DEP0044118DA - Biegsame Welle. - Google Patents

Description

Biegsame Wellen dienen bekanntlich zum Antrieb ortsveränderlicher Werkzeuge, Geräte, Tachometer usw. Sie bestehen aus mehrlagigen versetzt gegenläufigen Drehwindungen um eine Seele. Die zu übertragenden Drehmomente sind klein, die Drehzahl kann sehr gross sein. Eine bekannte Tachometerwelle von etwa 5 mm Durchmesser besteht aus 3 bis 4 lagen schraubenförmig gewundener dünner Drähte, welche 3 bis 5-fach mit entsprechender Steigung nebeneinander liegen. Die nach einer Richtung gewickelten mehreren Drähte sind für die Drehrichtung bestimmend, sondass danach zwischen biegsamen Wellen für Links- oder Rechtsdrehung unterschieden werden muss. Die Drähte haben runden Querschnitt. Die Mantellinien des Schlauches verlaufen dementsprechend in einer Wellenlinie, die sich rauh anfühlt. Der kleinste zulässige Krümmungshalbmesser beträgt das 7- bis 15-fache des Wellendurchmessers, je nach der Anzahl der Drähte. Von Bedeutung für die Erfindung ist, dass das übertragbare Drehmoment eines Drahtes ungefähr dem eines gestreckten Drahtes gleich kommt.

Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, die bisher rauhe Oberfläche einer biegsamen Welle zu glätten. Das geschieht erfindungsgemäss in der Weise, dass die äusserste Wicklung aus rechteckigem, zweckmässig flachen Draht besteht, der auf seiner flachen Seite gewickelt ist.

Werden solche Drähte, wie auch bei Runddrähten, dicht bei dicht gewickelt, kommt eine glatte Oberfläche zustande, welche verschleissfestbar ist und in Berührung mit anderen Gegenständen weniger Reibung erzeugt; und zwar gilt dieses nicht nur für die äussere Fläche des Mantels sondern auch für die innere, welche einer Runddrahtlage anliegt. Eine Oberflächenreibung Drahtlagen kommt immer zustande bei Krümmungen der Welle.

Ein Mantel aus einem flachen Draht, der nur so stark ist wie der bisher verwendete Runddraht, hat - auf eine Längeneinheit bezogen - zwar gleichviel Drahtwindungen bisher, doch ist der Querschnitt und damit das übertragbare Drehmoment im Verhältnis von 4 : 3,14 grösser.

Das Ziehen eines solchen Flachdrahtes, bei dem die Breite mehrfach grösser ist als der Durchmesser eines Einzeldrahtes, erfordert mehr Arbeitsaufwand als das Ziehen eines sehr dünnen Runddrahtes von etwa 0,35 mm Durchmesser, abgesehen davon, dass wegen des mehrfach grösseren Querschnittes eines Flachdrahtes die Ziehkräfte für die letzten Züge mehrfach grösser sein dürfen ohne die Gefahr des Zerreissens der Drähte.

Im Rahmen der Erfindung wird es z.B. für zweckmässig gehalten, den Flachdrähten einen Querschnitt von 0,35 x 1,4 mm also der Breite von vier Runddrähten von je 0,35 mm Durchmesser zu geben. Man kann beispielsweise drei solcher Drähte parallel, also mit einer Steigung von 12 x 0,35 mm wickeln, aber es dürfte kaum möglich sein, in gleicher Steigung zwölf Einzeldrähte parallel zu wickeln. Diese Anordnung nähert sich schon einem aus schrauben- förmig gewickelten dünnen Blechstreifen erzeugtem Rohrkörper, dessen zulässiger kleinster Krümmungsradius noch unter dem eines Runddrahtmantels liegt. Sie kann also ein wesentlich grösseres Drehmoment übertragen als ein Mantel aus Runddrähten, was ermöglicht, die inneren Wicklungen bezw. Lagen loser zu machen.

Diese Erkenntnis führt zu einer weiteren neuen und nützlichen Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die inneren Wicklungen der biegsamen Welle von der dichten Aufeinderfolge abweichen, einen freien Zwischenraum aufweisen, mithin lockerer gewickelt sind, zu dem Zwecke, den Biegungswiderstand herabsetzen.

Zusammengefasst ergeben sich folgende Vorteile des Erfindungsgegenstandes. Ein kleinerer Krümmungsradius als bisher ist zulässig. Es ist einfacher und billiger, z.B. einen Flachdraht von 0,35 x 4 mm zu ziehen, als vier Runddrähte von 0,35 mm. Das Wickeln von z.B. drei Flachdrähten anstelle von etwa zwölf bis fünfzehn Runddrähten geht wesentlich schneller vor sich, die Einstellung der Werkzeuge ist wesentlich handlicher und einfacher. Die Flachdrahtwelle kann für Rechts- und Linkslauf verwendet werden, weil bei dem bedeutend grösseren Steigungswinkel der Wicklung die Torsions-Momente bei zur Wicklung des Mantels entgegengesetzten Drehsinne der Welle sich deshalb nicht ungünstig auswirken können, weil zumal bei einer losen Wicklung der inneren Lagen ein Flachdraht einen wesentlich grösseren Verformungswiderstand hat als einzelne, wenn auch zu einer Gruppe zusammengefasste Runddrähte.

Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt in Abb. 1 eine biegsame

Welle in ihren einzelnen Lagen, und zwar die Seele a, die erste Wicklung b, die zweite Wicklung c, die dritte Wicklung g und die Mantelwicklung e. Die unteren Lagen bestehen aus je drei oder vier zusammengefassten dünnen Runddrähten, welche parallel zu einander mit der aus ihrer Zusammenfassung sich ergebenden Steigung schraubenförmig gewickelt sind. Insoweit ist die biegsame Welle bekannt.

Das Neue besteht darin, dass anstelle von Runddraht ein rechteckiger Draht, und zwar ein Flachdraht f, zur Bildung des Mantels e Anwendung gefunden hat, der in Abb. 2 in vielfach grösserem Masstabe im Querschnitt gezeichnet ist. Man kann, wenn man lediglich dem Mantel e eine glatte Umfläche geben will, von Quadratdraht ausgehen. Auch dieser ermöglicht es schon auf gleicher Länge mit gleichem Masse im Verhältnis von 4 : 3,14 mehr Querschnitt unterzubringen und das übertragbare Drehmoment in gleichem Verhältnis zu vergrössern.

In Abb. 2 ist d gleich dem Durchmesser eines Runddrahtes z.B. von 0,35 mm Durchmesser. Die Stärke des Flachdrahtes ist gleich d, seine Breite gleich 4 d. Natürlich stellt diese Zahl nur eine Ausführungsmöglichkeit dar.

Für die Wicklung e kann entweder ein Draht dienen, oder es könnten auch mehrere Drähte zusammengefasst werden. Auf der Zeichnung sind drei Flachdrähte parallel gewickelt, woraus sich eine grosse Steigung ergibt.

Die inneren Wicklungen sind loser als bisher, was ohne Nachteil möglich ist, weil die Festigkeit und das statische Moment der Welle andererseits durch die Flachdrahtwicklung wesentlich verstärkt wird. Als Folge der losen Wicklung ist ein kleinerer Biegungsradius als bisher zulässig.

Claims (4)

1.) Biegsame Welle für die Übertragung von kleineren Drehmomenten, welche aus mehreren Lagen aufeinander liegender Wicklungen mit versetzt gegenläufigen Windungen besteht, deren Drähte zu Gruppen von zwei oder mehreren Drähten zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die äusserste Wicklung aus rechteckigem, zweckmässig flachen Draht besteht, der auf seiner flachen Seite gewickelt ist.

2.) Biegsame Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdrähte etwa so dick wie die bisher verwendeten Runddrähte und mehrfach so breit sind, sodass in einem Flachdraht mehrere Runddrähte vereinigt sind.

3.) Biegsame Welle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Aussenmantels einer biegsamen Welle mehrere Flachdrähte mit einer im Verhältnis ihrer Breite zum Durchmesser von Runddrähten mehrfach grösseren Steigung Verwendung finden.

4.) Biegsame Welle nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wicklungen der biegsamen Welle von der dichten Aufeinanderfolge abweichen, einen freien Zwischenraum aufweisen, mithin lockerer gewickelt sind.