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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reversier-Sperrklinkenwerk,
welches aus einem Klinkenrad mit einer beiderseits wirkenden Klinke besteht, welche
als zylindrischer Körper mit einer in Klinkenlängsrichtung verlaufenden Aussparung,
deren Längskanten zwischen die Zähne des Klinkenrades greifen, ausgebildet ist und
die in einem das Klinkenrad umhüllenden Körper von einer der zylindrischen Klinkenform
entsprechenden Form gelagert ist und an welche zu ihrer Rückstellung federnde Vorschubzapfen
angreifen.
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Bekannte Klinkenmechanismen können in Ausführungen unterteilt werden,
die nur in einer Richtung eine Arretierung der Drehbewegung durchführen, und in
Ausführungen, welche die Drehbewegung abwechselnd in der einen oder anderen Richtung
besorgen. Mechanismen, welche die Drehbewegung nur in einer Richtung zulassen und
die Arretierung nur in der entgegengesetzten Richtung ausführen, sind praktisch
durch eine einzige klassische Art der Klinke gekennzeichnet, deren einzelne Ausführungen
sich voneinander nur unbedeutend durch ihre Gestalt unterscheiden, die den besonderen
Ansprüchen je nach der Anwendung entsprechen (Klinken mit oder ohne Zapfen, einfache
oder mehrfache Klinken usw.). Von dieser bekannten Klinkentype sind meistens auch
Ausführungen abgeleitet, bei welchen die Klinke in der Stirnverzahnung des Klinkenrades
eingreift oder bei denen die Klinke durch einen Vorschubmechanismus betätigt wird,
. welcher ihre Ausschaltung ermöglicht. Der Nachteil dieser Mechanismen besteht
darin, daß die Drehbewegung bloß in einer Richtung verhindert werden kann, nicht
aber in der entgegengesetzten Richtung.
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Mechanismen, welche die Reversierung (Um- ; kehrung) der Wirkung der
Arretierung ermöglichen, schließen sich in ihrer Anordnung und Gestaltung der Klinken
direkt an die vorherbesagten Mechanismen an und bestehen im Prinzip aus zwei Sätzen
von Klinken, die für den Eingriff nur in einer Richtung konstruiert sind, so daß
für die eine Arretierrichtung der Drehbewegung sich stets nur ein Klinkensatz in
Tätigkeit befindet, während der zweite Satz, der für die entgegengesetzte Richtung
bestimmt ist, durch einen Hilfsmechanismus aus der Tätigkeit ausgeschaltet wird.
Solche Lösungen haben verschiedene Nachteile, wie doppelte Anzahl von Klinken und
damit höhere Störungsmöglichkeiten, höhere Herstellungskosten, Kompliziertheit der
ganzen Einrichtung und geringe Lebensdauer, sofern es sich um ein Arbeiten im Schwerbetrieb
handelt (z. B. im Grubenbetrieb bei Bohrhämmern, wo die klassische Gestalt der Klinken
eine robuste Ausführung nicht zuläßt), sowie auch die Tatsache, daß die Klinken
aus einem hochwertigen Werkstoff hergestellt werden müssen und oft ein kompliziertes
Profil besitzen und schließlich auch der Umstand, daß bei dem Zusammenbau des Mechanismus
eine höhere Sorgfalt nötig ist (besonders dort, wo die beiden Klinkensätze unterschiedliche
Gestalt haben).
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Bekannt ist auch ein Reversier-Sperrklinkenwerk, welches aus einem
Klinkenrad mit einer beiderseits wirkenden Klinke besteht, welche als zylindrischer
Körper mit einer in Klinkenlängsrichtung verlaufenden Ausnehmung, deren Längskanten
zwischen die Zähne des Klinkenrades greifen, ausgebildet ist und die in einem das
Klinkenrad umhüllenden Körper von einer der zylindrischen Klinkenform entsprechenden
Form gelagert ist und an welche zu ihrer Rückstellung federnde Vorschubzapfen angreifen.
Die zylindrische Sperrklinke weist außer der Ausnehmung, deren Längskanten in. das
Klinkenrad eingreifen, noch zwei weitere Ausnehmungen auf, in welche je nach der
gewünschten Sperrichtung ein Vorschubzapfen eingreift. Diese Ausnehmungen haben
eine größere Weite als die abgerundete Oberkante des Vorschubzapfens. Dieser Vorschubzapfen
drückt die Klinke immer wieder in die gleiche Winkelstellung zurück. Hier ist der
Klinkenkörper infolge der kompliziert geformten Aussparung nicht leicht herstellbar.
Bei dem unvermeidlichen Abrieb der Klinkenflanken verschlechtert sich der Eingriff
der Klinke in die Zähne des Klinkenrades, weil die Winkelstellung der Klinke immer
wieder den gleichen Wert annimmt. Dadurch wird auch die Sicherheit der Wirkung des
Sperrklinkengetriebes mit zunehmendem Abrieb schlechter.
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Eine Klinke, welche eine zyhndersegmentförmige Aussparung aufweist,
ist bei einem Umlaufrädergetriebe bekanntgeworden, welches einstellbare, nicht reversierbare
Schaltwerke aufweist, die zur Regelung der Umdrehungszahl an einem Umlaufrädergetriebe
ohne Verschlechterung des mechanischen Wirkungsgrades durch Bremsen dienen. Hier
weist die Klinke dieselbe Breite wie das Schaltrad auf und ist auf einer Welle gelagert,
welche die Arbeitsmittel zur Rückstellung der Klinke trägt. Auch hier ist es so,
daß der Eingriff der Klinke in die Zähne des Klinkenrades sich bei Abnutzung der
Klinke ständig verschlechtert.
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Weiter ist ein Reversier-Sperrklinkenwerk bekanntgeworden, bei welchem
die einzelnen Klinken die Form eines Flacheisens aufweisen, bei welchem zu beiden
Seiten für die Lagerung zylindrische Teile vorgesehen sind. Diese Klinke trägt auf
der dem Klinkenrad zugewandten Seite eine Nase, welche für die einwandfreie Funktion
notwendig ist. Durch eine Verschwenkung der Vorschubzapfen gegenüber der Klinke
ist eine Reversiermöglichkeit geschaffen.
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Bei dem Klinkenmechanismus der vorliegenden Erfindung werden die angeführten
Nachteile beseitigt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen
und billigen Klinkenmechanismus zu schaffen, welcher trotz des unvermeidlichen Abriebes
immer gleich gut in das Klinkenrad eingreift und daher immer mit gleicher Sicherheit
die Sperrung erreicht.
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Die Erfindung besteht darin, daß, wie an sich bekannt, auf dem Zapfen
des Klinkenrades gleichachsig eine die Vorschubzapfen radial lagernde Verstellscheibe
angeordnet ist, daß die Aussparung in der Klinke, wie weiterhin an sich bekannt,
zylindersegmentförmig ausgebildet ist und daß die Vorschubzapfen an dieser zylindersegmentförmigen
Aussparung angreifen.
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Diese Ausführung des Reversier-Sperrklinkenwerkes verbürgt auch trotz
des unvermeidlichen Abriebes immer einen gleich guten Eingriff der Klinke in das
Klinkenrad. Denn durch die besondere Gestaltung der Klinke ändert sich die Form
der in das Klinkenrad eingreifenden Längskante nicht. Durch die besondere Lagerung
des Vorschubzapfens wird erreicht, daß sich mit zunehmender Abnutzung die Klinke
um einen größeren Winkel verdreht und so immer gleich gut in das Klinkenrad eingreift.
Hierbei greifen die Vorschubzapfen an der Seite der zylindersegmentförmigen
Ausnehmung
an, und zwar an der Seite, welche der in das Klinkenrad eingreifenden Längskante
abgelegen ist.
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Die Vorschubzapfen können in an sich bekannter Weise mit Hilfe von
Spiralfedern den notwendigen Anpreßdruck erhalten. Spiralfedern weisen jedoch den
Nachteil auf, daß sie mit der Zeit einer Ermüdung unterliegen. Sie weisen den weiteren
Nachteil auf, daß die Größe des Druckes auf die Klinke von der Länge der Spiralfeder
abhängig ist. Diese Nachteile lassen sich dadurch vermeiden, daß die Vorschubzapfen
als Druckluftkolben ausgebildet sind. Bildet man in dieser Weise die Vorschubzapfen
aus, so wird in besonders guter Weise erreicht, daß trotz des unvermeidlichen Abriebes
die Klinke immer gleich gut in das Klinkenrad eingreift und daher immer mit gleicher
Sicherheit die Sperrung erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt. Es zeigt F
i g. 1 einen Längsschnitt durch die Einrichtung, F i g. 2 einen Querschnitt nach
Linie B-B in F i g. 1, F i g. 3 einen teilweisen Querschnitt nach Linie A-A in F
i g. 1, F i g. 4 einen teilweisen Querschnitt nach Linie B-B in F i g.1, F i g.
5 einen teilweisen Querschnitt nach Linie A-A in F i g. 1 bei der entgegengesetzten
Lage des Vorschubzapfens, F i g. 6 einen teilweisen Querschnitt nach Linie B-B in
F i g. 1, ebenfalls bei der entgegengesetzten Lage des Vorschubzapfens, F i g. 7
eine axonometrische Ansicht auf die Klinke, F i g. 8 einen Querschnitt analog der
F i g. 2.
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Der Körper 1 der Klinkeneinrichtung ist durch Schrauben 2, 3 zwischen
zwei Stirnen 4, 5 eingespannt, welche den Zweck haben, das axiale Spiel der Innenteile
der Einrichtung zu begrenzen und eine Führung für einen Schraubenmitnehmer zu bilden,
welcher gleichzeitig als Zapfenteil 6 des Klinkenrades 7 mit Zähnen 7 a im Innern
des Körpers 1 dient. In der ganzen Breite des Körpers 1 sind in der inneren zylindrischen
Fläche Aussparungen in Form eines unvollständigen Zylinders ausgebildet, die als
Lagerungen 8 für die drehbar gelagerten Klinken 9 ebenfalls in Form eines unvollständigen
Zylinders (F i g. 7) dienen, welche Zylinder der Form der Lager 8 entsprechen. Auf
dem Zapfenteil 6 des Klinkenrades 7 ist zwischen dem Klinkenrad 7 und der Stirn
4 gleichachsig mit dem Klinkenrad 7 drehbar und einstellbar eine ringförmige Verstellscheibe
10 angeordnet, die sich an die Stirnseite des Klinkenrades 7 anlehnt und
in welcher radiale Bohrungen 10 a für die Vorschubzapfen 11 angeordnet sind, die
in der Richtung von der Mitte der Verstellscheibe 10 gegen die zylindrischen Aussparungen
9 a verdrängt werden, welche Aussparungen in der ganzen Länge der Klinken 9 verlaufen
und durch die Längskanten 9 b und 9 c begrenzt sind. Die Vorschubzapfen 11 sind
mit ihren abgerundeten Stirnflächen 11 a gegen jene Teile der zylindrischen Aussparungen
9 a abgestützt, die auf den dem Klinkenrad 7 abgewendeten Enden der Klinken 9 vorgesehen
sind. Zum Einstellen der Verstellscheibe 10 durch Verdrehung ist an der dem
Klinkenrad 7
abgewandten Stirnfläche ein Einstellhebel 12 angeordnet, dessen
Endlagen 12 a und 12 b durch zugehörige Anschläge in der Stirnwand
4 bestimmt sind und den Einwirkungsstellen der Vorschubzapfen 11 auf die Aussparungen
9 a der Klinken 9 in der Nähe der Kanten 9 b bzw. 9 c entsprechen, wobei zum Einstellen
der Verstellscheibe 10 in die besagten Endlagen 12 a und 12 b außerhalb der Verstellscheibe
10 in der Stirnwand feste Anschläge vorgesehen sind, welche mittels des Einstellhebels
12 die Verstellscheibe 10 gegen Verdrehung in bezug auf den Körper sichern. Auf
dem Umfang der Verstellscheibe 10 sind in ihrer ganzen Breite Ausnehmungen
13 a und 13 b ausgeführt, die symmetrisch zu den Achsen der Vorschubzapfen 11 liegen
und größer sind als die Zahnlücken des Klinkenrades 7, in welche die Klinken 9 mit
ihren Kanten 9 b bzw. 9 c einschnappen, wobei zwischen den Teilen dieser Kanten
9 b bzw. 9 c, welche in die Aussparungen 13 a bzw. 13 b der Verstellscheibe
10 eingreifen, und diesen Aussparungen 13 a,13 b ein Spiel besteht. Die Länge der
Vorschubzapfen 11 sowie die Tiefe der Bohrung 10 a in der Verstellscheibe
10 ist so bemessen, daß bei einer maximalen Verschiebung der Vorschubzapfen
11 die Klinke 9, welche infolge der Abdrückung der Kante 9 b durch
den Kopf des Zahnes 7 a verdreht wurde, mit ihrer Kante 9 c in die Zahnlücke 14
zwischen den Zähnen 7 a nicht eingreift, und umgekehrt. Um die nötige Verschiebung
der Vorschubzapfen 11 zu ermöglichen, sind in dem Körper 1 der Klinkeneinrichtung
Aussparungen 15 entlang der ganzen Breite der Verstellscheibe 10 und symmetrisch
zu den Achsen der Lager der Klinken 9 beiderseits und in der Form eines Zylinderabschnittes
vorgesehen. Für die Zuführung von Druckluft sind die Hohlräume 10 a unterhalb
der Vorschubzapfen 11 durch radiale Kanäle 16 - die in eine Ringnut 17 auf
der zylindrischen Innenfläche der Reversationsscheibe 10 einmünden - mit einem radialen
Kanal 18 in dem Zapfenteil 6 der Klinke 7 verbunden, wobei der Kanal
18 in den ringförmigen Raum 19 führt, welcher zwischen der Ausweitung
der Längsbohrung in dem besagten Zapfenteil 6 und dem Spülrohr 20, welches durch
diese Bohrung geht, vorgesehen ist. Dieser ringförmige Raum 19 steht durch den radialen
Kanal 21 auf der anderen Seite des Zapfenteils 6 der Klinke 7 und durch die anliegende
Ringnut 22 auf der zylindrischen Innenfläche der Stirn 5 mit den Kanälen
23 in Verbindung, welche an die Zuleitung der Druckluft angeschlossen sind.
Zur Abführung der Luft aus dem Innenraum der Klinkeneinrichtung, die sich hier durch
die Undichtheiten in der Führung der Vorschubzapfen und in dem Spiel zwischen der
Verstellscheibe 10 und dem Zapfenteil 6 der Klinke 7 ansammeln könnte,
steht dieser Innenraum mit der Atmosphäre durch einen Entlüftungskanal 24 in der
Nähe der Zähne 7 a des Klinkenrades 7 in Verbindung.
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Mit der Klinkeneinrichtung wird wie folgt gearbeitet: Die Verstellscheibe
10 wird mittels des Einstellhebels 12 gegen den Uhrzeigersinn (nach links)
in die Lage 12 a verdreht, wie es in den F i g. 2 und 4 dargestellt ist, so daß
die Vorschubzapfen 11 sich in der linken Endlage befinden und mit ihren abgerundeten
Stirnflächen 11 a sich gegen die zylindrischen Aussparungen 9 a der Klinken 9 in
der Nähe ihrer Kanten 9 b stützen. Da die Klinken 9 sich in ihren Lagern um ihre
eigene Achse verdrehen
können, wird die unterhalb der Vorschubzapfen
11 zugeführte Druckluft das Hinausschieben der abgerundeten Stirnflächen
11 a bewirken und dadurch das Abdrücken der Kanten 9 b der Klinken 9 außerhalb
der Reichweite der Zahnköpfe 7 a des Klinkenrades 7 herbeiführen, so daß die Kanten
9 c in die Zahnlücken 14 eingedrückt werden. Wenn nun bei dieser Einstellung der
Verstellscheibe 10 auf den Zapfenteil 6 und somit auch auf das Klinkenrad 7 eine
Drehkraft im Sinne der Uhrzeiger wirkt (bezeichnet mit dem Buchstaben P), so gleiten
die Köpfe der Zähne 7 a auf den zylindrischen Aussparungen 9 a der Klinken 9, wodurch
die Kanten 9 c der Klinken 9 weggedrückt werden und die Klinken 9 sich gegen den
Uhrzeigersinn verdrehen. Die zylindrischen Aussparungen 9 a und Kanten 9 b der Klinken
9 drücken infolgedessen die Vorschubzapfen 11 in die Bohrungen 10 a in der Verstellscheibe
10 so lange ein, bis die Köpfe 7 a der Zähne 7 über die Kanten 9 c der Klinken
9 wegkommen. Nach dem übergang der Zahnköpfe 7 a über diese Kanten 9 c beginnen
die Vorschubzapfen 11- auf welche von unten unaufhörlich die Druckluft in den Bohrungen
10 a einwirkt - durch ihre abgerundeten Stirnflächen 11 a die Kanten 9 b
der Klinken 9 wegzudrücken, so daß die Klinken 9 sich im Uhrzeigersinn zurückverdrehen
und mit ihren Kanten 9 c in die weiteren Zahnlücken 14 einschnappen. Sobald auf
den Zapfenteil 6 und somit auch auf das Klinkenrad 7 eine Drehkraft in der entgegengesetzten
Richtung (bezeichnet mit Buchstabe L) einzuwirken beginnt, stützen sich die Zahnflanken
7 a des Klinkenrades 7 auf die äußeren Zylinderflächen der Klinken 9 bei der Kante
9 c. Die resultierende Kraft wird in der Richtung gegen die Mittelpunkte der Klinken
9 übertragen und verteilt sich auf ihren ganzen äußeren Flächen, die mit den Lagern
8 im Körper 1 in Berührung sind. Nachdem die Kraftreaktion gegen die Mittelpunkte
der Klinken 9 gerichtet ist, sind die Klinken 9 selbsthemmend und können sich nicht
so verdrehen, daß die Kanten 9 c von dem Klinkenrad 7 abgeschwenkt würden und eine
Verdrehung desselben in einer unerwünschten Richtung (d. h. in der Richtung L) ermöglichen
könnten. Die Klinken 9 in dieser Lage halten außerdem die Vorschubzapfen 11 fest,
durch welche die Kanten 9 b von dem Klinkenrad 7 weggedrückt werden. Die Klinken
9 gestatten daher die Verdrehung des Klinkenrades 7 in der Richtung P, aber blockieren
verläßlich die Verdrehung des Klinkenrades 7 in umgekehrter Richtung (L).
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Falls aber die Verstellscheibe 10 mit Hilfe des Einstellhebels 12
in die Lage 12 b gebracht wird, rutschen die Vorschubzapfen mit ihren abgerundeten
Stirnflächen 11 a über die zylindrischen Aussparungen 9 a in die Lage nahe den Kanten
9 c der Klinken 9 (F i g. 6). Infolgedessen beginnt die Abdrückkraft der Vorschubzapfen
11 über einem bestimmten Hebelarm auf die Achsen der Klinken 9 einzuwirken und verdreht
die Klinken 9 um ihre eigene Achse so, daß ihre Kanten 9 b in die Zahnlücken 14
eingedrückt werden, wodurch analog, jedoch in umgekehrter Richtung, die Funktion
der ganzen Klinkeneinrichtung ermöglicht wird, wie es oben beschrieben wurde, d.
h.,. die Verdrehung des Klinkenrades 7 erfolgt in der Richtung L und das Blockieren
in der Richtung P. Die Tätigkeit der Klinken 9 deckt sich in diesem Falle mit der
bereits beschriebenen Tätigkeit, nur mit dem Unterschied, daß die Klinken 9 in die
Zahnlücken nicht mit Kanten 9 c, sondern mit Kanten 9 b eingreifen. Der Grund dafür
liegt in dem Umstand; daß sämtliche Funktionselemente symmetrisch ausgeführt sind
(Klinken 9, ihre Lager 8, Vorschubzapfen 11, Zähne 7 a des Klinkenrades 7,
Verstellscheibe 10, Aussparungen 13 a, 13 b). Für den Fall, daß die Klinken 9 sich
in ihren Lagern infolge Verschmutzung oder aus einem anderen Grund festfressen sollten,
werden die Klinken 9 beim Verstellen (Reversieren) der Verstellscheibe 10 nicht
nur durch die Einwirkung der Andrückkraft der Vorschubzapfen 11, sondern auch dadurch
verdreht, daß die Kanten 13 a oder 13 b der Aussparungen in der Verstellscheibe
10 (je nach der vorherigen Einstellung) beim Verdrehen der Verstellscheiben 10 in
Berührung mit den zylindrischen Aussparungen 9 a der Klinken 9 kommen und auf jene
Teile der besagten Aussparungen 9 a drücken, die sich in der Nähe entweder der Kanten
9 b oder der Kanten 9 c in der Bewegungsrichtung des Einstellhebels 12 befinden.
Dadurch wird das Festfressen zum Teil gelockert, und die Vorschubzapfen 11 kommen
unter die Kanten 9 b oder 9 c der Klinken je nach der vorherigen Einstellung der
Verstellscheibe 10. Sodann kann schon die oben beschriebene Tätigkeit der Klinken
9 wieder zustande kommen.
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An Stelle von Druckluft, die auf die Vorschubzapfen 11 Andrückkräfte
ausübt, kann man Spiralfedern 25 anwenden, die im Innern der Bohrungen
10 a der Verstellscheibe 10 angeordnet sind (F i g. 8). Bei dieser Lösung
entfallen dann sämtliche Druckluftleitungen.