DE1190745B

DE1190745B - Coil spring friction clutch

Info

Publication number: DE1190745B
Application number: DEC16184A
Authority: DE
Inventors: Columbus Rainer Sacchini; Donald Ray Tomko
Original assignee: Curtiss Wright Corp
Current assignee: Curtiss Wright Corp
Priority date: 1957-01-30
Filing date: 1958-01-27
Publication date: 1965-04-08

Description

Schraubenfederreibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenfederreibungskupplung mit einer in einer Richtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit sich drehenden Eingangstrommel, einer axial zu dieser angeordneten Ausgangstrommel, einer beide Trommeln nur kraftschlüssig umfassenden Schraubenfeder, deren Windungen gegen die Trommeln radial vorgespannt sind, und zwei mit den äußeren Enden der Schraubenfeder verbundenen Steuerbuchsen, die jeweils auf den Trommeln so gelagert sind, daß sie eine relative Winkelbewegung um die gemeinsame Achse der Trommeln ausführen können.Coil Spring Friction Clutch The invention relates to a Coil spring friction clutch with one in one direction with a predetermined Speed rotating input drum, one axially arranged to it Output drum, a helical spring that encompasses both drums only in a non-positive manner, the turns of which are biased radially against the drums, and two with the outer ones Ends of the coil spring connected to the control bushings, each on the drums are mounted so that they have a relative angular movement about the common axis of the Drums can perform.

Bei derartigen Schraubenfederreibungskupplungen sind die Federn auf den Trommeln nicht befestigt. Sie werden selbsttätig wirksam, um ein Drehmoment in einer Richtung von der sich kontinuierlich drehenden Eingangstrommel auf die Ausgangstrommel zu übertragen und werden z. B. für einen Auskuppelvorgang in einer bestimmten Stellung durch Unterbrechen der Drehung der der Eingangstrommel zugeordneten Windungen der Feder unwirksam. Falls die angetriebene Einrichtung, die mit der Ausgangstrommel verbunden ist, genügend Trägheit oder Fliehkraftwirkung hat, bewirkt sie nunmehr, daß die der Eingangstrommel zugeordneten Windungen der Feder sich aufdrehen und sich in radialer Richtung von der Eingangstrommel wegbewegen. Jedoch werden, wenn die angetriebene Einrichtung dann nicht durch eine Verriegelungseinrichtung oder vermittels Reibung an einer Rückwärtsdrehung gehindert wird, sich die der Eingangstrommel zugeordneten Windungen der Feder durch die in der Feder aufgespeicherte Energie (Rückdrehwirkung) in Berührung mit der Eingangstrommel zurückbewegen und ein Klappen, Abnutzung oder Reibkorrosion und eine unerwünschte Erhitzung der Kupplungsteile bewirken.In such helical spring friction clutches, the springs are open not attached to the drums. They take effect automatically to create a torque in one direction from the continuously rotating input drum to the Transfer output drum and are z. B. for a disengagement in one certain position by interrupting the rotation of the one associated with the input drum Turns of the spring ineffective. In the case of the driven device, that with the output drum connected, has enough inertia or centrifugal force, it now causes that the turns of the spring assigned to the input drum turn open and move in a radial direction away from the input drum. However, if the driven device then not by a locking device or is prevented from rotating backwards by means of friction, that of the input drum associated turns of the spring by the energy stored in the spring (Reverse rotation effect) move back in contact with the input drum and a flap, Wear or fretting corrosion and undesirable heating of the coupling parts cause.

Es sind selbstausrückende Schraubenfederreibungskupplungen bekannt, bei denen die Feder entweder mit dem Eingangsteil oder mit dem Ausgangsteil verbunden ist und zum Einkuppeln bei einer gewünschten Drehzahl über einen fliehkraftgesteuerten Teil mit dem Ausgangsteil bzw. dem Eingangsteil gekoppelt werden kann.Self-releasing helical spring friction clutches are known in which the spring is connected either to the input part or to the output part is and for engaging at a desired speed via a centrifugal force-controlled Part can be coupled to the output part or the input part.

Bei einer weiteren bekannten Schraubenfederreibungskupplung ist eine selbstspannende Feder vorgesehen, die mit dem Ausgangsteil verbunden ist. Zum Auskuppeln wird die Feder festgehalten, und die Trägheit der dauernd mit dem Ausgangsteil gekuppelten Last bewirkt, daß die Feder aufgedreht bzw. ausgedehnt wird. Die Feder wird dann durch eine mit dem Ausgangsteil starr verbundene Verriegelungsvorrichtung zeitweilig festgelegt. Bei dieser Ausführung kann der Ausgangsteil beim Auskuppeln den Eingangsteil nur in dem Ausmaß überlaufen, in welchem sich die Kupplungsfeder aufdrehen bzw. ausdehnen kann. Dadurch ist das Auskuppeln, wenn die Last eine beträchtliche Trägheit besitzt, von einem starken Stoß begleitet.In another known coil spring friction clutch is a self-tensioning spring provided which is connected to the output part. To disengage the spring is held, and the inertia of the permanently coupled to the output part Load causes the spring to be untwisted or expanded. The pen will then temporarily by a locking device rigidly connected to the output part set. In this design, the output part can, when disengaging, the input part overflow only to the extent that the clutch spring opens or closes. can expand. This makes the disengagement when the load is considerable inertia possessed, accompanied by a strong shock.

Schließlich ist eine Schraubenfederreibungskupplung bekannt, bei welcher zum Auskuppeln die die Feder umgebenden Steuerbuchsen mittels einer Bremsvorrichtung, beispielsweise einer Bandbremse oder einer Backenbremse, angehalten werden, wodurch die Feder aufgedreht wird. Zum Verriegeln der Feder in dieser Stellung ist für jede Steuerbuchse eine gesonderte Sperrklinke vorgesehen, die in an den Steuerbuchsen ausgebildete Sperrzähne eingreifen.Finally, a coil spring friction clutch is known in which to disengage the control bushings surrounding the spring by means of a braking device, for example a band brake or a shoe brake, are stopped, whereby the spring is turned up. To lock the spring in this position is for each Control socket a separate pawl is provided, which is in on the control sockets trained ratchet teeth engage.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Schraubenfederreibungskupplung der einleitend genannten Art zu schaffen, die einfacher ausgeführt ist als die bekannten Schraubenfederreibungskupplungen und bei der ein einziges Steuerglied zum Ausrücken der Kupplung und Verriegeln der Feder in der aufgedrehten bzw. ausgedehnten Stellung vorgesehen ist.In contrast, the object of the invention is to provide a helical spring friction clutch of the type mentioned in the introduction, which is simpler than the known Helical spring friction clutches and a single control member for disengagement the coupling and locking of the spring in the untwisted or extended position is provided.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß die Steuerbuchsen an ihren einander zugekehrten Enden in entgegengesetzte Richtungen weisende Schultern von unterschiedlicher radialer Höhe mit an sich bekannten, allmählich ansteigenden Rampenflächen am Umfang der Buchsen aufweisen, daß, wie an sich bekannt, ein einziges Steuerglied in radialer Richtung nachgiebig gegen die Steuerbuchsen gedrückt wird und mit den Schultern der Steuerbuchsen zusammenarbeitende Anschlagflächen hat und daß die die größere radiale Höhe aufweisende Schulter über ihre Buchse mit dem mit der Eingangstrommel zusammenwirkenden Endteil der Schraubenfeder verbunden ist.According to the invention, this purpose is achieved in that the control sleeves shoulders pointing in opposite directions at their ends facing one another of different radial height with known, gradually increasing Have ramp surfaces on the circumference of the bushings, that, as in itself known, a single control member resilient in the radial direction against the control sleeves is pressed and with the shoulders of the control sleeves cooperating stop surfaces and that the shoulder having the greater radial height over its socket with connected to the end part of the helical spring cooperating with the input drum is.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht.In the drawing, an embodiment of the invention is for example brought to the display.

F i g. 1 ist eine Schnittansicht einer Kupplung nach Linie 1-1 der F i g. 2.F i g. 1 is a sectional view of a coupling taken along line 1-1 of FIG F i g. 2.

F i g. 2 ist eine Schnittansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1.F i g. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1.

Die Eingangstrommel l ist mittels eines Keiles 3 mit der Antriebswelle 2 verbunden. Die Ausgangstromme15, die als Nabe einer Riemenscheibe dargestellt ist, ist zu der Eingangstrommel l gleichachsig angeordnet und mittels eines Lagers 6 auf einem rohrförmigen Teil ? der Eingangstrommel l abgestützt. Die Trommeln 1 und 5 sind in axialer Richtung durch eine aus Spannring und Unterlegscheibe bestehende Anordnung 8 zusammengehalten, welche an dem rohrförmigen Teil ? der Eingangstrommel 1 angebracht ist.The input drum 1 is connected to the drive shaft 2 by means of a wedge 3. The output current 15, which is shown as the hub of a belt pulley, is arranged coaxially with the input drum 1 and by means of a bearing 6 on a tubular part? the input drum l supported. The drums 1 and 5 are held together in the axial direction by an arrangement 8 consisting of a clamping ring and washer, which is attached to the tubular part? the input drum 1 is attached.

Die Eingangstrommel 1 und die Ausgangstrommel 5 weisen je eine Trommelfläche 10 bzw. 11 gleichen Durchmessers auf, die von Radialschultern 13 bzw. 15 begrenzt werden, zwischen denen eine als Schraubenfeder ausgebildete Kupplungsfeder 20 angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Feder 20 ist, wenn sie sich in entspanntem Zustand befindet, kleiner als der Durchmesser der Trommelflächen 10 und 11, so daß die Feder 20 die Trommelflächen 10, 11 kraftschlüssig umfaßt. Daher hat die Feder 20 eine automatische Selbstklemm- oder Greifwirkung zum Antrieb der Ausgangstrommel 5 bzw. der Riemenscheibe in der Drehrichtung der Antriebswelle 2, und zwar, wenn die Feder linksgängig aufgewickelt ist, in dem durch die Pfeile in den F i g. 1 und 2 angedeuteten Sinn.The input drum 1 and the output drum 5 each have a drum surface 10 and 11 of the same diameter, which are delimited by radial shoulders 13 and 15 , between which a clutch spring 20 designed as a helical spring is arranged. The inner diameter of the spring 20 , when it is in the relaxed state, is smaller than the diameter of the drum surfaces 10 and 11, so that the spring 20 surrounds the drum surfaces 10, 11 in a force-fit manner. The spring 20 therefore has an automatic self-clamping or gripping effect for driving the output drum 5 or the belt pulley in the direction of rotation of the drive shaft 2, specifically when the spring is wound counterclockwise, in the manner indicated by the arrows in FIGS. 1 and 2 indicated sense.

Zum Ausrücken der Kupplung ist ein Steuerglied in Form eines Kolbens 22 vorgesehen. Die rechte Fläche 22 a des Kolbens 22 liegt, wie in F i g. 2 angedeutet, in der Bahn der Drehbewegung einer Schulter 24, die an einer Steuerbuchse 25 ausgebildet ist, welche an einer kreisförmigen Fläche 26 der Eingangstrommel 1 konzentrisch und frei drehbar zu dieser abgestützt ist. Der Kolben 22 wird durch eine Schraubenfeder 30 in eine Kupplungslöse- bzw. Freigabestellung bewegt. Der Schraubenfeder 30 wirkt eine Solenoideinrichtung 31 entgegen. Das Solenoid 31 wird durch Strom von einer Stromquelle erregt, um die Kupplung zum übertragen eines Drehmomentes wirksam zu machen. Das der Eingangstrommel 1 zugeordnete Ende 27 der Kupplungsfeder 20,ist nach außen gebogen und greift in eine Nut oder Ausnehmung 28 in der Buchse 25 ein.A control member in the form of a piston 22 is provided for disengaging the clutch. The right surface 22 a of the piston 22 is, as in F i g. 2 indicated, in the path of the rotational movement of a shoulder 24 which is formed on a control sleeve 25 which is supported on a circular surface 26 of the input drum 1 concentrically and freely rotatable with respect to the latter. The piston 22 is moved into a clutch release or release position by a helical spring 30. The coil spring 30 is counteracted by a solenoid device 31 . The solenoid 31 is energized by current from a power source to make the clutch effective for transmitting torque. The end 27 of the clutch spring 20 assigned to the input drum 1 is bent outward and engages in a groove or recess 28 in the bushing 25.

Weiterhin ist ein Trägheitsteil in Form einer Steuerbuchse 32 vorgesehen, welche an einer kreisförmigen Fläche 33 der Ausgangstrommel 5 konzentrisch und frei drhbar zu dieser abgestützt ist. Die beiden Buchser. _'5 und 32 sind, wie bei 33' dargestellt, einander übergreifend teleskopartig angeordnet und können sich relativ zueinander drehen. Die beiden Buchsen 25, 32 haben gleichen Innendurchmesser, der, wie aus F i g. 1 ersichtlich, größer als der Außendurchmesser der Kupplungsfeder 20 ist, wenn diese an den Trommeln 1, 5 anliegt. Dadurch können die Buchsen 25, 32 ein unerwünschtes Aufdrehen der Feder 20 während des nachstehend zu beschreibenden Auskuppelvorganges verhindern. Das der Ausgangstrommel 5 zugeordnete Ende 34 der Feder 20 ist nach außen gebogen und greift in eine Nut oder Ausnehmung 35 der Buchse 32 ein.Furthermore, an inertia part in the form of a control bushing 32 is provided, which is supported on a circular surface 33 of the output drum 5 concentrically and freely rotatable with respect to the latter. The two jacks. _'5 and 32 are, as shown at 33 ', arranged telescopically overlapping one another and can rotate relative to one another. The two sockets 25, 32 have the same inner diameter, which, as shown in FIG. 1, it is larger than the outer diameter of the clutch spring 20 when it is in contact with the drums 1, 5. As a result, the sockets 25, 32 can prevent undesired untwisting of the spring 20 during the uncoupling process to be described below. The end 34 of the spring 20 assigned to the output drum 5 is bent outward and engages in a groove or recess 35 of the bushing 32 .

Wenn die Kolbenfläche 22a mit der Schulter 24 der Buchse 25 während des Betriebes in Eingriff tritt, kann die Buchse 32 die nunmehr festgehaltene Buchse 25 überlaufen, wodurch die Feder 20 so weit aufgedreht wird, daß sie außer Berührung mit den Trommelflächen 10 und 11 kommt. Durch das überlaufen der Buchse 32 gelangt eine an ihr ausgebildete Verriegelungsschulter 36 aus der in F i g. 2 in gestrichelten Linien dargestellten Stellung, welche sie im eingekuppelten Zustand einnimmt, in eine nicht dargestellte Stellung etwas jenseits einer der Fläche 22 a des Kolbens 22 gegenüberliegenden Fläche 22 b. Die Verriegelungsschulter 36 kommt während der nachfolgenden Zusammenziehbewegung der Feder 20 bei dem Versuch, sich auf die Trommelflächen 10 und 11 wieder aufzusetzen, mit der Kolbenfläche 22 b in Eingriff, so daß die Feder 20 in aufgedrehter Stellung verriegelt ist.When the piston surface 22a comes into engagement with the shoulder 24 of the bushing 25 during operation, the bushing 32 can overrun the now retained bushing 25 , as a result of which the spring 20 is opened so far that it comes out of contact with the drum surfaces 10 and 11. As the bush 32 overflows, a locking shoulder 36 formed on it comes out of the position shown in FIG. 2 position shown in dashed lines, which it assumes in the coupled state, in a position, not shown, somewhat beyond a surface 22 b opposite the surface 22 a of the piston 22. The locking shoulder 36 comes during subsequent contraction movement of the spring 20 in an attempt to sit up on the drum surfaces 10 and 11 again, with the piston surface 22 b into engagement, so that the spring is locked in turned up position twentieth

Die Verwendung eines einzigen Steuergliedes zum Ausrücken der Kupplung und zum Verriegeln der Kupplungsfeder 20 in der aufgedrehten Stellung wird dadurch ermöglicht, daß die Schultern 24 und 36 an den aneinander zugekehrten Enden der Buchsen 25 und 32 in entgegengesetzte Richtungen weisend ausgebildet sind, und daß die Schulter 24 der Buchse 25 sich in radialer Richtung weiter von der Trommelachse erstreckt als die Schulter 36 der Buchse 32. Zu jeder Schulter 24 bzw. 36 führt eine vom Umfang der Buchse 25 bzw. 32 ausgehende allmählich ansteigende Rampenfläche 39 bzw. 40. The use of a single control member to disengage the clutch and to lock the clutch spring 20 in the untwisted position is made possible by the fact that the shoulders 24 and 36 on the facing ends of the sleeves 25 and 32 are formed facing in opposite directions, and that the shoulder 24 of the bushing 25 extends in the radial direction further from the drum axis than the shoulder 36 of the bushing 32. A gradually rising ramp surface 39 and 40, starting from the circumference of the bushing 25 and 32 , leads to each shoulder 24 and 36, respectively.

Wenn das Solenoid 31 enterregt wird, wird das obere Ende des Kolbens 22, wie in F i g. 2 dargestellt, durch die Feder 30 in vollen Flächeneingriff mit der Schulter 24 der Buchse 25 bewegt. Dann läuft, während die Schulter 36 das festgehaltene Ende der Kupplungsfeder 20 überläuft, das obere Ende des Kolbens 22 über die Rampenfläche 40 und wird danach durch die Feder 30 in Eingriff mit der Schulter 36 bewegt.When the solenoid 31 is de-energized, the upper end of the piston 22, as shown in FIG. 2, moved by spring 30 into full face engagement with shoulder 24 of sleeve 25 . Then, as the shoulder 36 overrides the captured end of the clutch spring 20 , the upper end of the piston 22 rides over the ramp surface 40 and is thereafter moved by the spring 30 into engagement with the shoulder 36.

Die Masse der Trägheitsbuchse 32 ist mit Bezug auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle 2 und die effektive Elastizität der Kupplungsfeder 20 so gewählt, daß die Buchse 32 und damit die Schulter 36 die Buchse 25 und damit die Schulter 24 weit genug überläuft, daß der Kolben 22 mit beiden Schultern 24, 36 in Eingriff bewegt werden kann.The mass of the inertia bushing 32 is selected with reference to the rotational speed of the drive shaft 2 and the effective elasticity of the clutch spring 20 so that the bushing 32 and thus the shoulder 36 overflows the bushing 25 and thus the shoulder 24 far enough that the piston 22 with both shoulders 24, 36 can be moved into engagement.

Es ist schwierig, die Kupplungsfedern so zu berechnen, daß ihre gegenüberliegenden Enden 27 und 34 um die Achse der Feder 2 stets eine spezifische Winkelbeziehung zueinander haben. Eine Möglichkeit, dies zu kompensieren und gleichzeitig eine vorbestimmte Winkelbeziehung zwischen der Schulter 24 der Buchse 25 und der Schulter 36 der Buchse 32 vor dem Ausrücken der Kupplung aufrechtzuerhalten, besteht darin, eine Reihe von Ausnehmungen in einer oder in beiden Buchsen vorzusehen. Dadurch kann die geeignete Ausnehmung, welche das Federende aufnimmt, ausgewählt werden, so daß, wenn die Feder 20 gegen die Trommelflächen 10 und 11 zusammengezogen wird, die Schulter 36 der Schulter 24 in bezug auf die Drehrichtung entsprechend nachläuft. Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die Ausgangstrommel 5 und die mit ihr verbundene Einrichtung zum vollständigen Stillstand gebracht werden kann, sobald der Kolben 22 mit der Schulter 24 in Eingriff tritt, wobei die Kupplungsfeder 20 aufgedreht und in der aufgedrehten Stellung verriegelt wird, in der sie von der ihr zugeordneten Kupplungstrommel frei ist. Weiterhin kann die angetriebene Einrichtung die Kupplung in jedem gewünschten Ausmaß frei überlaufen, ohne das Aufdrehen und Verriegeln der Kupplungsfeder 20 nachteilig zu beeinflussen.It is difficult to calculate the clutch springs so that their opposite ends 27 and 34 always have a specific angular relationship to one another about the axis of the spring 2. One way to compensate for this while maintaining a predetermined angular relationship between shoulder 24 of bushing 25 and shoulder 36 of bushing 32 prior to disengagement of the clutch is to provide a series of recesses in one or both of the bushings. In this way, the appropriate recess which receives the spring end can be selected so that when the spring 20 is drawn together against the drum surfaces 10 and 11 , the shoulder 36 of the shoulder 24 follows suit with respect to the direction of rotation. From the foregoing it can be seen that the output drum 5 and the device connected to it can be brought to a complete standstill as soon as the piston 22 comes into engagement with the shoulder 24, the clutch spring 20 being untwisted and locked in the untwisted position, in which it is free of the clutch drum assigned to it. Furthermore, the driven device can freely overrun the clutch to any desired extent without adversely affecting the unscrewing and locking of the clutch spring 20.

Da die Kupplungsfeder 20 mit den Trommelflächen 10 und 11 außer durch Reibungseingriff keine weitere Verbindung hat, kann sie sich in axialer Richtung zu diesen Flächen bewegen, insbesondere wenn alle ihre Windungen während des Auskuppelns außer Berührung mit den Trommelflächen 10, 11 gekommen sind. Dabei wird eine axiale Berührung zwischen der arretierten Kupplungsfeder 20 und der sich drehenden Eingangstrommel 1 und deren Schulter 13 durch eine ringförmige Rippe 37 an der Buchse 25 verhindert.Since the clutch spring 20 has no further connection to the drum surfaces 10 and 11 other than frictional engagement, it can move in the axial direction to these surfaces, in particular if all of its coils have come out of contact with the drum surfaces 10, 11 during the disengagement. Axial contact between the locked clutch spring 20 and the rotating input drum 1 and its shoulder 13 is prevented by an annular rib 37 on the bushing 25.

Claims

Claim: Helical spring friction clutch with an input drum rotating in one direction at a predetermined speed, an output drum arranged axially relative to this, a helical spring that encompasses both drums only in a non-positive manner, the windings of which are radially pretensioned against the drums, and two control bushings connected to the outer ends of the helical spring , which are each mounted on the drums so that they can perform a relative angular movement about the common axis of the drums, characterized in that the control sleeves (25, 32) at their ends facing in opposite directions shoulders (24 and 36 ) of different radial heights with known, gradually increasing ramp surfaces on the circumference of the sockets that, as known per se, a single control member (22) is pressed resiliently in the radial direction against the control sockets and together with the shoulders of the control sockets narbeitende stop surfaces (22 a or 22 b) and that the shoulder (24) having the greater radial height is connected via its socket (25) to the end part of the helical spring (20) cooperating with the input drum (1). Documents considered: German Patent No. 392 584; U.S. Patent Nos. 1845 684, 1846 696, 1762 799, 2 073 408, 2123 202, 2 298 970, 2299765.