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Vorrichtung zur reibungsschlüssigen Verbindung einer Nabe mit einer
Welle Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reibungsschlüssigen Verbindung
einer Nabe mit einer Welle mittels zusammenwirkender Schraubenfedern, von denen
die eine mit ihrem äußeren Umfang an der Innenseite der Nabe, die andere mit ihrem
inneren Umfang .an der Welle anliegt.
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Es .sind Vorrichtungen dieser Artbekannt, bei denen auf der Welle
angeordnete Federungselemente durch axiales Zusammenpressen einerseits gegen die
Welle und andererseits gegen die Nabe gepreßt werden, um eine lösbare Verbindung
zwischen Welle und Nabe herzustellen. Die Federungselemente ,sind dabei unter sich
frei und kehren :in ihre nicht wirksame Ausgangsstellung auf Grund ihrer Federwirkung
zurück, sobald der axiale Anpreßdruok aufgehoben wird.
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Diese bekannten Vorrichtungen haben einen verhältnismäßig geringen
Wirkungsgrad, weil ein hoher Axialdruck .erforderlich ist, um eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen der Welle -und der Nabe herzustellen. Der Wirkungsgrad ist aber
auch deshalb gering, weil dem Druck der Federungselemente gegen die Welle einerseits
und die Nabe andererseits der Gegendruck der Federungselemente gegenübersteht.
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Es sind auch andere Kupplungen sowie Bremsen und Mitnehmerverbindungen
bekannt, bei denen das Prinzip der Umschlingungsreibung -in der Weise angewendet
wird, daß eine einfache, -dem Durchmesser der Welle angepaßte Feder um diese herumgeführt
und über ein Ende .derselben kraftschlüssig entweder mit der Welle oder mit der
Nabe verbunden ist. Diese kraftschlüssige Verbindung eines Federendes mit der Nabe
oder mit der Welle bereitet fast immer Schwierigkeiten, weil die Befestigung zum
Austausch der Feder lösbar sein muß und weil,die Feder im Bereich der Befestigungsstelle
häufig überbeansprucht wird und bricht.
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Demgegenüber soll nun durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine
Verbindung von Welle und Nabe geschaffen werden, die unter Ausnutzung der sogenannten
Seilreibung praktisch ohne Axialdruck als kraftschlüssig bezeichnet werden kann.
Dies wird bei einer Vorrichtung,der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß
die Federn an je einem Ende oder im Bereich ihrer Mitte kraftschlüssig miteinander
verbunden sind.
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Die Umschlingungsreibung,der auf die Welle wirkenden Feder überträgt
sich dabei kraftschlüssig auf die gegen die Nabe wirkende Feder. Werden zwei Federn
verwendet, die an einem äußeren Ende miteinander verbunden sind, wird zwischen der
Welle und ; der Nabe in einer Drehrichtung der Welle ein Freilauf, im anderen Drehsinn
eine starre Verbindung hergestellt. Diese starre Verbindung kann auf beide Drehrichtungen
der Welle erstreckt werden, wenn die beiden Schraubenfedern im Bereich ihrer Mitte
miteinander verbunden sind oder wenn beispielsweise vier Schraubenfedern Verwendung
finden, deren innere Enden miteinander oder paarweise verbunden, beispielsweise
verschweißt sind.
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Die über- und ineinander angeordneten Federn sind dabei gleichläufig,
die nebeneinander angeordneten Federn gegenläufig gewunden. Da die an den Federn
angreifenden Kräfte zur Verbindungsstelle hin stark zunehmen und bei -einer größeren
Windungszahl sehr hohe Werte annehmen können, kann der Querschnitt der Federn im
Bereich ihrer Verbindung am größten sein und zu den freien Enden hin vorzugsweise
gleichmäßig abnehmen.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in verschiedenen
Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt Fig.1 eine teilweise geschnittene
Darstellung der Vorrichtung mit zwei zylindrischen Schraubenfedern mit rundem Querschnitt,
die an je einem Ende miteinander verbunden sind, Fig.2 eine der Fig.1 entsprechende
Darstellung, bei der die Schraubenfedern im Bereich ihrer Mitte miteinander verbunden
sind, Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung mit zwei zylindrischen
Schraubenfedern mit rechteckigem Querschnitt, die an ihrem einen Ende miteinander
verbunden sind, Fig. 4 eine den Fig. 1 und 3 entsprechende Darstellung der Vorrichtung
mit zwei im Querschnitt trapezförmigen Schraubenfedern,
Fig.5 eine
den Fig. 1, 3 und 4 entsprechende Dar-Stellung mit im Querschnitt dreieckigen Schraubenfedern,
Fig.6 eine der Fig.1 entsprechende Darstellung mit einer besonderen Verbindung der
beiden Schraubenfederenden, Fig.7 eine der Fig.1 entsprechende Darstellung mit flachen
Schraubenfedern, Fig.8 eine Darstellung der Vorrichtung mit zwei nebeneinander angeordneten,
gegenläufigen Schraubenfedern, Fig.9 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
Fig.1 und Fig. 10 und 11 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Fig.2 in zwei
verschiedenen Wirkungsstellungen.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Welle mit 1, die
Nabe mit 2 und die an -der Welle angreifenden Schraubenfedern mit Bezugszeichen
in der Zehnerreihe und idie an der Nabe angreifenden Schraubenfedern mit Bezugszeichen
in der Zwanzigerreihe bezeichnet.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die der Welle
1 zugeordnete Feder 10 mit der ider Nabe 2 zugeordneten Feder 20 auf Lücke gestellt,
wobei :der Windungssinn beider Federn 10 und 20 gleichläufig ist. Die beiden Federn
10 und 20 sind .an j e einem Ende verbunden, und zwar .bei diesem Ausführungsbeispiel
durch eine Zurückbiegung 3 des Federdrahtes. Bei dieser Ausführung wirkt -die Vorrichtung
als Freilauf, d. h. die in Pfeilrichtung gedrehte Welle 1 nimmt die Nabe 2 mit,
die in entgegengesetzter Richtung umlaufende Welle läuft frei.
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Bei dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Federn
11 und 21 im Bereich ihrer Mitte, beispielsweise durch Verschweißen verbunden. In
diesem Fall nimmt die Welle l die Nabe 2 in beiden Drehrichtungen mit.
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Die Vorrichtung gemäß Fig.3 entspricht im allgemeinen der in der Fig.
1 gezeigten Vorrichtung, jedoch sind die OOuerschnitte der beiden Federn 12 und
22 ihrer Beanspruchung entsprechend im Bereich ihrer Verbindungsstelle 4 am größten
und nehmen vorzugsweise gleichmäßig zu ihren freien Enden hin ab. Der an der Verbindungsstelle
4 nahezu quadratische Querschnitt geht in einen rechteckigen Querschnitt über, wobei
die Federwindungen der beiden Federn ineinander verlaufen.
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Ähnliche Ausführungsformen zeigen Fng. 4 und 5, und zwar Fig.4 mit
im Querschnitt trapezförmigen Schraubenfedern 13 und 23 b@zw. im Querschnitt @dreieckige
Schraubenfedern 14 und 24.
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Das in Fig.6 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im allgemeinen
dem in Fig.1 gezeigten, jedoch .sind in diesem Fall .die beiden ,Schraubenfedern
10 und 20 nicht durch eine Umbiegung miteinander verbunden, sondern durch eine besondere
Verankerungsscheibe 5, die mit Bohrungen 6 zum Einsetzen der der Verankerungsscheilbe5
zugekehrten Endender Federn 10 und 20 versehen sind. Die Fig. 7 zeigt
zwei übereinander angeordnete Flachfedern 15 und 25, !deren Querschnitte -sich nach
dem freien Ende hin verringern.
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Bei -dem in Fig.8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls zwei
Flachfedern 16,und 26 vorgesehen, die nebeneinander auf der Welle sitzen und an
ihren einander zugekehrten Enden verbunden sind. Diese beiden Federn 16 @unü
26 sind gegenläufig gewunden und winken als Freilauf in der einen Drehrichtung
der Welle 1 und .als Mitnehmer @in der anderen Drehrichtung.
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Auch in Fig.9 ist ein Freilauf dargestellt, wobei die miteinander
verbundenen Enden der beiden runden Schraubenfedern miteinander verschweißt sind.
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Werden die .beiden Schraubenfedern in ider Weise ausgebildet, daß
weder idie innere Feder 11 mit der Welle 1, noch die äußere Feder 21 mit der Nabe
2 in eine durchgehende Berührungsverbindung gelangen, so genügt ein Anlegen eines
der äußeren Enden .der beiden im Bereich ihrer Mitte verbundenen Federn, um bei
eintretendem Bedarf die Vorrichtung wirksam zu machen. Das Anlegen kann beispüelsweise
durch eine an der Nabe 2 angreifende Rändelmutter 7 geschehen, wodurch sich,die
im Bereich ihrer Mitte verbundenen Schraubenfedern 11 und 21 an die Welle 1 bzw.
an die Nabe 2 anlegen und auf Grunid der damit einsetzenden Seilreibung eine feste
Verbindung zwischen der Welle 1 und,der Nabe 2 herstellen, wie dies in Fig.11 gezeigt
ist. Der Kraftweg verläuft in ider einen Drehrichtung der Welle 1 von dieser über
den Bereich 11 a der Feder 11 und die Verbindungsstelle4 zum Bereich 21a der Feder
21 und schließlich zur Nabe 2, während in der anderen Drehrichtung (der Welle l
der Kraftweg über den Bereich 11 b der Feder 11 und -die Verbindungsstelle 4 zum
Bereich 21b der Feder 21 usw. führt.
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Die Rändelmutter 7 dient also bei dem gezeigten Ausführunigsbeispiel
nicht zum axialen Verspannen der beiden Federn 11 und 21, sondern l.eidiglich zum
Anlegen der Feder 11 an den Umfang -der Welle l bzw. der Feder 21 an die Innenwandung
der Nabe 2. -Dabei .genügt ein Einschrauben der Rändelmutter 7 ohne besonderen Kraftaufwand.
Auch das Lösen der Verbindung zwischen Welle und Nabe geschieht umgekehrt in gleidh
einfacher und müheloser Weise.
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,Die Nabe oder die Welle oder ,beide können auch konisch oder .abgesetzt
ausgebildet sein. Voraussetzung ist lediglich, idaß die zugeordnete Feder dieser
Form angepaßt ist.