DE19916295A1

DE19916295A1 - Klemmgesperre

Info

Publication number: DE19916295A1
Application number: DE1999116295
Authority: DE
Inventors: Harald Hochmuth
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-19
Also published as: WO2000061961A1

Abstract

Bei einem Klemmgesperre sind erste keilförmige Klemmspalten (8) vorgesehen, in die erste Rollkörper (12) eingefedert sind. Zur Vergrößerung der maximal übertragbaren Lasten wird vorgeschlagen, zweite keilförmige Klemmspalten (9) vorzusehen, wobei im Anschluß an die zweiten Klemmspalten (9) Kreisringstücke (17) vorgesehen sind, in denen zweite Rollkörper (15) rollbar angeordnet sind, und wobei Mittel (Käfig 10) vorgesehen sind, um die zweiten Rollkörper (15) aus den Kreisringstücken (17) heraus in die zweite Klemmspalte (9) hineinzuverlagern.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Klemmgesperre, die mit keilförmigen Klemm spalten versehen sind, wobei Rollkörper in diese Klemmspalten hineingefedert sind. Derartige Klemmgesperre werden immer dann vorgesehen, wenn eine Arretierung von zwei Maschinenteilen miteinander erwünscht ist. Die Maschi nenteile sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet und bilden mit ihren einander zugewandten Mantelflächen die keilförmigen Klemmspalte; das eine Maschinenteil weist eine zylindrische Klemmbahn und das andere Ma schinenteil weist Klemmrampen auf, wobei die zylindrische Klemmbahn und die Klemmrampen die keilförmigen Klemmspalte bilden. Um die Arretierung aufzu heben, werden die Rollkörper außer Klemmeingriff mit den Klemmspalten ge bracht, so daß die zuvor arretierten Maschinenteile relativ zueinander verla gerbar sind. Die Rollkörper sind vorzugsweise Rollen, Nadeln oder Kugeln.

Die eingeklemmten Rollkörper übertragen ein betriebsbedingtes Lastmoment, das von einem auf das andere Maschinenteil übertragen wird.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 44 47 480-A beispielsweise ist ein Klemmgesperre bekannt, wie es vorzugsweise in Sitzhöhenverstellungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Ein Gehäuse weist eine zylindrische Ausnehmung auf, deren Zylinderwand eine Klemmbahn bildet. Koaxial zu der; zylindrischen Ausnehmung ist ein Ab triebelement vorgesehen, das an seiner der Klemmbahn zugewandten Mantel fläche mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Klemmrampen versehen ist. Die Klemmrampen und die Klemmbahn begrenzen gemeinsam Klemmspalten, in die Klemmrollen hineingefedert sind, wobei zur Übertragung eines Lastmomentes zwischen dem Abtriebelement und dem Stoppelement die Klemmrollen in ihren Klemmspalten einklemmbar sind. Das in das Abtrieb element eingeleitete Lastmoment kann durch das Gewicht des besetzten Sitzes oder einem Federelement hervorgerufen werden, wobei der Drehsinn der bei den Lastmomente gegenläufig ist. Wenn der Sitz unbelastet ist, wird das von dem Federelement ausgeübte Lastmoment übertragen. Wenn der Sitz belastet ist, wird das von dem belasteten Sitz ausgeübte Lastmoment abzüglich des von dem Federelement ausgeübten Lastmomentes übertragen. Das Abtriebelement ist eine Welle, die sich in Klemmstellung gegenüber dem Gehäuse nicht dre hen kann, weil in beiden Drehrichtungen die Klemmrollen in ihre Klemmspalten einrollen und somit eine Klemmverbindung zwischen Gehäuse und Welle auf rechterhalten. Wenn die Klemmverbindung gelöst ist, dient das Lastmoment der Verstellung der Sitzhöhe. Für betriebsbedingte Lastfälle ist die bekannte Anordnung einwandfrei geeignet; Verstellungen der Sitzhöhe, ruckartige Bela stungen, die durch Personen verursacht werden, die sich beispielsweise in den Sitz hineinfallen lassen, werden problemlos mit der bekannten Klemmverbin dung bewältigt. Nun sind jedoch Situationen - beispielsweise eine sprunghafte Verzögerung des Fahrzeugs infolge eines Zusammenstoßes - denkbar, in de nen das in das Abtriebelement eingeleitete Lastmoment größer wird als die betriebsbedingten Lastmomente. In diesem Fall wird das zulässige Moment zwischen Gehäuse und Welle überschritten, für das die Klemmverbindung ausgelegt ist. Unter dieser Überlastung rollen die Klemmrollen unter Verfor mung der Klemmrollen selbst und unter Verformung der Klemmrampen und/oder der Klemmbahn immer weiter in den Klemmspalt hinein und können ungünstigenfalls die engste Stelle des Klemmspalts passieren, wodurch die Klemmverbindung aufgehoben und das Klemmgesperre zerstört ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Klemmgesperre nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Klemmverbindung auch dann gewährleistet ist, wenn das betriebsbedingte Lastmoment überschritten wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zweite keilförmige Klemmspalte vorgesehen sind, wobei im Anschluß an die zweiten Klemmspalte Kreisringstücke vorgesehen sind, in denen zweite Rollkörper rollbar angeord net sind, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die zweiten Rollkörper aus den Kreisringstücken heraus in die zweiten Klemmspalte hineinzuverlagern.

Wenn das betriebsbedingte Lastmoment überschritten wird rollen die ersten Rollkörper weiter als vorgesehen in ihre ersten Klemmspalte hinein. In diesem Fall werden die zweiten Rollkörper in die zweiten Klemmspalte hineinverlagert, um ebenfalls in diesen zweiten Klemmspalten zu klemmen. Auf diese Weise kann das mittels des Klemmgesperres übertragbare Lastmoment erheblich erhöht werden, so daß auch bei einem sprunghaften Anstieg des Lastmomen tes die Wirkung des Klemmgesperres aufrechterhalten bleibt.

In betriebsbedingten Situationen bleiben die zweiten Rollkörper innerhalb der Kreisringstücke angeordnet und wälzen lediglich an den Kreisbogenstücken ab, die die Kreisringstücke bilden. Diese Kreisbogenstücke können an zwei Maschinenteilen ausgebildet sein, so daß in betriebsbedingten Situationen die zweiten Rollkörper eine Lagerung des einen Maschinenteiles gegenüber dem anderen Maschinenteil übernehmen können.

Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß der Zentriwinkel des Kreisringstücks größer ist als ein Einrollwinkel, den der in Klemmbereitschaft stehende erste Rollkörper unter der Einwirkung einer be triebsbedingten Last bis zum Klemmen in dem ersten Klemmspalt zurücklegt. Es können zwei Kreisringstücke unmittelbar aneinander anschließen, wobei die jeweils freien Enden der Kreisringstücke an die zweiten Klemmspalte anschlie ßen, wobei diese beiden anschließenden zweiten Klemmspalte sich in entge gengesetzten Richtungen verjüngen. Die gesamte Erstreckung der beiden Kreisringstücke entspricht dann dem doppelten Zentriwinkel. Damit ist sicher gestellt, daß die zweiten Rollkörper auf keinen Fall in Klemmkontakt mit den zweiten Klemmspalten gelangen, wenn lediglich betriebsübliche Situationen auftreten.

Bei dem aus der DE 44 47 480-A bekannten Klemmgesperre ist bereits be kannt, einen Käfig vorzusehen, in dessen Taschen Rollkörper angeordnet sind, wobei dieser Käfig gegenüber den Klemmspalten schwenkbar ist. Dieser Käfig wird in einer günstigen erfingungsgemäßen Weiterbildung mit zweiten Taschen für die zweiten Rollkörper versehen, so daß sich insgesamt ein sehr kompaktes erfindungsgemäßes Klemmgesperre darstellt. Der besondere Vorteil eines ge meinsamen Käfigs für die ersten und zweiten Rollkörper besteht darin, daß die ersten Rollkörper - wenn diese bei Überschreitung der betriebsüblichen Lasten zu weit in ihre erste Klemmspalten hineingezwängt werden - diesen Käfig um den Betrag eines Überlastwinkels mit drehen. Die zweiten Rollkörper sind vor zugsweise ohne nennenswertes Spiel in diesem Käfig geführt, so daß die zweiten Rollkörper wenigstens näherungsweise ebenfalls um den Betrag des Überlastwinkels verlagert werden. Dieser Überlastwinkel jedoch ist größer als der bereits erwähnte Zentriwinkel, so daß die zweiten Rollkörper in Klemmein griff mit den zweiten Klemmspalten gebracht werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß das erfindungsgemäße Klemmgesperre einwandfrei Lastmomente überträgt, die außerhalb der betriebsbedingten Lastmomente auftreten können.

Eine besonders zweckmäßige erfindungsgemäße Weiterbildung weist ein Ge häuse mit einer zylindrischen Klemmbahn auf, wobei eine in dem Gehäuse angeordnete Welle an ihrer der zylindrischen Klemmbahn zugewandten Man telfläche mit Klemmrampen versehen ist, und wobei die Klemmrampen und die zylindrische Klemmbahn die ersten und die zweiten Klemmspalten bilden. Die Welle ist in vorteilhafter Weise mit Kreisbogenstücken versehen, die konzen trisch zu der zylindrischen Klemmbahn angeordnet sind. Diese Kreisbogen stücke bilden zusammen mit der zylindrischen Klemmbahn die Kreisringstücke.

Die Welle kann als Tiefziehteil ausgebildet sein, wobei die erwähnte Profilie rung problemlos an dem Tiefziehwerkzeug vorgesehen sein kann. Selbstver ständlich ist eine Anordnung denkbar, bei der das Gehäuse an seiner inneren Mantelfläche mit den Klemmrampen und den Kreisbogenstücken versehen ist, und daß die Welle mit der zylindrischen Klemmbahn versehen ist. Je nach An wendungsfall kann die eine oder die andere Anordnung zweckmäßig sein. Die erstgenannte Anordnung eignet sich beispielsweise für Anordnungen in Sitz verstelleinrichtungen, wobei das Gehäuse gestellfest angeordnet ist.

Die Welle kann mit Paaren von den ersten Klemmspalten versehen sein, wobei die Keilspitzen der ersten Klemmspalten eines Paares voneinander abgewandt sind. Bei dieser Anordnung sind zwei erste Rollkörper vorgesehen, die jeweils in Klemmbereitschaft mit je einem der beiden ersten Klemmspalten eines Paa res angefedert sind. Diese beiden ersten Klemmspalten können beispielsweise durch einen Vorsprung voneinander getrennt sein, wobei dieser Vorsprung zusammen mit einer Nase des Käfigs einen Anschlag bilden, wie weiter unten näher erläutert wird.

Vorzugsweise ist die Welle mit Paaren von den zweiten Klemmspalten verse hen, wobei die Keilspitzen der zweiten Klemmspalten eines Paares voneinan der abgewandt sind, wobei zwischen den zweiten Klemmspalten eines Paares das Kreisringstück angeordnet ist, das an die zweiten Klemmspalten des Paa res anschließt. Bei dieser besonders einfachen erfindungsgemäßen Weiterbil dung genügt lediglich ein zweiter Rollkörper, der zwischen den beiden zweiten Klemmspalten eines Paares angeordnet ist. In betriebsbedingten Situationen rollt dieser zweite Rollkörper lediglich innerhalb des oben genannten Zentri winkels an seinen Kreisbogenstücken ab. Wird in einer der beiden Drehrich tungen der zweite Rollkörper aus dem Kreisringstück heraus verlagert, gelangt er in Klemmeingriff mit einem der beiden zweiten Klemmspalten des Paares, wobei wie beschrieben die gewünschten Effekte eintreten.

Aus der DE 44 47 480-A ist bekannt, daß der Käfig als Antriebselement vorge sehen ist. Zu diesem Zweck wird der Käfig verdreht, wobei zunächst die in der gewählten Drehrichtung in Klemmbereitschaft stehenden Klemmrollen außer Eingriff mit ihren Klemmbahnen gebracht werden. Nach dem Freischalten schlagen der Käfig und die Welle aneinander, so daß ein in den Käfig einge leitetes Antriebsmoment in die Welle weitergeleitet wird.

Diese Anordnung kann für eine vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildung genutzt werden, bei der der Schaltwinkel kleiner ist als der Zentriwinkel des Kreisringstücks. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß während des Frei schattens der in Klemmbereitschaft stehenden ersten Rollkörper die zweiten Rollkörper innerhalb des Zentriwinkels und somit in den Kreisringstücken an geordnet bleiben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten er findungsgemäßen Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur zeigt im Querschnitt ein erfindungsgemäßes Klemmgesperre. Ein Gehäuse 1 ist an seiner inneren Mantelfläche mit einer zylindrischen Klemmbahn 2 versehen. In dem Gehäuse 1 ist eine Welle 3 angeordnet, an deren äußerer Mantelfläche mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen 4, 5 angeordnet sind. Zwei einander benachbarte Klemmrampen 4 sind durch jeweils einen Vorsprung 6 voneinander getrennt. Zwei durch den Vorsprung 6 voneinander getrennte Klemmrampen 4 bilden ein Paar. Zwischen zwei einander benachbarten Klemmrampen 5 ist ein Kreisbogenstück 7 ange ordnet, das an die Klemmrampen 5 anschließt. Zwei durch ein Kreisbogenstück 7 voneinander getrennte Klemmrampen 5 bilden ebenfalls ein Paar. Das Kreis bogenstück 7 ist konzentrisch zu der zylindrischen Klemmbahn 2 angeordnet.

Die zylindrische Klemmbahn 2 und die Klemmrampen 4 bilden erste keilförmige Klemmspalten 8. Die zylindrische Klemmbahn 2 und die Klemmrampen 5 bilden zweite keilförmige Klemmspalten 9.

Zwischen dem Gehäuse 1 und der Welle 3 ist ein Käfig 10 angeordnet. Der Käfig 10 ist mit ersten Taschen 11 versehen, in denen erste Klemmrollen 12 angeordnet sind. Je zwei erste Klemmrollen 12 gehören zu einem Paar von ersten Klemmspalten 8. Zwischen zwei ersten Klemmrollen 12 eines Paares sind Federn 13 angeordnet, die die ersten Klemmrollen 12 in ihre ersten Klemmspalte 8 hineinfedern und somit in Klemmbereitschaft halten.

Der Käfig 10 ist mit zweiten Taschen 14 versehen, in denen jeweils eine zweite Klemmrolle 15 angeordnet ist. Die zweite Klemmrolle 15 ist in Umfangsrichtung nahezu ohne Spiel in der zweiten Tasche 14 aufgenommen.

Lediglich gestrichelt ist an einer Stelle beispielhaft gezeigt, daß der Käfig 10 mit Nasen 16 versehen ist.

Die Kreisbogenstücke 7 bilden gemeinsam mit der zylindrischen Klemmbahn 2 Kreisringstücke 17. Die Erstreckung eines Kreisringstücks 17 in Umfangsrich tung ist durch einen Zentriwinkel 2α definiert. Der einfache Zentriwinkel α entspricht dem Winkel, der zwischen der Klemmrolle 15 und dem Ende des Kreisringstücks 17 aufgespannt ist. Der einfache Zentriwinkel α entspricht dem Weg, den die zweite Klemmrolle 15 aus der gezeigten Ausgangssituation bis zum Verlassen des Kreisringstücks 17 zurücklegt.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Klemmgesper res näher erläutert. In der gezeigten Darstellung sind das Gehäuse 1 und die Welle 3 über die eingeklemmten ersten Klemmrollen 12 kraftschlüssig mitein ander verbunden, da sämtliche ersten Klemmrollen 12 in Klemmbereitschaft stehen. Um eine Relativdrehung der Welle 3 gegenüber dem Gehäuse 1 zu ermöglichen, wird der Käfig 10 beispielsweise im Uhrzeigersinn verschwenkt. Schließlich schlagen Schaltflächen 18 des Käfigs 10 an der jeweils links ange ordneten ersten Klemmrolle 12 eines Paares an. Eine weitergehende Drehbe wegung des Käfigs 10 verlagert diese links angeordneten ersten Klemmrollen 12 soweit, bis diese außer Klemmeingriff mit ihren ersten Klemmspalten 8 sind. Danach schlagen die Nasen 16 des Käfigs 10 an die Vorsprünge 6 der Welle 3 an. Nun wird die Welle 3 formschlüssig mit dem Käfig 10 gedreht. Die Nasen 16 und die Vorsprünge 6 bilden Anschläge. Der Schaltwinkel zum Freischalten der Klemmrollen 12 ist von seinem Betrag her kleiner als der Betrag des einfa chen Zentriwinkels α. Die zweiten Klemmrollen 15 sind in der gezeigten Aus gangsstellung jeweils in der Mitte des Zentriwinkels α angeordnet. Da der er wähnte Schaltwinkel kleiner ist als der einfache Zentriwinkel α, bleiben die zweiten Klemmrollen 12 innerhalb ihrer vorgesehenen Kreisringstücke 17.

Wird - ausgehend von der dargestellten Ausgangssituation - in die Welle 3 ein Lastmoment eingeleitet, das die betriebsbedingten Lastmomente erheblich überschreitet, geschieht folgendes: unter der Annahme, daß dieses erhöhte Lastmoment im Uhrzeigersinn wirkt, werden zunächst die jeweils links ange ordneten ersten Klemmrollen 12 eines Paares in ihre vorgesehenen ersten Klemmspalten 8 hineingezwängt. Unter dieser Last können die Bauteile ela stisch verformt werden, so daß eine erhebliche Verdrehung zwischen der Welle 3 und dem Gehäuse 1 eintritt. Aufgrund dieser Verdrehung findet auch eine Verlagerung des Käfigs 10 und somit der zweiten Klemmrollen 15 statt. Der unzulässig hohe Einrollwinkel der ersten Klemmrollen 12 ist nun von seinem Betrag her größer als der einfache Zeintriwinkel α. Das bedeutet, daß die zweiten Klemmrollen 15 aus ihren Kreisringstücken 17 heraus in die jeweils links angeordneten zweiten Klemmspalten 9 eines Paares hineingezwängt werden. Nun sind die zweiten Klemmrollen 15 ebenfalls eingeklemmt, wobei die eingeklemmten zweiten Klemmrollen 15 das in die Welle 3 eingeleitete Drehmoment wenigstens teilweise in das Gehäuse 1 einleiten. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das überhöhte Lastmoment nicht lediglich von den für den Normalbetrieb vorgesehenen ersten Klemmrollen 12, sondern auch von den erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Klemmrollen 15 übertragen wird.

Bezugszahlen

1

Gehäuse

2

zylindrische Klemmbahn

3

Welle

4

Klemmrampe

5

Klemmrampe

6

Vorsprung

7

Kreisbogenstück

8

erste Klemmspalte

9

zweite Klemmspalte

10

Käfig

11

erste Tasche

12

Klemmrolle

13

Feder

14

zweite Tasche

15

zweite Klemmrolle

16

Nase

17

Kreisringstück

18

Schaltfläche

Claims

1. Klemmgesperre, das mit ersten keilförmigen Klemmspalten (8) versehen ist, in die erste Rollkörper (12) hineingefedert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zweite keilförmige Klemmspalten (9) vorgesehen sind, wobei im An schluß an die zweiten Klemmspalte (9) Kreisringstücke (17) vorgesehen sind, in denen zweite Rollkörper (15) rollbar angeordnet sind, und wobei Mittel (Käfig 10) vorgesehen sind, um die zweiten Rollkörper (15) aus den Kreisringstücken (17) heraus in die zweiten Klemmspalte (9) hinein zu ver lagern.

2. Klemmgesperre nach Anspruch 1, bei dem der Zentriwinkel (α) des Kreis ringstücks (17) größer ist als ein Einrollwinkel, den der in Klemmbereitschaft stehende erste Rollkörper (12) unter der Einwirkung einer betriebsbeding ten Last bis zum Klemmen in dem ersten Klemmspalt (8) zurücklegt.

3. Klemmgesperre nach Anspruch 1, bei dem ein Käfig (10) vorgesehen ist, in dessen ersten Taschen (11) die ersten Rollkörper (12) angeordnet sind, wobei der Käfig (10) gegenüber den ersten Klemmspalten (8) schwenkbar ist.

4. Klemmgesperre nach Anspruch 1, bei dem ein Käfig (10) vorgesehen ist, in dessen zweiten Taschen (14) die zweiten Rollkörper (15) angeordnet sind, wobei der Käfig (10) gemeinsam mit den zweiten Rollkörpern (15) gegen über den zweiten Klemmspalten (9) schwenkbar ist.

5. Klemmgesperre nach den Ansprüchen 3 und 4, bei dem der Käfig (10) mit den ersten und zweiten Taschen (11, 14) für die ersten und zweiten Roll körper (12, 15) versehen ist.

6. Klemmgesperre nach Anspruch 1, bei dem ein Gehäuse (1) eine zylindri sche Klemmbahn (2) aufweist, wobei eine in dem Gehäuse (1) angeordnete Welle (3) an ihrer der zylindrischen Klemmbahn (2) zugewandten Mantelflä che mit Klemmrampen (4, 5) versehen ist, und wobei die Klemmrampen (4, 5) und die zylindrische Klemmbahn (2) die ersten und die zweiten Klemm spalten (8, 9) bilden.

7. Klemmgesperre nach Anspruch 6, bei dem zwischen zwei Klemmrampen (5) ein Kreisbogenstück (7) vorgesehen ist, wobei das Kreisbogenstück (7) gemeinsam mit der zylindrischen Klemmbahn (2) das Kreisringstück (17) bildet.

8. Klemmgesperre nach Anspruch 6, bei dem die Welle (3) mit Paaren von den ersten Klemmspalten (8) versehen ist, wobei die Keilspitzen der ersten Klemmspalten (8) eines Paares voneinander abgewandt sind.

9. Klemmgesperre nach Anspruch 6, bei dem die Welle (3) mit Paaren von den zweiten Klemmspalten (9) versehen ist, wobei die Keilspitzen der zweiten Klemmspalten (9) eines Paares voneinander abgewandt sind und wobei zwischen den zweiten Klemmspalten (9) eines Paares das Kreisring stück (17) angeordnet ist, das an die zweiten Klemmspalten (9) des Paares anschließt.

10. Klemmgesperre nach den Ansprüchen 5 und 6, bei dem ein Anschlag (Na se 16 und Vorsprung 6) derart vorgesehen ist, daß der Käfig (10) zum Frei schalten von ersten Rollkörpern (12) um einen Schaltwinkel gedreht wird und nach dem Freischalten an der Welle (3) anschlägt.

11. Klemmgesperre nach Anspruch 10, bei dem der Schaltwinkel kleiner ist als ein Zentriwinkel (α) des Kreisringstücks (17).