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Selbsttätig abschaltende Uberlastungskupplung Die Erfindung bezieht
sich auf eine selbsttätig abschaltende Überlastungskupplung, bestehend aus einer
drehelastischen und einer durch diese bei Überlast gelösten ein- und ausrückbaren
formschlüssigen Kupplung, bei der eine Hälfte der formschlüssigen Kupplung mit der
Antriebswelle, eine Hälfte der drehelastischen Kupplung mit der Abtriebswelle fest
verbunden ist und die beiden anderen Kupplungshälften zu einem Zwischenglied miteinander
verbunden sind. Eine derartige Überlastungskupplung ist u. a. in der deutschen Patentschrift
46 &4o beschrieben.
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Diese Überlastungskupplung hat einige Nachteile, die die Erfindung
zu beheben sucht. Wenn die formschlüssige Kupplung gelöst ist, .so daß das Antriebsmoment
nicht weiter auf die getriebene Welle einwirkt, kann letztere sich unter dem Einfluß
des darauf einwirkenden Gegenmomentes, z. B. das von der Spannung in einem aufzuwickelnden
Draht herrührende Rückdrehmoment, rückwärts drehen, was unter Umständen unerwünscht
und störend sein kann. Aus der britischen Patentschrift 512 791 ist eine überlastungskupplung
bekannt, bei der die Antriebswelle über eine drehelastische Kupplung durch Federn
mit einem Zwischenglied verbunden ist. Die bei der Überlastung auftretende Drehung
des Zwischengliedes gegenüber der Antriebswelle hat zur Folge, daß eine formschlüssige,
das Zwischenglied mit der Antriebswelle verbindende Kupplung ausgerückt wird und
zugleich eine Kupplung zwischen der Abtriebswelle und einem unbeweglichen Teil zu-
Stande
kommt, wodurch das Zurückdrehen der von dem Zwischenglied abgekuppelten Abtriebswelle
verhütet wird.
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Die beiden vorerwähnten Überlastungskupplungen weisen den Nachteil
auf, daß eine selbsttätige Wiederherstellung der Verbindung zwischen der Abtriebswelle
und der Antriebswelle nach Aufhebung der Überlastung nicht stattfindet.
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Bei der erfindungsgemäßen Überlastungskupplung, der dieser Nachteil
-nicht anhaftet, ist zwischen dem Zwischenglied und einem Gestellteil ein Freilaufgesperre
od.,dgl. angeordnet, und beim Zurückdrehen der drehelastischen Kupplung aus der
Überlaststellung wird die formschlüssige Kupplung wieder eingeschaltet.
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Im normalen Betriebszustand ist also das Zwischenglied mit der antreibenden
Welle gekuppelt: Bei Überlastung ist es mit einem stillstehenden Teil gekuppelt,
so daß die getriebene Welle sich nicht zurückdrehen kann und die drehelastische
Kupplung, solange die Überlastung besteht, gespannt und die formschlüssige Kupplung
ausgeschaltet bleibt. Die Antriebswelle kann sich also frei weiterdrehen, und die
drehelastische Kupplung übt ein Moment in der normalen Drehrichtung auf die getriebene
Welle aus.
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Die formschlüssige Kupplung zwischen dem Zwischenglied und der Antriebswelle
oder diejenige zwischen dem Zwischenglied und dem stillstehenden Teil kann auf verschiedene
Weise ausgestaltet werden. Es können Reibungskupplungen, elektromagnetische Kupplungen,
Klauenkupplungen oder Sperrklinkenanordnungen verwendet werden. Wenn eine Sperrklinkenanordnung
als Freilaufgesperre verwendet wird, ist es erwünscht, daß dabei eine am Zwischenglied
drehbar befestigte, durch Betätigungsstifte an der zweiten Hälfte der drehelastischen
Kupplung gesteuerte Gesperreklinke in einen am stillstehenden Teil vorhandenen Zahnkranz
eingreift, so daß unabhängig von der Winkelstellung des Zwischengliedes beim Ausrücken
der formschlüssigen Kupplung die Sperrklinke bei Betätigung unmittelbar gegen einen
Anschlag stößt und nicht erst die drehelastische Kupplung sich zu entspannen vermag.
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Wenn eine Sperrklinkenanordnung als Kupplung zwischen dem Zwischenglied
und der Antriebswelle verwendet wird, ist es vorteilhaft, die am Zwischenglied befestigte
und durch Betätigungsstifte an der zweiten Hälfte der drehelastischen Kupplung gesteuerte
Kupplungsklinke mit einem auf der Antriebswelle sitzenden Zahnkram zusammenarbeiten
zu lassen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Abtriebswelle, unabhängig
von der Winkelstellung, die die Wellen zueinander einnehmen, sobald die überlastung
aufhört, in Bewegung versetzt wird, da die Kupplungsklinke sofort einen Zahn findet,
an dem sie einrasten kann. Wenn die Überlastungskupplung nach der Erfindung derart
ausgebildet ist, daß die Kupplung zwischen dem Zwischenglied und dem stillstehenden
Teil ausgerückt wird, bevor die Kupplung zwischen dem Zwischenglied und der Antriebswelle
zum Eingriff kommt, wird hierdurch verhütet, d'aß die zwischen diesen beiden Vorgängen
verlaufende Zeit so groß wird, daß die noch auf die Abtriebswelle einwirkende Belastung
die Möglichkeit hat, diese Welle und das Zwischenglied, das nun lediglich mit dieser
Welle verbunden ist, merklich zurückzudrehen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die
Fig. 1, 2 und 3 sich auf das gleiche Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beziehen.
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Fig. i ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform, teilweise im
Schnitt; Fig. 2 ist ein Schnitt senkrecht zu Fig. 1; Fis. 3 ist ein Schnitt, von
der entgegengesetzten Seite aus betrachtet; Fi.g. 4; zeigt eine andere Sperrklinkenausbildung.
Die Antriebswelle 24, die zur Handbewegung mit einem Knopf 2,i versehen ist, ist
hohl und umschließt die Abtriebswelle 9, - auf der mittels eines Stiftes g. ein
Mitnehmer 3; befestigt ist. Das Antriebsmoment wird über ein Zwischenglied 4. von
der Welle 2I4, auf den Mitnehmer 3 übertragen. Dieses Zwischenglied sitzt drehbar
auf der Welle 9 und ist durch Federn :2 mit dem Mitnehmer verbunden. Diese Federn
sind einerseits an auf dem Mitnehmer 3. angeordneten Stiften ig, andererseits an
auf dem Zwischenglied 4, angeordneten Stiften i befestigt. Die normale Drehrichtung
der Antriebswelle ist mit dem Pfeil P angedeutet.
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Wenn sich die Welle 24 und infolgedessen das Zwischenglied 4 in Richtung
des Pfeiles P bewegt, so wird, wie insbesondere aus der Fig.2 ersichtlich, der Mitnehmer
3@ von den Federn 2 angezogen und demnach die Welle 9 ebenfalls in Richtung des
Pfeiles bewegt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß das Zwischenglied 4; mit
der Welle 24; gekuppelt ist. Diese formschlüssige, in Form der Kombination Sperrklinke
und Sperrad ausgebildete Kupplung ist in Fig. 3 ersichtlich. Die Kupplungsklinke
1.2 ist auf dem Zwischenglied 4, um einen Zapfen drehbar befestigt. Sie arbeitet
mit dem auf der Antriebswelle 241 sitzenden Sperrad ri zusammen. Auf der Kupplungsklinke
ruht eine Feder io Bei Überlastung der Abtriebswelle 9 bleibt diese hinter der Antriebswelle
2i4 zurück; mit anderen Worten, die Abtriebs.welle macht eine Drehung gegenüber
dem mit der Antriebswelle gekuppelten Zwischenglied 4. Wie näher erläutert wird,
wird durch diese Drehung die Kupplungsklinke 12 von dem Sperrad i i abgehoben.
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Auf dem Zwischenglied q. ist eine zweite Klinke 1-5, auf der eine
Feder 17 ruht, drehbar um eine Welle 14 befestigt. Diese Gesperreklinke
15 liegt gegen einen Stift 1'6 an, die am Mitnehmer 3 befestigt ist und durch
einen tangentialen Schlitz 25 des Zwischengliedes (Fig. 2) hervorragt.
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Wenn der Mitnehmer 3 hinter der Welle 24 zurückbleibt, da das
zu übertragende Moment so groß ist, daß die Federn :2 infolgedessen gestreckt werden,
bewegt sich der Stift 16 durch den Schlitz 25,
und zwar um so weiter,
als das Kräftepaar größer ist. Überschreitet das Moment einen bestimmten Wert, so
wird das Ende der Gesperreklinke 1r5 nicht weiter vom Stift 16 gehemmt. Die Feder
17 ist dann bestrebt, die Gesperreklinke 15i herabzudrücken. Sollte dies aber gelingen,
so würde sie, da das auf der anderen Seite der Welle 14 liegende Ende gegen das
hintere Ende der Kupplungsklinke 12 drückt; zugleich diese heben. Dies wird aber
verhindert durch den Druck des Zahnes des Rades i i, gegen den die Kupplungsklinke
12 anliegt, und durch die Kraft der Feder 1o, die bestrebt ist, die Kupplungsklinke
12 gegen das Rad gedrückt zu halten. Der Mitnehmer 3 trägt aber noch einen zweiten
Stift 22,, der durch einen tangentfalen Schlitz 26 des Zwischengliedes q. hindurchgreift.
Dieser Stift bewegt sich bei Streckung der Federn 2 im Schlitz 26 und gelangt bei
Weiterdrehung des Zwischengliedes in bezug auf den Mitnehmer so weit, daß er die
Kupplungsklinke 12 von dem Rad i i hebt und infolgedessen die Kupplung des Zwischengliedes
mit der Antriebswelle ausrückt. Auf das Zwischenglied wirkt dann ausschließlich
das von den Federn 2 ausgeübte Moment, welche Federn sich zu entspannen suchen.
Sobald aber die Kupplungsklinke 1e von dem Rad i i abgehoben worden ist und infolgedessen
kein Zahndruck auf diese Sperrklinke einwirkt, ist die Feder 17 imstande, die Gesperreklinke
15, zu bewegen, die mit einem in einem Ring 13 vorgesehenen Zahnkranz in Eingriff
kommt. Dieser Ring ist mittels Bolzen 5 an einer Grundplatte befestigt und kann
sich infolgedessen nicht drehen.
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Die Federn 2, die sich nach dem Abheben der Kupplungsklinke 12 zu
entspannen suchen, ziehen die Gesperreklinke 15 gegen einen der Zähne dies Zahnkranzes
13" so daß das Zwischenglied und demnach auch die Welle 9 sich nicht weiter zurückdrehen
können.
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Wird die Welle 9 freigegeben, mit anderen Worten, hört die Überlastung
auf, so bewegen die Federn 2 diese Welle in der Drehrichtung P. Diese Drehung hat
zur Folge, daß der mit der Welle 9 verbundene Stift 16 gegen das Ende der Gesperreklinke
15,. stößt und diese gegen den Druck der Feder 17 bewegt, wodurch die Kupplung zwischen
dem Zwischenglied q; und dem Zahnkranz 13, ausgerückt wird. Die Bewegung der Gesperreklinke
15 ermöglicht zugleich die Feder 1o, die Kupplungsklinke 12 herabzudrücken, so daß
diese mit dem Sperraid i i in Eingriff kommt.
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Hieraus geht hervor, daß die beiden Klinken 12 und 1,5 derart zusammenarbeiten,
daß die eine Klinke in ihrer wirksamen Lage die andere in ihrer unwirksamen Lage
fixiert. Bei Überlastung kann also die Kupplung des Zwischengliedes mit dem stillstehenden
Gestenteil erst zustande kommen, nachdem die Kupplung mit der Antriebswelle ausgerückt
worden ist. Wenn die Überlastung aufgehört hat, kann die Kupplung des Zwischengliedes
mit der Antriebswelle erst zustande kommen, nachdem die Kupplung mit dem unbeweglichen
Gestellteil ausgerückt worden ist. Dies ergibt den Vorteil, daß die Klinke nicht
über die Zähne rasselt oder festhakt.
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Es ist wichtig für eine einwandfreie Wirkungsweise des Mechanismus,
daß bereits bei geringer Überschreitung des Grenzkräftepaares eine große Verdrehung
zwischen dem Zwischenglied q: und dem Mitnehmer 3; auftritt. Dazu wird erfindungsgemäß
bei der gegenseitigen Verdrehung des Zwischengliedes und der -angetriebenen Welle
das von den zwischengeschalteten Federn auf die angetriebene Welle ausgeübte Kräftepaar
nahezu konstant gehalten. Bei Verwendung von Federn entsprechend Fig.2 ist dies
durch eine richtige Wahl des Abstandes der Mitte einer jeden Feder von der Mitte
der Drehwelle erzielbax. Wenn nämlich eine Verdrehung auftritt, so werden die Federn
länger und mithin die Federkräfte größer. Der Arm, an den diese Kräfte angreifen,
nämlich der vorgenannte Abstand, wird aber kleiner. Es ist daher möglich, diesem
Abstand einen solchen Wert zu geben, daß sich das Produkt von Kraft und Abstand,
also das Drehmoment bei Verdrehung der elastischen Kupplung, nur wenig ändert.
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Bei der beschriebenem Vorrichtung wird bei Drehung der Antriebswelle
24 in einer der Richtung des Pfeiles P entgegengesetzten Richtung die angetriebene
Welle 9 nicht mitgenommen, weil die Kupplungsklinke 12 über die schrägen Zähne des
Sperrades i i gleitet. Durch diese Drehung der Welle 29 kann natürlich gegebenenfalls
auch eine andere Vorrichtung betätigt werden. Manchmal wird es erwünscht sein, auch
in dieser entgegengesetzten Drehrichtung ein Kräftepaar auf die angetriebene Welle
9 übertragen zu können. Dazu ist ein Sperrad i i mit geraden Zähnen verwendbar.
Es ist klar, daß dann in dieser entgegengesetzten Drehrichtung das Moment nicht
begrenzt ist, weil die Stifte i an den Mitnehmer 3; angedrückt werden und von einer
gegenseitigen Verdrehung dieser Teile also nicht die Rede sein kann. Eine Begrenzung
des Momentes in dieser entgegengesetzten Richtung ist hingegen durch eine Kombination
zweier hintereinandergeschalteter Vorrichtungen erzielbar, von denen die erste das
zu übertragende Kräftepaar in der einen, die zweite das zu übertragende Kräftepaar
in der anderen Drehrichtung begrenzt. Die beiden Vorrichtungen müssen dann mit einem
Sperrad r1, mit geraden Zähnen versehen sein. In diesem Fall ist es möglich, diese
beiden Vorrichtungen derart zusammenzubauen, daß eine vereinfachte Bauart erzielt
wird. Es kann z. B. der Mitnehmer der erstgenannten Vorrichtung als das mit i i
übereinstimmende Sperrad der zweiten Vorrichtung dienen.
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Fig. q ist eine Teilans,idht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßere
Vorrichtung. Die Kli ke 27 arbeitet in diesem Fall sowohl mit dem Sperrad i i als
auch mit dem Zahnkranz 13 zusammen. Sie ist um eine Welle 29 drehbar und kann unter
Einwirkung einer Druckfeder 2I8- zwei stabile Endlagen einnehmen. Sie wird vom Stift
30 betätigt, der am Mitnehmer 3 befestigt ist und durch einen Schlitz 31 im Zwischenglied
hindurchgreift.
Der übrige Teil der Anordnung stimmt mit demjenigen
der Fig. 1, 2 und 3- überein.
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Wird die getriebene Welle überlastet, so bewegt sich der Stift
30 im Schlitz 3,4 bis er gegen das obere Ende der Klinke 217' stößt und es
beiseite drückt. Hierdurch wird die Klinke von dem Sperrrad 11 abgehoben, über die
labile Zwischenlage hinwegbewegt und von der Druckfeder 28 in die andere stabile
Endlage geführt, in der sie mit dem Zahnkranz des unbeweglichen Teiles 13 in Eingriff
kommt.
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Wenn die Überlastung aufhört, entspannen sich die Federn 2, und es
schnellt der Stift 3Io im Schlitz 31 ganz zurück. Die Klinke z7 verschwenkt dabei
wieder in die dargestellte Lage, indem der untere Teil des Hebels vom Stift
3,0 am Ende seiner Bewegung im Schlitz 31 nach rechts bis über die labile
Zwischenlage hinausgedrückt wird und die Druckfeder 2i8 die Klinke in die stabile
Endlage führt, in der sie in das Sperrad 11 greift.
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Auch bei dieser Anordnung kann also die Kupplung des Zwischengliedes
mit dem stillstehenden Teil erst zustande kommen, nachdem diejenige mit der Antriebswelle
ausgerückt worden ist, und es kann umgekehrt das Zwischenglied nach der Überlastung
erst wieder mit dieser Welle gekuppelt werden, nachdem die Kupplung mit dem Gestellteil
gelöst worden ist.
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Besondere Vorteile werden durch Anwendung der beschriebenen Vorrichtung
bei einer Einstellungsvorrichtung zum Einstellen eines drehbaren Organs in einer
Anzahl vorher bestimmter Lagen mittels Rastscheiben und damit nach Wahl zusammenarbeitender
Rasthebel erhalten. Bei Drehung der Antriebswelle wird anfänglich die Abtriebswelle
mit Rastscheibe mitgenommen. Sobald diese in die gewählte Stellung gelangt, verhindert
einer der Rasthebel durch Einrasten in die Rastscheibe die weitere Drehung. Die
Abtriebswelle wird also gesperrt. Die Kupplung wird' nun auf die geschilderte Weise
betätigt, wodurch der Antrieb vollständig abgekuppelt wird und die Ausgangswelle
der Kupplungsvorrichtung dauernd mit einem Drehmoment belastet bleibt.