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Die Erfindung betrifft eine Schraubenfeder-Reibungskupplung, insbesondere
für periodisch anzutreibende Wellen, mit einer kraftschlüssig an je
eine zylindrische
ManteIfläche der beiden Kupplungshälften anlegbaren, aus Runddraht bestehenden Schraubenfeder,
deren eines Ende mit der der anzutreibenden Welle zugeordneten ersten Kupplungshälfte
und deren anderes Ende mit einem drehbar gelagerten und gleichachsig mit den Kupplungsteilen
angeordneten Schaltglied verbunden ist, das zum Entkuppeln mittels einer Sperrvorrichtung
feststellbar ist, wobei der erste Kupplungsteil und das Schaltglied durch eine schaltbare
Hilfskupplung miteinander verbunden sind, die in Eingriff tritt, wenn der erste
Kupplungsteil das Schaltglied zu überholen sucht.
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Bei einer bekannten Schraubenfeder-Reibungskupplung ist die Feder,
die aus einem Band mit rechteckigem Querschnitt besteht, an den Innenmantel einer
Antriebsradnabe anlegbar, die von zwei auf der anzutreibenden Welle sitzenden Buchsen
getragen wird. Das eine Ende der Feder ist mit der einen, auf der angetriebenen
Welle drehbar gelagerten Buchse verbunden, während das andere Ende in die andere,
drehfest mit der Welle verbundene Buchse eingreift. Die drehbar auf der Welle gelagerte
Buchse ist über eine Hilfskupplungsfeder mit einer auf der angetriebenen Welle drehbar
gelagerten Anschlagmuffe verbunden, die zum Entkuppeln durch einen Sperrhebel feststellbar
ist. Durch die Verbindung der angetriebenen Welle mit der Auschlagmuffe über die
Schraubenbandfeder und die I-Elfskapplungsfeder ist es zwar möglich, einen Nachlauf
der abgekuppelten, zuvor angetriebenen Welle auf ein definiertes Maß zu beschränken,
was häufig eine unerläßliche Voraussetzung für die Brauchbarkeit einer solchen Kupplung
ist. Nachteilig ist jedoch wie bei allen Federbandkupplungen, daß ein sicherer Eingriff
der Kupplung nicht gewährleistet ist. Schon ganz geringe Mengen eines Schmiermittels
zwischen dem Federband und dem Innenmantel der Antriebsnabe können einen zeitweiligen
oder dauernden Schlupf zur Folge haben. Auch können sich die Windungen des mittleren
Abschnittes nicht fest an die Wandung der Nabenbohrung anlegen, weil die sich zuerst
anlegenden äußeren Windungen eine radiale Aufweitung der im Mittelabschnitt liegenden
Windungen verhindern. Durch die Lagerung der Nabe des Antriebsrads auf Buchsen,
die erforderliche formschlüssige Kupplung zwischen den beiden Buchsen und die Notwendigkeit,
die Schraubenbandfeder genau zylindrisch schleifen zu müssen, ist außerdem diese
vorbekannte Kupplung sehr aufwendig.
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Es ist zwar bekannt, an Stelle von Schraubenbandfedern solche aus
Runddraht zu verwenden. Die bekannten Kupplungen dieser Art können jedoch, sofern
sie überhaupt für das Ankuppeln und Abkuppeln einer Welle an eine ständig rotierende
Antriebswelle in Betracht kommen, einen Nachlauf der anzutreibenden Welle nach dem
Abkuppeln nicht verhindem, da sie keine Einrichtung zum Stillsetzen dieser Welle
besitzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenfeder-Reibungskupplung
zu schaffen, die, obwohl sie es ermöglicht, ein Nachlaufen der abgekuppelten, zuvor
angetriebenen Welle weitgehend zu verhindern und für den gegebenenfalls nicht vollständig
zu verhindernden Nachlauf definierte Verhältnisse zu schaffen sowie unter allen
Betriebsbedingungen einen sicheren Eingriff gewährleistet, konstruktiv einfach ausgebildet
und billig herzustellen ist. Ausgehend von einer Kupplung der eingangs genannten
Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Außendurchmesser der
zylindrischen Kupplungsteile und des Schaltgliedes gleich groß gewählt und als Schraubenfeder
der Hilfskupplung eine Verlängerung der anderen Kupplungsschraubenfeder vorgesehen
ist.
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Da die Schraubenfeder der Hilfskupplung durch eine Verlängerung der
Schraubenfeder der Hauptkupplung gebildet wird, ist nur eine einzige Schraubenfeder
erforderlich, die wegen des gleichen Durchmessers aller Anlageflächen- über ihre
ganze Länge denselben Durchmesser besitzt. Eine solche Feder aus Runddraht ist ein
äußerst einfaches und billig herzustellendes Konstruktionselement. Hinzu kommt,
daß eine Nachbearbeitung der Feder und ein Schleifen der Anlageflächen nicht erforderlich
ist, weil eventuell vorhandene Schmiermittel infolge des hoben Liniendruckes weggedrückt
werden, so daß die Kupplung nicht schlüpfen kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Schaltglied einen
außerhalb der Schraubenfeder im Abstand von dieser sich in axialer Richtung erstreckenden,
an sich in Form einer Hülse bekannten Verlängerungsteil auf, an dem das freie Ende
der am zweiten Kupplungsteil anlegbaren Schraubenfeder befestigt ist. Ein solcher
Verlängerungsteil ist dann, wenn er als Hülse ausgebildet ist, in der Lage, neben
seiner eigentlichen Funktion des Festhaltens des einen Endes der Feder den Zutritt
von Fremdkörpern zu der Schraubenfeder und deren Anlageflächen an den Kupplungsteilen
zu verhindern.
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Um unmittelbar nach der Freigabe des Schaltgliedes durch die Sperrvorrichtung
die Hauptkupplung wieder in Eingriff zu bringen, kann man das Schaltglied über eine
sich beim Entkuppeln der Hilfskupplung spannende, bei Freigabe des Schaltglieds
dieses bis zum Eingriff der Hauptkupplung drehende Feder mit dem zweiten Kupplungsteil
verbinden. Die Hauptkupplung tritt hierbei nach Freigabe des Schaltgliedes sofort
wieder in Eingriff, auch wenn zwischen dem zweiten Kupplungsteil und dem an diesen
anlegbaren Abschnitt der Schraubenfeder im getrennten Zustand der Kupplung keine
Reibung vorhanden ist, was im Hinblick auf die Verschleißvermeidung besonders vorteilhaft
ist.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines auf der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplung im einzelnen erläutert. Die
einzige Figur zeigt einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels.
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Auf einer periodisch anzutreibenden Abtriebswelle 101 ist mittels
eines Nutkeils 102 ein erster Kupplungsteil 103 einer Schraubenfeder-Reibungskupplung
aufgekeilt, dessen äußere Mantelfläche 105 eine durchgehende Zylinderfläche
bildet.
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Neben dem ersten Kupplungsteil 103 ist auf der Abtriebswelle
101 drehbar ein zweiter Kupplungsteil 108 gelagert, der im Anschluß
an die Mantelfläche 105 eine zylindrische Mantelaußenfläche 109 des
gleichen Durchmesser besitzt. Er ist ferner mit einem Zahnkranz 110 versehen,
der mit einem Zahnrad 111
einer ständig umlaufenden Wehe 112 im Eingriff steht.
Die Mantelflächen 105 und 109 dienen zur kraftschlüssigen Anlage einer
zylindrischen Schraubenfeder
113, die aus Runddraht besteht.
Der Wickelsinn der Schraubenfeder ist entgegengesetzt dem Drehsinn der Abtriebswelle
101 gewählt. Die Schraubenfeder 113, deren Innendurchmesser so gewählt
ist, daß sie im entspannten Zustand höchstens mit ganz geringem Druck an der Mantelaußenfläche
109 anliegt, ist undrehbar am ersten Kupplungsteil 103 befestigt.
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Auf der dem zweiten Kupplungsteil 108 abgekehrten Seiten des
ersten Kupplungsteils 103 ist auf der Abtriebswelle 101 ein Schaltrad
116 drehbar angeordnet, dessen abgesetzte Nabe eine zylindrische Mantelaußenfläche
117, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Mantelfläche
106 ist und die sich unmittelbar an diese anschließt, sowie einen ebenfalls
zylindrischen Abschnitt 118 aufweist, dessen Außendurchmesser etwas größer
ist als der Außendurchmesser der entspannten Schraubenfeder 113. Auf dem
Abschnitt 118 sitzt eine Büchse 119,
die durch Schrauben 120 drehfest
mit dem Schaltrad 116 verbunden ist, und sich über die Mantelfläche
117, den ersten Kupplungsteil 103 und die Schraubenfeder
113 bis zu deren nach außen gebogenem Ende 115 hinwegerstreckt. Das
Ende 115 greift in einen Schlitz 121 der Büchse 119 ein. Die Schraubenfeder
113 ist zum Schaltrad 116 hin so weit verlängert, daß sie deren Mantelaußenfläche
117 umschlingt. Diese Verlängerung der Schraubenfeder legt sich selbsttätig
kraftschlüssig an die Anlagefläche 117 an, wenn das Schaltrad 116
gebremst oder festgehalten wird und infolgedessen der erste Kupplungsteil
103 das Schaltrad zu überholen sucht. Das Schaltrad 116 ist auf seinem
Umfang mit zahnförmigen Vorsprüngen 125 versehen. Ein verschiebbar gelagerter,
steuerbarer Anschlag 126 befindet sich in der einen Endlage, die in der Figur
dargestellt ist, außerhalb der Bewegungsbahn der Vorsprünge 125, ragt aber in der
anderen Endlage in deren Bahn und verhindert damit eine Drehung des Schaltrades
116.
Die Verschiebebewegung des Anschlags kann von Hand oder durch eine nicht
dargestellte Verschiebevorrichtung, beispielsweise einen Elektromagneten, erfolgen.
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Auf dem aus dem Schaltrad 116 herausragenden Ende der Abtriebswelle
101 ist im Abstand vorn Schaltrad eine Mitnehmerscheibe 127 angeordnet
und mit der Welle 101 verstiftet. In dem Zwischenraum zwischen dem Schaltrad
116 und der Nfitnehmerscheibe 127 befindet sich eine Schenkelfeder
128, die die Abtriebswelle 101 umgibt und deren Schenkel an axialen
Stiften 129 und 130 des Schaltrades 116 bzw. der Mitnehmerscheibe
127 anliegen, und zwar in der Weise, daß sich die Feder 128 spannt,
wenn die Mitnehmerscheibe 127 das Schaltrad 116 überholt.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Wenn der Anschlag
126 nicht im Eingriff mit den Vorsprüngen 125 des Schaltrades
116 steht, dieses also frei umlaufen kann, legen sich die Windungen der Schraubenfeder
113 kraftschlüssig an die Mantelflächen 109 und 105 der beiden
Kupplungsteile 108
bzw. 103 an, so daß das vom Zahnrad 111 auf
den zweiten Kupplungsteil 108 übertragene Drehmoment auf den ersten Kupplungsteil
103 und von diesem auf die Abtriebswelle f01 übertragen wird. Die Abtriebswelle
101 wird also angetrieben. Soll die Abtriebswelle 101 stillgesetzt
werden, so braucht lediglich der Anschlag 126 in die Bahn der Vorsprünge
125 des Schaltrades 116 geschoben zu werden. Sobald einer der Vorsprünge
125 in Anlage an den Anschlag 129 kommt, wird das Schaltrad 116 stillgesetzt.
Dies ha zum einen zur Folge, daß das Ende 115 der Schrau benfeder
113 in seiner augenblicklichen Lage fest gehalten wird. Da sich jedoch das
andere Ende 11# zusammen mit dem ersten Kupplungsteil 103 zu. nächst noch
in der bisherigen Richtung weiterbewegt vergrößert sich der Durchmesser der Schraubenfedei
113, so daß die Kupplung getrennt wird und dei zweite Kupplungsteil
108 frei auf der Abtriebswellt 101 laufen kann.
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Zum anderen hat das Stillsetzen des Schaltrade# 116 zur Folge,
daß eine Relativdrehbewegung zwischen ihm und dem ersten Kupplungsteil
103 in einei Richtung auftritt, die ein Festziehen der die Hilfskupplungsfeder
bildenden Verlängerung der Schraubenfeder 113 bewirkt. Durch dieses Kuppeln
de5 ersten Kupplungsteils 103 mit dem Schaltrad 116
wird die Abtriebswelle
101 rasch abgebrernst und stillgesetzt.
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Beim Stillsetzvorgang der Abtriebswelle 101, während dessen
die Welle 101 das Schaltrad 116 überholt, wird ferner die Schenkelfeder
128 gespannt. Ihr Drehmoment ist jedoch zu gering, um einen Rücklauf der
Welle zu bewirken.
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Wenn der Anschlag 126 zurückgezogen und damit das Schaltrad
116 wieder freigegeben wird, kann sich die Schenkelfeder 128 entspannen.
Sie dreht dabei das Schaltrad 116 auf der Abtriebswelle 101, wodurch
die Verlängerung der Schraubenfeder 113 gelüftet und der übrige Teil in kraftschlüssige
Anlage an die ihm zugeordneten Mantelaußenflächen 105
und 109 gebracht
wird. Das Einkuppeln der Hauptkupplung erfolgt deshalb sehr rasch und ohne daß hierzu
zunächst eine Reibung zwischen der Schraubenfeder 113 und ihren Anlageflächen
erforderlich wäre.
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Die Abtriebswelle 101 läßt sich in jeder beliebigen Stellung
stillsetzen, wenn das Schaltrad 116 in der entsprechenden Lage einen Vorsprung
125 aufweist.