PL175291B1

PL175291B1 - Sprzęgło sprężynowe, zwłaszcza do opuszczania i podnoszenia zasłon okiennych

Info

Publication number: PL175291B1
Application number: PL93309409A
Authority: PL
Inventors: Edward T. Rude
Original assignee: Gen Clutch Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1998-12-31
Also published as: WO1994015057A1; CA2149438C; RU2098590C1; UA26164C2; CZ283002B6; AU5851994A; US5375643A; JPH07509765A; EP0680543B1; KR0174076B1; MY111888A; HU217934B; HUT72514A; BR9307694A; CA2149438A1; ATE166946T1; MX9307638A; DE69318987T2; NO952487D0; KR950704590A

Abstract

1. Sprzeglo sprezynowe, zwlaszcza do opusz- czania i podnoszenia zaslon okiennych, zawierajace walek, krazek z walcowym przedluzeniem oraz ele- ment z podluznym klinem, przy czym wzdluz osi walka sa umieszczone co najmniej dwie sprezyny, z których kazda posiada pierwszy i drugi koniec, zna- mienne tym, ze zawiera stykajace sie z koncami spre- zyn (49, 51, 95, 9 7 , 1 1 1 , 1 1 7 , 1 2 3 , 125) co najmniej dwa jednakowe podluzne kliny (65, 67,139), umie- szczone promieniowo i symetrycznie wokól walka (43,129) oraz stykajace sie z koncami sprezyn (49, 51, 95, 97,111,117,123, 125) co najmniej dwa jednakowe napedzajace sektoty (53, 55, 133, 135), umieszczone promieniowo 1 symetrycznie wokól walka (4 3 , 129). FIG. 7 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sprzęgło sprężynowe, zwłaszcza do opuszczenia i podnoszenia zasłon okiennych. Bardziej szczegółowo wynalazek dotyczy sprzęgieł sprężynowych, w których siła oddziaływania na element wyjściowy przenoszona jest albo na koniec sprężyny sprzęgła, albo na jej zaczep. Wraz z ruchem obrotowym elementu wyjściowego sprzęgła, obrotowi podlegają też kierunki działania wymienionych sił oddziaływania. W niektórych zastosowaniach sprzęgła nakłada się działanie tych sił powodujących ruch obrotowy sprzęgła oraz sił o bardziej stałych wartościach, co objawia się niepożądanym, gwałtownym falowaniem lub zmianami siły niezbędnej do wprawiania w ruch zasłony. Także w celu zrównoważenia momentu wywoływanego przez te siły, wytwarzane są wewnątrz sprzęgła siły tarcia, co komplikuje działanie samego sprzęgła.

W dwóch patentach USA nr 4 372 432 i 4 433 765 opisane są sprzęgła sprężynowe. Sprzęgła te przeznaczone są głównie do podnoszenia i opuszczania zasłon okiennych, żaluzji o nastawnych listewkach, zasłon fałdowanych oraz innych środków tego typu, które poruszają się w kierunku pionowym. Te urządzenia są tanio zbudowanymi urządzeniami, operowanymi ręcznie bez łożysk kulkowych, czy łożysk walcowych dowolnego rodzaju, w których współosiowo plastikowe części przenoszą ciężar i poruszają się jedna na drugiej. Potrzeba przyłożenia dużej siły, opory tarcia, a także zmiany wartości tej siły niezbędnej do przesuwania zasłon wywołują nieprzyjemne odczucia i dają wrażenie, że mamy do czynienia z urządzeniem o słabej jakości i niedopracowanym funkcjonowaniu. Niemniej jednak, z uwagi na konstrukcję znanych dotychczas urządzeń, nieodłącznie występują w nich opory tarcia oraz nierówna siła działania.

Znane wcześniej sprzęgła, niezależnie od tego, czy są wyposażane w jedną, czy też w wiele sprężyn przenoszą obciążenia (napęd) za pomocą sił przyłożonych do pojedynczej części elementu wyjściowego sprzęgła. Sprzęgło określone patentem USA nr 4 433 765 wykorzystuje więcej niż jedną sprężynę przeznaczoną do podtrzymywania ciężaru wiszącej zasłony. Każda sprężyna w tym sprzęgle ma zaczep przenoszący obciążenie, w zasadzie zwrócony w tym samym kierunku wokół osi urządzenia. Asymetryczne oddziaływanie tych wspierających (przenoszących obciążenie) sił wokół osi sprzęgła, wywołuje powstawanie sił reakcji na powierzchni łożyska w sprzęgle. Powstaje więc układ sił, z zaczepów sprężyn oraz tych sił spośród reakcji łożyska - które, działając razem, tworzą parę sił lub moment obrotowy podtrzymujący zasłonę.

Patent USA nr 4 253 553 przedstawia sposób wykonania dwukierunkowego sprzęgła sprężynowego z pojedynczą sprężyną, która styka się z pojedynczą ciągłą powierzchnią, tworząc połączenia, przenoszące moment obrotowy na dwa zaczepy sprężyny. Do czasu zgłoszenia wynalazku dotyczącego sprzęgła sprężynowego i opisanego w patencie USA nr 4 433 765, sprzęgła tego typu nie były wyposażane w więcej niż jedną sprężynę działającą równolegle dla podtrzymywania obciążenia.

Celem wynalazku jest sprzęgło sprężynowe, zwłaszcza do opuszczania i podnoszenia zasłon okiennych, które zapewnia środki do zminimalizowania oporów tarcia oraz zmian sił napędowych.

Sprzęgło sprężynowe, zwłaszcza do opuszczania i podnoszenia zasłon okiennych, zawierające wałek, krążek z walcowym przedłużeniem oraz element z podłużnym klinem, przy czym wzdłuż osi wałka są umieszczone co najmniej dwie sprężyny, z których każda posiada pierwszy i drugi koniec według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera stykające się z końcami co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny, umieszczone promieniowo i symetrycznie wokół

175 291 wałka oraz stykające się z końcami sprężyn co najmniej dwa jednakowe napędzające sektory, umieszczone promieniowo i symetrycznie wokół wałka.

Korzystnie wałek ma zewnętrzną cylindryczną powierzchnię, wokół której są umieszczone co najmniej dwie sprężyny.

Korzystnie sprzęgło zawiera współosiowo osadzoną wokół wałka obudowę, przy czym co najmniej dwie sprężyny są umieszczone pomiędzy wałkiem a obudową.

Korzystnie w obudowie są uformowane co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny.

Korzystnie co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny są rozmieszczone symetrycznie wokół obudowy.

Korzystnie obudowa jest osadzona obrotowo wokół wałka.

Korzystnie każdy z końców sprężyn zawiera zaczep.

Korzystnie każdy z zaczepów umieszczony jest w zagłębieniu uformowanym w obudowie.

Korzystnie co najmniej dwie sprężyny stanowią parę sprężyn przeplecionych.

Korzystnie zaczepy pary sprężyn są rozmieszczone we wspólnej płaszczyźnie prostopadłej do osi wałka.

Korzystnie co najmniej dwie sprężyny obejmują pierwszą sprężynę ze zwojami nawiniętymi zgodnie z ruchem wskazówek zegara oraz drugą sprężynę ze zwojami nawiniętymi przeciwnie do mchu wskazówek zegara.

Korzystnie zaczepy sprężyn są umieszczone we wspólnej płaszczyźnie prostopadłej do osi wałka.

Korzystnie wałek ma wewnętrzną cylindryczną powierzchnię, wzdłuż której są rozmieszczone co najmniej dwie sprężyny.

Korzystnie sprzęgło zawiera zamontowany współosiowo wewnątrz wałka rdzeń, przy czym co najmniej dwie sprężyny są umieszczone pomiędzy wałkiem i rdzeniem.

Korzystnie rdzeń zawiera co najmniej dwa podłużne kliny.

Korzystnie rdzeń jest osadzony obrotowo wewnątrz wałka.

Korzystnie każdy z końców sprężyn zawiera zaczep.

Korzystnie co najmniej dwa podłużne kliny są rozmieszczone symetrycznie wokół rdzenia.

Korzystnie wałek umieszczony jest współosiowo z krążkiem.

Korzystnie co najmniej dwa jednakowe napędzające sektory są uformowane na krążku.

Zgodnie z ideą wynalazku, sprzęgło wykorzystujące wiele sprężyn może zostać skonstruowane w taki sposób, aby podtrzymywało obciążenia wyjściowe przy pomocy praktycznie niezakłóconej pary sił, bez wytwarzania sił w łożysku, jako bezpośredni rezultat oddziaływania sił pochodzących od sprężyny. Osiąga się to przez zmodyfikowanie usytuowania elementów stykających się z zaczepami sprężyn w taki sposób, aby nastąpiło symetryczne rozmieszczenie powierzchni styku wokół osi urządzenia. Np. przy zastosowaniu dwóch sprężyn, zaczep pierwszej sprężyny oddziałuje na powierzchnie po jednej stronie sprzęgła, natomiast druga sprężyna może być zainstalowana w taki sposób, aby jej zaczep oddziaływał na powierzchnie o tej samej średnicy, lecz znajdujące się po przeciwnej stronie powierzchni używanych przez pierwszą sprężynę. W ten sposób uzyskuje się wspólne działanie par sprężyn w celu formowania pary sił do sterowania ruchem sprzęgła. Ważnym wymogiem nakładanym na konstrukcję sprzęgła jest to, żeby pary sprężyn działały w płaszczyźnie prostopadłej lub prawie prostopadłej do osi sprzęgła.

Obecny wynalazek ukazuje, jak w oparciu o konfigurację sprężyn określoną w patencie USA nr 4 433 765, daje się uzyskać zrównoważenie działania sił, zwykle uzyskiwane w innych, ogólnie dużo droższych typach sprzęgieł.

Rozwiązanie według wynalazku dostarcza sprzęgło, w którym nie występuje tarcie łożyskowe wynikające z reakcji na wyjściowy moment obrotowy. Wynalazek dostarcza sprzęgło sprężynowe ze zmniejszonymi obciążeniami łożysk.

W sprzęgle według wynalazku, uruchamianym za pomocą sznura lub łańcucha, nie występują wewnętrzne siły tarcia, zmieniające się wraz z obrotami sprzęgła. W sprzęgle tym całkowite robocze tarcie jest zmniejszone, a więc zmniejszone jest również zużycie spowodowane siłami tarcia.

175 291

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia sprzęgło sprężynowe o płynnym działaniu. Działanie sprzęgła według wynalazku jest także mniej czułe na nierówności powierzchni łożyska sprężynowego.

Przedmiot wynalazku w przypadkach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 jest widokiem z boku znanego wcześniej sprzęgła sprężynowego służącego do zmiany położenia zasłony okiennej, fig. 2 jest widokiem z boku sprzęgła z fig. 1, fig. 3 jest widokiem sprzęgła z fig. 1 w przekroju poprzecznym wykonanym w płaszczyźnie oznaczonej na fig. 1 jako A-A, fig. 4 przedstawia krążek sprzęgła z fig. 1, fig. 5 jest widokiem tego samego sprzęgła w przekroju poprzecznym wykonanym w płaszczyźnie oznaczonej na fig. 2 jako B-B, fig. 6 jest widokiem obudowy sprzęgła z fig. 4 i fig. 5, ale z zasłoną obróconą o 90 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w porównaniu z kierunkiem ustawienia przedstawionym na fig. 5, fig. 7 jest widokiem sprzęgła według wynalazku w stanie rozłożonym, fig. 8 jest przekrojem poprzecznym sprzęgła z fig. 7 podobnym do przekroju z fig. 3, fig. 9 jest częściowym widokiem w stanie rozłożonym drugiego przykładu wykonania sprzęgła według wynalazku, fig. 10 jest przekrojem poprzecznym sprzęgła w kolejnym przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 11 jest przekrojem poprzecznym sprzęgła z fig. 10 ukazującym rozmieszczenie względem siebie zaczepów sprężyn, sektorów napędzających krążki i klinów wzdłużnych obudowy, fig. 12 jest rzutem aksonometrycznym sprężyn w dodatkowym przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 13 jest widokiem, w stanie rozłożonym, kolejnego przykładu wykonania wynalazku.

Figura 1 przedstawia widok z boku wspornika i znanego wcześniej sprzęgła sprężynowego typu często stosowanego do zmiany położenia zasłon okiennych. Takie sprzęgła uruchamiane są zwykle za pomocą pętli sterującej wykonanej ze sznura lub łańcucha z paciorków. Sprzęgło 1, przedstawione na fig. 1 przymocowane jest do wspornika 3, który przytwierdza się do ściany lub sufitu i który dopasowany jest do szczeliny 5, znajdującej się w bocznej powierzchni sprzęgła 1. Pętla sterująca 7 przeznaczona do podnoszenia i opuszczania zasłony zwiesza się poniżej sprzęgła 1.

Figura 2 przedstawia widok tego samego sprzęgła 1, lecz z innej strony, z której są ukazane rura walcowa 9 przeznaczona do zwijania zasłony 11 oraz sama zasłona 11.

Figura 3 przedstawia widok sprzęgła 1 z fig. 1 w przekroju poprzecznym wykonanym w płaszczyźnie oznaczonej na fig. 1 jako A-A. Koniec sprzęgła 1 zasłony 11 wspiera się na występie 13 wspornika 3, który dopasowany jest do szczeliny 5 sprzęgła 1, co jest lepiej widoczne na fig. 1. Kształty występu 13 i szczeliny 5 zapewniają zarówno obrotowe zamocowanie, jak i podparcie dla ciężaru zasłony 11. Sprężyna 15 ma w stanie swobodnym średnicę nieco mniejszą niż cylindryczna średnica zewnętrzna wałka 17, dookoła którego jest nawinięta. Sprężyna 15 ma wygięte na zewnątrz zaczepy 19 i 21, do styku z powierzchniami na krążku 23 i obudowie 25.

Krążek 23 ma gładką wewnętrzną łożyskową powierzchnię 27, która jest dopasowana do zewnętrznej średnicy wałka 17, umożliwiającą krążkowi 23 swobodny ruch obrotowy wokół osi wałka 17. Obudowa 25 dopasowana jest do mniejszego końca krążka 23 i posiada gładką, cylindryczną, wewnętrzną łożyskową powierzchnię 29, na której jest zamocowana na jednym końcu oraz podobną, lecz mniejszą powierzchnię 31 do zamocowania jej zamkniętego końca na wałku 17. Zasłona 11 jest nawijana i mocowana do walca 9, który dopasowany jest na wcisk do obudowy 25.

Figura 4 przedstawia krążek 23. Przedłużenie walcowe 33 ma wycięcie 35 ograniczone po dwóch stronach krawędziami 37 i 39. Fig. 5 przedstawia widok sprzęgła 1 w przekroju poprzecznym wykonanym w płaszczyźnie oznaczonej na fig. 2 jako B-B. Materiał zasłony widziany jest jako częściowo zwinięty na rurę walcową 9, która dopasowana jest do obudowy 25. W stosunku do obudowy 25 przedłużenie walcowe 33 krążka 23 jest usytuowane współśrodkowo. Wałek 17 z nawiniętą na niego sprężyną 15 jest umieszczony współosiowo wewnątrz przedłużenia walcowego 33 krążka 23. Między krawędziami 37 i 39 wycięcia 35 są zaczepy 19 i 21 sprężyny 15. Pomiędzy zaczepami 19 i 21 sprężyny 15 jest klin 41, który rozciąga się osiowo wzdłuż wewnętrznej powierzchni obudowy 25 i wystaje z niej promieniowo w kierunku środka.

Działanie sprzęgła 1 jest podobne do działania sprzęgieł ogólnie znanych. Wałek 17 umocowany na stałe na wsporniku 3 jest nieruchomy. Ciężar zasłony 11 wytwarza moment

175 291 obrotowy na walcu 9 i obudowie 25 zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, tak jak to widać na fig. 5. W wyniku momentu obrotowego obudowa 25 porusza się w kierunku ruchu wskazówek zegara doprowadzając klin 41 do styku z zaczepem 19 sprężyny 15. Siła tego styku wymusza zaciskanie sprężyny 15 wokół wałka 17, zwiększając siłę tarcia między nimi i zapobiegając dalszemu ruchowi. Położenie zasłony 11 zmienia się poprzez pociąganie wybranej strony pętli 7 sznura, który obraca krążek 23 w odpowiednim kierunku. Kiedy krążek 23 obraca się zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, jak to widać na fig. 5, krawędź 39 styka się z zaczepem 21 sprężyny 15. Powoduje to zwolnienie zacisku sprężyny 15 na wałku 17, pozwalając sprężynie 15, a wraz z nią obudowie 25 obracać się, opuszczając zasłonę 11.

Dla uzyskania przeciwnego kierunku obrotu krawędź 37 styka się z zaczepem 19 powodując zwolnienie zacisku sprężyny 15 na wałku 17, pozwalając sprężynie 15 obracać się wokół wałka 17. Również obudowa 25 ma możliwość obracania się w wyniku styku zaczepu 19 z klinem 41 przez co następuje podniesienie zasłony 11.

Kiedy zasłona 11 jest całkowicie nawinięta na walec 9 ciężar zasłony 11, walca 9 i mechanizmu sprzęgła 1 działa tak, jakby był skoncentrowany na osi walca 9, przy czym obciążenie podtrzymywane jest przez występ 13 wspornika 3. Gdy zasłona 11 jest opuszczana, zwisa ona z jednej strony walca 9, tak jak to pokazano na fig. 5. Całkowity podtrzymywany ciężar jest taki sam, lecz teraz moment być wywierany na sprzęgło 1 poprzez wspornik 3 w celu przeciwstawienia się momentowi wytwarzanemu przez zwisającą część zasłony 11. Para sił jest formowana przez ciężar zwisającej części zasłony 11 oraz równej co do wartości, lecz o przeciwnym zwrocie części siły wspierającej wywieranej przez występ 13. W celu przeciwdziałania tej parze sił oraz w celu zachowania równowagi układu, inna przeciwna para sił, formowana jest przez siłę zaczepu 19, działającą na klin 41 obudowy 25 i reakcję łożyska na działanie tej siły.

Obecność siły łożyska, która powstaje w wyniku reakcji na siłę oddziaływania zaczepu 19 na klin 41 może zostać łatwo zrozumiana po rozważeniu fig. 6, która przedstawia obudowę 25 obróconą w taki sposób, że siła wywierana przez zaczep 19 na klin 41 działa w kierunku poziomym. Z zasłoną 11 unieruchomioną w tej pozycji, jest oczywiste, że siła wywierana przez zaczep 19 na klin 41 nie może być tylko siłą poziomą działającą na obudowę 25. Równowaga pozioma wymaga, aby była dodatkowa siła pozioma. Tą dodatkową siłą jest reakcja łożysk na działanie zaczepu 19 sprężyny 15, przy czym reakcja jest zawsze równa co do wartości sile działającej, lecz ma przeciwny zwrot. Obie te siły, jedna - wynikająca z działania zaczepu 19 sprężyny 15 na klin 41 oraz druga, będąca siłą reakcji łożyska i wywoływana przyłożeniem zaczepu 19 sprężyny 15, tworzą parę sił C, które są przeciwne do pary sił wywołanych ciężarem zwisającej części zasłony 11.

Kierunek tych dwóch sił obraca się wraz z obrotem klina 41 i obudowy 25, gdy zasłona 11 jest zwijana lub rozwijana. Kiedy siła reakcji łożyska jest skierowana w dół, dodaje się ona do obciążenia wewnętrznego łożyska wywoływanego przez ciężar zasłony 11. Kiedy siła ta skierowana jest w górę następuje jej odjęcie od tych samych wewnętrznych obciążeń łożyska. Gdy zasłona 11 porusza się, siły tarcia występujące na złączach między częściami, poruszającymi się względem siebie, wywołują powstanie momentów obrotowych, które muszą być pokonywane, aby zasłona 11 mogła być w ruchu. Siła tarcia na powierzchni każdego łożyska jest proporcjonalna do promieniowego obciążenia występującego między częściami. Ze względu na to, że obciążenie promieniowe na łożyskowej powierzchni 31 oraz na łożyskowej powierzchni 27 ulega zmianom wraz z obracaniem się wcześniej wzmiankowanych sił, zmienia się również siła tarcia wytwarzana na tych powierzchniach łożyskowych. Minimalizacja zmian oporu tarcia jest celem wynalazku.

Z uwagi na to, że wysiłek niezbędny do wprawienia w ruch zasłony 11 wzrasta wraz ze wzrostem tarcia w łożyskach, obecny wynalazek zapewnia również środki do zmniejszenia wysiłku potrzebnego do wprawiania w ruch zasłony 11.

Na podstawie dalszego szczegółowego opisu wynalazku będzie zrozumiałe, w jaki sposób opory tarcia są zmniejszane i w jaki sposób eliminuje się gwałtowne zmiany wartości wykorzystywanej w urządzeniu siły. W ilustrowanym przykładzie opisano działanie zasłony okiennej. Inne zastosowania wynalazku staną się oczywiste dla znawców z tej dziedziny.

175 291

Wynalazek składa się ze sprzęgła sprężynowego, wykorzystującego wiele sprężyn, których zaczepy rozmieszczone są w sprzęgle w równych odstępach kątowych, dlatego też końcowy bilans obciążeń łożysk poprzecznych wywoływanych przez zaczepy sprężyn jest równy zero.

Figura 7 przedstawia w perspektywie widok sprzęgła w stanie rozłożonym, w którym zastosowano zasady według wynalazku. Niektóre części sprzęgła z fig. 7 są takie same jak odpowiadające im części w sprzęgle przedstawianym na fig. od 1 do 6. Dla uproszczenia na fig. 7 nie umieszczono wspornika. Wspornik może być tego samego typu, jak to pokazano na fig. 1, przy czym wsporniki innego typu mogą równie dobrze spełniać oczekiwane od nich funkcje. Sprzęgło przedstawione na fig. 7 zawiera wałek 43, który może być taki sam jak wałek 17 na fig. 3. Jednakże krążek 45, obudowa 47 oraz rozmieszczenie sprężyn 49 i 51 różnią się od tych przedstawionych na fig. od 1 do 6. Sprzęgło przedstawione na fig. 7 zawiera więcej niż jedną sprężynę. W przedstawianym przykładzie wykonania zastosowano dwie sprężyny 49, 51. Jednakże, dowolna liczba sprężyn większa niż 1 może być stosowana, musi być tylko zapewniona wystarczająca długość osiowa. Kontynuując porównanie sprzęgła 1 z fig. od 1 do 6 ze sprzęgłem z fig. 7, walcowe przedłużenie 33 krążka 23 sprzęgła 1 z fig. od 1do 6 ma pojedyncze wycięcie 35, przeznaczone do umieszczenia w nim zaczepów 19 i 21 sprężyny 15, zaś krążek 45 z fig. 7 i 8 ma walcowe przedłużenia obejmujące dwa napędzające sektory 53 i 55. Zaczepy 57 i 59 sprężyny 49 umieszczone są w jednym z dwóch łukowych wycięć powstałych pomiędzy sektorami 53 i 55, podczas gdy zaczepy 6l i 63 sprężyny 51 umieszczane są w pozostałych z dwóch wycięć. Na obu fig. 7 i 8 widoczne są kliny 65 i 67 obudowy 47 zapewniające styczność odpowiednio z zaczepami sprężyn 49 i 5l. Jak w sprzęgle z fig. od 1 do 6, walec 69 spasowany jest z żeberkami 71 znajdującymi się na zewnątrz obudowy 47.

Działanie sprzęgła według wynalazku stanie się bardziej zrozumiałe po rozważeniu fig. 8, która najlepiej ukazuje względne położenie elementów sterujących sprzęgła. Na fig. 8 nie zwinięta część 73 zasłony zwisa z walca 69. Ciężar zwisającej części 73 zasłony wytwarza moment obrotowy, który musi zostać przejęty przez sprzęgło. Sprzęgło wspiera ciężar zwisającej zasłony i zapobiega obracaniu się obudowy 47. Siły wspierające przykładane są do dwóch miejsc. Klin 65 styka się z zaczepem 57 sprężyny 49 powodując jej zaciskanie się wokół wałka 43. Wałek 43 jest na stałe przymocowany do wspornika. Natomiast klin 67 styka się z zaczepem 61 sprężyny 51 również powodując jej zaciskanie się wokół wałka 43. Każda ze sprężyn 49, 51 przenosi część obciążenia. Na fig. 8 linia wyznaczona przez punkty styku klinów 65 i 67 oraz zaczepów 57 i 61 sprężyn 49, 51 przebiega pionowo. W związku z tym kierunek działania sił występujących między klinami 65, 67 i zaczepami 57,61 utrzymuje się zasadniczo w poziomie. Ze względu na to, że wzmiankowane siły mają praktycznie tę samą wartość, lecz przeciwne zwroty to wytwarzają one, jeśli w ogóle wytwarzają, niewielką reakcję w łożyskach, które podtrzymują obudowę 47, zasłonę i walec 69 służący do nawijania zasłony. Wymienione dwie siły tworzą parę sił, których moment obrotowy działa przeciwnie w stosunku do momentu obrotowego wywoływanego przez zwisającą zasłonę. Sektory 53 i 55 krążka 45 stykają się z zaczepami 59 i 63. Obrót krążka 45 zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara powoduje zwolnienie obu sprężyn 49, 51, umożliwiając tym samym opuszczenie zasłony. Ruch krążka 45 przeciwny do ruchu wskazówek zegara mógłby doprowadzić do zetknięcia się sektorów 53 i 55 z zaczepami 57 i 61 sprężyn 49, 51, a kontynuacja ruchu we wzmiankowanym kierunku może zwolnić obie sprężyny 49, 51 i spowodować obrót obudowy 47 w taki sposób, jak to się dzieje przy zwijaniu zasłony.

Niezależnie od tego czy zasłona jest podnoszona, czy opuszczana, to ruch obudowy 47 sterowany jest działaniem zaczepów 57 i 61 sprężyn 49,51, wywołujących powstawanie par sił. Gdy zasłona obraca się, para sił ulega obrotowi wraz z nią i zasadniczo następuje wyeliminowanie efektu gwałtownego falowania pojedynczej sprężyny.

Jak to widać na fig. 8 zaczepy 57 i 61 sprężyn 49,51 są rozmieszczone symetrycznie wokół osi sprzęgła. W poprzedniej dyskusji dwie siły obejmujące parę sił traktowano tak, jak gdyby działały one w jednej płaszczyźnie prostopadłej do osi sprzęgła. Jednakże, jak to widać na fig. 7, siły te działają w różnych płaszczyznach rozmieszczonych wzdłuż osi sprzęgła. Rozdzielenie płaszczyzn, w których działają wzmiankowane siły oznacza, że powstający moment posiada również składową prostopadłą do osi sprzęgła. Wytwarza ona dodatkowe, niepożądane siły reakcji w

175 291 łożyskach. Są dwa ogólne sposoby zmniejszania składowej prostopadłej momentu siły, oba są w stanie zmniejszyć ją do pomijalnej wartości.

Pierwszy sposób obejmuje wykorzystanie konfiguracji sprężyn, która pozwala utrzymać równowagę sił w pobliżu punktu znajdującego się na osi sprzęgła. Fig. 9 przedstawia widok konstrukcji krążka, sprężyn i obudowy w stanie rozłożonym, zawierającym cztery sprężyny. W tym projekcie wewnętrzne sprężyny 75 i 77 mają zaczepy, które są umieszczone w wycięciu 79 przedłużenia 81 krążka, podczas gdy zewnętrzne sprężyny 83 i 85 mają zaczepy umieszczone w wycięciu 87 przedłużenia 81 krążka. Obudowa 89 ma wzdłużne kliny 91 i 93. Sprężyny 75 i 77 służą do przenoszenia obciążenia, poprzez zetknięcie z klinem 91 obudowy 89, przy czym zewnętrzne sprężyny 83 i 85 stykają się z klinem 93. W przypadku, gdy siły działające między każdą ze sprężyn i odpowiadającymi im klinami są takie same, to istnieje punkt na osi, wokół którego siły te są symetryczne i nie występuje żaden wypadkowy moment prostopadły do osi. Dlatego nie występuje żadne obciążenie łożysk wynikające z rozłożenia wzdłuż osi zaczepów sprężyn. Inne możliwości rozmieszczania sprężyn, pozwalające na zrównoważenie sił działających w sprzęgle wokół punktu na osi sprzęgła, są łatwe do wyobrażenia. Jedną oczywistą możliwością jest zastosowanie ośmiu sprężyn z zaczepami rozmieszczonymi symetrycznie wzdłuż osi sprzęgła.

Innym mniej oczywistym przykładem wykonania, ale możliwym jest zastosowanie trzech sprężyn, pomiędzy które obciążenie jest rozłożone nierównomiernie. Dwie z trzech sprężyn będą przenosić połowę obciążenia i będą rozmieszczone po jednej stronie sprzęgła, zaś trzecia sprężyna będzie przenosić drugą połowę obciążenia po stronie przeciwnej sprzęgła w stosunku do dwóch wymienionych wcześniej sprężyn.

Inny sposób przedstawiony na fig. 10, zawiera dwie takie same sprężyny 95 i 97, które są usytuowane tak, że odpowiadające zaczepy sprężyn są przeciwległe i są ułożone w płaszczyźnie prostopadłej do osi sprężyn, wskutek czego nie powstaje żaden moment, który jest prostopadły do osi sprzęgła. Dla przejrzystości zwoje sprężyny 95 na fig. 10 przedstawione są na czarno. Ze względu na przeplot - zaczep 99 sprężyny 95 oraz zaczep 101 sprężyny 97 leżą w płaszczyźnie prostopadłej względem osi sprzęgła. Na fig. 10 zaczep 101 jest częściowo zasłonięty przez klin 103 obudowy, ale zaczep 101 jest dobrze widoczny na fig. 11. Podobnie zaczep 105 sprężyny 95 oraz zaczep 107 sprężyny 97 leżą w płaszczyźnie prostopadłej względem osi sprzęgła. Bardziej wymyślne usytuowania przeplecionych sprężyn pozwalają również wykorzystać zalety wynalazku. Na przykład trzy sprężyny mogą być przeplecione i użytkowane wraz z obudową, która ma trzy kliny wzdłużne przesunięte względem siebie o 120 stopni.

Innym rozwiązaniem prowadzącym do zbliżenia względem siebie zaczepów sprężyn wzdłuż osi sprężyn jest użycie dwóch sprężyn, przy czym jedna sprężyna ma zwoje nawinięte zgodnie z kierunkiem obrotu wskazówek zegara, a druga ma zwoje nawinięte przeciwnie do kierunku obrotu wskazówek zegara. Fig. 12 przedstawia możliwą konfigurację sprężyn dla takiego sprzęgła. Sprężyny te mogą być zastosowane zamiast sprężyn 95 i 97 sprzęgła z fig. 10 i fig. 11, po to aby wykorzystać zalety niniejszego wynalazku przy występowaniu jednostronnego obciążenia. Na fig. 12 sprężyna 111 ma zaczepy 113 i 115, natomiast sprężyna 117 ma zaczepy 119 i 121. W celu zastosowania dwóch sprężyn w sprzęgle według wynalazku, dwie sprężyny są zespolone z wałkiem sprzęgła i ustawione osiowo, że zaczepy 115 i 119 znajdują się naprzeciwko siebie oraz zachodzą na siebie. Przy obciążeniach wywołujących obrót dwóch sprężyn przeciwny do ruchu wskazówek zegara, dwa kliny wzdłużne będą stykały się z zaczepami 115 i 119 powodując zaciśnięcie się sprężyn 111 i 117 i przejęcie obciążenia. Z uwagi na to, że dwa zaczepy leżą w płaszczyźnie prostopadłej względem osi sprężyn oraz sprzęgła, moment obrotowy powstający w sprzęgle działa wzdłuż jego osi i nie ma żadnej składowej prostopadłej względem niej.

Podany sposób eliminowania niepożądanej składowej momentu obrotowego ma jednak taką niedogodność, że jest przydatny przy obciążeniach działających w jednym kierunku, natomiast przy obciążeniach z drugiej strony efekty są gorsze. Przy ruchu zgodnym z kierunkiem obrotu wskazówek zegara, obciążenie przejmowane jest przez zaczepy 113 i 121 sprężyn, które są rozdzielone wzdłuż osi tak, że siły działające na zaczepy wytwarzają istotną składową

175 291 momentu obrotowego, prostopadłą do osi sprzęgła. Wywołuje to dodatkowe niepożądane obciążenie łożysk.

W niektórych zastosowaniach naszego wynalazku obciążenie napędowe przyłożone jest do sprzęgła tak, że wyjściowy moment obrotowy przyjmie postać pary sił w formie nie zakłóconej. W takich przypadkach nie powstają obciążeniach łożysk pochodzące od napędu, jednakże, jeśli nie zostanie zastosowany niniejszy wynalazek, to w łożyskach będą oddziaływać obciążenia powodowane siłami tarcia, wynikającymi z reakcji na obciążenie zaczepu sprężyny. Ponadto pozostanąjeszcze reakcje łożyska wywoływane działaniem pętli sterującej. Tym samym pozostanie niepożądana zmienność w działaniu sił, wynikająca z cyklicznej zmiany sumy wektorów pętli sterującej, wywołanej reakcjami łożysk i zaczepów sprężyn wywołujących reakcje łożyska.

Przedstawione na fig. od 1 do 11 rozmieszczenie elementów składowych jest typowe dla urządzeń, przy czym ich zaletą jest usytuowanie elementów nieruchomego w samym wnętrzu urządzenia oraz usytuowanie elementu obrotowego najbardziej na zewnątrz urządzenia. Takie rozwiązanie należy traktować jako zalecany przykład wykonania w operowaniu zasłoną okienną, ponieważ pozwala on na wygodne podparcie wałka przez wspornik zasłony, przy jednoczesnym podparciu obudowy sprzęgła na walcu do zwijania zasłony. Nasz wynalazek znajduje zastosowanie także w urządzeniach, gdzie wzmiankowane role są zamienione. Wtedy zewnętrzne skrajne położenie zajmuje wałek, który w takim przypadku zwykle staje się obudową dla sprzęgła. Jedna z powierzchni sprzęgła styka się ze sprężynami w sposób wywołujący tarcie. Często, chociaż nie jest to konieczne, obudowa lub wałek pozostają nieruchomo w trakcie działania urządzenia. Element centralny w takim urządzeniu może pełnić funkcje elementu wyjściowego, często będąc rdzeniem z krążkiem lub elementem sterującym umieszczonym promieniowo między obudową a elementem centralnym.

Figura 13 przedstawia takie właśnie sprzęgło. Jego konstrukcja jest analogiczna do konstrukcji sprzęgła przedstawianego na fig. 10 i fig. 11. Powierzchnia, z którą stykają się ciernie sprężyny 123 i 125 jest wewnętrzną cylindryczną powierzchnią 127 wałka 129. Tak jak w sprzęgle z fig. 10 i 11 sprężyny 123 i 125 są przeplecione. Zaleca się stosować to rozwiązanie, ponieważ umożliwia ono uzyskanie najlepszej symetrii obciążeń, ale dowolne z omówionych wcześniej alternatywnych rozmieszczeń sprężyn może być z pożytkiem zastosowane w tej konfiguracji sprzęgła. Podobnie jak poprzednio, cylindryczne przedłużenie krążka 131 ma dwa napędzające sektory 133 i 135 przeznaczone do sterowania zaczepami sprężyn 123 i 125. Rdzeń 137 ma dwa kliny umieszczone po jego przeciwnych stronach, służące do zaczepienia się o nie zaczepów sprężyn 123 i 125. Klin 139 widać na fig. 13, natomiast klin po przeciwnej stronie nie jest uwidoczniony na fig. 13. Działanie sprzęgła jest analogiczne do działania sprzęgieł poprzednio omówionych, dwie sprężyny zapewniają siły ograniczające, zrównoważone względem osi tak, że nie powstaje żadne wypadkowe obciążenie łożysk.

Dlatego też, ukazane w poprzedzającym opisie cele wynalazku mogą być efektywnie osiągnięte, a pewne modyfikacje w konstrukcji sprzęgła sprężynowego, mogą być zrealizowane bez wykraczania poza istotę i zakres niniejszego wynalazku, zaś treść zawarta w zamieszczonym wcześniej opisie lub ukazana na załączonych rysunkach powinna być interpretowana tylko w kategoriach ilustracyjnych, a nie w kategoriach ograniczeń.

175 291

F/G. 5

175 291

FIG.8

175 291

ι

F/G. 9

175 291

FIG. !O

175 291

FIG. I

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sprzęgło sprężynowe, zwłaszcza do opuszczania i podnoszenia zasłon okiennych, zawierające wałek, krążek z walcowym przedłużeniem oraz element z podłużnym klinem, przy czym wzdłuż osi wałka są umieszczone co najmniej dwie sprężyny, z których każda posiada pierwszy i drugi koniec, znamienne tym, że zawiera stykające się z końcami sprężyn (49, 51, 95, 97, 111, 117, 123, 125) co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny (65, 67, 139), umieszczone promieniowo i symetrycznie wokół wałka (43,129) oraz stykające się z końcami sprężyn (49, 51,95,97,111,11'7,123, 125) co najmniej dwa jednakowe napędzające sektory (53, 55,133, 135), umieszczone promieniowo i symetrycznie wokół wałka (43,129).
2. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że wałek (43) ma zewnętrzną cylindryczną powierzchnię, wokół której są umieszczone co najmniej dwie sprężyny (49, 51).
3. Sprzęgło według zastrz. 2, znamienne tym, że zawiera współosiowo osadzoną wokół wałka (43) obudową (47), przy czym co najmniej dwie sprężyny (49, 51) są umieszczone pomiędzy wałkiem (43) a obudową (47).
4. Sprzęgło według zastrz. 3, znamienne tym, że w obudowie (47) są uformowane co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny (65,67).
5. Sprzęgło według zastrz. 4, znamienne tym, że co najmniej dwa jednakowe podłużne kliny (65, 67) są rozmieszczone symetrycznie wokół obudowy (47).
6. Sprzęgło według zastrz. 4, znamienne tym, że obudowa (47) jest osadzona obrotowo wokół wałka (43).
7. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że każdy z końców sprężyn (49, 51, 95, 97, 111,117) zawiera zaczep (57, 59, 61, 63, 99,101,105, 107,113,115,119,121).
8. Sprzęgło według zastrz. 7, znamienne tym, że każdy z zaczepów (57, 59, 61, 63) umieszczony jest w zagłębieniu uformowanym w obudowie (47).
9. Sprzęgło według zastrz. 7, znamienne tym, że co najmniej dwie sprężyny (95, 97) stanowią parę sprężyn przeplecionych.
10. Sprzęgło według zastrz. 9, znamienne tym, że zaczepy (99,101) oraz zaczepy (105, 107) pary sprężyn (95, 97) są rozmieszczone we wspólnej płaszczyźnie prostopadłej do osi wałka.
11. Sprzęgło według zastrz. 7, znamienne tym, że co najmniej dwie sprężyny (111,117) obejmują pierwszą sprężynę ze zwojami nawiniętymi zgodnie z ruchem wskazówek zegara oraz drugą sprężynę ze zwojami nawiniętymi przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
12. Sprzęgło według zastrz. 11, znamienne tym, że zaczepy (115,119) sprężyn (111,117) są umieszczone we wspólnej płaszczyźnie prostopadłej do osi wałka.
13. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że wałek (129) ma wewnętrzną cylindryczną powierzchnię (127), wzdłuż której są rozmieszczone co najmniej dwie sprężyny (123,125).
14. Sprzęgło według zastrz. 13, znamienne tym, że zawiera zamontowany współosiowo wewnątrz wałka (129) rdzeń (137), przy czym co najmniej dwie sprężyny (123, 125) są umieszczone pomiędzy wałkiem (129) i rdzeniem (137).
15. Sprzęgło według zastrz. 14, znamienne tym, że rdzeń (137) zawiera co najmniej dwa podłużne kliny (139).
16. Sprzęgło według zastrz. 15, znamienne tym, że rdzeń (137) jest osadzony obrotowo wewnątrz wałka (129).
17. Sprzęgło według zastrz. 14, znamienne tym, że każdy z końców sprężyn (123,125) zawiera zaczep.
18. Sprzęgło według zastrz. 15, znamienne tym, że co najmniej dwa podłużne kliny (139) są rozmieszczone symetrycznie wokół rdzenia (137).

175 291
19. Sprzęgło według zastrz. 17, znamienne tym, że co najmniej dwie sprężyny (123,125) stanowią parę sprężyn przeplecionych.
20. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że wałek (43, 129) umieszczony jest współosiowo z krążkiem (45,131).
21. Sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej dwa jednakowe napędzające sektory (53, 55,133,135) są uformowane na krążku (45, 131).