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Sperrvorrichtung für Organe, die schwingenden oder wechselnden Kraftstößen
oder Drehmomenten unterworfen sind. Die volliegende Erfindung bezieht sich auf Sperrvorrichtungen.,
die bei Beeinflussung durch Drehmomente, die abwechselnd in der einen und der anderen
Richtung wirken, nur Drehmomente gleicher Richtung überträgt. Bei dien bisher bekannten
Vorrichtungen dieser Art (Klinkengesperren, Freilaufrädern u. dbgl.) sind die Organe,
die die Sperrung in dem einen und den Freilauf in dem anderen Sinne sichern, äußeren
Kräften unterworfen (Gewichte, Federn, Reibkräfte usw.). Wenn infolgedessen die
Vorrichtung wechselnden Drehmomenten mit hoher Frequenz unterworfen wird,. so erfolgt
die Wirkung der Sperrorgane niemals rasch genug. Es, entsteht eine Verzöge:rungg
in ihrer Wirkung, welche Verzögerung die Wirkungsweise der- Vorrichtung unvollkommen,
wenn nicht unmöglich macht.
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Die Sperrvorrichtung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung
bildet, ist geeignet, sowohl bei wechselnden Drehmomenten hoher Frequenz als auch
bei wechselnden Drehmomenten geringer Frequenz zuverlässig zu arbeiten; wodurch
ihre Verwendung - für alle Zwecke, insbesondere für solche Kraftübertragungen gestattet
ist, bei denen die Sperrorgane die Kraftstöße gleicher Richtung eines Systems. von
schwingenden Kraftstößen hoher Frequenz auswählen müssen. Di'e Sperrvorrichtung
gemäß der Erfindung kernnzeichrlet sich im wesentlichen dadurch, daß das mit der
Antriebswelle, d. h. dem Körper, der den wechselnden Kraftstößen oder Drehmomenten
unterworfen ist, verbundene Organ in der einen oder in beiden Richtungen die Bewegung
selbst des beweglichen Organs steuert, welches dazu bestimmt ist, in der einen Richtung
die Kupplung der Antriebswelle mit dem Widerstandsorgan oder einem festen Anschlag
und in der anderen Richtung die Freigabe desselben zu sichern.
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Man kann mit Hilfe dieser Anordnung-das Kuppeln und, Entkuppeln so
bewirken, wie dies nötig ist, um einen geringen Widerstand beim Freilauf und große
Berührungsoberflächen bei der Sperrung zu verwirklichen.
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Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Aus,führun#gsformen des
Gegenstandes der Erfindung schematisch veranschaulicht. Es Ist verständlich, daß
diese Ausführungsformen nur beispielsweise gegeben sind, und daß die Erfindung keineswegs
hierauf beschränkt ist. -Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. r, welche einen
senkrechten Schnitt durch die Antriebswelle darstellt, ist a ein feststehendes Gehäuse,
welches beispielsweise mit dem -Maschinengestell fest verbunden gedacht istb ist
ein Ring, der sich frei in dem Gehäuse
und auch frei um das Exzenter
c dreht, welches auf die Welle d -aufgekeilt ist. ' Die Welle d ist konzentrisch
zu dem zylindrischen Gehäuse a gelagert. Die Welle d ist wechselnden oder schwingenden
Kraftstößen oder Drehmomenten ausgesetzt. Wenn kein Spiel in dem Gehäuse vorhanden
ist, wird jede Relativbewegung der Welle d gegenüber dem Gehäuse a. unmöglich sein.
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Wenn dagegen ein gewisses Spiel vorhanden ist, so wird es möglich
sein, eine Bewegung der Welle d zwischen zwei symmetrischen Stellungen o' und o"
gegenüber der Mittelstellung o- des Exzenters c zu erzielen. Bei diesen Stellungen
ist der Ring b zwischen dgn Gehäuse cv und dem Exzenter c von der einen oder der
anderen Seite festgeklemmt, so daß das Spiel wiederum aufgehoben ist.
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Je nach dem Grade der Exzentrizität 6 des Exzenters c und je
nach den Werten der Reibungskoeffizienten cp und cp' von c auf b und von b auf ca
kann das System am Rücklauf verhindert werden, d. h. verkeilt bleiben, wenn äußere
Kräfte nicht auftreten, oder es kann zurücklaufen, d. h. es ist einfach zusammengedrückt
und gelangt in- seine. einfache Berührungsstellung zurück, wenn man nicht die Elastizi.tätsgrenze
der Gesamtanordnung überschritten bat. Je nach der Art der Anwendung der Vorrichtung
wählt man die Größen & und cp und cp', um den einem oder den anderen Fall herbeizuführen.
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Wenn man unter diesen' Bedingungen annimmt, ciaß man -den Ring b nach:
Belieben mit dem Exzenter c ,fest vereinigen kann, so wird die Bewegung nach beiden
Richtungen hin frei erfolgen können; wobei die Teile b, c, d zusammen einfach
in deln Innern des Gehäuses a umlaufen. Wenn nun der Ring b mit dem
Exzenter c in der einen Richtung umläuft, während der Ring von dem Exzenter c unabhängig
sein möge, wenn die Welle d in dem entgegengesetzten Sinne umläuft, so wird die
Be-#vegung- im dem ersten Sinne-frei und in dem iweiten Sinne gehemmt sein,.d. h.
mit anderen Worten, daß die Welle d sich nur in der -einen Richtung .drehen kann.
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Uni diese feste Vereinigung zwischen dem Ringe b - und dem Exzenter
c in dem einen Sinne zu bewirken und dem Ringe in dem a'nd'eren Sinne seine Bewegungsfreiheit
zu lassen, kann man -die in Fig. r dargestellte Vorrichtung verwenden, bei. welcher
auf dem -Ringe c ein -Anschlag cl- befestigt ist, der sich um einen bestimmten Betrag
in einer Aussparung b1 bewegen kann, die sich in dem Ringe b befindet. Wenn die
Welle d sich im Sinne des Pfeiles x zu drehen versucht, so stößt der Anschlag cl
geigen die Wand der Aussparung bi,
so d-aß der Ring b mit der Exzenterscheibe
c fest verbunden und vorn jetzterer mitgenommen wird; die Bewegung ist also, frei.
Wenn die Welle d sich in der- Richtung des Pfeiles y zu drehen versucht, so wird
der Ring sich selbst überlassen, und die Sperrung tritt ein.
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Diese Sperrung erfölgt unter der Wirkung von zwei Arten von Kräften,
nämlich der Trägheit des Ringes und der Reibkräfte.
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Unter Wirkung- der Trägheit fährt der Ring b fort, sich zu drehen
und erlangt Spiel durch seine Geschwindigkeit; die Wand der A,usisparung b1 verliert
die Berührung mit dem Anschlag cl-. Der Ring gelangt sehr rasch in die Verkeiilungsstellung,
und die rückläufige Bewegung der Scheibe c kann nicht eintreten.
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Man könnte diese Bewegung durch Anordnung einer Feder mit beschränktem
Wirkungsbereich unterstützen, die bestrebt ist, den Anschlag cl von der Wand b1-
der Aussparung zu entfernen. Damit aber die Feder nicht ein konstantes Reibungsmoment
durch die Lösung des Ringes b2 und gegenüber der Scheibe c in das System einführt,
würde es genügen, d'aß bei der Ruhe sie sich gerade in der Berührungstellung befindet.
Man würde auf diese Weise die Größe des Mitnahmesto;ßes zwischen, b und, c vermindern.
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Die Reibkräfte, welche zur Wirkung kommen, sind doppelt. Sie umfassen
die Reibung des Ringes b auf dem Gehäuse a, welche die Sperrung für geringe Relativgeschwindigkeiten
begünstigt, und die Reibung der Scheibe c auf dem Ring b, die in allen Fällen -gering
sein muß. Anstatt eines einfachen Anschlages kann man gemäß Fig. a auswechselbare
Anschläge cl- und c2 vorsehen. Diese stellen, wenn sie beide eingesetzt sind', eine
feste Verbindung -zwischen dem Ring b und der Scheibe c her, so daß die Bewegung
nach beiden. Richtungen hin frei ist. Wenn der Anschlag cl- allein eingesetzt ist,
so .kann die -B-ewegung nur im Sinne des Pfeiles x erfolgen. Wenn der Anschlag c2
allein eingesetzt ist, so ist eine Bewegung nur im Sinne des Pfeiles y möglich.
Wenn kein Anschlag in der Seheibe c angeomdnet ist, so findet eine Sperrung nach
beiden Richtungen hin statt.
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Anstatt- der Anschläge kann man Zapfen c benutzen, die an der Scheibe
c angeordnet sind', und Anschläge f, die an dem Ring b
befestigt sind.
Die Anschläge f können von Spitzenschrauben gebildet werden, wie dies in Fig. 3
dargestellt ist, um Spiel herbeiführen zu können. -Die Wirkung dieser Vorrichtung
ist mit der vorher beschriebenen identisch.
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Je nach der Art der Anwendung, für welche die Vorrichtung bestimmt
ist, kann man verschiedene Abänderungen vornehmen, um sie den; einzelnen Anwendungsgebieten
anpassen zu können. Die Reibungskräfte und, die Relativabmessu nigeri des Gehäuses
und der
Durchmesser bestimmen sich nach den bekannten Gesetzen.
Es ist möglich, die Bedingungen des Betriebes zu modifizieren, um von einem Betriebe
mit wechselnden Drehmomenten geringer Frequenz zu einem Betriebe mit wechselnden.
Drehmomenten hoher Frequenz durch einfache Variation der Toleranzen für verschiedene
Gehäuse überzugehen. Man kann in gleicher Weise auf den Wert der Reibungskoeffizienten
einwirken, indem man Metalle von geeigneten Eigenschaften zur Berührung bringt.
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Man kann eine Bremswirkung zwischen einzelnen Teilen, beispielsweise
mit Hilfe von Larnellenfedern, erzielen, um die kelativreibungen ändern zu können.
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Man kann auch die Massen des Ringes oder der beweglichen Teile abändern
und zugleich die Trägheitsmomente, um j e nach- dem Anwend'ungsgebiet den, Relativwert
der Trägheitskräfte bestimmen zu können.
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Man kann auch: eine Anzahl dieser Vorrichtungien in geeigneter Weise
enthemmt miteinander verbinden, um einen konstanten Ausgleich der durch die Achse
gehenden Kräfte zu erzielen.
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Um nicht unerwünschte Kräfte in die Wechselbewegung einzuführen, kann-man
den Mitn;ahmepunkt -des Ringes b in sein Druckzentrum verlegen. Die Stelle dieses
Zentrums hängt von dem Trägheits.moment des Ringes ab. Man kann es an eine geeignpte
Stelle verlegen, indem man an den. erforderlichen Stellen des Ringes Ausnehmungen
anbringt.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung kann in gleicher
Weise mit Hilfe solcher Elemente ausgebildet werden, die durch Festklemmen oder
Verkeilen wirken und von Backen- oder Trommelbremsen abgeleitet sind. Die Mitnahme
der- Keil- oder Bremsstücke wird immer, wie auch vorher, durch die Welle gesteuert,
die den wechselnden Kraftstößen oder Drehmomenten unterworfen ist.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist in Fig.4 dargestellt. Der Ring h ist
durch ein System von zwei Backen g und g1 ersetzt, die in dem Gehäuse ä angeordnet
und bei, g2 angelenkt sind'. Zwischen den beiden .Backen ist ein Doppelexzenter
h mit einer Verlängerung h'
angeordnet. In-letztere greift das Ende
eines Hebels dl ein, welcher mit der Motorwelle d fest verbunden ist. . Der Hebel
hl ,trägt an seinem anderen Ende eine Aussparung d2, in Welcher ein Vorsprung g3
spielt, der mit dem Backensystem g, dl fest verbunden ist. Wenn die verschiedenen-Teile
der Vorrichtung die in Fig. r dargestellte Lage einnehmen, und wenn die Welle
d im Sinne des Pfeiles. x umläuft, bleibt die Seitenwandung der Aussparung
d2 an dem Vorsprung gs anliegend. Keine Vexschiebung derBacken erfolgt, und dieDrehung
kann frei vor sich gehen. Wenn dagegen die Welle d sich im Sinne des Pfeiles
y dreht, so verläßt der Vorsprung g2 seine Stütze, das Doppelexzenter h führt
unter Wirkung des Hebels dl, der mit der Welle d fest verbunden ist, eine Drehung
aus, die Backen g, g1 werden auseinander gedrückt,- wodurch eine Ver-"keilung der
Baeken in dem Gehäuse und infolgedessen :eine. Sperrung erzielt wird.
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Die Sperrung kann nicht nur durch einen positiven Kraftstoß, sondern
auch durch einen negativen Kraftstoß hervorgerufen werden. Eine Anordnung dieser
Art ist beispielsweise in Fg. 5 dargestellt. g und g' sind zwei Backen, die in dem
Gehäuse a angeordnet sind, und von denen die. eine bei g2, die andere bei g4 an
Achsen angelenkt ist, um welche- sich exzentrische Ringe h drehen können. Zwischen
den beiden Backen ist die Welle d angeordnet, welche auf die Exzenter lv mittels
der Vorsprünge d' einwirken kann. . Sie trägt ferner Anschläge d4, die in Aüsnehmungen
g' der Backen g, g1 eingreifen., ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FinG.
r.
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# Wenn die Welle d- im Sinne des Pfeiles x umläuft, so werden die
Backen g, dl frei, aber zu gleicher Zeit dreht die Welle die Exzenter h, die Backen
werden auseinander gedrückt und gegen das Gehäuse a gepreßt, so daß eine Sperrung
eintritt. Erfolgt die Drehung im Sinne des. Pfeiles y; so führt die Welle d die
Exzenter h in die" Stellung gemäß Fig. s zu-rück. Die Backen g; g1 werden nicht
mehr gegen das Gehäuse gepreßt, und sie werden gleichzeitig von der Welle mitgenommen.
Die Bewegung kann ahlso frei erfolgen. 'Man kann bekannte Vorsichfsmaßr.egeln treffen,
um die i;.n den Backen g, g1 auftretende Zentrifugalkraft zu kompensieren.
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Die Steuerung der Bewegung des Ringes b kann durch einen Daumen von
geeignetem Profil anstatt durch Bolzen oder Anschläge o. dgl. verwirklicht werden.
Eine Ausführungsform dieser Art ist in Zig. 6 dargestellt. Zwischen dem Ring b und
dem Exzenter c ist ein Daumen i in Keilform angeordnet, welcher zum Teil in einer
Aussparung des Exzenters c und zum Teil in einer Aussparung des Ringes
b angeordnet ist. Der Daumen i kann sichparallel zu sich selbst verschieben
mit Hilfe eines Gelenkparallelogramms k, k1, k2, h3; ein gewis,s-es Spiel
verbleibt ihm zu diesem Zweck in der Ausnehmung des Ringes b. Wenn das Exzenter
versucht, sich im Sinne des Pfeiles x zu drehen, so nimmt es den Ring mit, denn
der Daumen i befindet sich in einer Stellung, - in welcher er eine Kupplung zwischen
dem Ring b und der Welle d veranlaßt. Die 1 Bewegung kann also frei erfolgen. Wenn
das " Exzenter Sich im Sinne des Pfeiles y drehen
will; so .hebt
die geneigte Ebene, welche seine Aussparung bildet, den Daumen i an, wodurch der
Ring b gezwungen wird, sich gegenüber dem Exzenter vorwärts zu drehen und die Sperrung
zu bewirken. Von diesem Augenblick an ist eine Bewegung nicht mehr mög= lieh.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Man kann sehr verschiedene Anordnungen. wählen, indem man beispielsweise gleitende
oder umlaufende Systeme verwendet, welche mit oder 'ohne Wiedererlangung des Spieles
den Ring oder die beweglichen Teile gegenüber .der Antriebswelle sperren und freigeben.
Die Relativbewegung dieser Organe gegenüber der Motorwelle wird stets durch diese
Welle beherrscht, sei es, daß man eine einfache Steuerung in dem einen Sinne bewirkt,
sei es, daß man eine doppelte Steuerung nach beiden Richtungen: hin für die Sperrung
und Freigabe der. Bewegung verwirklicht.
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Die Erfindung läßt sich auch auf Umkehrungen der vorher beschriebenen
Systeme anwenden; d. h. auf solche Vorrichtungen, bei denen d'i'e Mitnahme durch
eine äußeren Ring auf die Welle übertragen wird.
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Man kann auch Daumenformen oder Gelenkkombinationen anwenden.,. welche
die Wiedererlangung des Spieles oder die Steuerung der Organe mit aller - Vollkommenheit
geistatten, um Geräusch und Stöße zu vermeiden. Die Sperrung kann auch anstatt in
zylindrischen Gehäusen in einem Kegel mit rückläufiger oder nichtrückläufiger Bewegung
zwischen festen Ebenen usw. erf61gen, derart, d"aß durch- eine Regelung die freie
Bewegung wiederg ewonnen wird: Dei Sperrvorrichtung gemäß der- Erfindung ist nicht
"nur all'ein bei Übertragungen mit wechselnden Drehmomenten geringer oder hoher
Fiequenz anwendbar; sondern auch bei Hebezeugen, bei Vorrichtungen zum selbst-'
tätigen oder Handanwerfen von Explosionsmotoren, auf Freilaufräder, auf Systeme,
die eine nicht reversierbare Sperrung erfordern, usw.