DE2119501C3 - Mechanische Schaltkupplung mit radial verstellbarem Kupplungsschieber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Schaltkupplung für feinwerktechnische Geräte mit einem radial zur Abiriebswelle verstelloaren Kupplungsschieber der im eingekuppelten Zustand unter Federwirkung in Eingriff mit einem Mitnehmer eines scheibenförmigen Antriebsteiles steht.

Radial wirkende Zahnkupplungen der vorbeschriebenen Art sind bekannt.

So zeigt z.B. die DT-PS 10 31 341 eine derartige Kupplung, die als Mitnehmer einen Innenzahnkranz aufweist, in den im eingekuppelten Zustand ein entsprechend gezahnter, radial beweglicher Schieber unter Fedeirwirkung eingreift. Über einen Entkuppler läßt sich der Schieber in radialer Richtung außer Eingriff mit dem Zahnkranz bringen.

Kupplungen dieser Art sind für niedrige Umlaufgeschwindigkeiten geeignet. Sie finden dort ihre nutzbare Grenze, wo die Drehzahl so hoch ist, daß nur noch mit starken Federkräften ein Ineingriffbringen der beiden Kupplungsteile sichergestellt werden kann. Mit zunehmenden Federkräften steigt sowohl die Geräuschbildung als auch der Verschleiß. Dieses wird noch dadurch verstärkt, daß durch die ruckartige Beschleunigung des anzutreibenten Teiles ein erheblicher Anlaufstoß auftritt Weiterhin ist ein Einsatz der genannten Schaltkupplung in den Fällen nicht möglich, wo im eingekuppelten Zustand eine vorbestimmte Phasenlage zwischen Antriebs- und Abtriebsteil bestehen muß.

Eine ähnliche Kupplung dieser Art ist durch die DT-OS 18 06 388 bekannt. Hier sind durch Schwenkbewegung radiaiverstellbare L-förmige Bauteile kreuzförmig am Ende der Antriebswelle angeordnet. Auf der Abtriebswelle ist ein topfartiges Kupplungsgehäuse befestigt, das eine Innenseite hat, die aus im Polygon angeordneten Flächen besteht. In diesen Kupplungskörper ragt das Ende der Antriebswelle mit den sich radial erstreckenden Bauteilen hinein. Über ein auf der Antriebswelle frei drehbares und axial verschiebbares Schubrohr sind die Bauteile entgegen einer Federung außer Eingriff mit der Polygoninnenseite des Kupplungsgehäuses bringbar. Im freigegebenen Zustand rasten die radial verstellbaren Bauteile in gegenüberliegende Ecken des Polygons ein und stellen durch Verklemmen mit dem Kupplungsgehäuse den Kupplungszustand her.

Je höher die Umlaufgeschwindigkeit ist und je größer die zu übertragenden Kräfte sind, um so kräftiger müssen die die Kupplungslage der Bauteile sichernden Federn sein. Dieses hat aber zur Folge, daß beim Auskuppeln ein verhältnismäßig hoher Federdruck zu überwinden ist, was notwendigerweise zu höheren Verschleißerscheinungen führt. Außerdem ist diese Schaltkupplung ebenfalls nicht in den Fällen verwendbar, wo im eingekuppelten Zustand eine vorbestimmte Phasenlage zwischen Antriebs- und Abtriebsteil bestehen muß. Weiterhin stellt die notwendige Vielzahl von kuppelnden Bauteilen und das speziell ausgebildete Kupplungsgehäuse einen relativ hohen technischen Aufwand dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkupplung mit radial verstellbarem Kupplungsschieber zu schaffen, die bei geringem technischen Aufwand auch bei hohen Drehzahlen mit einem Höchstmaß an Laufruhe sicher einschaltbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kupplungsschieber um eine die Antriebswelle durchdringende Querachse kippbar gelagert ist, daß die Wirkrichtung der Federn ein Kippen des Schiebers im unbeeinflußten Zustand verhindert, daß der Mitnehmer in Drehrichtung vor einer Rastnut mit einer Auflaufkurve versehen ist und daß der Schieber durch einen Entkuppler in eine Schräglage kippbar ist, in der er sich außerhalb des Umlaufbereiches des Mitnehmers befindet.

Zwar ist durch die BE-PS 5 36 860 eine Vorrichtung zum Kuppeln eines Aufwickelbalkens mit einem Antrieb bekannt, bei der ein als Kupplungsglied fungierendes Schwungrad ein eine Schräglage kippbar ist, in der der Aufwickelbalken freigegeben ist. Diese Kupplung ist jedoch nur im Stillstand und von Hand zu betätigen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß beim Kuppelvorgang durch das Auflaufen des Mitnehmers auf die Kurvenpartie Kräfte wirksam werden, die das anzutreibende Teil bereits vor der Eingrifflage in Drehung versetzen, so daß ein harter Anlaufstoß vermieden wird. Außerdem werden zum Aus-

rücken der Kupplung nur geringe Kräfte benötigt, da lediglich die schwachen Querkräfte der Federn zu überwinden sind.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Frontansicht einer Schaltkupplung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht der Kupplung von Fig. 1,

F i g, 3a und 3b die Kupplung der F i g. 1 im Längs- >o schnitt; F i g. 3a im eingekuppelten und F i g. 3b im ausgekuppelten Zustand.

Wie die Zeichnungen erkennen lassen, umfaßt die Schaltkupplung ein auf einem abgesetzten Wellenstumpf einer Antriebswelle ! frei drehbar gelagertes scheibenförmiges Antriebsteil, welches im vorliegenden Fall als Zahnrad 2 ausgebildet ist. Statt eines Zahnrades ist auch eine Ausführung als Riemenscheibe denkbar. Auf der äußeren Planfläche des Zahnrades 2 ist ein Mitnehmer 3 fest angeordnet. Auf der zum Drehpunkt gerichteten Seite weist der Mitnehmer 3 eine Rastnut 3a auf, in welche eine entsprechend ausgebildete Rastnase 56 eines Kupplungsschiebers 5 im Kupplungszustand formschlüssig einrastet. In Drehrichitung des Zahnrades 2 ist der Mitnehmer im Bereich vor der Rastnut 3a mit einer Auflaufkurve 36 versehen.

Gemäß F i g. 3a ist der Wellenstumpf am Ende mit einem Vierkant la versehen, auf den eine Mitnehmerplatte 4 aufgesteckt und durch eine Verschraubung befestigt ist. Die Platte 4 ist mit nach innen gerichteten Bolzen 4a und 46 versehen. Die Bolzen sind entsprechend F i g. 1 im Dreieck angeordnet, wobei der eine Bolzen 4a im rückwärtigen Teil einen größeren Durchmesser 4a- als Anschlag hat. Im vorderen Teil ist er auf die Breite der Langlöcher 5a in dem bereits erwähnten Kupplungsschieber 5 abgesetzt, welcher auf den Bolzen 4a und 46 entsprechend der Ausdehnung der Langlöcher 5a radial verschiebbar gelagert ist. Hinter dem Kupplungsschieber 5 ist ein Querstift 8 angeordnet, welcher die Welle 1 durchdringt und in ihr fest angeordnet ist. Dieser Stift 8 und der Absatz des Bolzens 4a bestimmen die Lage des Kupplungsschiebers 5 im unbeeinflußten Zustand. In dieser Stellung ist der Schieber auf den Mitnehmer 3 ausgerichtet. Durch zwei schräge zwischen dem Schieber 5 und der Mitnehmerplatte 4 angeordnete Zugfedern 6 und einer unterhalb und in Längsrichtung zur Welle 1 wirkenden schwachen Druckfeder 7 wird der Kupplungssrhieber 5 sowohl in der genannten Stellung als auch in Anschlaglage nach unten gezogen.

An dem zur Rastnase 5b entgegengesetzten Ende ist der Kupplungsschieber 5 gemäß F i g. 2 mit einer rechtwinklig abgebogenen Ausrückrampe 5c versehen, welche am Ende durch einen Anschlag 5d abgeschlossen ist. Außerhalb des Umlaufbereicbes dieser Ausrückrampe ist ein schwenkbar gelagerter Entkuppler 9 angeordnet, welcher zum Lösen der Kupplung in den Umlaufweg der Ausrückrampe 5c einschwenkbar ist.

In diesem Fall läuft der sich in Kupplungslage befindliche Schieber 5 mit seiner Ausrückrampe 5c a':f den feststehenden Entkuppler 9 auf, wodurch der Schieber 5 entsprechend F i g. 3b mit Drehpunkt um den Querstift 8 entgegen dem Uhrzeigersinn und der Wirkung der Federn 6 und 7 ausgelenkt wird, so daß die Rastnase 56 letztlich außer Eingriff mit der Nut 3a des Mitnehmers 3 gelangt. Die hierbei zu überwindenden Kräfte sind sehr gering, da die in Achsrichtung wirksamen Kraftkomponenten der Zugfedern 6 sehr klein sind und die Druckfeder 7 schwach dimensioniert ist. Durch Auflaufen des Kupplungsschiebers 9 mit dem Anschlag 5J gegen den Entkuppler 9 wird das angetriebene Teil bzw. die Welle 1 stillgesetzt.

Mit einer neuerlichen Freigabe des Kupplungsschiebers 5 durch ein Ausschwenken des Entkupplers 9 schnellt der Schieber 5 unter dem Einfluß der Federn 6 und 7 in die aus F i g. 3a ersichtliche Lage zurück. Somit gelangt die Rastnase 5b des Kupplungsschiebers 5 im Verlauf der kontinuierlichen Zahnradumdrehung zuerst auf die Auflaufkurve 36 des Mitnehmers 3. Diese Kurve ist so ausgebildet, daß der stoßfrei aufsetzende Schieber mit zunehmender Drehung des Zahnrades 2 entgegen der in'dieser Richtung mit nahezu ihrer gesamten Kraft wirkenden Federn 6 radial verschoben wird. Die Reaktionskraft der sich spannenden Federn 6 wird an der Kurve zerlegt. Die tangential wirkende Komponente dieser Kraft sowie die tangentiale Komponente der Reibkraft wirken entsprechend der Kurvcnauslegung, im vorliegenden Fall über einen Winkelweg von etwa 15°, beschleunigend auf den Schieber 5 und damit auf das anzutreibende Teil. Wenn die Beschleunigungskraft auch nicht sehr groß ist, so wirkt sie über die 15° Winkelweg lang genug ein, um das anzutreibende Teil in die Nähe der Nenndrehzahl zu bringen, bevor durch das Einrasten der Nase 5b in die Mitnehmernut 3a die formschlüssige Kupplung hergestellt ist. Die sich bei diesem Einrastvorgang entspannenden Federn 6 erzeugen keine tangential wirkenden Kraftkomponenten. Damit ist eine rückwirkungsfreie Anlaufstoßminderung erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mechanische Schaltkupplung für feinwerktechnische Geräte mit einem radial zur Abtriebswelle verstellbaren Kupplungsschieber, der im eingekuppelten Zustand unter Federwirkung in Eingriff mit einem Mitnehmer eines scheibenförmigen Antriebsteiies steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschieber (5) um eine die Antriebswel-Ie (1) durchdringende Querachse kippbar gelagert ist, daß die Wirkrichtung der Federn (6, 7) ein Kippen des Schiebers im unbeeinflußten Zustand verhindert, daß der Mitnehmer (3) in Drehrichtung vor einer Rastnut (3a) mit einer Auflaufkurve (3Zj) versehen ist und daß der Schieber durch einen Entkuppler (9) in eine Schräglage kippbar ist, in der er sich außerhalb des Umlaufbereiches des Mitnehmers befindet.

2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschieber (5) auf drei Bolzen (4a, 46) einer fest mit der Abtriebswelle

(1) verbundenen Mitnehmerplatte (4) über Langlöcher (5a) radial verschiebbar gelagert ist, daß der eine Bolzen (4a) im rückwärtigen Teil einen größeren Durchmesser (4a') als Anschlag aufweist, daß die Querachse aus einem die Abtriebswelle durchdringenden Stift (8) besteht, daß der Kupplungsschieber und die Mitnehmerplatte durch zwei schräg verlaufende Zugfedern (6) miteinander verbunden sind und daß eine weitere, zwischen dem Schieber und der Mitnehmerplatte angeordnete schwache Druckfeder (7) diagonal zum Anschlag und achsparallel zu den beiden anderen Bolzen (46) vorgesehen ist.

3. Schaltkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschieber (5) am einen Ende mit einer der Rastnut (3a) entsprechenden Rastnase (56) versehen ist und am ge-· genüberliegenden Ende eine rechtwinklig zum Kupplungsschieber verlaufende Ausrückrampe (5c) aufweist, die am Ende durch einen Anschlag (5<ή begrenzt wird.

4. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Antriebsteil

(2) mit dem Mitnehmer (3) frei drehbar auf der Antriebswelle (1) gelagert ist.