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Vorrichtung zum Sperren und Entsperren eines verdrehbaren Teiles
in Drehrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Sperren und
Entsperren eines verdrehbaren Teiles in Drehrichtung mit mindestens einem in einem
zwischen einem Aussenteil und einem Innenteil vorgesehenen, sich in Drehrichtung
verjüngenden Aufnahmeraum angeordneten Verbindungsteil als Kupplungsglied.
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Bei bisher bekannten derartigen Vorrichtungen sind in dem Aussenteil
, das mit einer Welle verbunden ist, mehrere keilförmige Ausnehmungen vorgesehen,
in denen Klemmrollen liegen.
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Der an einer anderen Welle befestigte glatte innere Laufring bildet
die Rollenbahn für die Klemmrollen, die einzeln durch Federn angedrUckt werden.
In der relativen Drehrichtung klemmen sic-h die Rollen in die keilförmig zulaufenden
Ausnehmungen und übertragen das Drehmoment kraftschlUssig durch entstehende Klemmreibung.
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Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen die Klemmrollen
eine Sperrwirkung zwischen einem Aussen- und einem Innenteil herstellen und diese
Sperrwirkung durch Anschläge einer Welle aufgehoben werden, wobei gleichzeitig diese
Anschläge zur Mitnahme der anderen Welle dienen.
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Die bekannten derartigen Vorrichtungen unterliegen bei aufwendiger
Konstruktion und kostspieliger Fertigung einem verhältnismässig hohen Verschleiss
durch ungünstige kleine DrehmomentenUbertragungsflächen. Ausserdem sind die bekannten
Vorrichtungen nur bedingt einsetzbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte, vielseitig einsetzbare
Vorrichtung zum Sperren und Entsperren eines verdrehbaren Teiles in beiden Drehrichtungen
zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und dauerhaft haltbarer Ausführung eine sichere
Wirkungsweise zeigt.
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Gemäss der Erfindung ist eine Vorrichtung nach der eingangs erwähnten
Art dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einem, vorzugsweise jeweils zwei, paarweise
in sich etwa zur Querschnittsmitte hin oder zu den beiden Querschnittsenden hin
verjUngenden Aufnahmeräumen angeordneten, mittels Druckbeaufschlagung selbsttätig
in Sperrstellung gehaltenen rollenförmigen Verbindungsgliedern ein gegen das oder
die Verbindungsglieder zum Verbindungsglieder-Bewegen in den erweiterten Aufnahmeraum
bewegbar Entriegler zugeordnet ist, der ein Teil des
Innen- oder
Aussenteiles bildet, in dem Innen- oder Aussenteil beweglich gelagert oder zwischen
Innen- und Aussenteil verdrehbar angeordnet ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Innenteil mehrteilig
ausgebildet und besitzt zwei äussere, bewegungsstarr miteinander verbundene Scheiben
mit entgegengesetzt zueinander gerichteten, nach aussen ansteigenden und mit dem
Aussenteil die Aufnahmeräume bildenden Klemmflächen und eine mittlere, mit radialen
Anschlägen (Vorsprüngen ) als Entriegler ausgestattete Scheibe , wobei die mittlere
Scheibe mit einer durch eine äussere Scheibe und das Aussenteil durchfassenden Welle
als Antrieb und die dieser Antriebswelle gaegenilberliegende äussere Scheibe mit
einer das Aussenteil durchfassenden Welle als Abtrieb bewegungsstarr verbunden sind.
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Jeder Entriegler der mittleren Scheibe stellt ein das von ihm aus
seiner Sperrstellung bewegende Verbindungsglied gegen die Ansätze der beiden äusseren
Scheiben drückendes und dabei die äusseren Scheiben mitnehmendes Drehbewegungsübertragungsteil
dar.
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Es ist bevorzugt, die beiden äusseren Scheiben des Innenteiles mit
mantelseitig vorspringenden, die Aufnahmeräume in Drehrichtung begrenzenden Ansätzen
auszustatten, in denen bzw. ausserhalb derer jeweils mindestens ein die beiden äusseren
Scheiben miteinander bewegungsstarr verbindender Steg (Stift) vorgesehen ist und
in denen Druckfedern zum Halten des oder der Verbindungsglieder in der Sperrstellung
gelagert sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anderen i3nteransprüchen.
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Der Gegenstand der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die
Merkmale
der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise in beiden
Drehrichtungen sperrbar und entsperrbar ausgebildet, so dass in beiden Drehrichtungen
eine bewegungsmässige Verbindung zwischen zwei miteinander zu kuppelnden Teilen
gewährleistet wird.
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Die Vorrichtung besitzt bei einfachem Aufbau und kostensparender Ausführung
eine sichere Wirkungsweise und eine kleine BauausfUhrung. Der Verwendungszweck der
erfindungsgemässen Vorrichtung ist durch die Sperrung und Entsperrung in einer und/
oder in beiden Drehrichtungen sehr vielseitig - sie kann beispielsweise als Kupplung,
Bremse, wie voll-automatische Feststellbremse, Stossdämpfer, Federung od.dgl. eingesetzt
werden.
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Bei der mit einem Druckmedium oder mechanisch in der Drehrichtung
veränderbaren Vorrichtung lässt sich weiterhin in vorteilhafter Weise die Klemmreibung
zwischen den Verbindungsgliedern und dem Aussen- und Innenteil regulieren, wodurch
eine einstellbare und stufenlos veränderbare Bremswirkung ermöglicht wird.
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Ein grosser Vorteil wird in der Bewegungsübertragung zwischen den
beiden Wellen durch die Scheiben des Innenteiles und die Verbindungsglieder gesehen,
die aufgrund grosser Anlageflächen eine sichere Übertragung ergibt und die Vorrichtung
verschleissarm macht, wodurch eine lange Lebensdauer erreicht wird.
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Die gesamte Vorrichtung kann in einem Schmiermittel laufen, so dass
sie äusserst verschleissarm ist.
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Durch die erfindungsgemässe Konstruktion sind in vorteilhafter Weise
zusätzliche Bremsbeläge od.dgl. vermieden worden, wodurch eine betriebssichere,
kostensparende und wartungsfreie (keine Nachstellung) Einrichtung gebildet ist.
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Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Sperren und Entsperren
eines verdrehbaren Teiles in beiden Drehrichtungen mit geöffnetem Aussenteil, teilweise
geschnitten, Fig. 2 einen Querschnitt durch dieselbe Vorrichtung entsprechend der
Schnittlinie I-I in Fig. 3, Fig. 3 einen Längsschnitt durch dieselbe Vorrichtung
mit in einem Aussenteil angeordnetem mehrteiligen Innenteil Fig. 3a eine Seitenansicht
eines Bereiches eines Aufnahmeraumes einer abgeänderten Vorrichtung mit einem darin
angeordneten Verbindungsglied, Fig. 3b einen Querschnitt durch eine abgeänderte
Vorrichtung der Ausführung 1 bis 3, Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung
zum Sperren und Entsperren eines verdrehbaren Teiles in beiden Drehrichtungen in
druckmediumbeaufschlagter Aus fflhrung, Fig. 5 einen Längsschnitt durch dieselbe
Vorrichtung gemäss Fig. 4, Fiz. 6 einen Querschnitt durch ein weiteres Austilhrungsbeispiel
einer
Vorrichtung zum Sperren und Entsperren eines verdrehbaren Teiles in beiden Drehrichtungen
, in mechanisch betätigter Ausführung, Fig. 7 einen Längsschnitt durch dieselbe
Vorrichtung gemäss Fig. 6 Pig. 8 einen tängssohnitt durch eine Doppelfreilaufsperre
mit ineinanderfassenden und durch eine Spannhülse bewegungsmässig miteinander verbundenen
Wellen, Fig. 9 einen Querschnitt durch dieselbe Sperrvorrichtung gemäss Schnittlinie
II-II in Fig. 8.
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Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Sperren und Entsperren eines
verdrehbaren Teiles, wie Welle, Rad, Trommel, Getriebe od.dgl., in der Drehrichtung
weist ein Aussenteil 10 und ein Innenteil 11 auf, die mittels Verbindungsglieder
12 , wie Rollen , Kugeln od.dgl., bewegungsmässig miteinander verbunden werden können.
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Diese Vorrichtung ist in beiden Drehrichtungen sperrbar und entsperrbar
ausgebildet und weist mindestens zwei, paarweise in einem zwischen Aussen- und Innenteil
lo, 11 vorgesehenen, sich etwa zur Querschnittsmitte hin verjüngenden Aufnahmeraum
13 angeordnete, mittels Druckbeaufschlagung selbsttätig in Sperrstellung gehaltene
Verbindungsglieder 12 auf. Jeweils einem Verbindungsgliederpaar 12 ist ein gegen
die Verbindungsglieder 12 bewegbarer Entriegler 14 zum Verbindungsglied-3ewegen
in
den erweiterten Aufnahmeraum 13 zugeordnet.
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Das gehäuseartige Aussenteil 10 nimmt in einer vorzugsweise zylindrischen
Aufnahme loa, als Rollenbahn ( Druckfläche ), wie Bohrung, das Innenteil 11 auf
und die zylindrische Aufnahme loa begrenzt mit ihrer vorsprungs losen Fläche den
in dem Innenteil 11 mantelseitig ausgearbeiteten Aufnahmeraum 13.
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Zwischen Aussen- und Innenteil lo, 11 sind mehrere Verbindungsgliederpaare
12 vorgesehen, wobei jedes Verbindungsgliederpaar 12 in einem sich zur Querschnittsmitte
hin verengenden Aufnahmeraum 13 beweglich lagert.
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In jedem Aufnahmeraum 13 sind in bevorzugter Weise zwei im Querschnitt
gleich grosse Verbindungsglieder 12 vorgesehen ; es besteht jedoch die Möglichkeit,
in jedem Aufnahmeraum 13 zwei im Querschnitt unterschiedlich grosse Verbindungsglieder
12 anzuordnen.
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Jedem Verbindungsglied 12 ist eine zum benachbarten Vorrichtungsteil
( Aussen- oder Innenteil lo,ll) hin geradlinig oder bogenförmig ( konvex oder konkav
) ansteigende Klemmfläche 15 zugeordnet, wobei die gegeneinander gerichteten Klemmflächen
15 symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sind.
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Die Klemmflächen 15 der Aufnahmeräume 13 lassen sich in bevorzugter
Weise an dem Innenteil 11 anordnen - sie können jedoch auch an dem Aussenteil 10
vorgesehen sein, so dass das Aussenteil 10 die Aufnahmeräume 13 aufweist, und das
vorzugsweise zylindrische Innenteil 11 diese Aufnahmeräume 13 begrenzt.
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Die Klemmflächen 15 jedes Aufnahmeraumes 13 bewirken eine Bewegung
der unter Druckeinwirkung stehenden Verbindungsglieder 12 an das Aussenteil lo,
so dass die Aussenteilaufnahmefläche loa als Druckfläche ( Verbindungsgliederbahn
) eine Verklemmung der Verbindungsglieder 12 ermöglicht und somit beide Teile miteinander
bewegungsmässig
verbindbar sind.
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Die Verbindungsglieder 12 sind von zylindrischen (Rollen), einendig
verjüngten ( Kegeln, Pyramiden od.dgl.), kugelförmigen in Längsrichtung stufen-
oder wellenförmigen-Wälz- und/oder aleitelementen gebildet und mit einem kreisförmigen
oder polygonalen Querschnitt ausgestattet. Entsprechend der Peripherie der WSlz-
und/oder Gleitelemente ist die Druckfläche des Aussen- und/oder Innenteiles ausgebildet.
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Die mit stufen-, wellen- oder zick-zack-förmigen Oberflächen ausgestatteten
Verbindungsglieder 12 ergeben eine vergrösserte Oberfläche und somit eine vergrösserte
Bremsfläche.
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Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungsausführung sind
die Aufnahmeräume 13 zwischen Aussen- und Innenteil lo,ll durch mantelseitig am
Innenteil 11 vorspringende Ansätze 16 begrenzt ; zwischen zwei benachbarten Ansätzen
16 erstrecken sich die beiden gegeneinander gerichteten ansteigenden Klemmflächen
15, so dass in bevorzugter Weise auf der Abstandshalbierenden der benachbarten Ansätze
16 der höchste Punkt der Klemmflächen 15 liegt und im Stossbereich zwischen den
Klemmflächen 15 und den Ansätzen 16 die grösste Ausdehnung der Aufnahmeräume 13
vorgesehen ist.
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Das Innenteil 11 ist beispielsweise mehrteilig, vorzugsweise dreiteilig
ausgebildet und weist zwei äussere, miteinander bewegungsstarr verbundene und die
Klemmflächen 15 zeigende Scheiben 17a, 17b und eine mittlere mit Entrieglern 14
ausgestattete Scheibe 18 auf. Die mittlere Scheibe 18 ist zwischen den beiden äusseren
Scheiben 17a, 17b derart angeordnet, dass ihre Entriegler 14 jeweils zwischen zwei
Ansätzen 16 der beiden äusseren Scheiben 17a, 17b liegen, so dass die in einem gemeinsamen
Aufnahmeraum 13 angeordneten Verbindungsglieder 12 durch den Entriegler 14 voneinander
getrennt sind.
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Die Verbindung der beiden äusseren Scheiben 17a, 17b lässt sich beispielsweise
mitels Stege, Stifte 19 od.dgl. vorsehen, die sich im Bereich der Scheibenansätze
16 erstrecken. In diesen Ansätzen 16 der äusseren Scheiben 17a, 17b ist jeweils
mindestens beispielsweise eine Druckfeder 20, wie Schrauben-oder Blattfeder, angeordnet,
die das zugehörige Verbindungsglied 12 in Richtung Vorrichtungsaussenteil lo und
somit gegen den benachbarten Entriegler 14 hält - durch diese Druckfeder 20 wird
jedes Verbindungsglied 12 stets in die Klemmstellung gebracht und in derselben gehalten.
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Es ist bevorzugt, in jedem Ansatz 16 der beiden äusseren Scheiben
17a, 17b jeweils beispielsweise eine Druckfeder 2o anzuordnen, die gleichzeitig
gegen zwei in benachbarte Aufnahmräume 13 liegende Verbindungsglieder 12 wirkt.
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Das Aussenteil lc ist beispielsweise von einem mittels eines Deckels
lob od.dgl. geschlossen gehaltenen Gehäuse gebildet, in dessem beispielsweise zylindrischer
Aufnahme loa das mehrteilige Innenteil 11 beweglich gelagert ist. Die mittlere Scheibe
18 zeigt beispielsweise mit einer durch eine äussere Scheibe 17a und das Gehäuse
lo nach aussen lose hindurchragende Welle 21 als Antriebswelle eine bewegungsstarre
Verbindung und an der anderen Scheibe 17b ist beispielsweise eine Welle 22 als Abtriebswelle
bewegungsstarr befestigt, die durch den Deckel lob hindurch aus dem gehäuseartigen
Aussenteil lo hinausragt.
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Die Entriegler 14 der mittleren Scheibe 18 für jedes Verbindungsgliederpaar
sind von engen der Drehrichtung wirkenden Anschlägen (Vorsprüngen) gebildet, die
mantelseitig von der kreisförmig ausgeführten Scheibe 18 vorspringen - die kreisförmige
Mantelfläche der mittleren Scheibe 18 liegt maximal bündig mit dem tiefsten Punkt
der KlemmflRchen 15 der äusseren Scheiben 17a, 17b.
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In Vorrichtung-Ruhestellung werden die beiden Verbinf rlç;sfrlieder
12
jedes Aufnahmeraumes 13 mittels der Druckbeaufschlagung in der Sperrstellung zwischen
Klemmfläche 15 und Aussenteil lo (Druckfläche loa) klemmend gehalten - zwischen
Entriegler 14 und den Verbindungsgliedern 12 ist dabei ein Luftspalt vorhanden,
der ein selbsttätiges Nachstellen der Verbindungsglieder 12 ermöglicht. Die Welle
21 stellt den Antrieb und die Welle 22 den Abtrieb dar.
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Erhält die mittlere Scheibe 18 von ihrer Antriebswelle 21 eine Drehbewegung,
so wird das in Drehrichtung vordere Verbindungsglied 12 durch den Entriegler 14
jeweils in den erweiterten Bereich des Aufnahmeraumes 13 bewegt ; jedes in Drehrichtung
hintere Verbindungsglied 12 gelangt durch die Relativbewegung zwischen mittlerer
Scheibe 18 und dem Aussenteil 10 in den vergrösserten Bereich des Aufnahmeraumes
13.
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Ist das in Drehrichtung vordere Verbindungsglied 12 von dem Entriegler
14 soweit in den erweiterten AufnahmesearWich bewegt worden, dass es an den Ansatz
16 anschlägt, so erfolgt eine bewegungsmässige Verbindung zwischen den Scheiben
17a, 17b und 18, wodurch die beiden Wellen 21, 22 gekuppelt sind ( elastische Kupplung
).
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Erhält die Abtriebswelle 22 einen Drehimpuls ( aus dem Stillstand
in eine Drehbewegung oder aus einer Drehbewegung in eine langsamere oder schnellere
Drehbewegung ) , so wird das in Drehrichtung vordere oder hintere Verbindungsglied
12 in die Sperrstellung gebracht , und der abtriebswellenseitige Drehimpuls wird
vernichtet.
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Diese Wirkungsweise erfolgt in beiden Drehrichtungen.
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Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung steht entweder das Aussenteil
lo oder sinngemAss das Innenteil 11 fest, wobei jedoch die Arbeitsweise er Vorrichtung
gleich ist. Das Aussenteil lo lSsst sich beispielsweise mit einem Flansch loc verdrehungssicher
festsetzen.
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Bei der Ausführung des mehrteiligen Innenteiles 11 ( vergl.
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Fig. 1 bis 3 ) ist das Verbindungsglied 12 jeweils von einer zylindrischen
odef2einendig verjüngten Rolle gebildet ; dabei können die Rollen/eines Aufnahmeraumes
13 im Querschnitt unterschiedlich gross gehalten sein, wobei jedoch entsprechend
dem Rollenquerschnitt die Länge der Klemmflächen 15 ebenfalls unterschiedlich gross
sein muss.
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Bei einer weiteren Ausführung nach Fig. 3a ist in einem sich zu einem
Querschnittsende hin verjüngenden Aufnahmeraum 13 ein mittels Druckbeaufschlagung
selbsttätig in der Sperrstellung gehaltenes Verbindungsglied 12 angeordnet sowie
jedem in einem Aufnahmeraum 13 liegenden Verbindungsglied 12 ein gegen das Verbindungsglied
12 bewegbarer Entriegler 14, 26, 33 zum Verbindungsglied-Bewegen in den erweiterten
Bereich des Aufnahmeraumes 13 zugeordnet. Diese Vorrichtungsausführung ermöglicht
ein Sperren und Entsperren eines verdrehbaren Teiles in einer Drehrichtung, so dass
diese Vorrichtung die Eigenschaften eines Freilaufes in beiden Drehrichtungen besitzt.
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Bei dieser Vorrichtungsausführung liegt das Verbindungsglied 12 jedes
Aufnahmeraumes 13 in Drehrichtung stets hinter dem Entriegler 14, so dass der Entriegler
14 bei Antriebsdrehbewegung gegen den ansatzseitigen Steg 19 läuft und die Kupplung
zwischen angetriebener Scheibe 18 und den äusseren Scheiben 17a, 17b herstellt ;
das Innenteil 11 dreht sich somit in dem feststehenden Aussenteil lo, I!eim Stillstand
der angetriebenen Scheibe 18 wird durch die Druckbeaufschlagung das Verbindungsglied
12 jeweils auf der Klemmfläche 15 in die Sperrstellung bewegt.
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Bei entgegengesetzter Drehrichtung der Scheibe 18 drückt der Entriegler
14 das VerbindugnBglied 12 entgegen der Druckbeaufschlagung aus der Sperrstellung
in den erweiterten Bereich
des Aufnahmeraumes 13 und beim Anschlagen
des Verbindungsgliedes 12 an die Ansätze 16 ist die bewegungsmässige Verbindung
zwischen den Scheiben 18 und 17a, 17b in die entgegengesetzte Drehrichtung hergestellt.
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Bei dieser Vorrichtungskonstruktion ist eine einseitige Sperrung und
eine beidseitige, gewollte Entsperrung gegeben, wobei. die Sperrung in der jeweils
vorher festgelegten Drehrichtung erfolgt.
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Diese Vorrichtung ist vorzugsweise anstelle von einer Lastdruckbremse
einsetzbar. Die Pfeilrichtung in Fig. 3a der Zeichnung stellt die Antriebsrichtung
dar.
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Bei der Vorrichtungsausführung nach den Figuren 1 bis 3a ist es bevorzugt,
die Mitnehmer 14 mit einer dem benachbarten Verbindungsglied 12 formmässig angepassten
Anlagefläche 14a auszustatten, so dass diese Anlageflächen 14a mit grosser Berührungsfläche
an den Verbindungsgliedern 12 bei der Bewegungsübertragung anlegen ; die Anlageflächen
14a sind beispielsweise konkav gewölbt (bogenförmig ) ausgebildet und in ihrer Wölbungsgrösse
der Verbindungsgliedperipherie angepasst.
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Die in Fig. 3b dargestellte abgeänderte Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Vorrichtung entspricht in ihrem Grundaufbau und in ihrer Wirkungsweise der VorrichtungsausfUhrung
nach den Fig. 1 bis 3.
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Bei dieser abgeänderten Ausführungsform ist die mittlere Scheibe 18
sternförmig (kreuzförmig) ausgebildet und ihre Arme bilden die Entriegler 14. Die
Verbindung der beiden äusseren Scheiben 17a 17b erfolgt hierbei durch als Bolzen
ausgebildete Stege 19, die im Innern der Scheiben 17a, 17b ausserhalb deren Ansätze
16 liegen - jeweils zwischen zwei Sternarmen der mittleren Scheibe 18 erstreckt
sich ein Verbindungsbolzen 19.
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Die sich im Bereich jedes Ansatzes 16 erstreckende Druckfeder 20 beaufschlagt
beidendig einen Druckschuh 20a, der das ihm zugeordnete Verbindungsglied 12 in die
Sperrstellung drückt.
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Die sternförmig ausgebildete mittlere Scheibe 18 und die Anordnung
der Verbindungsbolzen 19 lässt sich auch bei der Vorrichtungsausführung mit in jedem
Aufnahmeraum 13 angeordnetem einen Verbindungsglied 12, wie Fig. 3a zeigt, vorsehen.
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Es ist bevorzugt, die die Mitnehmer 14 bildenden Endbereiche der Sternarme
mit einer dem jeweiligen Verbindungsglied 12 peripheren Anlagefläche 14a auszustatten.
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Das in Fig. 4 und 5 der Zeichnung dargestellte weitere Ausführungsbeispiel
einer Sperrvorrichtung entspricht im Prinzip der Vorrichtungsausführung nach Fig.
1 - 3.
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Hierbei ist in einem gehäuseartigen Aussenteil 23 ein einteiliges
Innenteil 24 drehbar gelagert. Das mit einer Welle 25 als Antrieb verbundene Innenteil
24 zeigt ebenfalls mit zum Aussenteil 23 hin absteigendm-Klemmflächen 15 ausgestattete
Aufnahmeräume 13, die durch das eine kreisförmige Aufnahmemantelfläche 23a besitzende
Aussenteil 23 begrenzt sind.
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Die paarweise in einem Aufnahmeraum 13 angeordneten Verbindungsglieder
12 sind von Gleit- und/oder Wälzelementen gebildet, die mittels radial oder sekantial
bewegbaren Entrieglern 26 in der entriegelten Stellung gehalten sind - dabei werden
jeweils beide Verbindungsglieder 12 jedes Aufnahmeraumes 13 in die Entriegelungsstellung
gebracht. Die radial bewegbaren Fntriegler 26 sind in bevorzugter Weise von druckmittelbeaufschlagten
Stösscln ( Kolben ) gebildet, die gemeinsam mittels eines Druckmittels, wie 1,Luft
od.dp;l. , nach aussen in die F.ntriegelunfrsstellung verschoben werden. Jeder Stössel
26 besitzt dabei an seinem aufnahmeraumseitigen Ende eine Schubfläche 26a, die
sich
von einem Kegel, einer Rundung, zwei gegeneinander gerichteten Schrägflächen od.dgl.
bilden lässt, mit der die in einem Aufnahmeraum 13 angeordneten Verbindungsglieder
12 bei der radial nach aussen erfolgenden Entrieglerbewegung af der ansteigenden
Klemmfläche 15 in den erweiterten Aufnahmeraum 13 bewegt werden.
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Die Entriegler 26 sind mittels jeweils beispielsweise einer Rückholfeder
27, wie Schraubenfeder, Blattfeder, unter Federspannung gehalten und die Rückholfeder
27 bewegt die Entriegler 26 stets in die Sperrstellung zurück. Die vorzugsweise
abgestuft ausgebildeten Stössel 26 lagern jeweils in einem radialen Kolbenraum 28,
dessen aufnahmeraumseitiges Ende mit dem Aufnahmeraum 13 und dessen wellenseitiges
Ende mit einem Ringraum, wie Ringnut 29, der Welle 25 verbunden ist. Die Ringnut
29 steht über einen Zuflusskanal 30, wie Bohrung, der sich axial oder parallel zur
Wellenachse in Wellenlängsrichtung erstreckt, mit einer Druckmittelleitung in Verbindung.
Jedes Verbindungsglied 12 als Kupplungsteil ist unter Federspannung in dem Aufnahmeraum
13 angeordnet, mit der das Verbindungsglied 12 in die Sperrstellung gebracht und
in derselben gehalten wird. Dabei ist es bevorzugt, die Verbindungsglieder 12 benachbarter
Aufnahmeräume 13 jeweils beispielsweise mittels einer gemeinsamen Druckfeder 31,
wie Schraubenfeder, Blattfeder, unter Druckspannung zu halten. Die Druckfeder 31
lässt sich jeweils zwischen zwei mit den Verbindungsgliedern 12 benachbarter Räume
13 in Berührung stehenden Druckschuhen 32, wie Stiften, in einem Lagerraum, wie
Bohrung, anordnen.
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Zum Entriegeln der mittels der Druckfeder 31 stets in der Sperrstellung
gehaltenen Verbindungsglieder 12 wird ein Druckmedium durch den Zuflusskanal 30
in die Ringnut 29 gebracht, was sich von da aus gleichmässig auf die Kolbenräume
28 verteilt. Die durch das Druckmedium beaufßchlagten kolbenartigen SttSssel 26
werden nun entgegen der RUckholfederwirkung radial verschoben und bewirken mit ihren
aufnahmeraumseitigen Schuoflächen
26a eine Bewegung der Verbindungsglieder
12 aus der Sperr- in die Entsperrstellung - die Schubflächen 26a drücken bei der
radial nach aussen erfolgenden Stösselbewegung die beiden Verbindungsglieder 12
jedes Aufnahmeraumes 13 auf ihren Klemmflächen 15 in den erweiterten Aufnahmeraumbereich,
so dass die Berührung zwischen Verbindungsgliedern 12 und Druckfläcben 23a als Verbindungsgliederbahn
unterbrochen wird. Solange der Druck des Druckmediums grösser bleibt als die Federkraft,
werden die Verbindungsglieder 12 mittels der nach aussen bewegten Stössel 26 in
der entsperrten Stellung gehalten. In dieser entsperrten Stellung kann nun die gewünschte
Drehrichtung der Welle 25 gewählt bzw. umgeschaltet werden.
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Lässt der Mediums druck nach und wird dieser geringer als die Federkraft
der Rückholfeder 27, so bewegen die Rückholfeder 27 die Stössel 26 wieder in die
Ausgangsstellung zurück, die Stössel 26 werden radial zur Welle 25 hin verschoben,
und die Druckfedern 31 können die Verbindungsglieder 12 in die Sperrstellung auf
den Klemmflächen 15 bewegen. Die bewegungsmässige Verbindung zwischen angetriebenem
Innenteil 24 und Aussenteil 23 ist hergestellt und beide Teile 23,24 werden gemeinsam
verdreht bzw. das Innenteil 11 wird abgebremst.
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Die Steuerung der Entriegler 26 mittels des Druckmediums lässt sich
sowohl während der Wellendrehung als auch nach Beendigung der Wellendrehung vornehmen.
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Bei dieser Vorrichtungsausführung befindet sich das in Drehrichtung
vordere Verbindungsglied 12 in der Sperrstellung und das in Drehrichtung hintere
Verbindungsglied 12 wird durch die Drehung entgegen der Federkraft in den erweiterten
Aufnahmeraumbereich bewegt. Durch die mediumsgesteuerten Entriegler 26 ist eine
stufenlose Einstellung der Klemmwirkung und somit der Bremswirkung möglich; die
Pressung zwischen sperrendem Verbindungsglied 12 und Klemmfläche 15 sowie Aussenteilaufnahmefläche
26a
lässt sich durch den Mediumsdruck und somit die Entriegler-Verschiebung einstellen,
wodurch die Bremswirkung reguliert werden kann - das Aussenteil 23 ist somit mehr
oder weniger stark mit dem sich drehenden (angetriebenen) Innenteil 24 bewegungsmässig
verbunden.
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Die weitere Ausführung einer Vorrichtung zum Sperren und Entsperren
in beiden Drehrichtungen gemäss Fig. 6 und 7 der Zeichnung entspricht im Grundaufbau
der Vorrichtungsausührung nach Fig. 4 und 5.
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Die Abänderung bei dieser weiteren Ausführung liegt in der Bewegbarkeit
der Entriegler 26 mittels eines mechanischen Teiles.
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Um die Welle 25 ist ein die radiale Verschiebebewegung der als Stössel
ausgebildeten Entriegler 33 bewirkendes in Wellen-Axialrichtung verschiebbares Verschiebeteil
34 angeordnet, das mit sämtlichen Entrieglern 33 kraft- und/oder formschlüssig verbunden
ist.
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Die an dem aufnahmeraumseitigen Ende jeweils mit einer Schubfläche
26a zur Bewegung der Verbindungsglieder 12 ausgestatteten und mittels der Rückholfeder
27 unter Federspannung in der die Verbindungsglieder 12 in einer Sperrstellung lassenden
Stellung gehaltenen Stössel 33 zeigen an ihrem anderen (wellenseitigen) Ende jeweils
mindestens eine Schubfläche (Stützfläche) 35, , wie Kegel, Kuppe, gegeneinander
gerichtete Schräg-oder Bodenflächen od.dgl., die mit einer an dem Verschiebeteil
34 angeordneten Schubfläche 36 zusammenwirkt. Das den Entrieglern 33 benachbarte
Ende des Verschiebeteiles 34 ist zur Bildung der Schubfläche 36 mit einer umlaufenden
Abschrägung, Abrundung od.dgl. ausgestattet, die in einem gewissen, vorzugsweise
in einem spitzen Winkel zur Welienlängsachse verläuft.
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Die somit auch nich aussen Elin ansteimende Schubfläciie 36 des Verschiel,eteiles
34 bewirkt bei einer axialen Verschiebeteil-
Bewegung eine radiale
Verschiebung nach dem Keilprinzip der Entriegler 33, da ihre Schubflächen (Stützflächen)
35 mit der Verschiebeteil-Schubfläche 36 in Berührung stehen.
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Je grösser die Verschiebung des Verschiebeteiles 34 in Richtung Entriegler
33 erfolgt, um so grösser wird die Verschiebung der Entriegler 33, da bei der axialen
Verschiebeteil-Verschiebung die vom Wellendurchmesser aus nach aussen ansteigende
Schubfläche 36 die Verschiebegrösse der Entriegler 33 steuert. Durch dieses Verschiebeteil
34 werden die einzelnen Entriegler 33 mechanisch radial nach aussen verschoben und
bewirken dabei eine Bewegung der Verbindungsglieder 12 in den erweiterten Aufnahmebereich.
WArd das Verschiebeteil 34 von den Entrieglern 33 weg bewegt, so können sich die
.Stössel 33 auf der zumWellendurchmesseriin abfallenden Schubfläche 36 radial nach
innen bewegen ; diese radiale Bewegung der Stössel 33 in Richtung Welle 25 wird
durch die Rückholfedern 27 bewirkt.
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Die mechanische Verstellung der Entriegler 33 zur Sperrung oder Entriegelung
der Verbindungsglieder 12 ist durch axiales Verschieben des Verschiebeteiles 34
möglich, wobei alle Entriegler 33 gleichzeitig durch Keilwirkung nach aussen verschoben
werden. Die Entriegler 33 sind in bevorzugter Weise so angeor<3net, dass sie
synchron bewegt werden ; um einen allmShlichen Bewegungsablauf und damit einen allmähnlich
aufbauenden Bremswiderstand zwischen Verbindungsglieder 12 und Klemmfläche 15 sowie
Aufnahmefläche als Druckfläche 23a zu erreichen, können die Entriegler 33 unterschiedlich
lang und/oder auf unterschiedlich um die Wellenlängsachse angeordneten Schubflächen
36 abgestützt sein.
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Die Entriegler 33 sind vorzugsweise radial zur Wellenmittellängsachse
verschiebbar angeordnet - sie können jedoch auch sekantial vor vorgesehen sein.
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Die Entriegler 33 können bei einer weiteren Ausführung auch
ohne
Schubfläche (Stützfläche) 35 ausgestattet sein ; dabei stützt sich die dem Verschiebeteil
34 benachbarte Entrieglerkante auf der Verschiebeteil-Schubfläche 36 ab. Weiterhin
lässt sich jeder Entriegler 33 nur mit einer schrägen oder bogenförmigen Stützfläche
als Schubfläche ausstatten.
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Bei den vorbeschriebenen Ausführungen der erfindungsgemässen Vorrichtung
ist die Kupplungs- und Entriegelungseinrichtung (-mechanik) in dem Innenteil 11,24
angeordnet. Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungen ist die bzw. sind die
Kupplungs- und Entriegelungseinrichtungen sinngemäss umgekehrt in dem Aussenteil
10,23 angeordnet.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Kupplungseinrichtung - Klemmflächen
15 und Verbindungsglieder (Kupplungsglieder) 12 -in dem einen Vorrichtungsteil (Aussen-
oder Innenteil lo,ll, 23,24)und die Entriegelungseinrichtung in dem anderen Vorrichtungsteil
( ll,lo, 24, 23) vorzusehen.
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Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, die Verbindungsglieder
12 über ein druckmediumgesteuertes Zustellorgan (Verschiebeglied) in der Klemmstellung
zu halten bzw. in die Klemmstellung zu bringen, so dass die die Verbindungsglieder
12 beaufschlagenden Federn durch ein Druckmedium ersetzt sind.
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Zum Antrieb eines der beiden Vorrichtungsteile kann sowohl das Innenteil
als auch das Aussenteil vorgesehen sein, so dass je nach gewünschter bzw. erforderlicher
Antriebsseite eines der beiden Vorrichtungsteile das antreibende Teil darstellt.
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Bei den Vorrichtungsausführungen nach den Fig. 4 bis 7 ist ebenfalls
die Vorschung nur e eines Verbindungsgliedes 12 in jedem Allfnahmerallm 13 möglich,
so dass durch den radial oder sekantial bewegbaren Entriegler 26, 33 ein Sperren
und Entsperren
in eine Drehrichtung möglich ist, wobei wiederum
die Bremswirkung eingestellt werden kann. Hierbei wird das eine Verbindungsglied
12 durch den Entriegler 26, 33 in die Sperr- oder Entsperrstellung bewegt.
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Die weitere Ausführung einer Sperrvorrichtung nach Fig. 8 und 9 der
Zeichnung ist als Doppelfreilaufsperre ausgebildet und weist in einem durch eine
Drehmomentenstütze festgehaltenen Aussenring 37 zwei axial ineinanderfassende (ineinandergesteckte)
Wellen als Antriebswelle 38 und Abtriebswelle 39 auf, die durch eine Spannhülse
40 unter Mitnahmeverzögerung ( Verdrehungsspiel) miteinander bewegungsmässig verbunden
sind.
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Innerhalb des Aussenringes 37 hat die Abtriebswelle 39 für mehrere
paarweise (beisplelsweise drei Paare) angeordnete rollenförmige Verbindungsglieder
41 Klemmflächen 42, die durch mantelseitige sekantiale Abflachungen der Welle 39
gebildet sind und mit der inneren Druckfläche 37a des Aussenringes 37 jeweils einen
sich zu seinen beiden querschnittsenden hin verjüngenden Aufnahmeraum 43 für die
Verbindungsgliederpaare bilden.
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Die beiden Verbindungsglieder 41 werden jeweils ls durch Druckspannung
in der Sperrstellung (Anlage zwischen Flemmflächen 42 und Ringdruckfläche 37a) gehalten
und sind durch klauenförmige tntriegler 44 der Antriebswelle 38 aus dieser Sperrstellung
in beiden Drehrichtungen bewegbar.
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Zwischen den beiden Verbindungsgliedern 111 srd jeweils zwei in Verbindungsgliederlänge
im Abstand hintereinander angeordnete, durch jeweils eine Druckfeder 45 (Schraubenfeder)
auf die Verbindungsglieder 41 einwirkende Kllgeln 46 angeordnet, die das Bestreben
haben, die Verhindungsglieder 41 in entgegengesetzte Richtung in die Sperrstellung
zu drücken.
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Die Druckfedern 45 sind in, im mittleren Breitenausdehnungsbereich
jeder
Klemmfläche 42 vorgesehene Bohrungen der Abtriebswelle 39 gehalten.
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Die Spannhülse 40 ist in der Abtriebswelle 39 lagemässig festgelegt
und fasst mit ihren beiden aus der Abtriebswelle 39 herausragenden Endbereichen
in jeweils eine mit ihrer Längenausdehnung in Drehrichtung verlaufende langloch-förmige
Ausnehmung 47 der Antriebswelle 38 ein ; diese Spannhülse Lio stellt gleichzeitig
eine Drehmomentenübertragungssicherun bei zu grossen Kräften dar, da durch Abscheren
der Ilfilse 40 eine Überlastsicherung gegeben ist.
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Die jeweils zwischen zwei Verbindungsgliederpaaren vorgesehenen klauenförmigen
Entriegler 44 bilden gleichzeitig ein Lagerführungsteil ftlr die Welle 38 in dem
Aussenring 37.
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Wird die Antriebswelle 38 in eine Drehbewegung versetzt, so drückt
zunächst jeder klauenförmige Entriegler 44 gegen das in Drehrichtung benachbarte
Verbindungsglied 41 und bewegt dieses entgegen der Federkraft aus der Sperrstellung.
NacIz dem Lösen der Verbindungsglieder-Sperrstellung scliägt die Antriebswelle 38
mit den Enden ihrer beiden Langlöcher 47 an die Spannhülsenenden an und nimmt unter
formschlüssiger Verbindung die Abtriebswelle 39 mit. Bei langsam-werdender oder
naclilassender Antriebswellenverdrehung werden die Verbindurigsglieder 41 durch
die federbelasteten Kugeln 46 wieder in ihre Sperrstellung zurückgedrückt und die
Abtriebswelle 39 abgebremst.
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Die Verdrehung der Antriebswelle 38 kann in beiden Drehrichtunger
erfolgen.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich bei einfachem Aufbau,
kostensparender Fertigung und, sicherer Wirkungsweise durch eine Sperr- und Entsperrmöglichkeit
eines verdrehbaren
Teiles in eine und/oder beide Drehrichtungen
aus.
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Diese Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise vielseitig zu verwenden
und beispielsweise als Kupplung, Sperre, Bremse, Dämpfung, Federung, Umkehrgetriebe
od.dgl. einsetzbar.
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Die Vorrichtung ist insbesondere für Hebezeuge vorgesehen.