DE2351140A1 - Vorrichtung zur nichtumkehrbaren uebertragung eines mechanischen drehmoments in beiden drehrichtungen - Google Patents
Vorrichtung zur nichtumkehrbaren uebertragung eines mechanischen drehmoments in beiden drehrichtungenInfo
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Dl PL.-I NG. A. GRÜNECKER
DR.-ING. H. KlNKELDEY
DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. kauf inst o<=tbchn>
PATENTANWÄLTE
E)OOO MÜNCHEN 22
Maximilianstraße 43
Telefon 2971 00/296744 Telegramme Monopol München TJex 05-28380
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MICTEOTECNICA S.p.A.
Via Madama Cristina, 14-7 - Turin, Italien
2351H0
11. Oktober 1973
P 7393
Vorrichtung zur nichtumkehrbaren Übertragung eines mechanischen Drehmoments in beiden Drehrichtungen.
50 9.8 07/0667
2351U0
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an den eine Schraubenfeder verwendenden
Vorrichtungen zur nichtumkehrbaren übertragung eines mechanischen Drehmoments in beiden Drehrichtungen,
zum Zwecke, einige Nachteile solcher Vorrichtungen zu vermeiden.
Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Schraubenfeder auf eine feststehende Trommel mit
einer gewissen Vorbelastung aufgewickelt ist und im
11
Bereich ihrer Endwindungen Übertragungsmittel auf-
Il
weist, die durch Übertragungsmittel, die mit einem
eine Belastung bildenden drehbaren Element bzw. mit einem Motor verbunden sind, in entgegengesetzten Richtungen
angegriffen werden können, und zwar greifen
Il
die mit der Belastung verbundenen übertragungsmittel
die übertragungsmittel der Feder zur Spannung der Wicklung der Feder- auf die Trommel neigenden Richtung
'(Aufwickelrichtung) an, wahrend die" mit dem Motor verbundenen übertragungsmittel die Übertragungsmittel
der Feder in der zur Verringerung der Spannung der Yftcklung der Feder auf die Trommel neigenden Richtung
angreifen (Abwickelrichtung).
Eine derart angeordnete Feder setzt ein gewisses
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«ι
Drehmoment entgegen wenn die Übertragungsmittel die
Neigung haben, die Feder auf der feststehenden Trommel zu verdrehen, und dieses Drehmoment ist sehr massig
(Mitnahmedrehmoment) und ist eine direkte lineare
Funktion der Vorbelastungsdrehmomente wenn die Mitnehmermittel
in Richtung der Abwicklung wirken, während es bei in Aufwickelrichtung wirkenden Mitnehmermitteln
einen sehr hohen Wert erreicht (Bremsdrehmoment) und
eine direkte lineare Punktion der Vorbelastung3drehmomente
und eine direkte exponentielle Funktion der Eeibung3zahl zwischen Feder und Trommel und der Anzahl
der in Berührung mit der Trommel stehenden Windungen der Feder ist. Bei dieser Anordnung ist die
Feder im Stande, die Belastung unbeweglich zu halten solange der Motor unwirksam ist, während sie bei die
Belastung zu überwinden versuchenden Motor das Drehmoment
des Motors weniger das eigene Mitnahmedrehmoment auf die Belastung fiber trägt, und bei zur Erzeugung
einer mit der Belastung tibereinstimmenden Drehung neigendem Motor das Brems drehmoment der Feder ...;-.
dem Drehmoment der Belastung gleich'gemacht wird und
eine Mitnahme des Motors seitens der Belastung vermieden wird.
Derartige Vorrichtungen werden auf verschiedenen technischen Gebieten verwendet, wie z.B. bei den
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Antriebsvorrichtungen der Steuerungswinden der Querruder
und anderer beweglichen Teile von Flugzeugen. Um auf die Feder, bei gleicher Dimension!ermiß
der Teile, ein grösseres Drehmoment aufbringen und rationellere Übertragungsmittel schaffen zu können
und die Druckspitzen im Bereich der Unterbrechung der Endwindungen au vermeiden, ist es bekannt, die
Federn derart auszubilden, dass sie ringförmig ge~ schloseene Endwindungen aufweisen, die die betreffen-
I»
den, mit den Übertragungsmittel der Belastung und
Il
des Motors zusammenarbeitenden übertragungsmittel
tragen. Es ist aber klar, dass solche ringförmig geschlossene Windungen nicht im Stande sind, sich einzuziehen
und auszudehnen und können an der Arbeit der Feder nicht teilnehmen; die Vorbelastung der
Feder wird dadurch erreicht, dass sie derart verarbeitet wird, dass ihre Windungen einen von den beiden
Enden her zu einem mit der feststehenden Trommel interferierenden Mittelbereich abnehmenden Innendurchmesser
aufweisen. Infolgedessen bleiben einige Windungen an jedem Ende der Feder unbenutzt, wodurch
das. Bremsmoment der Feder verringert wird, und ausserdem sind die Vorbelastungsdrehmomente nicht konstant
von einer Windung zur anderen, sei es infolge der genannten Form der Feder, sei es infolge der Arbeits-509807/0667
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tolleranzen. Aber der grössere Nachteil solcher mit geschlossenen Enden versehener Federn besteht in einer
Neigung zur dynamischen Instabilität, die unter besonderen Umständen bei zur Erzeugung einer Verschiebung
dea angetriebenen Teiles in derselben Richtung
des Motors neigenden Belastung entsteht, hauptsächlich infolge der zv/ischen den Mi.tnehtneriaittelri des Motors
und der Feder entstehenden ungedämpften Anpralle, wodurch-sprunghafte
und periodische Änderungen der Geschwindigkeit und des Bremsdrehmoments hervorgerufen
werden. Dieser Nachteil ergibt sich jedoch nicht nur
bei diesen Federarten, sondern kann unter besonderen Umstanden auch bei Federn mit offenen Windungen entstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile der zweisinnigen
II . - -
und nich-'junikehrbaren Ubertragung3einrichtungen mit
auf einer feststehenden Trommel aufgewickelten Feder zu beseitigen und insbesondere zu erreichen einerseits
, das3 alle oder praktisch alle Windungen der Feder an der Erzeugung des Bremsdrehmomentes aktiv'
teilnehmen und andererseits, dass die Erscheinungen einer dynamischen Instabilität der Vorrichtung auf
wirksamer Weise vermieden werden. ·
Diene Aufgabe wird erfindungsgemttsa durch Ein-509807/0667
schaltung von. Reibungselementen gelöst, die in den
Endwindungen der Feder angebracht sind und av/ioohfn
der Feder selbst und der feststehenden Tromaol, auf
der die Feder aufgewickelt ist, wirken, wodurch ein konstantes und genau bestimmtes Bremsdrehmoaent erhalten
wird.
In der Tat, dank dem eigenen Reibungselement wird da3 Ende der Feder, das sich entgegengesetzt dom
. unter der Wirkung der Belastung stehenden Ende befindet, in der Drehung mit einem Brem3drehmoment go-.
bremst, das die Aufwicklung aller oder nahezu aller sich auf diesem der Belastung entgegengesetzten Ende
befindenden .Windungen hervorruft, so dass alle Windungen der Feder, auch im Falle Feder mit ringförmig
geschlossenen Enden, in der Erzeugung des BremaJrehmoments
wirksam werden. Ausserdem führt das durch das erwähnte Reibungselement entwickelte Heibv.ngsmoment
zwischen der feststehenden Tromnel und dem der Belastung entgegengesetzten Ende der Feder, welches
Ende, bei zur Erzeugung einer Verschiebung des angetriebenen Teiles in derselben Richtung de3 Motors
Il
neigenden Belastung, die Wirkung der Übertragungsmittel
des Motors aufnimmt, eine Dämpfung des Anpralls
Il
zwischen den Ubertragungsraitteln des Motors und der
Feder ein, wodurch das Entstehen von periodischen
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Änderungen der Geschwindigkeit und des Bremsdrehmoments
der Feder vermieden wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer als Beispiel gegebenen und die Erfindung nicht "beschränkenden
Auof-fthrungsform näher erläutert, die in den ·
■beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt ist.
Es zeigen: - · · -
Tig. 1 eine -schaubilcLliche Darstellung einer
Vorrichtung mit aufgewickelter Feder zur niehtum-
Il
kehr!)aren Übertragung eines mechanischen Drehmoments
in beiden Drehrichtungen; . .
Fig. 2 und 3 zwei Schnittansichten eines der Endringe einer Feder nach einer zur Federachse senkrechten
Ebene bzw. nach einer diametralen Ebene;
Fig. 4 den Spannungszustand der Windungen einer
ungespannten Feder auf der Trommel;
Fig. 5 eine ähnliche Darstellung des Spannungszustandes der Windungen einer gespannten Feder· auf
der Trommel.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist 1 .eine feststehende
Trommel, auf der eine Schraubenfeder 2 aufgewickelt ist, deren Endwindungen 3 und 4, die im dar-
•gestellten Beispiel ringförmig geschlossen sind, übertragungsmittel
5 bzw. 6 tragen, die im·dargestellten
Beispiel einfach sind, jedoch in der praktischen Aus-509807/0667
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führung mehrfach sein können. Mit 7 ist ein drehbares
Element bezeichnet, das die Belastung bilde tt .
die Gcheinatisch als ein an ein am drehbaren Teil 7
verankertes Seil 9 angehängtes Gewicht O s ehe ταυ ti ach
dargestellt ist; das drehbare Element 7 trügt zwei
It ti
Übertragungsmittel 10 -und 11, die mit den übortragu'ngumitteln
5 bzw. 6 der Feder 2 zu α aminen arb ο j ten }
ein jedes in einer einzigen Drehungsrichtung, und zwar in der Aufv/icklungnr-ichtung. Kit 12 ist ein Motor
bezeichnet, die zwei übertragungsmittel 13 und 14
Il
trägt, die mit den Ubei'tragungsmitteln 5 bzw» 6 der
Feder 2 zusammenarbeiten, ein jedes in der der Dre-
11
hungsrichtung dos zugeordneten Ubertragung3ta:>
ttels 10 oder 11 der Belastung entgegengesetzten Drehungsrichtung, und s;war in der Abwicklungsrichtung,
Die Arbeitsweise einer solchen Vorrichtung ist " an und für sich bekannt und besteht in: einer durch
die Feder 2 in beiden Eichtungen ausgeübten Bremswirkung, die die Belastung 7 unbeweglich macht, welche
Richtung auch sein mag, in die sie sich zu drehen neigt, solange dei Motor 12 unwirksam ist; einer
Il
direkten übertragung des Drehmoments des Motors (weniger
dos LIi tu Mb !.^drehmoment "der Feder) von einem
Il
der Übertragungsmittel 13 oder 14 des Motors auf dan
Il
zugeordnete"Ubert^agungsmittol JO oder 13 dur Belastung,
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Il
mittels de j tvugoordne ten. Ubortragungsinibtels 5 oder
6 der Fedot1, »vorm der Motor eine dem durch die Be-'
las; tu ig bo ·./LrI: te a ■ "Drehmoment entgegengose bzto Drehung
erzeugt; Uiid der Aufbringung, seitens der Feder auf
die Belastung, eines Breraodrehmoments, das dem Drehmoment
der Uo-las bung gleich und entgegengesetzt ist-,
wodurch die .{,obremste" Drehung der Belastung gestattet
wird, wenn dir Motor eine mit dem durch die Belastung
aufgebrachten Drehmoment üboreiristiuunen&ii Drehung erzeugt.
Erfindungisgiiiallso ist-ein Reibungselement 15 zwi-"fichen
jedera JPoderende 3,4 und dor feststehenden Trommol
1 eingeschalt; fc. Dieses Reibungselement ist in don
Figuren 2 und 3 als eine gewellte Lamelle ausgebildet, die in eine am Ende der Feder angeordnete Rille
einguschaltob ist und mit Interferenz zwischen dem
Bodon. dar Rille und der feststehenden Trommel wiikt;
ea ist aber einverstanden, dass das Reibungselement in irgendwelcher anderen,- dem Fachmann durch seine
Ko-imtniano eingegebene und für die Betriebsbedingungen,
für-welche dis Vorrichtung bestiuuüt'ist, geeigneten
Fora ausgeführt werden kann.
Ι'λπΙ. der Anwesenheit der genannten Reibungseletuente
entwickelt sich, bei Beanspruchung der Feder, 5 Of) 807/06.67
2351U0
ein. Re ibungsdrehmoment zwischen jedem Felerende
3, 4 und der Trommel 1, -unabhängig von der Wirk
der zwischenliegenden Windungen dar Feder und von der Richtung der Beanspruchung.
Im Falle einer Feder mit ringförmigen geschlons.e-
nen Endwindungen ist die Anordnung der Windungen iu
Bezug auf die Oberfläche der feste te hend3ii Trori :-·!.,
bei Abwesenheit einer Belastung, gleich derjenigen, die in Fig. 4 schematiach dargestellt ist. Die den
Endwindungen 3, 4 benachbarten Windungen nähern sich allmählich an die Trommel (in dem dargestellten Bai—
spiel stehen drei Windungen, auaser der Endwindungen,
nicht in Berührung mit der Trommel) bis zu dem in
dargestellten Beispiel aus sech3 Windungen bestahend'.-n
Mittelgebie b, in welchem die Windungen der Feder auf
der Trommel mit einer gewisser Vorspannung auflit:*;en.
Deswegen, welche dio Arbeitorichtung auch nein r«ag,
wenn auf der Trommel die Kontraktion der an deti mit
den Übertragungsmittel des Motors eingreifenden Ende
liegenden Windungen nicht hervorgerufen wird (wie erj w'irklicU
bei den Federn der bekannten Vorrichtungen geschieht) , so bleiben die an die Trommel in der Nähe
dieses Ende3 nicht anliegenden drei Winlungen unwirksam,
wodurch, unter Inbetrachtnahme der Exponentlalität
der das Drehmoment an die Anzahl der wirksamen "u'i
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A4 2351U0
"bindenden. Funktion, eine erhebliche Verringenmg
des Drehmoments.
Wenn alter, wie es gem&ss der Erfindung geschieht, flje AnWesenlitd t von Reibungselementen 15 ein ReibungstQoment
zwischen jeder Endwindung 3, 4 und der Trommel
1 hervorruft, 30 wird das auf ein Ende, dor Feder aufgebrachte
Drehmoment in den Stand" gesetst, ausser der Kontraktion der in der Nühe des das Di-ehmonif.-nt
der P-alastung aufnehmenden Endes liegenden Windungen,
auch die Kontraktion der in der Nähe des entgegengesetzten
Endes befindlichen Windungen zu erzeugen, v?3lches Ende durch das genannte Reibimgsmoruent abgehalten
wird. Man erhält dann eine Anordnung der Windungen,
v.'ie diejenige, die in Fig. 5 dargestellt ist,
die zeigt, dass in diesem Falle alle Windungen dor Feder hinsichtlich der Erzeugung des Bremsdreliniot;ient3
wirksam, werden.
Es ist klar, dass diese Arbeitsweise in "beiden
I .
Drehriohtungcn ausgeführt wird, wobei zu diesem Zwecke
inner das ,ion ige Reibung3e lernt ni wirksam ist, das sich
an dem Kndc befindet, das dem dta Drehmoment der 13e-/t
mfnchraenden Ende enig<?gengesetr5t ist.
:j.·.;·■^ jL'dcm, wenn der Anpra]! zwischen den Ubertra-/mngsniiilcln
des Motors und demjenigen der Feder nlalt-
fh-clat, ic »vird dieser Anprall, anstatt sich direkt
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2351U0
und frei auf die Windungen, unter Hervorrufung der bekannten dynamischen Instabilitätserscheinungen, zu
tibertragen, durch das zwischen dem Federende, auf das das Antriebsiaoment aufgebracht wird, und der feststehenden
Trommel anwesende Reibungsmoment absorbiert
oder gedämpft wird, so dass die dynamischen Instabilitätserscheinungen auf wirksamer Weise verhindert
werden.
Es ist klar, dass diese Erscheinungen entstehen auch wenn die Enden der Feder 2 nicht ringförmig
geschlossen, sondern offen sind. Deshalb, zum besonderen Zwecke der Vermeidung der dynamischen Instabilitätserscheinungen, kann die Anwendung der erfindungsgemässen
Anordnung auch bei Vorrichtungen, mit aufgewickelter
Feder mit offenen Enden in Betracht genommen werden. Auch in diesem Falle wird allerdings
eine Erhöhung des Bremsdrehtnoments erreicht, obwohl
alle Windungen .immer wirksam sind, im Zusammenhang mit der Tatsache, dass das von der Feder auf die
Trommel tlbertragenes Drehmoment am Ende der letzten Windung nicht mehr annuliert wird, sondern nimmt
hier den durch das in dieser Windung angeordnetes Eeibungselernent bestimmten Wert an.
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Claims (4)
1.j Vorrichtung zur nichtumkehrbaren Übertragung eines
xfrehmoraents in beiden Drehrichtungen, der Art, bei der
eine -feststehende Trommel,- eine auf dieser Trommel mit
Vorbelastung aufgewickelte und an ihren Enden mit tJbertragungsnii'tteln
versehene Schraubenfeder, ein Belastungselement, das mit Übertragungsmittel]! versehen ist, die
mit den Übertragungsmitteln der Federenden in der Aufwickelrichtung
zusammenarbeiten, und ein Motor, der mit Übertragungsmitteln versehen ist, die mit den Übertragungoinitteln
der Federenden in der Abwickelrichtung zusammenarbeiten,
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen jedem Federende (3, Λ) und der feststehenden Trommel (1) ein zur Erzeugung eines
vorbestimmten Reibungsmoments zwischen dem betreffenden Federenden- und der feststehenden Trommel bestimmtes Reibungselement
(15) eingeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die-auf der feststehenden Trommel,
(1) aufgewickelte Schraubenfeder (2) aus einer Schraubenfeder mit ringförmig geschlossenen Enden (3, 4·) besteht.
3· Vorrich-tung nach Anspruch Λ .und gegebenenfalls 2,
dadurch gekennzeichnet, daß· ein jedes
der genannten Reitkmgselemente (15) in einer am Endteil
der Feder (2) gebildeten und der feststehenden Trommel . (1) zugewandten Rille angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein jedes der genannten Reibungselemente als eine gewllte Lamelle (15) ausgebildet ist,
5098 07/0667
2351 KO
die zwischen dem Boden der sie aufnehmenden Rille am Ende der Eeder (2) und der feststehenden Trommel (1)
mit vorbestimmter Belastung wirkt.
509807/0667
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8125 | Change of the main classification | ||
| 8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: ENTFAELLT |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |