DK147188B - Spaerrekobling - Google Patents

Description

147188

Den foreliggende opfindelse angår en spærrekobling, som tjener til at overføre drejningsmomenter fra en drivende til en dreven maskinel el, således at den drevne maskindel kan omstilles i hver omdrejningsretning til en passende drejningsstilling i forhold til en ikke drejelig del, og hvilken spærrekobling skal forhindre den drevne maskindel i som følge af en ydre kraftpåvirkning at dreje sig 1 en af retningerne fra en indstillet drejningsstilling. Nærmere bestemt er spærrekoblingen af den i krav l's indledning angivne art.

Sådanne spærrekoblinger er et almindeligt anvendt maskinelement, og der kendes forskellige varianter. I den konstruktion, som er den dominerende, indgår fjedre eller lignende organer, der er indsat som f.eks. elastiske afstandselementer mllém de to rullelegemer i hvert par, Fjedrene holder med en vis forspænding hvert rullelegeme i anlæg mod huset og navet, som i radial retning begrænser det kileformede rum for rullelegemet, og hensigten er, at denne klem-virkning, dvs. den initialfriktion mod huset, som nævnte forspænding giver anledning til, skal forhindre rullelegemerne i at glide, når de af et ydre, på den drevne maskindel virkende moment påvirkes af navet og skal spærre dette. Når koblingen skal overføre et drejende moment fra den drivende maskindel, føres de rullelegemer, som ellers skulle spærre bevægelsen, bort fra indgrebsstillingen af de i bevægelsesretningen vendende segmentsider på medbringeren, samtidig med at fjedrene komprimeres. Først herefter sættes navet i bevægelse, hvilket sker ved anslag mellem særlige drivflader på medbringeren og navet.

I de spærrekoblinger, som fungerer efter dette princip, forekommer altså et spil mellem medbringerne og navet, som indebærer en uafviselig dødgang ved den drivende maskindel, hver gang denne skal udføre en omstilling i ny retning af den drevne maskindel. En sådan dødgang er ufordelagtig i mange anvendelser, eksempelvis ved reguleringssystemer, hvor stillingen af en drivende maskindel repræsenterer en reguleret variabel størrelse, hvorved dødgangene jo nedsætter 2 147188 nøjagtigheden af reguleringssystemet,

Fjederarrangementet i de kendte koblinger er endvidere uheldigt derved, at det komplicerer konstruktionen, at funktionen bliver afhængig af, at fjedrene beholder deres elasticitet og ikke trættes, samt at fjedrene er pladskrævende og således ved et givet antal rullelegemer ville kræve en større diameter af husets hulrum.

Den foreliggende opfindelse har til formål at anvise en spærrekobling af den nævnte art, hvor drejemoment-overføringen til den drevne maskindel kan indstille denne nøjagtigt og uden slip mellem koblingens dele. Endvidere skal spærrekoblingen være enklere og mindre pladskrævende end den kendte type med fjedre.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

Ved denne udformning sker drejeomstillingen af navet ved, at et af rullelegemerne i hvert par kommer til anlæg mod begge sine klemflader ved hjælp af en kraft fra den i drejningsretningen vendte segmentside på medbringeren.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig, 1 viser en spærrekobling ifølge opfindelsen gennemskåret langs linien I-I i fig« 2, fig, 2 et snit langs linien II-II i fig. 1, fig. 3 i større målestoksforhold en del af det i fig. 2 viste snit, og fig, 4 en variant af spærrekoblingen« På tegningen betegner 10 et hus, som har til siden udragende og med holdeorganer 11 forsynede flanger 12 eller lignende organer, således at huset skal kunne anbringes . udrejeligt ved en fast maskindel. Huset har i det væsentlige form som en bøsning med et cylindrisk hulrum, som i radial retning begrænses af en ubrudt, glat flade 13, hvis midte 14 udgør koblingens aksellinie. Eftersom den nævnte side arbejder som en klemflade, der udsættes for et højt, lokalt virkende fladetryk, skal hulrumsvæggen fremstilles af et hårdt, slidstærkt materiale og kan derfor passende 147188 3 være udformet som en foring af legeret stål, der indføres i huset 10, hvorved dette kan bestå af enklere materiale, såsom støbejem.

Med 20 betegnes en dreven maskindel, som her vises som en ind i huset indskydende akselende, og som ved hjælp af et ikke vist leje er roterbart ophængt koaksialt med klemfladen 13« På akselenden er ved hjælp af en krydskile eller en lignende forbindelse udrejeligt fastgjort et nav 21, som ligger inde i huset og hvis indre del 22 har en periferi, som set i længdesnit strækker sig parallelt med klemfladen 13, medens der i navets ydre del findes en rundtgåen-de udskæring 23.

Som det fremgår af fig, 2, er navets planform en regulær mangekant, hvis midtpunkt falder sammen med aksellinien 14. Mangekantens sider 24, som skal arbejde som udadvendende klemsider, kan være fremstillet som plane facetter ved planfræsning eller slibning parallelt med aksellinien, men der er intet i vejen for, at fladerne gøres svagt konvekse, eller at hjørnerne afrundes.

I det i hovedsagen ringformede rum mellem den indad-vendende klemflade 13 i huset og de udadvendende klemflader 24 på navet er indsat en til en drivende maskindel 30 hørende medbringer 31. Denne kan, som vist i fig, 1, danne en fra en plan bundflade 32 på den drivende maskindel udgående rørformet del, hvis yderdiameter nøje passer til diameteren af klemfladen 13, medens dens indvendige diameter kan være noget større end tværmålet over navets hjørner 25. I den rørformede del udformes, eksempelvis ved fræsning, en serie vinduer med konstant afstand og med samme antal som antallet af sider på navet 21. Det tilbageblevne materiale danner fingerlignende segmenter 33. Segmenterne,som foroven går over i en aksialt og radialt gående styring 35 passende til husets øverste ende 15, har en længde, som er noget større end længden af navdelen 22 og er endvidere i sine ender ved hjælp af skruer 36 forbundet med en ring 37 af rektangulært tværsnit passende til det ringformede rum, som dannes af navets udskæring 23 og en udskæring 16 i hu- 147188 4 set. Medbringeren bliver herved uforskydeligt lejret i huset, samtidig med at den selv styrer navet 21 såvel ak-sialt som radialt.

Det ringformede rum mellem huset 10 og navet 21 opdeles således af medbringersegmenterne 33 i flere ensartede ækvidistante lommer 40. I den foretrukne udførelses-form ifølge fig, 1-5 er hver lomme beliggende ud for et af navets hjørner 25 og danner herved to i forhold til et symmetriplan 41 for lommen spejlvendte rum 42a og 42b, hvis radiale mål kileformet mindskes i retning af den pågældende segmentside 34 til symmetriplanet, således som det bedst fremgår af fig. 3. I hvert af disse rum i lommerne findes et rullelegeme 43a henholdsvis 43b, foretrukket cylinderformet og med en længde, som er noget mindre end navdelen 22. Alternativt kan, i hvert fald ved finmekaniske anvendelser, rullelegemerne udgøres af kugler.

Rullelegemerne kan, som vist i fig. 4, alternativt være indsat i en sådan relativ stilling mellem nav og medbringere, at hvert hjørne bliver beliggende ud for et medbringersegment, her betegnet 38, og lommerne får i denne udformning en omvendt geometri sammenlignet med udførelsesformen ifølge fig. 1-3, ved at lommerne kileformet formindskes i højden på begge sider af symmetriplanet 41 i retning mod lommens to segmentsider 34« Disse er her parallelle og beliggende i en indbyrdes afstand, som er lig med det dobbelte af rullelegemernes diameter.

Ifølge opfindelsens særlige kendetegn skal de to rullelegemer 43 i hvert par være uforskydelige i deres lommer 40, hvilket medfører, at rullelegemerne ved monteringen bliver tæt omsluttet i såvel radial- som i periferiretningen af de lommerne begrænsende flader. Et rullelegeme 43a skal således stå i linieanlæg mod de to klemsider 13 og 24 i punkterne 44 henholdsvis 45 samt mod sin segmentside 34 i punktet 46 (se fig. 3). Samtidig skal den have berøring langs med en linie i symmetri planet med den anden rulle 43i>» som på analog måde er slipfrit indpasset i sit rum 42b. Det skal bemærkes, at der i konstruktionen ikke findes nogen 5 147188 anslagsflade på medbringeren 31 eller på den drivende ma-skindel 30, som kommer i direkte indgreb med navet 21, når dette skal omstilles, men at det er rullelegemerne, som sørger for drejemomentoverføringén til navet« Ej heller kræves der fjedre eller lignende elastiske elementer, som søger at føre rullelegemerne til spærrestilling mod deres klemsider, da samtlige i drejestillingen deltagende dele står kontinuert i udrejeligt forhold til hinanden på grund af de samvirkende fladers geometri.

Hår derfor et drejende moment, som i det følgende antages at virke i pilens retning A i fig. 3, skal overføres fra den drivende maskindel 30, som hertil kan være forsynet med et håndhjul 39 eller andet manøvreringsorgan, opstår der i punktet 46 på rullelegemet 43a en kraft F, som sætter rullelegemet an mod de to klemsider 13 og 24.

Her optræder i kontaktpunkterne 44 og 45 normaltrykket N^ henholdsvis N2 på rullelegemet. Til sidstnævnte svarer en lige så stor modsat rettet kraft på navet over en momentarm R. Det overførte drejemoment afhænger tydeligvis dels af længden på R, dvs. antallet af sider og diameteren i mangekanten, dels af størrelsen af N2« Sidstnævnte er den nyttige kraft, som opnås, når der tages hensyn til friktionen μϊ'0 μρ og μ2< N2 i de nævnte tre kontaktpunkter, således som det ved bevægelse gældende kraftdiagram til venstre i figuren viser.

Det fremgår heraf, at det i det væsentlige- er friktionen μ^, N^ ved husvæggen, som virker reducerende på N2.

Hvis man imidlertid anbringer momentsiderne 34 skrånende indad mod hjørnet 25 i lommen, som tegningen viser, forøges størrelsen af F, forholdet mellem normaltrykket og N2 forbedres, og tilsvarende vokser det drejende moment NgR, Når det drejende moment pålægges fra medbringeren, opstår der på grund af rullelegemernes 43a kilelignende indgreb med klemsiderne i rummene 42a en vis elastisk deformation af koblingens dele, som forårsager, at det radiale mål såvel i rummene 42 som i rummene 42b vokser noget.

De uvirksomme rullelegemer 43b føres herved af de drivende 6 147188 rullelegemer med uret og mister altså den eventuelle klemvirkning, som de tidligere har haft. Samtidig hermed forøges kontakttrykket og Kg fra de drivende rullelegemer, og når det resulterende drejemoment er blevet så stort, at det overvinder den på den drevne maskindel virkende ydre kraft, sættes navet og samtlige rullelegemer i bevægelse langs med husets klemside.

Bliver den drevne maskindel 20 udefra påvirket efter omstilling til en passende drejestilling af en kraft, som forsøger at rykke koblingen ud af dens stilling i pilretningen B i fig. 3, opstår der i punkterne 44 og 45, takket være rullelegemernes 43a berøring med klemsiderne i rummet 42a og lejefriktionen hos den drivende del 30, normaltrykket og Bg, som sammen med de nu i modsat retning af tidligere virkende friktionskræfter μ-jN^ og μ2ΙΤ2 udbalancerer hinanden, således som kraftdiagrammet til højre i figuren viser. Da den indbyrdes retning mellem normaltrykket, dvs. kilevinkelen i rummet 42, er mindre end friktionsvinkelen for de anvendte materialer, opstår der ingen glidning, men normaltrykket vokser jo højere moment der pålægges fra navet 21, Vendes momentet til modsat retning mod pilen 8, bliver det i stedet rullelegemerne 43b, der bliver spærret. Bogen mærkbar vridning af navet opstår ikke takket være delenes elastiske deformation. Denne har altså som ved drejestillingen overtaget den rolle, som de tidligere spærrekoblinger spillede.

Virkemåden af varianten ifølge fig. 4 er analog med det nu beskrevne, kun med den forskel, at kraften fra med-bringersegmenterne ved drejeomstilling overføres til det drivende rullelegeme over det mellemliggende, til samme par hørende rullelegeme 43b-

Koblingen ifølge opfindelsen formår således uden dødgang virkeligt at overføre enhver ønsket drejebevægelse fra det drivende til det drevne legeme og sikrer herefter, at den drevne maskindel slipfrit spærres i den indstillede stilling.

Claims (1)

1, Spærrekobling^af den art, som indsættes mellem en drivende og en dreven maskindel, og som omfatter et hus (10), der er udrejeligt anbragt, og som danner et cylindrisk hulrum, som i radial retning begrænses af en ubrudt, indadvendt klemflade (13), et med den drevne maskindel (20) forbundet nav (21), som er koaksialt anbragt i hulrummet, og hvis mod nævnte klemflade vendte periferi i tværretningen har form som en regelmæssig mangekant, hvis sider udgøres af udadvendende klemflader (24), en med den drivende maskindel (30) forbundet medbringer (31)» som er koaksial med navet (21) og hulrummet og har fingerlignende, i aksial retning mellem huset og navet forløbende segmenter (33), mellem hvilke der for hvert af hjørnerne på aaavet og i samme stilling i forhold til disse danner en lomme (40), som i periferiretningen begrænses af to modsatvendte segmenters sider, hvorved hver lomme danner to spejlvendte, på hver sin side af et symmetriplan (41) for lommen beliggende kileformede rum (42a,42b), og parvis i lommerne indsatte rullelegemer (43a,43b), en for hvert rum, hvilke legemer er indrettet til kilelignende at indgribe med klemsiderne på huset (10) og navet (21), således at navet og dermed den drevne maskindel (20) af det ene rullelegeme i hvert par spærres i forhold til husets klemside, hvis maskindelen udefra påvirkes af en kraft, som søger at dreje den i en retning bort fra en indstillet stilling, hvorved det andet rullelegeme i hvert par er uvirksomt, men rullelegemet virker spærrende i den anden drejeretning, medens navet og rullelegemerne, og dermed den drevne maskindel (20), kfn omstilles langs husets klemflade i vilkårlig retning og til vilkårlig stilling under indvirkning af et fra den drivende maskindel (30) til medbringeren (31) overført drejende moment, kendetegnet ved, at rullelegemerne (43a,43b) er uforskydeligt tilpasset i de pågældende lommer (40), ved at hvert af rullelegemerne i et par har berøring med dels de to klemflader (13, 24) og den segmentside (34)» som af-