FI63999B - Anordning vid spaerrkopplingar - Google Patents

Description

' ΓβΙ M1V KUULUTUSJULKAISU s' -7 o q n LJ O1) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 63999

Sc (45) i-J: :/-:, ' ~ 3 (51) Kv.ik.Vc.3 F 16 D 15/00 SUOMI—FINLAND (21) PtttnttlhikMMit — PM«ncamttknin( 78l65^ (22) H»k*ml»pUvI — An^Htnlnpdij 2*1.05-78 ' * (23) AtkupUvt —Glltl|h«*dag 2l.05.78 (41) Tullut julklMkti — Blhrtt offantiig 27 H 78

Patentti· ja rekisterihallitut .... .... . , .......

. , \ . (44) NlhUvUcstpanon j» kuuL|ulkalaun pvm. — rafeent· ocn registerstyreJsen Ansektn utiagd och uti.tkrWwn pubOcerad 3i.05.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 26.05.77

Ruotsi-Sverige(SE) 7706l5U~7 (71) Passad Automation AB, Johan Skyttes Väg 29U, S-125 33 Älvsjö, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Börje Sjögren, Äivsjö, Ruot, s i-Sverige (SE) (7U) Leitzinger Oy (5U) Laite vapaakytkimissä - Anordning vid spärrkopplingar

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite vapaakytkimissä, jotka siirtävät vääntömomentin käyttävästä käytettyyn koneenosaan siten, että käytetty koneenosa voidaan siirtää kummassa tahansa vääntösuunnassa mielivaltaiseen vääntöasentoon kääntymättömän osan suhteen, ja joka vapaakytkin estää sen, että käytetty koneenosa ei käänny ulkoisen voiman vaikutuksesta kumpaankaan suuntaan säädetystä vääntöasennosta. Tarkemmin määriteltynä kysymys on sellaisesta tunnetusta vapaakytki-mestä, joka on esitetty patenttivaatimuksen 1 johdannossa.

Tällaisia vapaakytkimiä on esiintynyt jo kauan aikaa yleisesti käytettynä koneenosana, esimerkkinä mainittakoon julkaisut DE 1 124 771, US-2 583 428 ja US-3 990 555, ja tästä syystä kytkimestä on muodostettu useita erilaisia muunnosmuotoja. Eniten käytössä olevaan rakenteeseen kuuluu jouset tai vastaavat elimet, jotka on asennettu joustavina välielementteinä kunkin parin molempien vierintäkappaleiden väliin. Jouset pitävät kummankin vierintäkappaleen tietyllä esijännityksellä kosketuksessa pesän ja navan molempia kiristypintoja vasten, jotka pinnat rajoittavat säteen suunnassa vierintäkappaleen kiilamaisen tilan, ja tarkoituksena on, että tämä kiristvsvaikutus, eli mainitun esijännityksen aiheuttama alkukitka pesän kiristyspintaa vasten, estää vierintäkappaleita luistamasta silloin, kun navasta käsin 2 63999 niihin vaikuttaa ulkoinen, käytettyyn koneenosaan vaikuttava momentti, joka siten suljetaan pois. Kytkimen siirtäessä vääntömomentin käyttävästä koneenosasta siirtävät liikesuuntaan osoittavat vääntiön segmenttisivut ne vierintäkappaleet pois tarttumisasennoistaan, jotka muuten estäisivät liikkeen, ja jouset puristuvat samanaikaisesti. Heti tämän jälkeen lähtee napa liikkeelle, joka liike tapahtuu vääntiön ja navan erityisten käyttöpintojen välisen vasteen kautta.

Tällä periaatteella toimivissa vapaakytkimissä esiintyy siis väljyyttä vääntiön ja navan välillä, josta syystä käyttävässä koneenosassa esiintyy väistämättä tyhjäkäyntiä joka kerta, kun se vaihtaa käytetyn koneenosan uuteen suuntaan. Tällainen tyhjäkäynti on epäedullista monissa laitteissa ja asennuksissa, esimerkiksi säätöjärjestelmissä, joissa käytetyn koneenosan asento esittää säädettyä muuttuvaa suuretta, jolloin tyhjäkäynti heikentää säätöjärjestelmän tarkkuutta.

Lisäksi jousi järjestely tunnetuissa kytkimissä on epäedullinen siitä syystä, että sen rakenne on monimutkainen, että toiminnan jatkamiseksi jousien pitää pysyä joustavina eikä väsyä sekä että jouset vaativat tilaa suurentaen siten tietyllä vierintäkappaleiden määrällä pesän ontelon halkaisijaa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena.ion saada aikaan yllä mainittua tyyppiä oleva vapaakytkin, joka vääntömomenttla siirrettäessä käytettyyn koneenosaan mahdollistaa sen asennon säätämisen tarkasti ja mahdollisimman suuressa määrin ilman kytkimenosien välistä väljyyttä. Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan yksinkertaisempi, kestävämpi ja vähemmän tilaavievä vapaakytkin kuin yllä kuvattu, jousilla varustettu tyyppi. Tämä saadaan aikaan siten, että keksinnön mukaisella vapaakytkimellä on patenttivaatimuksissa annetut tunnusmerkit.

Keksintöä selvitetään lähemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuviot 1 ja 2 esittävät erästä suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta vapaakytkimestä, jolloin kuvio 1 on aksiaalileikkaus pitkin kuvion 2 linjaa I-I ja kuvio 2 on poikkileikkaus pitkin kuvion 1 linjaa II-II.

;·<·' · .h - \ 3 63999

Kuvio 3 on suurennos kuviossa 2 esitetyn poikkileikkauksen eräästä osasta esittäen kytkimen edullisempaa suoritusmuotoa.

Kuvio 4 esittää vapaakytkimen erästä muunnosmuotoa.

Piirustuksessa viitenumero 10 esittää pesää, jossa pitää olla sivuille työntyvät ja kiinnitysrei'illä 11 varustetut laipat 12 tai vastaavat, jotta pesä saataisiin kiinnitetyksi kääntymättömästi kiinteään koneenosaan. Pesän muoto on yleisesti ottaen holkki, joka muodostaa sylin-terimäisen ontelon, jota säteen suunnassa rajoittaa ehjä, sileä pinta 13, jonka keskusta 14 muodostaa kytkimen akseliviivan. Koska mainittu pinta toimii kiristyspintana, joka on alttiina voimakkaalle, paikallisesti loikittavalle pintapaineelle, pitää ontelon seinä muodostaa kovasta, kestävästä materiaalista ja tästä syystä siinä voi olla terässeokseSta tehty vuoraus, joka on puristettu pesään 10, jolloin tämä voi olla jotakin tavanomaisempaa materiaalia, kuten valurautaa.

Viitenumero 20 esittää käytettyä koneenosaa, joka on tässä yhteydessä esitetty pesään työntyvänä akselin päänä ja joka on esittämättä jätetyn laakerin avulla ripustettu pyörivästi kiristyspinnan 13 kanssa sama-akseliseen asentoon. Akselin päähän on vastakiilan tai vastaavan kiinnittimen avulla kiinnitetty kääntymättömästi napa 21, joka sijaitsee pesässä ja jonka sisäosan 22 kehä ulottuu pitkittäisleikkauksena nähtynä yhdensuuntaisesti kiristyspinnan 13 kanssa, kun taas navan ulompaan osaan on tehty ympärikulkeva ura 23.

Kuten kuviosta 2 ilmenee, on napa 21 poikkileikkaukseltaan säännöllinen monikulmio, jonka keskipiste on samassa kohtaa kuin akseli-viiva 14. Monikulmion sivut 24, jotka toimivat ulospäin kääntyneinä kiristyspintoina, voivat olla tasoviisteitä, jotka on saatu aikaan tasojyrsimällä tai -hiomalla yhdensuuntaisesti akseliviivan kanssa, mutta mikään ei estä antamasta pinnoille hieman kuperaa muotoa tai pyöristämästä kulmia 25.

Siihen pääasiallisesti pyöreään tilaan, joka muodostuu pesässä olevan sisäänpäin suunnatun kiristyspinnan 13 ja navan ulospäin suunnattujen kiristyspintojen 24 väliin, on sijoitettu käyttävään koneenosaan 30 kuuluva vääntiö 31. Kuvion 1 esimerkin mukaisesti tämä voi muodostaa käyttävän koneenosan tasaisesta pöhjapinnasta 32 ulottuvan 4 63999 putkimaisen osan, jonka ulkohalkaisija sopii tarkasti kiristyspin-nan 13 halkaisijaan, kun taas osan sisähalkaisija voi olla hieman suurempi kuin navan vastakkaisten kulmien 25 välinen etäisyys. Putkimaiseen osaan muodostetaan esimerkiksi jyrsimällä sarja "ikkunoita" vakiojaolla ja sama määrä kuin navan 21 sivujen määrä. Loppumateriaali muodostaa puikkomaisia segmenttejä 33, joita rajoittaa samalla tavoin sijaitsevat, aksiaalisuunnassa yhdensuuntaisesti kulkevat sivut 34. Segmentit, siihen saakka kunnes ne muuttuvat aksiaali-sesti ja radiaalisesti ohjaavaksi pinnaksi 35, joka asettuu pesän yläpää tä 15 vasten, ovat pituudeltaan hieman suurempia; kuin napaosan 22 pituus ja lisäksi niiden päät on ruuveilla 36 kiinnitetty poikkileikkaukseltaan suorakulmaiseen renkaaseen 37, joka sopii navan uran 23 muodostamaan rengasmaiseen tilaan ja pesässä olevaan sorvaukseen 16. Tällöin vääntiö tulee aksiaalisesti liikkumattomasti laakeroiduksi pesään samanaikaisesti, kun se itse ohjaa napaa 21 sekä aksiaalisesti että radiaalisesti.

Pesän 10 ja navan 21 välisen rengasmaisen tilan jakavat siten vääntiö-segmentit 33 useisiin samanlaisiin, yhtä suurten välimatkojen päässä toisistaan oleviin taskuihin 40. Kuvioiden 1-3 mukaisessa edullisessa suoritusmuodossa sijaitsee kukin tasku täsmälleen navan yhden kulman 25 kohdalla ja muodostaa tällöin kaksi taskun symmetriatasoon 41 nähden toistensa peilikuvia olevaa tilaa 42a ja 42b, joiden säteettäismitta pienenee kiilamaisesti segmentin sivusta 34 symmetriatasoon kulkevassa suunnassa, kuten kuviosta 3 parhaiten ilmenee. Kummassakin näistä tiloista on taskuissa vierintäkappale 43a ja vastaavasti 43b, jotka ovat muodoltaan edullisesti sylinteri-mäisiä ja joiden pituus on hieman lyhempi kuin napaosa 22. Ainakin hienomekaanisissa sovellutuksissa voivat vierintäkappaleet olla vaihtoehtoisesti kuulia.

Kuvion 4 mukaisesti vierintäkappaleet voidaan vaihtoehtoisesti asentaa sellaiseen suhteelliseen asentoon navan ja vääntiön väliin, että kukin kulma sijoittuu kesKelle tässä viitenumerolla 38 merkittyä vääntiösegmenttiä, ja tässä muunnosmuodossa taskujen tilat ovat geometrialtaan käänteisiä verrattuna kuvioiden 1-3 mukaiseen suoritusmuotoon siinä mielessä, että tasku pienenee kiilamaisesti korkeussuunnassa symmetriatason 41 molemmilla puolilla taskujen molempia segmenttisivuja 34 kohti mentäessä. Nämä segmenttisivut ovat '1 li 5 63999 tässä yhdensuuntaisia ja niiden keskinäinen välimatka on yhtä suuri kuin kaksi kertaa rullan halkaisija.

Keksinnön pääasiallisten tunnusmerkkien mukaisesti ovat kussakin parissa olevat molemmat vierintäkappaleet 43 liikkumattomia taskuissaan 40, mikä tarkoittaa sitä, että taskuja rajaavat pinnat ympäröivät vierintäkappaleet asennusvaiheessa tiiviisti sekä radiaalisesti että kehän suunnassa. Tällöin vierintäkappaleet 43a ovat linjakoske-tuksessa molempia kiristyspintoja 13 ja 24 vasten kohdissa 44 ja vastaavasti 45 sekä segmenttisivuaan 34 vasten kohdassa 46 (kts. kuvio 3). Samalla se on kosketuksessa symmetriatason linjaa pitkin toiseen rullaan 43b, jaka on analogisella tavalla välyksettömästi sovitettu tilaansa 42b. Pitää myös huomioida se, että rakenteessa ei ole vään-tiöön 31 tai käyttävään koneenosaan 30 kuuluvia vastepintoja, jotka tarttuisivat suoraan napaa 21 vasten sen suuntaa vaihdettaessa, vaan tässä tapauksessa nimenomaan vierintäkappaleet vastaavat vääntömomen-tin siirtämisestä napaan. Myöskään ei tarvita jousia tai vastaavia joustavia elementtejä, jotka pyrkisivät siirtämään vierintäkappaleet sulkuasentoon kiristyspintojaan kohti, vaan kaikki väännönvaihtoon osallistuvat osat ovat jatkuvasti vääntämättömässä suhteessa toisiinsa yhteistoiminnassa olevien pintojen geometriasta johtuen.

Seuraavssa oletetaan, että vääntömomentti vaikuttaa kuviossa 3 olevan nuolen A suuntaan ja, kun vääntömomentti siirretään käyttävästä koneenosasta 30, joka tätä tarkoitusta varten voi olla varustettu vivulla 39 tai jollain muulla ohjauselimellä, vaikuttaa kohdassa 46 vierintäkappaleeseen 43a voima F, joka sijoittaa vierintäkappaleen molempia kiristyspintoja 13 ja 24 vasten. Tällöin kosketuskohdissa 44 ja 45 esiintyy normaalivoima ja vastaavasti Nj kohdistuen vierintäkappaleeseen. viimeksi mainittua vastaa yhtä suuri vastakkaissuuntainen voima, joka vaikuttaa napaan momenttivarren R kautta. Siirretty vääntömomentti riippuu osittain R:n pituudesta, eli ts. monikulmion sivujen lukumäärästä ja halkaisijasta, ja osittain suuruudesta. Viimeksi mainittu on hyödynnetty voima, joka saadaan ottamalla huomioon kitka F, μ·^ ja μ2 N2 mainituissa kolmessa kosketuspisteessä, kuten liikettä koskeva voimakaavio kuvion vasemmassa osassa osoittaa.

6 63999 Tästä ilmenee, että kitka μ^ pesän seinämässä oleellisemmin vai kuttaa N2:een sitä pienentäen. Jos segmenttisivut 34 järjestetään kuitenkin viistoiksi sisäänpäin kohti taskussa olevaa kulmaa 25, kuten piirroskuvio osoittaa, kasvaa F:n suuruus, normaalivoimien ja N2 suhde paranee ja siirretty vääntömomentti N2R kasvaa vastaavassa määrin.

Kun vääntömomentti siirretään vääntiöltä, syntyy vierintäkappaleiden 43a kiilamaisesta tartunnasta tiloissa 42a olevia kiristyspintoja vasten johtuva tietty elastinen kytkimenosien deformaatio, josta seuraa se, että säteettäismitta sekä tiloissa 42a että tiloissa 42b kasvaa hiukan. Tällöin käyttävät vierintäkappaleet siirtävät toimimattomia vierintäkappaleita 43b myötäpäivään ja kadottavat siis sen mahdollisen kiristysvaikutuksen, joka niillä aikaisemmin oli. Samanaikaisesti kasvavat tällöin käyttävien vierintäkappaleiden aiheuttamat kosketusvoimat ja N2, ja kun sen seurauksena oleva vääntömomentti N2R on kasvanut niin suureksi, että se voittaa käytettyyn koneenosaan 20 vaikuttavat ulkoiset voimat, lähtevät napa ja kaikki vierintäkappaleet liikkumaan pesän kiristyspintaa pitkin.

Oletetaan, että käytetty koneenosa on siirretty mielivaltaiseen vääntöasentoon ja jos siihen sen jälkeen vaikuttaa ulkopuolelta sellainen voima, joka pyrkii siirtämään kytkimen pois tästä asennosta, esimerkiksi nuolen B suuntaan kuviossa 3, syntyy kohdissa 44 ja 45 vierintäkappaleen 43a kiristyspintojen tilassa 42a tapahtuvan liikkeen ja käyttävän osan 30 laakerikitkan ansiosta normaalivoimat Nj ja N2» jotka yhdessä nyt aikaisempaan nähden vastakkaiseen suuntaan vaikuttavien kitkavoimien ja μ2Ν2 kanssa tasapainottavat toisensa, kuten voimakaavio kuvion oikeassa osassa esittää. Koska normaalivoimien välinen keskinäinen suunta, eli kiilakulma tiloissa 42, on pienempi kuin kyseisten materiaalien kitkakulma, ei synny liukumista, vaan normaalipaineet kasvavat ainoastaan sitä mukaa mitä suurempi momentti siirretään navasta 21. Jos momentti vaihdetaan vastakkaiseen suuntaan nuolta B vastaan, muodostuvat vierintäkappaleet 43b vuorostaan sulkeviksi. Tällöin ei synny navan merkittävää esi kääntymistä osien joustavan muodonmuutoksen tai deformaation ansiosta. Tämä on siis myös väännön muutoksen yhteydessä ottanut itselleen sen tehtävän, joka kuului aikaisempien vapaakytkinten jousille.

li 7 63999

Kuvion 4 mukaisen muunnosmuodon toimintatapa on analoginen nyt kuvatun kanssa sillä erolla, että väännön muutoksen yhteydessä vääntiö-segmenteistä tuleva voima siirtyy käyttävään vierintäkappaleeseen 43a välissä olevan, samaan pariin kuuluvan vierintäkappaleen 43b kautta.

Tällöin keksinnön mukaisen kytkinlaitteen avulla voidaan ilman tyhjäkäyntiä siirtää tarkasti jokainen haluttu vääntöliike käyttävästä käytettyyn koneenosaan ja huolehtia sen jälkeen siitä, että käytetty koneenosa lukittuu liikkumattomasti säädettyyn asentoon.

Claims (3)

1. 8 63999