NO144753B - Anordning ved sperrekoblinger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved sperrekoblinger som tjener til å overføre dreiemoment fra en drivende til en drevet maskindel, slik at den drevne maskindel kan omstilles i én av dreiningsretningene til en vilkårlig dreiningsstilling i forhold til en ikke dreibar del, og hvilken sperrekobling skal hindre den drevne maskindel som følge av en ytre kraftpåvirkning å dreie seg i én av retningene fra en innstilt dreiningsstilling. Nærmere bestemt er sperrekoblingen av det kjente slag som an-

gis i hovedkravets innledning.

Slike sperrekoblinger har siden lang tid tilbake forekommet som et ålment anvendelig maskinelement, og mange forskjellige vari-anter av koblingen har derved fremkommet. I den konstruksjon som er den dominerende, inngår fjærer eller lignende organer innsatt som elastiske avstandselementer mellom de to rullelegemer i hvert par. Fjærene holder med en viss forspenning hvert rullelegeme i anlegg mot de to klemflater på huset og navet, hvilke i radial retning begrenser det kileformede rom for rullelegemet, og hensikten er at denne klemvirkning, dvs. den initi-alfriksjon mot husets klemflate som nevnte forspenning bevir-ker , skål forhindre rullelegemene fra å slure når de av et ytre, på den drevne maskindel virkende moment påvirkes av navet og skal sperre dette. Når koblingen skal overføre et dreiemoment fra den drivende maskindel, føres de rullelegemer som ellers ville sperre bevegelsen, bort fra sine inngrepsstillinger av de i bevegelsesretningen vendende segmentsidene på medbringeren, samtidig som fjærene komprimeres. Først herefter settes navet i bevegelse, hvilket skjer ved anslag mellom spesielle drivfla-ter på medbringeren og navet.

I de sperrekoblinger som virker ifølge dette prinsipp, forekom-mer altså en klaring mellom medbringeren og navet, hvilket innebærer en uunngåelig dødgang av den drivende maskindel ved hvert tilfelle hvor denne skal utføre en omstilling i ny retning av den drevne maskindel. En slik dødgang er ufordelaktig i mange anvendelser, f.eks. ved reguleringssystemer hvor en drivende maskin-dels stilling representerer en regulert variabel størrelse,

idet dødgangen jo nedsetter reguleringssystemets nøyaktighet.

Fjærarrangementet i de kjente koblinger er videre ugunstig ved at det kompliserer konstruksjonen, at funksjonen blir avhengig av at fjærene beholder sin elastisitet og ikke utmattes, samt at fjærene er plasskrevende og således ved et gitt antall rullelegemer virker forstørrende på diameteren i husets hulrom.

Den foreliggende oppfinnelse har til formål å fremskaffe en sperrekobling av det foran angitte slag, hvilken ved dreiemoment-overføring til den drevne maskindel er i stand til å

innstille denne nøyaktig og i størst mulig grad uten klaring mellom koblingens deler. Oppfinnelsen har også til hensikt å tilveiebringe en sperrekobling som er enklere, mere slitesterk og mindre plasskrevende enn den. her foran beskrevne type med fjærer. Dette oppnås ved at sperrekoblingen ifølge oppfinnelsen har fått de i kravene angitte karakteristiske trekk.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 og 2 illustrerer en utførelsesform av sperrekoblingen ifølge oppfinnelsen, idet fig. 1.er et aksialsnitt efter linjen I-l i fig. 2, og fig. 2 er et tverrsnitt efter linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 er en forstørrelse av en del av tverrsnittet i fig. 2

og viser koblingen i en foretrukket utførelse.

fig. 4 illustrerer en variant av sperrekoblingen.

På tegningene betegner 10 et hus som bør ha ut til sidene ragende og med festehull 11 forsynte flenser 12 eller lignende midler for at huset skal kunne anbringes ikke-dreibart på en fast maskindel. Huset har generelt form av en hylse dannende et sylindrisk hulrom som i radial retning begrenses av en ubrutt, slett flate 13 hvis sentrum 14 utgjør koblingens akselinje.. Eftersom nevnte flate arbeider som en klemflate som utsettes for et høyt, lokalt virkende overflatetrykk, skal hulromsveggen utføres av et hardt, slitesterkt materiale og kan derfor fortrinnsvis ha form av en foring av legert stål som inndrives i huset 10, idet dette kan bestå av enklere materiale slik som støpejern.

Med 20 betegnes en dreven maskindel som her vises som en i huset innragende akselende og som ved hjelp av et ikke vist lager er roterbart opphengt i en stilling koaksialt med klemflaten 13. På akselenden er ved hjelp av en krysskile eller en lignende for-bindelse ikke dreibart festet et nav 21 som ligger inne i huset, og hvis indre del 22 har en periferi som sett i lengdesnitt strekker seg parallelt med klemflaten 13, mens det i navets ytre del er gjort en rundtgående uttagning 23.

Som det fremgår av fig. 2 er navets 21 planform en regelmessig mangekant hvis midtpunkt faller sammen med akselinjen 14. Mange-kantens sider 24 som skal arbeide som utadvendte klemflater, kan være formet som plane fasetter tilveiebragt ved planfresing eller -sliping parallelt med akselinjen, men ikke noe hindrer at fla-tene gis en svakt konveks form eller at hjørnene 25 gjøres av-rundede .

I det stort sett ringformede rom som dannes mellom den innadvendte klemflate 13 i huset og de utadvendte klemflater 24 på navet, er innsatt en til en drivende maskindel 30 hørende medbringer 31. Denne kan som eksempelet i fig. 1 viser, danne en fra en plan bunnflate 32 på den drivende maskindel utgående rørformet del, hvis ytre diameter nøyaktig passer til klemf latens 13 diameter, mens delens innvendige diameter kan være noe større enn målet over navets hjørne 25. I den rørformede del utføres, f.eks. ved fresing, en serie "vinduer" med konstant deling og med samme antall som antallet sider på navet 21. Det gjenværende materiale danner fingerlignende segmenter 33 begrenset av ensartet beliggende, i aksial retning parallelt forløpende sider 34. Segmen^ tene som oventil går over i en aksielt og radielt gående styring 35 som passer mot husets øvre ende 15, har en lengde noe større

enn lengden av navdelen 22 og er videre i endene ved hjelp av skruer 36 forbundet med eh ring 37 med rektangulært tverrsnitt passende i det ringformede rom som dannes av navets uttagning 23 og en utdreining 16 i huset. Medbringeren blir derved aksielt ikke-forskyvbart lagret i huset samtidig som den selv styrer navet 21 såvel aksielt som radielt.

Det ringformede rom mellom huset 10 og navet 21 oppdeles således av medbringersegmenténe 33 i flere ensartede, ekvidistante lommer 40. I den foretrukne utførelse ifølge fig. 1-3 ligger hver lomme rett overfor ett av navets hjørner 25 og danner derved to i forhold til et symmetriplan 41 for lommen speilvendte rom 42a og 42b, hvis radiale mål kileformet minsker i retning fra resp. segmentside 34 til symmetriplanet, slik det best fremgår av fig. 3. I hvert av disse rom i lommene er der et rullelegeme 43a resp. 43b fortrinnsvis med sylindrisk form og med en

lengde noe kortere enn navdelen 22. Alternativt kan, i hvert fall i finmekaniske anvendelser, rullelegemene utgjøres av kuler.

Rullelegemene kan, som vist i fig. 4, alternativt være innsatt i en slik relativ-stilling mellom nav og medbringer, at hvert hjørne blir liggende rett overfor et medbringersegment, her be-tegnet 38, og lommenes rom får i denne variant en omvendt geometri sammenlignet med utførelsen ifølge figurene 1-3 ved at lommen kileformet minsker i høyde på begge sider av symmetriplanet 41 i retning mot lommens to segmentsider 34. Disse er her parallelle og ligger på en innbyrdes avstand lik den doble rullediameter.

I overensstemmelse med oppfinnelsens primære karakteristiske

trekk skal de to rullelegemer 43 i hvert par være ikke-forskyv-bare i sine lommer 40, hvilket innebærer at rullelegemene ved monteringen blir tett omsluttet såvel i radial som periferiell retning av de flater som begrenser lommene. Et rullelegeme 43a skal således stå i linjeanlegg mot de to klemflater 13 og 24 i punktene 44 resp. 45 samt mot sin segmentside 34 i punktet 46 (se fig. 3). Samtidig skal det ha berøring langs en linje på

symmetriplanet med den andre rulle 4 3b som på analog måte er glippefritt innpasset i sitt rom 4 2b. Det skal bemerkes at det i konstruksjonen ikke finnes noen anslagsflater på medbringeren 31 eller på den drivende maskindel 30 som kommer i direkte inngrep mot navet 21 når dette skal omstilles, idet det her er rullelegemene .som sørger for dreiemomentoverføringen til navet. Det fordres heller ikke noen fjærer eller lignende.elastiske elementer som søker å føre rullelegemene til sperrestilling mot sine klemflater, idet samtlige i dreieomstillingen deltagende deler står kontinuerlig i.ikke-dreibart forhold til hverandre på grunn av de samvirkende flaters geometri.

Når derfor et dreiemoment, i det etterfølgende antatt å virke i pilretningen A i fig. 3, skal overføres fra den drivende maskindel 30, som for formålet kan være forsynt med en spak 39 .-: eller annen manøvreringsinnretning, oppstår i punktet 46 på rullelegemet 43a en kraft F som presser rullelegemet mot de to klemflater 13 og 24. Her opptrer i kontaktpunktene 44 og 45 normaltrykkene N^ resp. N2 på rullelegemet. Til , det sistnevnte svarer en like stor motsatt rettet kraft: somjiv^Stferc på. navet over en momentarm R. Det overførte dreiemoment er tydeligvis avhengig dels av lengden av R, dvs. antall sider og diameteren i mangekanten, dels av størrelsen av N2. Sistnevnte er den nyttiggjorte kraft som fås når hensyn tas til friksjonen m-F,

7^ N^ og N2 * ^e nevnte tre kontaktpunkter, slik som det ved bevegelse gjeldende kraftdiagram til venstre i figuren viser..

Det fremgår at det i det vesentlige er friksjonen p.^ N^ ved hus-veggen som virker reduserende på N2. Hvis man imidlertid an-ordner segmentsidene 34 hellende innad mot hjørnet 25 i lommen, som tegningsfiguren viser, øker størrelsen på F, forholdet mellom normaltrykkene N^ og N2 forbedres, og i tilsvarende grad vokser det overførte dreiemoment N2R.

Når dreiemomentet pålegges fra medbringeren, oppstår på grunn av rullelegemenes 43a kilelignende inngrep mot klemflatene i rommene 42a en viss elastisk deformasjon av koblingens deler som får til følge at det radiale mål såvel i rommene 42a som i rommene 42b vokser noe. De uvirksomme rullelegemer 43b føres derved av de drivende rullelegemer i retning med urviseren og mister altså den eventuelle klemvirkning de tidligere hadde. Samtidig med dette øker kontakttrykkene og N2 fra de drivende rullelegemer, og når det resulterende dreiemoment N2R er blitt så stort at det overvinner ytre krefter som virker på den drevne maskindel 20, settes navet og samtlige rullelegemer i bevegelse langs husets klemflate.

Hvis den drevne maskindel 20 efter omstilling til en vilkårlig dreiningsstilling utenifra skulle påvirkes av en kraft som søker å forskyve koblingen ut av denne stilling, f.eks. i pilretningen B i fig. 3, oppstår det i punktene 44 og 45 på grunn av rullelegemenes 43a berøring med klemflatene i rommet 42a og den drivende dels 30 lagerfriksjon, normaltrykk N, og N2, som sammen med de nu i motsatt retning av tidligere virkende friksjonskrefter ^1N1°^^2N2 ut^alanserer hverandre, slik som kraftdiagrammet til høyre i figuren viser. Da deri innbyrdes retning mellom normaltrykkene, dvs. kilevinkelen i rommene 42, er mindre enn frik-sjonsvinkelen for de inngående materialer, oppstår ingen glid-ning, men normaltrykkene bare vokser jo høyere moment som pålegges fra navet 21. Omkastes momentet til motsatt retning mot pilen B, blir det i s„tedet rullelegemene 43b som blir sperrende. Noen merkbar fordreining av navet oppstår derved ikke på grunn

av delenes"elastiske deformasjon. Denne har altså, likesom ved dreieomstillingen, overtatt den rolle som de tidligere spérre-koblingenes fjærer hadde.

Virkemåten for varianten ifølge fig. 4 ér analog med deri nu beskrevne med den forskjell at ved dreiebmstilling overføres kraften fra medbringersegmentene til det drivende rulielegeme 43a via det mellomliggende, til samme par hørende rullelegemé 43b.

Koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen er således i stand til uten dødgang å overføre enhver ønsket dreiningsbevegelse fra den drivende til den drevne maskindel og sørger hérefter for at den drevne maskindel glippefritt sperres i den innstilte stilling.

Claims (2)

1. Anordning ved sperrekoblinger av det slag som skal være innsatt mellom en drivende og en drevet maskindel og som omfat-ter et hus (10) som er ikke-dreibart anordnet og danner et sylindrisk hulrom som i radial retning begrenses av en ubrutt, innadvendt klemflate (13), et med denne drevne maskindel forbundet nav (21) som er koaksialt anbragt i hulrommet og hvis mot nevnte klemflate vendende periferi sett i tverrsnitt har form av en regelmessig mangekant, hvis sider utgjør utadvendte klemflater (24), en med den drivende maskindel forbundet medbringer (31) som er koaksial med navet og hulrommet og har fingerlignende, i aksial retning mellom huset og navet forløpende segmenter (33, 38), mellom hvilke det for hvert av hjørnene på navet og i samme stilling i forhold til disse dannes en lomme (40), som i periferi-en retning begrenses av to mot hverandre vendte segmentsider (34), idet hver lomme danner to speilvendte, på hver sin side av et symmetriplan (41) for lommen beliggende, kileformede rom (42), og parvis i lommene innsatte rullelegemer (43), ett for hvert rom, hvilke er anordnet for med kilevirkning å samvirke med klem-flåtene på huset og navet, slik at navet og dermed den drevne maskindel av det ene rullelegeme i hvert par sperres i forhold til husets klemflate hvis maskindelen utenifra påvirkes av en kraft som søker å dreie den i en retning fra en innstilt stilling idet det andre rullelegeme i hvert par et uvirksomt, men dette rullelegeme virker sperrende i den motsatte dreiningsretning, mens navet samt rullelegemene, og dermed den drevne maskindel, er omstillbart langs husets klemflate i vilkårlig dreiningsretning og til vilkårlig stilling under innvirkning av et dreiemoment overført fra den drivende maskindel til medbringeren, karakterisert ved at rullelegemene (43) er ikke-forskyvbart innpasset i sine lommer (40) ved at hvert av rullelegemene i et par har berøring dels med de to klemflater (13, 24) og den segmentside (34) som avgrenser rullelegemets kileformede rom (42) dels med det andre i samme par inngående rullelegeme, idet dreieomstillingen av navet (21) skjer ved at ett av rullelegemene i hvert par presses mellom sine to klemflater ved hjelp av en kraft fra den i dreiningsretningen vendende segmentside (34) på medbringeren (31) .

2. ;-:Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at navets hjørner (25) ligger på nevnte symmetriplan (41), og at de to segmentsider (34) i hver lomme (40) heller innad mot hjørnet for,å redusere: friksjonen mellom husets klemflate (13) og det rullelegeme (43) som presses mot denne ved dreieomstillingen.