DE2351140C2 - Zweisinnige, nicht umkehrbare Übertragungseinrichtung für Drehmomente - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine zweisinnige, nicht umkehrbare Übertragungsvorrichtung für Drehmomente der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine derartige Übertragungsvorrichtung ist bereits aus der US-PS 36 31 951 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung steht eine Schraubenfeder in Reibschluß mit der Innenoberfläche eines Hohlzylinders. Aus der US-PS 29 46 417 ist eine weitere Übertragungsvorrichtung der vorstehend erwähnten Gattung bekannt, bei welcher die Schraubenfeder auf eine feststehende Trommel aufgewickelt ist. Bei Vorrichtungen der in Rede stehenden Art wird als nachteilig empfunden, daß die Endwicklungen der Schraubenfeder nicht in Anlage an der Zylinder- oder Trommeloberfläche sind, was zur Folge hat, daß diese Federwindungen nicht an der Übertragung eines Drehmomentes teilnehmen, wodurch wiederum die Gefahr einer dynamischen Instabilität hervorgerufen wird.

Um auf die Feder bei gleicher Dimensionierung der Teile ein größeres Drehmoment aufbringen zu können, ist es bekannt, die Feder derart auszubilden, daß sie ringförmigeschlossene Endwindungen aufweisen, an welchen Übertragungsmittel angeordnet sind, die mit Übertragungseinrichtungen zusammenwirken, welche an einem Antriebsmotor und an einer Belastungseinrichtung ausgebildet sind. Derartige ringförmig geschlossene Endwindungen sind jedoch nicht imstande, sich zu kontrahieren und zu expandieren, so daß sie an der Übertragung des Drehmomentes praktisch nicht teilnehmen können. Die erforderliche Vorspannung der Feder wird dadurch hervorgerufen, daß sie mit von den äußeren Enden in Richtung auf ihre Mitte sich verringernden Bindungsdurchmessern versehen ist, so daß die mittleren Windungen der Schraubenfeder in Anlage an der Trommeloberfläche sind.

Wie bereits erwähnt, führt der Aufbau bekannter Übertragungsvorrichtungen der in Rede stehenden Gattung zum Auftreten von dynamischen Instabilitäten unter besonderen Umständen hauptsächlich als Folge der zwischen den Übertragungseinrichtungen des Antriebsmotors und den Übertragungsmitteln der Feder entstehenden ungedämpften schlagartigen Beanspruchungen, durch weiche sprunghafte und gegebenenfalls periodische Änderungen der Geschwindigkeit und des Bremsdrehmomentes hervorgerufen werden. Diese Nachteile ergeben sich jedoch nicht nur bei den Federn mit ringförmigen Federenden, sondern können gegebenenfalls auch bei Federn mit offenen Endwindungen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übertragungsvorrichtung der aus der US-PS 36 31 951 bekannten Gattung so auszubilden, daß einerseits alle oder praktisch alle Windungen der Feder an der Erzeugung des Bremsdrehmomentes aktiv teilnehmen und daß andererseits die Erscheinungen einer dynamischen Instabilität der Vorrichtung auf wirksame Weise vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß die vorstehend genannte Aufgabe gelöst worden ist und somit Übertragungsvorrichtungen der in Rede stehenden Gattung geschaffen wurden, die sich dadurch auszeichnen, daß praktisch alle Windungen der Feder an der Erzeugung des Bremsdrehmomentes aktiv teilnehmen und dadurch Sorge dafür tragen, daß keine dynamische Instabilitäten der Vorrichtung auftreten.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraubenfeder ringförmig geschlossene Enden auf.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfinuung ist jedes der Reibungselemente in einer in den Enden der Schraubenfeder gebildeten, der Trommeloberfläche zugewandten Rille angeordnet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Reibungselement als gewellte Lamelle ausgebildet, welche zwischen dem Boden der sie aufnehmenden Rille am Federende und der Trommeloberfläche aufgenommen ist.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird das Ende der Feder, welche sich entgegengesetzt dem unter der Wirkung der Belastungseinrichtung stehenden Enden befindet, mit einem Bremsdrehmoment gebremst, welches das Aufwickeln praktisch aller Federwindungen zur Folge hat. Außerdem führt das Reibungsmoment zwischen der feststehenden Trommel und dem der Belastungseinrichtung entgegengesetzten Federende zur Dämpfung des Aufeinandertreffens der dem Antriebsmotor zugeordneten Übertragungseinrichtungen und der dem entsprechenden Federende zugeordneten Übertragungsmittel. Dadurch ist dem Auftreten periodischer Geschwindigkeitsänderungen sowie Drehmomentänderungen vorgebeugt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer zwei-

sinnigen nicht umkehrbaren Übertragungseinrichtung für Drehmomente,

Fig.2 einen Schnitt durch eine senkrecht zur Trommeiachse verlaufende Ebene,

Fig.3 einen Schnitt durch eiie parallel zur Trommelachse verlaufende Ebene,

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Federwindungsanordnung relativ zur Trommeloberfläche bei ungespannter Feder und

Fig.5 eine mit Fig.4 vergleichbare Darstellung, jedocb bei gespannter Feder.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist eine Schraubenfeder 2 auf eine feststehende Trommel aufgewickelt Die Endwindungen 3 und 4 der Schraubenfeder sind ringförmig geschlossen und mit Übertragungsmitteln 5 bzw. 6 versehen, die im dargestellten Beispiel einfach sind, jedoch in der praktischen Ausführung mehrfach sein können. Mit 7 ist ein drehbares Element bezeichnet, das die Belastung bildet, die schematisch als ein an ein am drehbaren Teil 7 verankertes SeIJ 9 angehängtes Gewicht 8 schematisch dargestellt ist,- das drehbare Element 7 trägt zwei Übertragungsmittel 10 und 11, die mit den Übertragungsmitteln 5 bzw. 6 der Feder 2 zusammenarbeiten, ein jedes in einer einzigen Drehungsrichtung, und zwar in der Aufwicklungsrichtung. Mit 12 ist ein Motor bezeichnet, die zwei Übertragungsmittel 13 und 14 trägt, die mit den Übertragungsmitteln 5 bzw. 6 der Feder 2 zusammenarbeiten, ein jedes in der der Drehungsrichtung des zugeordneten Übertragungsmittels 10 oder 11 der Belastung entgegengesetzten Drehungsrichtung, und zwar in der Abwicklungsrichtung.

Die Arbeitsweise einer solchen Vorrichtung ist an und für sich bekannt und besteht in:

einer durch die Feder 2 in beiden Richtungen ausgeübten Bremswirkung, die die Belastung 7 unbeweglich macht, welche Richtung auch sein mag, in die sie sich zu drehen neigt, solange der Motor 12 unwirksam ist;

einer direkten Übertragung des Drehmoments des Motors (weniger das Mitnahmedrehmoment der Feder) von einem der Übertragungsmittel 13 oder 14 des Motors auf das zugeordnete Übertragungsmittel 10 oder 11 der Belastung, mittels des zugeordneten Übertragungsmittels 5 oder 6 der Feder, wenn der Motor eine dem durch die Belastung bewirkten Drehmoment entgegengesetzte Drehung erzeugt;

und der Aufbringung seitens der Feder auf die Belastung, eines Bremsdrehmoments, dar. dem Drehmoment der Belastung gleich und entgegengesetzt ist, wodurch die gebremste Drehung der Belastung gestattet wird, wenn der Motor eine mit dem durch die Belastung aufgebrachtes Drehmoment übereinstimmende Drehung erzeugt.

Ein Reibungselement 15 ist zwischen jedem Federende 3,4 und der feststehenden Trommel 1 eingeschaltet. Dieses Reibungselement ist in den F i g. 2 und 3 als eine gewellte Lamelle ausgebildet, die in eine am Ende der Feder angeordnete Rille eingeschaltet ist und mit Interferenz zwischen dem Boden der Rille und der (,0 feststehenden Trommel wirkt; es ist aber selbstverständlich, daß das Reibungselement auch in irgendwelcher anderen, dem Fachmann durch seine Kenntnisse eingegebenen und den Betriebsbedingungen, für welche die Vorrichtung bestimmt ist, entsprechenden Form _b5 ausgeführt werden kann.

Dank der Anwesenheit der genannten Reibungselemente entwickelt sich bei Beanspruchung der Feder ein Reibungsdrehmoment rwiscben jedem Federende 3, 4 und der Trommel 1 unabhängig von der Wirkung der zwischenliegenden Windungen der Feder und von der Richtung der Beanspruchung.

Im Falle einer Feder mit ringförmigen geschlossenen Endwindungen ist die Anordnung der Windungen in Dezug auf die Oberfläche der feststehenden Trommel bei Abwesenheit einer Belastung gleich derjenigen, die in F i g. 4 schematisch dargestellt ist Die den Endwindungen 3, 4 benachbarten Windungen nähern sich allmählich an die Trommel (in dem dargestellten Beispiel stehen drei Windungen außer der Endwindungen nicht in Berührung mit der Trommel) bis zu dem im dargestellten Beispiel aus sechs Windungen bestehenden Mittelgebiet, in welchem die Windungen der Feder auf der Trommel mit einer gewissen Vorspannung aufliegen. Deswegen, weiche Arbeitsrichtung auch sein mag, wenn auf der Trommel die Kontraktion der an dem mit den Übertragungsmitteln des Motors eingreifenden Ende liegenden Windungen nicht hervorgerufen wird, so bleiben die an die Trommel in der Nähe dieses Endes nicht anliegenden drei Windungen unwirksam, wodurch unter Inbetrachtnahme der Exponentialität der das Drehmoment an die Anzahl der wirksamen Windungen bindenden Funktion das Drehmoment erheblich verringert wird.

Wenn aber die Anwesenheit von Reibungselementen 15 ein Reibungsmoment zwischen jeder Endwindung 3, 4 und der Trommel 1 hervorruft, so wird das auf ein Ende der Feder aufgebrachte Drehmoment in den Stand gesetzt, außer der Kontraktion der in der Nähe des das Drehmoment der Belastung aufnehmenden Endes liegenden Windungen auch die Kontraktion der in der Nähe des entgegengesetzten Endes befindlichen Windungen zu erzeugen, welches Ende durch das genannte Reibungsmoment abgehallen wird. Man erhält dann eine Anordnung der Windungen wie diejenige, die in F i g. 5 dargestellt ist und die zeigt, daß in diesem Falle alle Windungen der Feder hinsichtlich der Erzeugung des Bremsdrehmoments wirksam werden.

Es ist klar, daß diese Arbeitsweise in beiden Drehrichtungen ausgeführt wird, wobei zu diesem Zwecke immer dasjenige Reibungselement wirksam ist, das sich an dem Ende befindet, das dem das Drehmoment der Belastung aufnehmenden Ende entgegengesetzt ist.

Wenn außerdem der Anprall zwischen den Übertragungsmitteln des Motors und denjenigen der Feder stattfindet, so wird dieser Anprall, anstatt sich direkt und frei auf die Windungen unter Hervorrufung der bekannten dynamischen Instabilitätserscheinungen zu übertragen, durch das zwischen dem Federende, auf das das Antriebsmoment aufgebracht wird, und defeststehenden Trommel anwesende Reibungsmoment absorbiert oder gedämpft, so daß die dynamischen Instabilitätserscheinungen auf wirksamer Weise verhindert werden.

Es ist klar, daß diese Erscheinungen entstehen, auch wenn die Enden der Feder 2 nicht ringförmig geschlossen, sondern offen sind. Deshalb kann zum besonderen Zwecke der Vermeidung der dynamischen Instabilitätserscheinungen die Anwendung der beschriebenen Anordnung auch bei Vorrichtungen mit aufgewickelter Feder mit offenen Enden in Betracht genommen werden. Auch in diesem Falle wird allerdings eine Erhöhung des Bremsdrehmoments erreicht, obwohl alle Windungen immer wirksam sind, im Zusammenhang mit der Tatsache, daß das von der

Feder auf die Trommel übertragene Drehmoment am Ende der letzten Windung nicht mehr annuliert wird, sondern hier den durch das in dieser Windung angeordnete Reibungselement bestimmten Wert annimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zweisinnige, nichtumkehrbare Übertragungsvorrichtung mit einer mit einer feststehenden Trommel in Reibschluß stehenden Schraubenfeder, deren Enden mit Übertragungsmitteln versehen sind, sowie mit einer Antriebs- und einer Belastungseinrichtung, die jeweils mit Übertragungseinrichtungen versehen sind, welche mit den der Schraubenfeder zugeordneten Übertragungsmitteln zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedes Schraubenfederende (3, 4) und die Trommeloberfläche ein Reibungselement (15) zwischengeschaltet ist, mit dessen Hilfe zwischen dem betreffenden Schraubenfederende und der Trommeloberfläche ein vorbestimmtes Reibungsmoment erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (2) ringförmig geschlossene Enden (3,4) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Reibungselemente (15) in einer in den Enden (3,4) der Schraubenfeder (2) gebildeten, der Trommeloberfläche zugewandten Rille angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibungselement als gewellte Lamelle (15) ausgebildet ist, welche zwischen dem Boden der sie aufnehmende Rille am Federende und der Trommeloberfläche aufgenommen ist.