anlage an Sie Zylinderinnenfläche des Umkehrrades 5 kommen. Diese Ausführung gestattet durch die beiden Anlageflächen der Scheibe 4 eine bessere Zentrierung dieser Scheibe sowie auch einen besseren Gewichtsausgleich.

Die Schnittdarstellung nach Fig. 6, entsprechend der Fig. 5, zeigt eine Vereinfachung dieser Ausführungeform. Das Innere der Trommel des Umkehrrades 5 bildet hierbei eine Art Käfig, in welcher de Scheibe 4 angeordnet werden kann. Auf diese Weise ist bei dieser Ausführungsform kein besonderer Deckel zum Abdecken der Trommel erforderlcih. Andererseits bildet hierbei der mittlere Teil 23 des Ritzels 9 selbst die Nocke.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Scheibe 4 mit zwei Kreiebogenabschnitten 24 und 25 versehen, welche symmetrisch zu eine r Aussparung 26 angeordnet sind. Andererseits weist die Mittelöffnung der Scheibe 4 eine solche geometrische Form auf, dass die Nocke 1 mit den Rändern dieser Mittelöffnung nur an dem Punkt 2 (eingekuppelter Zustand) und dem Punkt 27 (ausgekuppelter Zustand) in Kontakt kommen

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In eingekuppeltem Zustand wirkt diese abgewandelte Ausfuhrungsform in der gleichen Weise wie die vorher beschriebenen Ausführungen. In ausgekuppeltem Zustand kommt die Nocke 1 zum Anschlag an den Punkt 27 der Scheibe 4 und entfernt hierdurch die Kreisbogenabschnitte 24 und 2^der Zylinderinnenwand 5. Selbstverständlich ist hierbei der Hebelarm der auf die Scheibe 5 bei 27 durch die Nocke 1 einwirkenden Kraft grosser als die Sehne des Reibungswinkeis.

Bei dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung bei eins r Umdrehung einwandfrei ausgewuchtet, damit im ausgekuppeltem Zustand keine unnötige Abnutzung der in gegenseitiger Berührung stehenden Flächen auftritt.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach den Fig. 8, 9 und 10 trägt die Scheibe 4 auf ihrem Aussenumfang ebenfalls zwei Kreisbogenabschnitte 31 und 32 und in ihrer Mittelöffnung zwei Vorsprünge 28 und Diese beiden Vorsprünge 28 und 29 sind in der Weise angeordnet, dass bei einem Anschlag der Nocke 1 auf den einen oder anderen dieser Vorsprünge der Hebelarm dieser Kraft geringer ist als die Sehne des Reibungswinkels. Diese Ausführungsform der Vorrichtung entspricht damit einer Kupplung in zwei Richtungen.

Weiterhin trägt hierbei die Nocke edne Schwenkeinrichtung mit einem Stellhebel 30, welcher drehfest auf einer Achse 33 sitzt. Diese Achse 33 ist ihrerseits mit einer Abflachung 34 ausgestattet. Die Winkelstellung dieser Abflachung 34 der Achse 33 wird gesteuert durch den Stellhebel Sobald hierbei diese Abflachung 34 parallel zu der rückwärtigen Fläche der Nocke 1 lügt, befindet sich die Achse 33 nicht in Kontakt mit der Scheibe 4, welche über die beiden Vorsprünge 28 und 29 gegen die Innenfläche des Zylinders 5 gedrückt wird. Sobald jedoch die Abflachung 34

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rechtwinklig zu der rückwärtigen Fläche der Nocke 1 gedreht wird, übt die Achse 33 einen Druck auf die Scheibe 4 aus und entfernt diese von der Zylihderinnenfläche.

Bei der Ausführungsfοrm nach Fig. 11 ist die Scheibe 4 nicht mehr in einem Käfig oder dergleichen angeordnet, sondern hängt einfach exzentrisch an einem Mittelteil, beispielsweise an dem Ritzel 9· Selbstverständlich ist hierbei die Seite der Scheibe 4 mit einer seitlichen Ausnehmung 35 vershen, welche ein gegenseitiges Spiel zwischen dem Ritzel und der Scheibe zulässt. Die Scheibe wird auf diese Weise in geneigter Lage gehalten, und zwar durch das Ritzel an ihrem unteren Teil und durch das Rad 5 an ihrem oberen Teil.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRUECHE

   lJ Kupplungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Scheibe (4) innerhalb eines Zylinders (5), welche wenigstens einen Kreisbogenabschnitt (21, 22; 24, 25; 31, 32) an ihrem Umfang zur Anlage an der Zylinderinnenflache aufweist und mittels einer exzentrischen Krafteinwirkung verschiebbar ist, wobei eine nicht gleitende Haftung zwischen dem Scheibeumfang und der Zylin de rinnenfläche auftritt, wenn der Hebelarm der einwirkenden Kraft kürzer ist als die Sehne durch den Berührungsabschnitt zwischen Scheibenumfang und Zylinder innenfläche, und eine Trennung zwischen Scheibe und Zylinder, wenn der Hebelarm grosser als diese Sehne ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Scheibe

   4 mit einer Mittelöffnung, die an ihrem Innenumfang wenigstens einen Vosprung (2; 28, 29) aufweist, an welchem die exzentrische Kraft über eine Nocke (1) angreift.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gdtennzeichnet durch einen weichen, sto s β dampfende η Angriffspunkt der exzentrischen Kxtft an der Scheibe.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen schwenkbaren Hebel (30) auf einer Achse (33) mit einer Abflachung (34), welche die Scheibe (4) im entkuppeltem Zustand von der Zylinderinnenwand abzieht, im eingekuppeltem Zustand jedoch hierauf nicht einwirkt.

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