DE2830350C3

DE2830350C3 - Schraubenfederkupplung zum Kuppeln eines Handantriebes mit einer Welle

Info

Publication number: DE2830350C3
Application number: DE2830350A
Authority: DE
Inventors: Dr.sc.techn. Alfred Winterthur Brunner
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1981-05-27
Also published as: ES479611A1; SE443250B; US4257500A; CA1100771A; DE2830350B2; NL7902701A; DE2830350A1; JPS552880A; JPS607122B2; CH626960A5; BE876189A; SE7904123L

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schraubenfederkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE-PS 93 258 ist eine solche Kupplung bekannt, die die Aufgabe hat, eine Drehbewegung beliebigen Drehsinns von einer ersten Welle auf eine zweite Welle zu übertragen, ohne daß umgekehrt eine Drehung der zweiten Welle auf die erste Welle übertragen wird. Bei dieser bekannten Kupplung ist der Mitnehmer fest mit je einem Ende beider Federn verbunden, die unter Kraftschluß an der Innenmantelfläche der Stützbüchse anliegen. Beim Betätigen des Mitnehmers vom Handrad her wird die eine der Federn gezogen und bewirkt durch Verkleinerung des Wickeldurchmessers ein kraftschlüssiges Anliegen an der antreibbaren Welle. Das Ende der anderen Feder wird jedoch im Sinne einer Vergrößerung des Wickeldurchmessers gestoßen. Da sich der durch den Innenmantel der Stützbüchse vorgegebene Wickeldurchmesser nicht vergrößern kann, wird hierdurch der Anlegevorgang der anderen Feder behindert. m> Es ist somit keine sichere Funktion der Kupplung gewährleistet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einwandfrei funktioniert und konstruktiv einfach und sicher ist und insbesondere sich einfach bedienen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird der Nachteil der bekannten Kupplung behoben, indem der Mitnehmer jeweils nur auf die eine der beiden Federn wirkt, z. B. die eine an einer außen liegenden Büchse anliegende Feder zieht, nicht aber die andere Feder drückt

Ein weiterer Vorteil im Sinne der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, daß keine besondere Manipulation zum Bremsen der Stützbüdise notwendig ist, weil diese unter der dauernden Wirkung einer Bremse steht Damit besteht keine Gefahr, daß im Falle einer manuellen Notbetätigung, z. B. eines Ventils, in einer Panikstimmung vergessen wird, gleichzeitig mit dem Handantrieb die Bremse zu betätigen.

Die Maßnahme nach Anspruch 2 bringt zusätzliche konstruktive Vereinfachungen. Die Verbesserung nach Anspruch 3 gestattet sodann, das Drehmoment des Handantriebes zu begrenzen, so daß das Einschalten des Stellmotors nicht von Hand verhindert werden kann. Außerdem wird verhindert, daß bei laufendem Motor dessen Bewegung durch Handeingriff voll abgebremst werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand von zwei Figuren schematisch erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupplung und

F i g. 2 stellt einen Ausschnitt eines Schnittes nach der Ebene IMI dar, wobei die Welle weggelassen ist.

Aus einem mit einem Flansch 1 endenden Gehäuse 2 eines Elektro-Drehstellmotors ragt ein Wellenende 3. Das andere, nicht gezeichnete Ende der Welle wirkt beispielsweise über ein Getriebe auf ein Ventil. Auf dem Flansch 1 ist ein Gehäusering 5 Mittels Schrauben 6 befestigt. Ein Deckel 7, durch Schrauben 8 an einem Flansch 9 des Gehäuserings 5 befestigt, verschließt den Gehäusering stirnseitig. Der Deckel 7 weist eine Nabe 10 auf, in der ein Wellenstummel U eines Topfes 12 gelagert ist Auf dem freien Ende des Stummels U sitzt durch einen Keil 13 gesichert ein Handrad 14. Der Topf 12, der zusätzlich durch ein nicht gezeichnetes Kugellager im Gehäusering 5 abgestützt sein kann, enthält an seiner Innenseite ein zylindrisches Lager 16, in dem eine zylindrische Büchse 17 drehbar gelagert ist. Die Büchse 17 weist in halber Länge einen über einen Teil ihres Umfangs sich erstreckenden, radial durchgehenden Schlitz 18 auf. In der zylindrischen Wand des Topfes 12 ist. durch nicht gezeichnete Mittel gesichert, ein Mitnehmer 20 verankert der als Parallelepiped 21 mit rhombischer Grundfläche durch den Schlitz 18 bis in der Spalt 24 zwischen der Büchse 17 und der Welle 3 radial hineinragt. In diesem Spalt sind zwei aus Vierkantdraht gleichsinnig gewundene Schraubenfedern 25 und 26 eingelegt, die mit radialer Vorspannung an der Büchse 17 anliegen. Die einander direkt benachbarten Enden 27 und 28 der Schraubenfedern 25 und 26 sind spitzwinklig abgekröpft, derart, daß die abgekröpften Enden parallel zu zwei Flächen des Parallelepipeds 21 verlaufen. Die äußeren Enden 29 und 30 der beiden Schraubenfedern 25 bzw. 26 sind etwa rechtwinklig abgebogen, sodaß die freien Schenkel parallel zur Federaehse stehen. Sie sind im Eingriff mit in zwei Ringen 31, 32 angeordneten radialen Nuten 40 bzw. 41. Die Ringe 31, 32 sind zwecks justierung einstellbar an den beiden Stirnseiten der Büchse 17 angeschraubt. Die Einstellung ist dabei so gewählt, daß zwischen dem Parallelepiped 21 und den Enden 27 und 28 je ein kleines Tangentialspiel 42 und 43 auftritt.

Im Gehäusering 3 ist radial von innen her ein Nippel

34 eingeschraubt, in dessen Bohrung ein Bremszapfen

35 sitzt, der durch eine Wurmschraube 36 über eine Feder 37 an die Büchse 17 angepreßt wird.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt:

Im Normalbetrieb wird die Welle 3 durch den erwähnten, nicht näher dargestellten Elektro-Drehstellmotor angetrieben. Da die Federn 25 und 26 mit radialer Vorspannung an der Büchse 17 anliegen, wobei zwischen den Federn und der Welle sich ein bestimmtes, kleines Spiel ergibt, rotiert die Welle bei eingeschaltetem Stellmotor ohne jeden Verschleiß. Fällt der Motor aus oder soll während eines Stillstandes sonstwie die Welle verstellt werden, so wird das Handrad 14 von Hand betätigt, beispielsweise in Pfeilrichtung gedreht. Dabei stößt der Mitnehmer 20 am Ende 27 der Feder 25 an. Da deren Ende 29 an der Büchse 17 gefesselt ist, hebt sie sich von der Büchse in Richtung nach innen ab, sich gleichzeitig auf die Welle 3 aufwindend. Damit wird vom Mitnehmer 20 über die Feder ein mit dem Verdrehwinkel des Handrades zunehmendes Drehmoment auf das Wellenende 3 ausgeübt bis dieses schließlich mitgenommen wird. Dabei wird nun auch die Büchse 17 gegp ι die Wirkung des bremsenden Zapfens 35 mitgenommen. Die Feder 25 bleibt dabei auf der Welle 3 straffgezogen. Am Handantrieb 14 ist somit ein Drehmoment auszuüben, das der Summe des Antriebsmoments der Welle 3 des vom Zapfen 35 ausgeübten Bremsmomentes und der Reibung in den Lagern entspricht

Weisen die Federn 25, 26 wenige Windungen, wie gezeichnet auf, so ist das Verhältnis zwischen dem auf die Welle 3 ausübbaren Drehmoment und dem Bremsmoment relativ klein; es steigt jedoch mit zunehmender Windungszahl, d. h. zunehmendem Umschlingungswinkel.

Wird in diesem Zustand der Drehstellmotor in der Handantriebsrichtung eingeschaltet und beschleunigt er sich auf eine Geschwindigkeit, die größer ist als die Handantriebsgeschwindigkeit, so dreht sich für einen sehr kurzen Moment die Feder 25 samt der Büchse 17 mit der höheren Geschwindigkeit der Welle 3, womit sich das Ende 27 vom Mitnehmer 20 löst und die Feder 25 an die innere Wand der Büchse 17 zurückspringt, wodurch die Übertragung des Drehmoments von der Welle 3 auf die Feder gelöst wird.

Wird im genannten Zustand der Drehstellmotor der Handantriebsrichtung entgegen eingeschaltet, so wird das Ende 29 der Feder 25 durch die nun in der anderen Richtung gebremste Büchse 17 nicht mehr gespannt gehalten, sondern frei gegeben, was wiederum ein

ίο Aufspringen der Feder 25 an die Wand der Büchse 17 zur Folge hat Dieses Aufspringen geschieht so rasch.

daß am Handrad nur ein unbedeutender Schlag zu empfinden ist

Wird das Handrad 14 in Gegenrichtung zum in der

Zeichnung angegebenen Pfeil angetrieben, so bleibt die Feder 25 vorgespannt an der Büchse 17 anliegen, während die Feder 26 durch Anschlagen des Parallelepipeds 21 am Federende 28 auf der Welle 3 aufgezogen wird, bis Reibungsschluß zwischen Feder 26 und Welle 3 erfolgt

Der Spalt zwischen der Büchse 17 und der Welle 3 ist um ein bestimmtes Obermaß größer zu wählen als die radiale Dicke der Feder 25, wobei dieses radiale Übermaß multipliziert mit der Anzahl der Windungen mal 2 π im einseitig gemessenen freien Weg des Mitnehmers 20 im Schlitz 18 mit zusätzlichem Tangentialspiel enthalten sein muß.

Durch geeignete Wahl der Vorspannung der auf den Bremszapfen 35 wirkenden Feder 37 läßt sich das seitens des Handantriebs auf die Welle 3 ausübbare

Drehmoment limitieren. Der Antrieb läßt sich daher so

einstellen, daß es unmöglich ist, von Hand den laufenden

Drehstellmotor zu blockieren. Zum gezeichneten Ausführungsbeispiel sind Varian-

ten denkbar. So könnte die vom Drehstellmotor antreibbare Welle 3 als Hohlwelle ausgebildet sein, in der die Büchse 17 auf einer mit dem Handantrieb verbundenen, mit einem Mitnehmer versehenen Welle gelagert wäre. Die Federn würden hier mit geraden,-nicht abgekröpften Enden an die Mitnehmer stoßen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In beiden Drehrichtungen nichtrückkoppelnde Schraubenfederkupplung zum Kuppeln eines Handantriebes mit einer motorisch antreibbaren Welle, wobei in einem Ringspalt zwischen zwei sich konzentrisch übergreifenden Zylinderflächen einer Stützbüchse und der Welle zwei Schraubenfedern derart angeordnet sind, daß sie bei ruhendem Handantrieb an der Stützbüchse kraftschlüssig anliegen und gegenüber der Welle Radialspiel aufweisen, wobei jeweils ein Ende jeder Feder über einen mit dem Handrad verbundenen, sich durch einen in der Stützbüchse vorgesehenen Schlitz erstreckenden Mitnehmer in Umfangsrichtung beaufschlagbar ist, während das jeweils andere Ende jeder Feder mit der Stützbüchse gekoppelt ist, und wobei eine Bremse zum Abbremsen der Drehbewegung der Stützbüchse vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (21) und die mit ihm zusammenwirkenden Federenden (27, 28) derart ausgebildet sind, daß je nach der Drehrichtung des Mitnehmers dieser ausschließlich auf das Ende der einen (23) oder der anderen (26) Feder bei außerhalb der Welle (3) liegender Stützbüchse (17) in ziehendem und bei innerhalb der Welle liegender Stützbüchse in Stoßendem Sinne einwirkt, und daß die Bremse (35) dauernd auf die Stützbüchse einwirkt.

2. Schraubenfederkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbüchse in einer zylindrischen Ausnahme (12) des Handantriebes (14) gelagert ist.

3. Schraubenfederkupplung nach einem der Ansprüche 1 und 2. dadurch gekennz ichnet. daß das Drehmoment der auf die Büchse (17) wirkenden Bremse (35) begrenzbar ist.