DE1298789B

DE1298789B - Coil spring friction clutch

Info

Publication number: DE1298789B
Application number: DE1966W0042497
Authority: DE
Inventors: Lange Gerhard
Original assignee: Wafios Maschinenfabrik Wagner Ficker and Schmid
Current assignee: Wafios Maschinenfabrik Wagner Ficker and Schmid
Priority date: 1966-09-30
Filing date: 1966-09-30
Publication date: 1969-07-03

Description

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.The invention relates to a coil spring friction clutch, in particular for periodically be driven shafts, which can be applied with a force fit to a respective cylindrical ManteIfläche the two coupling halves, made of round wire coil spring having one end at which the driven shaft associated first coupling half and the other end rotatably connected to a mounted and coaxially arranged with the coupling parts switching member is connected, which can be locked for decoupling by means of a locking device, wherein the first coupling part and the switching member are connected to each other by a switchable auxiliary clutch that engages when the first coupling part tries to overtake the switching member.

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.In a known coil spring friction clutch, the spring, which consists of a tape with a rectangular cross-section, to the inner jacket of a Drive wheel hub can be applied by two bushings seated on the shaft to be driven will be carried. One end of the spring is with the one on the driven one Shaft rotatably connected to the bushing, while the other end in the other, engages the socket connected in a rotationally fixed manner to the shaft. The rotatable on the shaft Bushing is rotatable via an auxiliary clutch spring with one on the driven shaft connected stop sleeve, which can be locked for decoupling by a locking lever is. By connecting the driven shaft with the knockout sleeve via the Coil spring and the I-Elfskapplungsfeder it is possible to have a caster to restrict the uncoupled, previously driven shaft to a defined dimension, which is often an indispensable prerequisite for the usefulness of such a coupling is. However, as with all spring band clutches, it is disadvantageous that a safe engagement the coupling is not guaranteed. Even very small amounts of a lubricant between the spring band and the inner jacket of the drive hub can be a temporary or permanent slippage. The turns of the middle Section do not lay firmly on the wall of the hub bore, because they are first applying outer turns a radial expansion of the lying in the middle section Prevent twisting. By mounting the hub of the drive wheel on bushes, the required positive coupling between the two sockets and the need to To have to grind the coil spring exactly cylindrical is also this known coupling very expensive.

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.It is known to use coil springs instead of coil springs Use round wire. The known couplings of this type can, however, provided they are generally used for coupling and uncoupling a shaft to a continuously rotating one Drive shaft come into consideration, a caster of the shaft to be driven after Do not prevent uncoupling as there is no device to stop this shaft own.

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.The invention is based on the object of a coil spring friction clutch to create that, although it allows the uncoupled to run after it, previously driven shaft to prevent largely and for the possibly not completely to create defined conditions to be prevented, as well as among all Safe intervention guaranteed, structurally simple and is cheap to manufacture. Starting from a coupling of the type mentioned at the beginning This object is achieved according to the invention in that the outer diameter of the cylindrical coupling parts and the switching element selected to be the same size and as a helical spring the auxiliary clutch provided an extension of the other clutch coil spring is.

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.Since the helical spring of the auxiliary clutch is replaced by an extension of the The main clutch coil spring formed is only a single coil spring required because of the same diameter of all contact surfaces over their the entire length has the same diameter. Such a spring made of round wire is a extremely simple and inexpensive to manufacture construction element. Come in addition, that reworking the spring and grinding of the contact surfaces is not necessary is because any existing lubricants are pushed away as a result of the increased line pressure so that the clutch cannot slip.

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.In an advantageous embodiment, the switching element has a outside the helical spring at a distance from this extending in the axial direction, per se in the form of a sleeve known extension part on which the free end the helical spring that can be placed on the second coupling part is attached. Such a Extension part is then, if it is designed as a sleeve, in a position next to its actual function of holding on to one end of the spring foreign bodies to the helical spring and its contact surfaces on the coupling parts to prevent.

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.To immediately after the release of the switching element by the locking device To bring the main clutch back into engagement, you can switch the switching element via a when uncoupling the auxiliary clutch, tensioning when the switching element is released this spring rotating until the main clutch engages with the second clutch part associate. The main clutch occurs immediately after releasing the switching element again engaged, even if between the second coupling part and the one on these no attachable section of the helical spring in the separated state of the clutch There is friction, which is particularly advantageous in terms of avoiding wear is.

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.In the following the invention is shown on the basis of one of the drawings Embodiment of the clutch according to the invention explained in detail. the single figure shows a longitudinal section of the embodiment.

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.On an output shaft 101 to be driven periodically, a first clutch part 103 of a helical spring friction clutch is keyed by means of a slot wedge 102, the outer jacket surface 105 of which forms a continuous cylinder surface.

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.In addition to the first coupling part 103 , a second coupling part 108 is rotatably mounted on the output shaft 101 , which, following the jacket surface 105, has a cylindrical jacket outer surface 109 of the same diameter. It is also provided with a ring gear 110 which meshes with a gear 111 of a continuously rotating shaft 112. The lateral surfaces 105 and 109 serve for the frictional contact of a cylindrical helical spring 113, which consists of round wire. The direction of winding of the helical spring is selected to be opposite to the direction of rotation of the output shaft 101 . The helical spring 113, the inner diameter of which is selected so that in the relaxed state it rests against the outer surface 109 at most with very little pressure, is attached to the first coupling part 103 in a non-rotatable manner.

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.On the side of the first coupling part 103 facing away from the second coupling part 108 , a ratchet wheel 116 is rotatably arranged on the output shaft 101 , the offset hub of which has a cylindrical outer casing surface 117, the diameter of which is equal to the diameter of the casing surface 106 and which directly adjoins this, as well as a also has a cylindrical section 118 , the outer diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the relaxed helical spring 113. On the section 118 sits a bushing 119 which is non-rotatably connected to the ratchet 116 by screws 120 and extends over the surface 117, the first coupling part 103 and the coil spring 113 extends as far as its outwardly bent end 115 . The end 115 engages a slot 121 in the sleeve 119 . The helical spring 113 is extended so far towards the ratchet 116 that it wraps around the outer surface 117 thereof. This extension of the helical spring automatically rests against the contact surface 117 in a non-positive manner when the indexing wheel 116 is braked or held in place and as a result the first coupling part 103 tries to overtake the indexing wheel. The ratchet 116 is provided with tooth-shaped projections 125 on its circumference. A displaceably mounted, controllable stop 126 is located in one end position, which is shown in the figure, outside the movement path of the projections 125, but protrudes in the other end position in their path and thus prevents rotation of the ratchet 116. The displacement movement of the stop can be done by hand or by a displacement device, not shown, for example an electromagnet.

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.On the end of the output shaft 101 protruding from the ratchet wheel 116, a drive plate 127 is arranged at a distance from the ratchet wheel and pinned to the shaft 101. In the space between the ratchet 116 and the Nfitnehmerscheibe 127 is a torsion spring 128 which surrounds the output shaft 101 and abutting the legs of axial pins 129 and 130 of the indexing gear 116 and the drive plate 127, and in such a manner that the Spring 128 tensions when the drive plate 127 overtakes the ratchet 116.

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.The mode of operation of the clutch is as follows: If the stop 126 is not in engagement with the projections 125 of the ratchet 116 , i.e. it can rotate freely, the turns of the helical spring 113 are frictionally attached to the outer surfaces 109 and 105 of the two clutch parts 108 and 103, respectively on, so that the torque transmitted from the gear 111 to the second clutch part 108 is transmitted to the first clutch part 103 and from this to the output shaft f01. The output shaft 101 is thus driven. If the output shaft 101 is to be stopped, the stop 126 only needs to be pushed into the path of the projections 125 of the ratchet 116. As soon as one of the projections 125 comes into contact with the stop 129, the ratchet 116 is stopped. This ha on the one hand the consequence that the end 115 of the screw benfeder 113 is held firmly in its current position. However, since the other end 11 # closes together with the first coupling part 103 . next moved further in the previous direction, the diameter of the helical spring 113 increases so that the coupling is separated and the second coupling part 108 can run freely on the output shaft 101.

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.On the other hand, the shutdown of the shift gear # 116 has the consequence that a relative rotational movement occurs between it and the first coupling part 103 in one direction, which causes the extension of the helical spring 113 , which forms the auxiliary coupling spring, to be tightened. As a result of this coupling of the first coupling part 103 to the ratchet wheel 116 , the output shaft 101 is quickly braked and stopped.

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.During the shutdown process of the output shaft 101, during which the shaft 101 overtakes the ratchet wheel 116 , the leg spring 128 is further tensioned. However, their torque is too low to cause the shaft to reverse.

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.When the stop 126 is withdrawn and thus the switching wheel 116 is released again, the torsion spring 128 can relax. In doing so, it rotates the ratchet wheel 116 on the output shaft 101, as a result of which the extension of the helical spring 113 is lifted and the remaining part is brought into frictional contact with the outer jacket surfaces 105 and 109 assigned to it. The main clutch is therefore engaged very quickly and without any friction being required between the helical spring 113 and its contact surfaces.

Die Abtriebswelle 101 läßt sich in jeder beliebigen Stellung stillsetzen, wenn das Schaltrad 116 in der entsprechenden Lage einen Vorsprung 125 aufweist.The output shaft 101 can be stopped in any position if the switching wheel 116 has a projection 125 in the corresponding position.

Claims

1. A helical spring friction clutch, in particular for periodically be driven shaft, force-locking can be applied to a to a respective cylindrical surface area of the two coupling halves, made of round wire coil spring having one end connected to the associated one of the driven shaft, the first coupling half and the other end with a rotatably mounted and coaxially arranged with the coupling parts switching element is connected, which is adjustable for decoupling by means of a locking device, wherein the first coupling part and the switching element are connected to each other by a switchable auxiliary clutch that engages when the first coupling part tries to overtake the switching element ' characterized in that the outer diameter of the cylindrical coupling parts (103, 108) and the switching element (116) are chosen to be the same size and an extension of the other coupling helical spring (113) is provided as the helical spring of the auxiliary clutch.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the switching member (116) has an outside of the helical spring (113) at a distance from this extending in the axial direction extension part (119) , at which the free end (115) of the second coupling point (108) attachable portion of the helical spring (113) is attached. 3. Coupling according to claim 2, characterized in that the extension part is designed as a sleeve (119) covering the helical spring (113) . 4. Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching element (116) via a beün decoupling of the auxiliary clutch exciting, upon release of the switching element this up to the coupling of the first and second coupling part (103 or 108) rotating spring (128) is connected to the first coupling part (103) .