Freilauf-Gesperre. Es sind Freilaufgesperre bekannt, welche entweder auf dem Sperrklinkenprinzip oder auf der gegenseitigen Verklemmung der trei benden und getriebenen Organe, in einzelnen Fällen unter Zuhilfenahme von dazwischen liegenden Organen, beruhen. Die ersteren haben den Nachteil einer relativ kleinen Kraftübertragungsmöglichkeit bei gegebenen' Abmessungen und die letzteren einer unzu verlässigen Funktion, indem die Lösung der Verklemmung nicht immer zuverlässig wirkt.
Die vorliegende Erfindung hilft diesen Nachteilen ab. Sie betrifft ein Freilauf gesperre, das zwei sich drehende Elemente und mindestens ein dazwischen angeordnetes Sperrorgan aufweist, das bei der einen Dreh richtung in Aussparungen in den beiden drehenden Elementen eingreifen und damit die Sperrung in dieser Richtung bewirken kann.
Auf beiliegender Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar in Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel im Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2 und in Fig. 2 dasselbe im Schnitt nach der Linie B -B in Fig. 1; Fig. 3 und 4 sind analoge Darstellungen des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 4 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie D-D in Fig. 3 darstellt.
Es ist 1 ein den getriebenen Teil bilden der Ring mit Aussparungen 2 und 3 ein auf einer Welle aufkeilbarer; den treibenden Teil bildender Drehkörper mit Aussparungen 4. Zwischen Ring und Drehkörper sind Sperr organe 5 angeordnet. Jedes dieser Sperr organe liegt in einer Aussparung 4 des Dreh körpers 3. Es sind gleich viele Aussparun gen 4 wie Sperrorgane 5 vorhanden. Bei den gezeichneten Beispielen sind je deren drei an geordnet. Es genügt aber auch ein einzelnes Sperrorgan; es können aber an sich beliebig viele vorgesehen sein.
Wenn die Zahl der Sperrorgane in der Zahl der Aussparungen 2 des Ringels 1 teilbar ist, so, sperren alle Sperr- organe gleichzeitig. Dies ist aber zufolge der grossen Kraftübertragungsmöglichkeit nicht erforderlich. Praktisch genügt die Sperrung durch ein einzelnes Organ 5. Es ist daher zweckmässig, die Zahl der Sperrorgane gegen über der Anzahl Aussparungen 2 so zu wäh len, dass erstere in der letzteren nicht teilbar ist. Je grösser diese beiden Zahlen sind, desto kleiner ist der maximale tote Gang bis zur Sperrung. Beispielsweise beträgt derselbe beim ersten Ausführungsbeispiel mit drei Sperrorganen und acht Aussparungen 2 1: 24 des ganzen Umfanges oder fünfzehn Bogen grade.
Im zweiten Fall ist bei drei Sperr organen und sechszehn Aussparungen 2 der tote Gang noch die Hälfte, also 1:48 oder siebeneinhalb Bogengrade.
Die Richtung, in welcher die Sperrung er folgt, ist in Fig. 1 und 3 durch Pfeile ange deutet.
Um die einzelnen Teile des Gesperres zu sammenzuhalten, sind beidseitig desselben Ringscheiben 6 mittels Schrauben 7 am Ring 1 befestigt. (In den Fig. 1 und 3 sind mit 7 die Schraubenlöcher bezeichnet.) Gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Aussparungen 2 im Ring 1 an ihren Enden von einwärts gerichteten Zäh nen 8 mit je einer radialen Flanke 8' und einer schiefen Flanke 8" begrenzt. Die Aus sparungen 4 im Drehkörper 3 besitzen die Form von Ringsegmenten und sind so lang, dass das darin angeordnete Sperrorgan 5 sich der Länge nach auf dem Grunde der Aus sparungen abwälzen kann.
Letzteres hat im Querschnitt annähernd eine Trapezform, wo bei der spitze Winkel des Trapezes nach aussen offen ist und die Grösse dieses Winkels durch die Schiefstellung des Organes beim Anliegen seiner kurzen Trapezseiten an der radialen Flanke eines Zahnes 8 und an einer Flanke einer Aussparung 4 bestimmt ist. Die äussere, längere Trapezseite ist schwach kon kav und geht einerends in eine Wölbung 9 über, derart, dass in der Nähe der letzteren eine Überhöhung über die genaue Trapezform entsteht. Mit dieser Form des Sperrorganes wird jeweils zwangsmässig eine Versperrung des selben mit dem nächstfolgenden Zahn 8 her beigeführt.
Gemäss Fig. 1 befindet sich das rechts unten gezeigte Organ 5 mit seiner schiefen Angriffsfläche 9' ungefähr in der Mitte zwischen zwei Zähnen 8 und liegt mit seiner Auflagefläche waagebalkenartig auf der Grundfläche der Aussparung 4 des Dreh körpers 3 auf. Nimmt man nun an, dass der letztere sich in Pfeilrichtung dreht, so kommt die Spitze des Zahnes 8 in Berührung mit der Wölbung 9 des Organes 5 und drückt somit dessen hinteres Ende auf den Grund der Aussparung 4. Damit wird die Kante 9' des Organes nach aussen geschwenkt und ge zwungen, an einem Zahn anzugreifen. Die der schiefen Trapezseite 9' gegenüberliegende ungefähr senkrechte Seite kommt dann zum Anliegen an das rückwärtige Ende der Aus sparung 4, wodurch die Sperrung vollzogen wird.
Im umgekehrten Drehsinn des Drehkör pers 3, also im Leerlauf, werden die Organe 5 durch die Zähne 8 in wiegender Bewegung in den Einsparungen 4 gehalten, so dass prak tisch keine Reibung der einzelnen Teile gegeneinander vorhanden ist. Ebenso fallen hier die relativ starken knarrenden und schlagenden Geräusche anderer Gesperre dahin, insbesondere dann, wenn das Gesperre mit einem Schmiermittel, beispielsweise also mit 01, Vaseline, gefüllt ist.
In der zweiten Ausführungsform be stehen die Sperrorgane 5 aus Walzen. Die Aussparungen 2 im Ring 1 sind walzen- segmentförmig, wobei deren Radius gleich gross ist wie derjenige der Sperrorgane. Die Aussparungen im Drehkörper setzen sich aus zwei walzenteilförmigen Einbuchtungen 4' und 4" zusammen, wobei der Mittelpunkt der Einbuchtung 4' auf dem gleichen Kreis liegt wie die Zentren der Aussparungen 2 im Ring 1. Die Einbuchtung 4" ist so weit nach dem Zentrum des Gesperres verschoben, dass der äusserste Teil ihres Mantelkreises gegenüber den zahnförmigen Partien 10 zwischen den Aussparungen 2 noch einen Spielraum hat.
Die Grösse des letzteren ist durch die werk mässige Ausführung des Gesperres bedingt.
Die Mittelpunkte der beiden Einbuchtun gen 4' und 4" haben ungefähr einen dem Walzendurchmesser entsprechenden Abstand voneinander. Um ein freies Überrollen der Walzen von der einen Einbuchtung in die andere zu - gewährleisten, ist die Verbin dungskante 11 zwischen den beiden Einbuch tungen abgerundet. Das äussere Ende der Einbuchtung 4" wird von einem im Freilauf drehsinn gerichteten Horn ,12 begrenzt, das ein Mitnehmen der Walze im Freilaufdreh sinn ohne Berühren derselben gegenüber dem Ring 1 gewährleistet.
Dreht sich der Drehkörper 3 im Sperr sinne, so rollt jeweils eine der Walzen in die ihr zugeordnete Einbuchtung 4' hinein. Da diese Einbuchtung mit den Aussparungen 2 koaxial ist, wird die Walze zwischen der Ein buchtung 4' und einer Aussparung 2 einge presst, womit die Sperrung vollzogen ist.
Im umgekehrten Drehsinn des Drehkör pers 3, also bei Freilauf, rollt die genannte Walze in die Einbuchtung 4" zurück und wird dort vom Horn 12 zeitweise derart ge halten, dass sie nicht an die Zähne 10 gelan gen kann.
Während die erste Ausführungsform in folge der zwangsmässigen Steuerung der Sperrorgane sich gleich gut für horizontal- wie für vertikalwellige Antriebe eignet, ge währt das zweite Beispiel bei kleinen Dreh zahlen nur bei horizontalen Wellen ein ein wandfreies Funktionieren, weil hier die Wal zen zufolge ihrer Schwerkraft in die Ein- buchtungen 4' hinemrollen müssen. Bei hohen Tourenzahlen kann diese Konstruktion auch an vertikalen Wellen verwendet werden, wo infolge der Zentrifugalkraft die Walzen nach aussen in die Einbuchtung 4' bewegt werden, wie dies durch die Walze rechts in Fig. 3 angedeutet ist.
Dieses Gesperre eignet sich zufolge seiner grossen Kraftübertragungsmöglichkeit in einem kleinen Raume überall da, wo ent weder grosse Kräfte zu übertragen sind oder der Raum sehr beschränkt ist, wie zum Bei spiel als Freilaufgesperre in Fahrradnaben.
Statt den treibenden und getriebenen Teil mit dazwischen angeordneten Sperrorganen radial zueinander anzuordnen, können sie auch axial nebeneinander disponiert werden, wodurch sich lediglich die Form der Ausspa rungen und der Sperrorgane ändert.
Freewheel lock. There are freewheel locks known, which are based either on the pawl principle or on the mutual locking of the driving and driven organs, in individual cases with the aid of organs lying in between. The former have the disadvantage of a relatively small power transmission possibility for given 'dimensions and the latter of an unreliable function in that the solution to the jamming does not always work reliably.
The present invention overcomes these disadvantages. It relates to a freewheel lock, which has two rotating elements and at least one interposed locking member that engages in the one direction of rotation in recesses in the two rotating elements and thus can cause the lock in this direction.
In the accompanying drawing, two embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely in Figure 1, the first embodiment in section along the line A-A in Fig. 2 and in Fig. 2 the same in section along the line B-B in Fig. 1; 3 and 4 are analogous representations of the second exemplary embodiment, FIG. 3 showing a section along the line C-C in FIG. 4 and FIG. 4 showing a section along the line D-D in FIG.
It is 1 a the driven part form the ring with recesses 2 and 3 a wedge on a shaft; the driving part forming rotating body with recesses 4. Between the ring and rotating body locking organs 5 are arranged. Each of these locking organs is located in a recess 4 of the rotating body 3. There are the same number of Aussparun conditions 4 as locking organs 5 available. In the examples shown, three are arranged. But a single blocking element is also sufficient; however, any number can be provided per se.
If the number of blocking elements is divisible by the number of recesses 2 in the ring 1, then all blocking elements block simultaneously. However, this is not necessary due to the large power transmission possibility. In practice, the blocking by a single organ 5 is sufficient. It is therefore advisable to select the number of blocking organs in relation to the number of recesses 2 so that the former cannot be divided into the latter. The larger these two numbers, the smaller the maximum dead gear until it is blocked. For example, the same in the first embodiment with three locking members and eight recesses 2 is 1:24 of the entire circumference or fifteen arc degrees.
In the second case, with three locking devices and sixteen recesses 2, the dead passage is still half, i.e. 1:48 or seven and a half degrees of arc.
The direction in which the lock he follows is indicated in Fig. 1 and 3 by arrows.
In order to hold the individual parts of the locking mechanism together, the same washers 6 are attached to the ring 1 by means of screws 7 on both sides. (In Figs. 1 and 3, 7 denotes the screw holes.) According to the first embodiment, the recesses 2 in the ring 1 are limited at their ends by inwardly directed teeth 8 each with a radial flank 8 'and a sloping flank 8 " The cutouts 4 in the rotating body 3 are in the form of ring segments and are so long that the locking member 5 arranged therein can roll lengthways on the bottom of the cutouts.
The latter has an approximately trapezoidal shape in cross-section, where the acute angle of the trapezoid is open to the outside and the size of this angle is determined by the inclination of the organ when its short trapezoidal sides lie against the radial flank of a tooth 8 and one flank of a recess 4 . The outer, longer side of the trapezoid is slightly concave and merges into a bulge 9 at one end, in such a way that in the vicinity of the latter there is an elevation over the exact trapezoidal shape. With this form of the locking member, a locking of the same with the next tooth 8 is inevitably brought about.
According to FIG. 1, the organ 5 shown at the bottom right is located with its inclined engagement surface 9 'approximately in the middle between two teeth 8 and its contact surface rests on the base of the recess 4 of the rotating body 3 like a horizontal bar. If one now assumes that the latter rotates in the direction of the arrow, the tip of the tooth 8 comes into contact with the arch 9 of the organ 5 and thus presses its rear end onto the base of the recess 4. This becomes the edge 9 'of the organ Pivoted outwards and forced to attack a tooth. The approximately vertical side opposite the oblique trapezoidal side 9 'then comes to rest against the rear end of the recess 4, whereby the blocking is completed.
In the opposite direction of rotation of the Drehkör pers 3, so in idle mode, the organs 5 are held by the teeth 8 in swaying motion in the recesses 4, so that there is practically no friction between the individual parts. Likewise, the relatively strong creaking and beating noises of other locking mechanisms are eliminated here, in particular when the locking mechanism is filled with a lubricant, for example oil, petroleum jelly.
In the second embodiment be the locking members 5 are made of rollers. The recesses 2 in the ring 1 are roller segment-shaped, the radius of which is the same as that of the locking elements. The recesses in the rotating body are made up of two cylindrical indentations 4 'and 4 ", the center of the indentation 4' being on the same circle as the centers of the recesses 2 in the ring 1. The indentation 4" is so far after the center of the Gesperres shifted that the outermost part of their circumferential circle compared to the tooth-shaped parts 10 between the recesses 2 still has a margin.
The size of the latter is due to the factory-made design of the locking mechanism.
The center points of the two indentations 4 'and 4 "are approximately at a distance from one another corresponding to the roller diameter. In order to ensure that the rollers roll over freely from one indentation into the other, the connecting edge 11 between the two indentations is rounded outer end of the indentation 4 ″ is bounded by a horn 12 directed in the freewheeling direction, which ensures that the roller is taken along in the freewheeling direction without touching the same relative to the ring 1.
If the rotating body 3 rotates in the locking sense, one of the rollers rolls into the indentation 4 'assigned to it. Since this indentation is coaxial with the recesses 2, the roller is pressed between the indentation 4 'and a recess 2, whereby the blocking is completed.
In the opposite direction of rotation of the Drehkör pers 3, so when freewheeling, the said roller rolls back into the indentation 4 ″ and is temporarily held there by the horn 12 in such a way that it cannot reach the teeth 10.
While the first embodiment as a result of the compulsory control of the locking elements is equally suitable for horizontal and vertical shaft drives, the second example only works properly at low speeds with horizontal shafts, because here the rollers are due to their gravity in the indentations 4 'must roll over. With high numbers of revolutions, this construction can also be used on vertical shafts, where the rollers are moved outwards into the indentation 4 'as a result of the centrifugal force, as is indicated by the roller on the right in FIG.
This locking mechanism is suitable because of its large power transmission possibilities in a small space wherever ent neither large forces are to be transmitted or the space is very limited, such as for example as a freewheel locking mechanism in bicycle hubs.
Instead of arranging the driving and driven part radially to each other with interposed locking elements, they can also be arranged axially next to each other, which only changes the shape of the recesses and the locking elements.