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Reibungskupplung für mittels Elektromotors angetriebene Nähmaschinen
Reibungskupplungen für mittels eines ununterbrochen laufenden Elektromotors angetriebene
Nähmaschinen oder andere hinsichtlich der Belastungscharakteristik gleichartige
Maschinen, bei denen die die Antriebsscheibe und das eine Kupplungsglied tragende
Kupplungswelle parallel oder im wesentlichen parallel zu der das andere Kupplungsglied
tragenden Motorwelle angeordnet ist und der. Kupplungsschluß entweder unmittelbar
durch eine nicht parallel zur Motorwelle gerichtete Bewegung der Kupplungswelle
oder mittelbar durch die Bewegung eines Zwischenreibrades erfolgt, sind bekannt.
Maschinen der angegebenen Art sind solche, bei denen kurze, stoßweise auftretende
Belastungen invielen kurzenArbeitsperioden mitLeerlaufpausen abwechseln.
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Bei den bekannten Reibungskupplungen für Nähmaschinenmotoren treten
mit dem Ansteigen der Anforderungen hinsichtlich der Anwendung möglichst hoher Stichzahlen
und der Vermeidung von Betriebslärm Schwierigkeiten auf, die durch die gerade beim
Schnellnähen wichtige Forderung eines ruckartigen Anlaufs bedingt sind, der an das
Beschleunigungsvermögen der Nähmotoren besonders großeAnsprüche stellt. Dabei hat
man das Beschleunigungsvermögen durch zwei Maßnahmen zu vergrößern versucht, nämlich
durch die Vergrößerung der dauernd umlaufenden Schwungmassen des Motors
öder
durch die Steigerung der Motordrehzahl. Diesen Unterschieden entsprechend werden
unter den bekannten Kupplungsmotoren Langsamläufer und Schnelläufer unterschieden.
Die Größenordnungen der entsprechenden Drehzahlen sind 1500 U/min und
3000 U/min.
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DieLangsamläufer kommen trotz derAnwendung größerer Schwungmassen
den Schnelläufern an Beschleunigungskraft nicht gleich, da die zur Übertragung des
größeren Drehmoments bei gleicher Leistung nötigen Steuerdrücke auf die Kupplung
die Näherinnen schneller ermüden. -Die Gestaltung der Kupplungsflächen als Kegelflächen
und die Vergrößerung der Angriffsradien der Umfangskräfte mit dem Ziel einer Minderung
der Steuerkraft sind bei bekannten Konstruktionen bereits bis an Grenzen getrieben,
die durch ,den Reibungswinkel -und die zulässigen Einbaumaße bedingt sind. Dadurch
ist keine erhebliche Besserung der Verhältnisse mehr möglich. Dies ist durch das
Aufkommen der Schnelläufer erwiesen, das trotz den von Anfang an des unruhigen Laufs
wegen gegen sie bestehenden Bedenken erfolgte: Man hat versucht, mit den zur Zeit
verfügbaren Mitteln die Laufgeräusche. erträglich zu machen. Jedoch führte dies
nicht zu befriedigenden Ergebnissen, und die Anwendung von Schnelläufern ist nicht
als endgültige Lösung zu betrachten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, stärkere Beschleunigungsvermögen
und Geräuscharmut in einer Bauart zu vereinigen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht
darin, bei einer Reibungskupplung, bei der die die Antriebsscheibe und das eine
Kupplungsglied tragende Kupplungswelle parallel oder im wesentlichen parallel zu
der das andere Kupplungsglied tragenden Motorwelle angeordnet ist und der Kupplungsschluß
entweder unmittelbar durch eine nicht parallel zur Motorwelle gerichtete Bewegung
der Kupplungswelle oder mittelbar durch die Bewegung eines Zwischenreibrades erfolgt,
die Teile so anzuordnen, daß die Annäherung der Kupplungsglieder aneinander auf
einer oder mehreren Bahnen erfolgt, die die gemeinsame Tangente bzw. gemeinsamen
Tangenten durch den bzw. die Berührungspunkte unter spitzem Winkel b;zw. spitzen
Winkeln schneiden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, die Größenverhältnisse der
Kupplungsglieder so zu wählen, daß die Drehzahl der Kupplungswelle größer als die
der Motorwelle wird.
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lEs sind zwar Kupplungsdarstellungen, u. a. eine solche für eine Nähmaschine,
vorveröffentlicht, bei denen die in Rede stehenden Winkel spitz sind. Dabei handelt
es sich aber nur um Darstellungen, bei denen die Winkel durch Zufall oder aus anderen
Gründen spitz sind. Es fehlt dort die hier offenbarte Erkenntnis. Das geht besonders
daraus hervor, daß neben Fällen, bei denen der in Rede stehende Winkel spitz ist,
auch solche Fälle dargestellt sind, bei denen der Winkel nicht spitz ist, und daß
bei Darstellungen mit spitzen Winkeln profilierte Reibräder vorgesehen sind, was
darauf schließen läßt, daß der Reibungsschluß glatter Räder nicht als ausreichend
angesehen wurde. Zü der vorveröffentlichten Darstellung eines Reibradgetriebes,
bei der der in Rede stehende Winkel ebenfalls spitz ist, wurde angeführt, daß der
Winkel nicht zu klein sein dürfe, weil sonst Betriebsstörungen auftreten könnten.
Die Erfindung ist also in diesen Vorveröffentlichungen nicht offenbart.
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In der Zeichnung ist in den Abb. i und 2 eineAusführungsform derReibungskupplung
gemäß der Erfindung in Stirn- und teilweise geschnittener Seitenansicht beispielsweise
und schematisch dargestellt; Abb. 3 und 4 zeigen Diagramme.
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Wie die Abb. i und 2 zeigen, trägt der Elektromotor i auf seinem Wellenstumpf
das als Schwungscheibe ausgebildete Kupplungsglied2", das mit dem Belag 3 gefüttert
ist. Die Kupplungswelle 4 ist einerseits mit der Rillenscheibe 5, andererseits mit
der Kupplungsscheibe 6 bestückt und in einem Schwenkarm 7 gelagert. Dieser wird
von der Rückholfeder 8 um den Drehzapfen 9 in der Ruhelage gehalten. Durch einen
der Rückholfederkraft entgegenwirkenden, an der Kette io ausgeübten Zug wird das
Kupplungsglied 6 zum Angriff an das Kupplungsglied 2. gebracht.
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Der Vorteil -der Erfindung liegt in der Möglichkeit; die Kupplungsglieder
unter beliebigem, auch kleinstem Winkel zum Eingriff zu bringen. Der Winkel ist
aus einer Untersuchung der an der Kupplungsscheibe auftretenden Kräfte ersichtlich.
In Abb. 3, die den Leerlaufzustand darstellt, bedeuten K und S die Mitten der Kupplungsachse
und der Motorachse, B den gemeinsamen Berührungspunkt der Kupplungsglieder und D
die Drehzapfenachse. Die an der Kupplungsscheibe auftretenden Kräfte sind der Kettenzug
.P, von beliebiger Größe und Richtung, .die Längskraft P" im Schwenkarm mit -der
Richtung KD und der in, der Richtung des Berührungsradius KB verlaufende
Kupplungsdruck Ph, der zusammen mit der Reibungsgröße die größte Übertragungskraft
bestimmt. Dem Diagramm ist ohne weiteres zu entnehmen, .daß mit abnehmendem Eingriffswinkel
a das Verhältnis Pk : P, sich vergrößert, also die auch von der Konüskupplung her
bekannte Keilwirkung auftritt. Im Gegensatz zur Konuskupplung wird aber bei der
erfindungsgemäßen Kupplung eine die Betriebssicherheit oder gar die Betriebsfähigkeit
beeinträchtigende Selbsthemmung vermieden, denn der Reibungsschluß löst sich durch
Abrollen des Kupplungsrades.
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Zu' dem -für die erfindungsgemäße Kupplung vorteilhaften,Einfluß der
Keilwirkung kommt noch bei zweckmäßiger gegenseitiger Lagerung der Hauptbestandteile
eine den Kettenzug unterstützende Hilfswirkung der übertragenen Umfangskraft. Sie
ist aus Abb. 4 - ersichtlich. Die Lagerdruckkomponente Pu, die der belastungsabhängigen
Umfangskraft P" entspricht, wirkt im Sinn eines zusätzlichen Kettenzugs und verursacht
neben einer Änderung der Schwenkarmlängskraft den weiteren Kupplungsdruck Pj,' ,
der den vom Kettenzug herrührenden Kupplungsdruck verstärkt, wenn die Kupplungsscheibe
der Schwungscheibe im wesentlichen
in der Richtung zugeführt wird,
in der sie von derselben nach der Berührung mitgenommen wird.