DE10211755A1

DE10211755A1 - Ratschenmechanik

Info

Publication number: DE10211755A1
Application number: DE2002111755
Authority: DE
Inventors: Rainer Bubel
Original assignee: Felo Werkzeugfabrik Holland Letz GmbH
Current assignee: Felo Werkzeugfabrik Holland Letz GmbH
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Bei einer Ratschenmechanik gemäß der Erfindung stützt sich ein Sperrelement auf ein Stützelement ab, das in einer Ausnehmung des Gehäuses gelagert ist. Das Sperrelement weist an seiner Rückseite eine Kontaktfläche auf, die sich auf einer Stützfläche des Stützelementes abstützt. Kontaktfläche und Stützfläche sind in Zuordnung zueinander so ausgebildet, daß eine Winkelbewegung des Sperrelementes der Art möglich ist, daß das Sperrelement Fluchtfehler zwischen der Verzahnung des Antriebsrades der Ratsche und der Verzahnung des Sperrelementes ausgleichen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ratschenmechanik für Schraubwerkzeuge, insbesondere in Verbindung mit Steckschlüsseleinsätzen und Schraubendrehereinsätzen.
Im Grundprinzip sind derartige Ratschenmechaniken so aufgebaut, daß sie im wesentlichen aus einem zentralen Antriebsrad und Sperrelementen besteht, wobei die Sperrelemente unter Federvorspannung in eine Verzahnung am Umfang des Antriebsrades eingreifen, die Drehung des Antriebsrades in eine Richtung sperren, während sie sich bei Drehung in die andere Richtung aus dem Eingriff lösen und so eine Winkelbewegung des Betätigungshebels, dessen vorderes, vergrößertes Ende als Gehäuse ausgebildet ist, beziehungsweise einen Freilauf um die Achse des Antriebsrades zulassen.
Das zentrale Antriebsrad für die Schraubwerkzeuge weist eine Steckverbindung für Steckschlüsseleinsätze auf, in Form eines Zapfens mit Vierkantprofil. Zur Verbindung mit Schraubendreher-Einsätzen wird auf den Zapfen ein Adapter aufgesteckt, der in seinem rückwärtigen Bereich ein Innenvierkantprofil aufweist, in das der Zapfen des Antriebsrades eingreift, in seinem vorderen Bereich ein Innensechskantprofil, in das der Sechskantschaft des Schraubendreher-Einsatzes eingreift.
Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen das Antriebsrad selbst ein Innensechskantprofil aufweist, in das der Sechskantschaft des Schraubendreher- Einsatzes eingreift.
Das Antriebsrad weist an den beiden Stirnseiten Lagerzapfen auf, ein Lagerzapfen ist üblicherweise in einer Bohrung des Gehäuses gelagert, der andere in einer Bohrung eines Deckelbleches, das in eine Einsenkung im Rand des an einer Seite offenen Gehäuses paßgenau eingelassen und mit dem Gehäuse verschraubt ist.
Die Sperrelemente bestehen bei manchen Mechaniken aus zwei Klinken, die in im Gehäuse eingearbeiteten Taschen geführt oder an ihrer Basis abgestützt werden, durch weiche Federn gegen die Verzahnung des Antriebsrades gedrückt werden und dabei mit den Vorderkanten oder einer Verzahnung an der Vorderseite in die Verzahnung am Umfang des Antriebsrades eingreifen.
In der Auslösephase werden die Klinken durch die Zähne am Umfang des Antriebsrades gegen die Federspannung aus dem Eingriff herausgedrängt, wobei sich die Klinken in Richtung ihrer Achsen bewegen oder eine Schwenkbewegung ausführen. Durch ein Schaltelement wird jeweils ein Sperrelement außer Eingriff gebracht, so daß nur das andere im Eingriff ist. Da die beiden Sperrelemente entgegengesetzte Auslöse- oder Freilaufrichtungen haben, wird die Drehrichtung der Mechanik bestimmt, indem das eine oder andere Sperrelement außer Eingriff gebracht wird. Solche Ausführungen sind aus DE G 81 19 306.8, DE G 75 17 096 und DE G 80 03 579 bekannt.
Bei einer anderen Ausführungsart ist nur ein Sperrelement vorhanden, das an seiner Vorderseite, in der Draufsicht eine ungefähr halbmondförmige Grundform hat, zum Antriebsrad hin konkav ausgebildet ist und hier eine Verzahnung aufweist, die der des Antriebsrades entspricht und in diese eingreift.
Die Rückseite des Sperrelementes hat eine kreisbogenförmige Kontur und ist abgestützt an der Wand einer ebenfalls halbmondförmigen Ausnehmung im Gehäuse, wobei der kreisbogenförmige Konturverlauf der Rückwand einen Radius aufweist, der gleich ist wie der am Sperrelement.
Durch ein Verstellelement kann das Sperrelement in der Ausnehmung nach rechts oder links verschoben werden, je nachdem in welche Drehrichtung der Freilauf beziehungsweise die Sperre wirken soll. Wird das Sperrelement nach rechts oder links verschoben, so kommt infolge der Form der Ausnehmung im Gehäuse die Verzahnung des Antriebsrades mit der Verzahnung des Sperrelementes in Eingriff, das Sperrelement wird weiter in den sich verengenden Bereich der Ausnehmung hineingezogen und verkeilt sich zwischen der Wandung der Ausnehmung und dem Sperrad.
Zwischen dem Verstellelement und dem Sperrelement wird der Kontakt durch eine Feder hergestellt. Gegen diese Feder kann das Sperrelement sich in Freilaufrichtung aus der Sperrstellung heraus bewegen. Eine solche Konstruktion ist aus EP 0 734 813 A1 bekannt.
Bei einer weiteren Konstruktion ist das Sperrelement in der Mitte seiner Rückseite kippbar gelagert und abgestützt. Die auf seiner Vorderseite befindliche Verzahnung wird durch Kippen des Sperrelements mit der Verzahnung des Antriebsrades in Eingriff gebracht. Je nachdem, in welche Drehrichtung der Freilauf beziehungsweise die Sperre wirken soll, wird die Verzahnung des Sperrelementes seiner linken oder rechten Seite in eingriff gebracht. Die beim Sperren auf das Sperrelement wirkende Kraft wird über die Lagerung in das Gehäuse eingeleitet. In der Eingriffstellung wird das Sperrelement durch eine Feder gehalten, gegen deren Kraft das Sperrelement in Freilaufrichtung aus dem Eingriff der Verzahnungen herauskippen kann. Dieses Konstruktionssystem ist beispielsweise aus DE G 201 05 231 U1 bekannt, es gibt weitere Varianten.
Schließlich ist ein Konstruktionsprinzip bekannt, bei dem das Sperrelement in der Draufsicht eine keilförmige Form hat. Es ist an seiner Vorderseite konkav bogenförmig ausgebildet und weist hier die Verzahnung auf. Seine Rückseite ist ebenfalls bogenförmig ausgebildet. Sie stützt sich an der bogenförmig verlaufenden Rückwand einer Ausnehmung im Gehäuse ab, wobei der Konturverlauf der Rückwand einen größeren Bogenradius aufweist als der Konturverlauf der Rückseite des Sperrelementes. Die Ausnehmung hat durch den Konturverlauf ihrer Rückwand eine keilförmige Form, die so ausgebildet ist, daß sich darin das Sperrelement in Richtung seiner Längenerstreckung bewegen kann. An der breiten Querseite des Sperrelementes ist eine Feder angebracht, die das Sperrelement in Richtung der sich verengenden keilförmigen Ausnehmung schiebt, so daß die Verzahnung des Sperrelementes mit der Verzahnung des Antriebsrades in Eingriff kommt. Bei einer Winkelbewegung des Betätigungshebels der Ratsche in Sperrichtung wird das Sperrelement in den sich verengenden Bereich der Ausnehmung hineingezogen und verkeilt sich. Bei einer Winkelbewegung des Betätigungshebels der Ratsche in Freilaufrichtung gelangt der erweiterte Bereich der Ausnehmung hinter das Sperrelement und die Verzahnungen von Sperrelement und Antriebsrad kommen außer Eingriff. Diese Konstruktion läßt Freilauf nur in eine Drehrichtung zu. Sie ist aus DE OS 33 22 967 A1 bekannt.
Die Nachteile der beschriebenen Konstruktionen sind folgende: Bei der Ausführung mit Sperrelementen in Form von Klinken sind höchstens zwei Zähne der Klinke mit der Verzahnung des Antriebsrades im Eingriff. Um die auftretenden Kräfte übertragen zu können, müssen die Zähne verhältnismäßig groß sein. Das bedeutet, daß der Winkel der Teilung von Zahn zu Zahn ebenfalls verhältnismäßig groß ist und damit der Mindestschwenkwinkel für den Betätigungshebel. Bei engen Platzverhältnissen beim Einsatz einer Ratsche kann das hinderlich sein. Außerdem ist der Ausrastweg und der Ausrastwiderstand für die Verzahnung am Sperrelement beim Freilauf verhältnismäßig groß, der Freilauf geht nicht so weich wie bei einer feinen Verzahnung. Das kann dazu führen, daß bei einer leichtgängigen Mutter oder Schraube diese in Freilaufrichtung wieder mitgenommen wird, weil der Reibungswiderstand der Mutter oder Schraube im Gewinde geringer ist als der Freilaufwiderstand der Ratsche.
Bei den beschriebenen Konstruktionen mit Sperrelementen, die um ein in ihrer Mitte angeordnetes Lager kippen oder in den keilförmigen Bereich zwischen dem Antriebsrad und der Wand der Ausnehmung im Gehäuse hineingezogen werden ist eine relativ feine Verzahnung vorgesehen. Feine Verzahnungen werden insbesondere auch bei solchen Ratschenmechaniken vorgesehen, die kleine Abmessungen haben sollen. Damit eine feine Verzahnung die auftretenden Kräfte übertragen kann und ein zu schneller Verschleiß vermieden wird, muß eine größere Zahl von Zähnen im Eingriff sein, und die Zähne müssen mit den Flanken vollflächig zur Anlage kommen. Eine solche vollflächige Anlage wird bei den beschriebenen Konstruktionen jedoch nicht erreicht, weil die Sperrelemente sich mit ihrer Rückseite an der Wand der Ausnehmung, oder dem Lager in der Mitte, abstützen, und in beiden Fällen die Stützebene parallel zur gedachten Ideallinie der Achse des Antriebsrades verläuft. Da jedoch in der Praxis in der Lagerung des Antriebsrades, in den Bauteilen sowie durch Abnutzung im Laufe der Zeit, immer ein gewisses Spiel vorhanden ist, weicht die Achse unter Belastung von der Ideallinie zur Seite in die Richtung ab, in der die Resultierende der radial wirkenden Sperrkraft weist. Die Achse und das Antriebsrad stehen etwas schräg, in zwei Richtungen von der Ideallinie abweichend. Diese Schrägabweichungen oder Fluchtfehler können die Sperrelemente der zuvor beschriebenen Konstruktionen nicht ausgleichen, es kommt nicht zu einer vollflächigen Anlage der Zahnflanken.
Die Aufgabe ist es, eine Ratschenmechanik zu entwickeln, die einerseits eine Bauweise mit kleinen Abmessungen erlaubt, andererseits hoch belastbar und funktionssicher dadurch ist, daß Fluchtfehler der Verzahnungen von Antriebsrad und Sperrelement ausgeglichen werden und die Lagerung der Sperrelemente eine hohe Verschleißfestigkeit hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Ratschenmechanik entsprechend Anspruch 1 und Unteransprüchen gelöst.
Diese Mechanik ist so konstruiert, daß der Freilauf nur in eine Drehrichtung möglich ist. Um in die andere Drehrichtung einen Freilauf zu haben, wird die Ratsche um 180° um die Längsachse gewendet. Dies ist ein an sich bekanntes Prinzip, es ermöglicht eine kleinere Bauweise als wenn durch eine Umschaltung die Drehrichtung verändert wird, weil bei Freilauf in nur eine Drehrichtung nur ein Sperrelement erforderlich ist. Die Lage dieses Sperrelementes und die für seine Aufnahme erforderliche Ausnehmung im Gehäuse ist ungefähr in der Mitte der Basis des Mechanik-Gehäuses vorgesehen und so gewählt, daß beim Sperren und Belastung des Antriebsrades mit einem Drehmoment die auf das Sperrelement wirkende Kraft im wesentlichen zur Basis des Gehäuses hin gerichtet ist. In diese Richtung ist das Gehäuse am höchsten belastbar. Entscheidend für eine gute Übertragung der zum Aufbringen eines hohen Drehmomentes erforderlichen Kraft, vom Betätigungshebel der Ratsche über das Sperrelement auf das Antriebsrad, ist ein möglichst spielfreier Eingriff der Verzahnung des Sperrelementes in die Verzahnung des Antriebsrades und eine vollflächige Anlage der Zahnflanken, wie bereits erläutert.
Zur Beschreibung der Bewegung der Elemente der Mechanik werden die Begriffe "horizontal" für die Beschreibung der Bewegung in der Draufsichtebene und "vertikal" für die Beschreibung der Bewegung in Seitenansichtebene, eingeführt.
Für das Sperrelement wird eine in der Draufsicht im wesentlichen keilförmige Form gewählt. Wie für dieses Konstruktionssystem zuvor beschrieben, ist die Vorderseite des Sperrelementes in der Draufsicht konkav bogenförmig ausgebildet und weist hier die Verzahnung auf. Mit seiner Rückseite stützt das Sperrelement über eine Kontaktfläche sich auf einer Stützfläche ab. Kontaktfläche und Stützfläche sind bei den Ausführungsvarianten in verschiedenen Formen ausgebildet. Der Raum zwischen Antriebsrad und Stützfläche hat eine im wesentlichen keilförmige Form. Sperrung und Freilauf funktionieren wie zuvor für dieses System beschrieben. Durch das Verkeilen des Sperrelementes zwischen Stützfläche und Antriebsrad wird eine Anlage der Verzahnungen in radialer Richtung erreicht.
Neu gemäß der Erfindung ist, daß die Rückseite des Sperrelementes beziehungsweise die Kontaktfläche und die Stützfläche so ausgebildet sind, daß eine selbständige Einstellung des Sperrelementes zum Antriebsrad zusätzlich zu der Bewegung in horizontaler Richtung beim Sperren durch eine Winkelbewegung des Sperrelementes um mindestens eine außerhalb der Achse des Sperrades liegende gedachte Achse erfolgen kann, eine Winkelbewegung in vertikaler Richtung um eine horizontal verlaufende gedachte Achse, bei Ausführungsvarianten zusätzlich auch eine Winkelbewegung um eine vertikal verlaufende gedachte Achse. Dadurch können Fluchtfehler ausgeglichen werden, die durch Abweichung der Achse des Antriebsrades von der Ideallinie entstehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Flanken der Verzahnung von Antriebsrad und Sperrelement parallel verlaufen und vollflächig zur Anlage kommen.
Neu ist weiterhin, daß das Sperrelement sich nicht direkt an der Wand einer Ausnehmung im Gehäuse abstützt, sondern an der Vorderseite eines Stützelementes, das in einer Ausnehmung im Gehäuse gelagert ist.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Ratschenmechanik im Schnitt mit Abweichung der Achse des Antriebsrades von der Ideallinie und der Fluchtfehler ausgleichender Einstellung des Sperrelementes
Fig. 2 eine Draufsicht auf das geöffnete Gehäuse der Ratschenmechanik in der ersten Ausführungsvariante.
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mechanik gemäß Fig. 2
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement
Fig. 5 Ansichten des Stützelementes von 2 Seiten
Fig. 6 Ansichten des Sperrelementes von 2 Seiten
Fig. 7 eine Draufsicht auf das geöffnete Gehäuse der Ratschenmechanik in der zweiten Ausführungsvariante.
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mechanik gemäß Fig. 7
Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement
Fig. 10 Ansichten des Stützelementes von 2 Seiten
Fig. 11 Ansichten des Sperrelementes von 2 Seiten
Fig. 12 eine Draufsicht auf das geöffnete Gehäuse der Ratschenmechanik in der dritten Ausführungsvariante.
Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mechanik gemäß Fig. 12
Fig. 14 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement
Fig. 15 Ansichten des Stützelementes von 2 Seiten
Fig. 16 Ansichten des Sperrelementes von 2 Seiten
Fig. 17 eine Draufsicht auf das geöffnete Gehäuse der Ratschenmechanik in der vierten Ausführungsvariante.
Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mechanik gemäß Fig. 17
Fig. 19 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement
Fig. 20 Ansichten des Stützelementes von 2 Seiten
Fig. 21 Ansichten des Sperrelementes von 2 Seiten
Fig. 22 eine Draufsicht auf das geöffnete Gehäuse der Ratschenmechanik in der fünften Ausführungsvariante
Fig. 23 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch die Mechanik gemäß Fig. 22
Fig. 24 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement
Fig. 25 Ansichten des Stützelementes von 2 Seiten
Fig. 26 Ansichten des Sperrelementes von 2 Seiten
Fig. 27 eine vergrößerte Darstellung der Lageanordnung von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement der sechsten Ausführungsvariante
Bei einer ersten Ausführungsvariante weist das Sperrelement auf seiner Rückseite in der Seitenansicht eine konvexe Wölbung auf, deren Kontur kreisbogenförmig verläuft. Mit dieser gewölbten Rückseite als Kontaktfläche ist das Sperrelement in einer gleichgeformten konkaven Ausnehmung als Stützfläche in der Vorderseite des Stützelementes gelagert beziehungsweise abgestützt. Das Sperrelement kann somit in vertikaler Richtung eine Winkelbewegung um die gedachte horizontale liegende Achse durch den Mittelpunkt der kreisförmigen Kontur ausführen und sich auch in dieser Richtung auf die Verzahnung des Antriebsrades einstellen. Die konkave Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes verläuft über dessen ganze Länge, so daß auch bei Verschiebung des Sperrelementes gegenüber dem Stützelement die vertikale Winkelbewegung beziehungsweise Einstellmöglichkeit des Sperrelementes gegenüber dem Antriebsrad möglich ist.
Bei einer zweiten Ausführungsvariante weist das Sperrelement auf seiner Rückseite eine konvexe Wölbung auf, die nicht nur in der Seitenansicht kreisbogenförmig verläuft die Kontur eines Kreisbogensegments hat, sondern teilweise auch in der Draufsicht. Dadurch kann das Sperrelement sich noch besser auf Abweichungen der Achse des Antriebsrades von der Ideallinie einstellen durch Winkelbewegungen um die durch die Kreismittelpunkte der Konturen der konvexen Auswölbung in horizontaler als auch vertikaler Richtung verlaufenden gedachten Achsen. Das Sperrelement stellt sich selbständig auf den Belastungsmittelpunkt ein, alle Zähne seiner Verzahnung kommen gleichmäßig zum Tragen.
Bei einer dritten Ausführungsvariante verläuft die konkave Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes in der Draufsicht nicht gerade, wie bei der ersten und zweiten Ausführungsvariante, sondern verläuft auch in der Draufsichtebene kreisbogenförmig oder in ähnlichem Bogen. Dadurch wird die Einstellmöglichkeit des Sperrelementes weiter verbessert, die spezifische Druckbelastung an den Kontaktpunkten von Auswölbung des Sperrelementes und Ausnehmung im Stützelement wird verringert, weil zwei in jeder Richtung gewölbte Flächen in Kontakt stehen.
Während bei der ersten bis dritten Ausführungsvariante des Stützelementes auf seiner Rückseite eine rechteckige Form hat und in einer entsprechend geformten Ausnehmung im Gehäuse der Ratsche festsitzend eingelassen ist, weist bei einer vierten Ausführungsvariante das Stützelement auf seiner Rückseite in der Draufsicht eine kreisbogenförmige Kontur auf, das Gehäuse eine gleichgeformte Ausnehmung, in der das Stützelement gelagert ist. Um die durch den Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Kontur gehenden gedachten Achse kann das Stützelement in horizontaler Richtung Winkelbewegungen ausführen. In der Vorderseite weist das Stützelement eine konkave Ausnehmung auf, deren Kontur in der Seitenansicht kreisbogenförmig verläuft, wie bei der ersten Ausführungsvariante. Wie dort erstreckt sich die Ausnehmung über die ganze Länge des Stützelementes.
Der Vorteil der vierten Ausführungsvariante ist, daß die vom Sperrelement auf das Stützelement übertragene Belastung einerseits über die ganze Rückseitenfläche des Sperrelementes - wie bei der ersten Ausführungsvariante - auf das Stützelement übertragen wird und andererseits die Fluchtfehler ausgleichende Einstellung des Sperrelementes zum Antriebsrad in der horizontalen Richtung durch Winkelbewegung des Stützelementes um die durch den Kreismittelpunkt der Kontur seiner Rückseite gehenden gedachten Achse erfolgen kann. Die Fluchtfehler ausgleichende Einstellung des Sperrelementes durch Winkelbewegung der vertikalen Richtung erfolgt wie bei der ersten Ausführungsvariante.
Bei einer fünften Ausführungsvariante weist das Sperrelement an seiner Rückseite als Kontaktfläche eine konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte auf, die in einer gleich geformten konkaven Kalotte als Stützfläche in der Vorderseite des Stützelementes gelagert ist. Diese Lagerung ermöglicht dem Sperrelement räumliche Einstellbewegungen zum Ausgleich der Fluchtfehler.
Bei einer sechsten Ausführungsvariante kann statt der konvexen Erhebung in Form einer Kugelkalotte an der Rückseite des Sperrelementes eine Kugel vorgesehen werden, die in einer konkaven Kalotte auch in der Rückseite des Sperrelementes ebenso wie in der konkaven Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes gelagert ist. Diese Ausführungsvariante ist in der Fig. 27 dargestellt.
Das Gehäuse mit Betätigungshebel sowie das Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement sind gehärtet, wobei die Härte von Antriebsrad, Sperrelement und Stützelement vorteilhafterweise höher liegt als die von Gehäuse und Betätigungshebel.
Die fünf Ausführunsvarianten sind mit ihren Einzelteilen in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.
Fig. 1 zeigt als Prinzip-Darstellung einen Vertikal-Schnitt durch eine Ratschenmechanik der ersten Ausführungsvariante. Darin sind: 1 der Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die durch das Antriebsrad mit einer übertrieben dargestellten Abweichung von der Ideallinie durch eine Schiefstellung verlaufende Achse
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement, das sich durch Winkelbewegung in vertikaler Richtung auf den Fluchtfehler der Achse des Antriebsrades eingestellt hat.
6 die Verzahnung des Sperrelementes
8 das Stützelement
9 der Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die offenliegende Ratschenmechanik. Darin sind: 1 der Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
2a das Gewindeloch zur Befestigung des Gehäusedeckels
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
F die Richtung der Winkelbewegung zum Freilauf
S die Richtung der Winkelbewegung zum Sperren
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Mechanik entlang der Linie A-A. Darin sind: 1 der Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
8 das Stützelement
9 der Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt x der Fig. 2: Darin sind: 3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
5a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Sperrelementes
6 die Verzahnung des Sperrelementes
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
Fig. 5 zeigt: 8 das Stützelement in Ansichten von 2 Seiten
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 6 zeigt: 5 das Sperrelement in Ansichten von 2 Seiten
5a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Sperrelementes
6 die Verzahnung des Sperrelementes
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
13 die Bohrung zur Aufnahme der Druckfeder
Die Fig. 7 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsvariante.
Fig. 7 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
2a das Gewindeloch zur Befestigung des Gehäusedeckels
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
Fig. 8 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
8 das Stützelement
9 der Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 9 zeigt: 3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
14 die in der Draufsicht teilweise konvex gewölbte Rückseite des Sperrelementes
Fig. 10 zeigt: 8 das Stützelement in Ansicht von 2 Seiten
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 11 zeigt: 5 das Sperrelement in Ansichten von 2 Seiten
6 die Verzahnung des Sperrelementes
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
13 die Bohrung zur Aufnahme der Druckfeder
14 die in der Draufsicht teilweise konvex gewölbte Rückseite des Sperrelementes
Die Fig. 12 bis 16 zeigen eine dritte Ausführungsvariante.
Fig. 12 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
2a das Gewindeloch zur Befestigung des Gehäusedeckels
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
15 die in der Draufsicht in ganzer Länge kreisbogenförmig konvex verlaufende Rückseite des Sperrelementes
16 die in der Draufsicht in ganzer Länge kreisbogenförmig konkav verlaufende Vorderseite des Stützelementes
Fig. 13 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
8 das Stützelement
9 der Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
Fig. 14 zeigt: 3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
7 die Druckfeder
8 das Stützelement
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
15 die in der Draufsicht auf ganzer Länge kreisbogenförmig konvex gewölbte Rückseite des Sperrelementes
16 die in der Draufsicht kreisbogenförmig konkav gewölbte Vorderseite des Stützelementes
Fig. 15 zeigt: 8 das Stützelement in Ansichten von 2 Seiten
8a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Stützelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
16 die in der Draufsicht, über die ganze Länge kreisbogenförmig konkav gewölbte Vorderseite des Stützelementes
Fig. 16 zeigt: 5 das Sperrelement in Ansichten von 2 Seiten
6 die Verzahnung des Sperrelementes
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
13 die Bohrung zur Aufnahme der Druckfeder
15 die in der Draufsicht auf ganzer Länge kreisbogenförmig konvex gewölbte Rückseite des Sperrelementes
Die Fig. 17 bis 21 zeigen eine vierte Ausführungsvariante.
Fig. 17 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
2a das Gewindeloch zur Befestigung des Gehäusedeckels
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
7 die Druckfeder
17 das Stützelement
18 die in der Draufsicht kreisbogenförmig verlaufende Rückseite des Stützelementes
Fig. 18 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
6 die Verzahnung des Sperrelementes
9 der Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
12 die in der Seitenansicht konkav gewölbte Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
17 das Stützelement
Fig. 19 zeigt: 3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
5 das Sperrelement
5a die in der Draufsicht gerade verlaufende Vorderseite des Sperrelementes
6 die Verzahnung des Sperrelementes
7 die Druckfeder
17 das Stützelement
18 die in der Draufsicht kreisbogenförmig verlaufende Rückseite des Stützelementes
Fig. 20 zeigt: 12 die in der Seitenansicht konkave Ausnehmung in der Vorderseite des Stützelementes
17 das Stützelement in Ansichten von 2 Seiten
18 die in der Draufsicht kreisbogenförmig verlaufende Rückseite des Stützelementes
Fig. 21 zeigt: 5 das Sperrelement in Ansichten von 2 Seiten
5a die in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite des Sperrelementes
6 die Verzahnung des Sperrelementes
11 die in der Seitenansicht konvexe Wölbung der Rückseite des Sperrelementes
13 die Bohrung zur Aufnahme der Druckfeder
Die Fig. 22 bis 26 zeigen die fünfte Ausführungsvariante.
Fig. 22 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
3a die Achse des Antriebsrades
4 die Verzahnung des Antriebsrades
7 die Druckfeder
19 das Sperrelement
20 die konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte an der Rückseite des Sperrelementes
21 die zungenförmigen seitlichen Ansätze am Sperrelement
22 das Stützelement, teilweise geschnitten
23 die konkave Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes
25a, 25b die Zwischenräume zwischen den Seitenflächen des Stützelementes und den Seitenwänden der Ausnehmung im Gehäuse
Fig. 23 zeigt: 1 den Betätigungshebel, gebrochen
2 das Gehäuse der Ratschenmechanik
3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
6 die Verzahnung des Sperrelementes
9 den Gehäusedeckel
10 die Lagerstellen des Antriebsrades
19 das Sperrelement
20 die konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte an der Rückseite des Sperrelementes
22 das Stützelement
23 die konkave Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes
24 die Anlagefläche des Stützelementes an der Vorderwand der Ausnehmung im Gehäuse
Fig. 24 zeigt: 3 das Antriebsrad
4 die Verzahnung des Antriebsrades
6 die Verzahnung des Sperrelementes
7 die Druckfeder
19 das Sperrelement
20 die konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte an der Rückseite des Sperrelementes
21 die zungenförmigen seitlichen Ansätze am Sperrelement
22 das Stützelement
23 die konkave Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes
24 die Anlagefläche des Stützelementes an der Vorderwand der Ausnehmung im Gehäuse
25a, 25b die Zwischenräume zwischen den Seitenflächen des Stützelementes und den Seitenwänden der Ausnehmung im Gehäuse
Fig. 25 zeigt: 22 das Stützelement in Ansicht von 2 Seiten, in Seitenansicht geschnitten
23 die konkave Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes
24 die Anlagefläche des Stützelementes an der Vorderwand der Ausnehmung im Gehäuse
Fig. 26 zeigt: 6 die Verzahnung des Sperrelementes
13 die Bohrung zur Aufnahme der Druckfeder
19 das Sperrelement in einer Seitenansicht und in Draufsicht
20 die konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte an der Rückseite des Sperrelementes
21 die zungenförmigen seitlichen Ansätze am Sperrelement
Fig. 27 zeigt eine sechste Ausführungsvariante. Es ist der Einfachheit halber nur der vergrößerte Ausschnitt im Bereich von Sperrelement und Stützelement in Draufsicht dargestellt.
Darin sind: 26 das Sperrelement, teilweise geschnitten
27 eine konkave Kalotte in der Rückseite des Sperrelementes
28 die Kugel
29 das Stützelement, teilweise geschnitten
30 eine konkave Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes
Wie Fig. 1 zeigt, weicht die Achse (3a) des Antriebsrades (3) von der genau in vertikaler Richtung verlaufenden Ideallinie ab, bedingt durch Spiel an den Lagerstellen (10), unter Einwirkung der radial wirkenden Sperrkraft. Den durch die Abweichung der Achse (3a) sich ergebenden Fluchtfehler zwischen Verzahnungen (4.6) des Antriebsrades (3) und des Sperrelementes (5) gleicht dieses durch eine vertikale Winkelbewegung so aus, daß die Zahnprofile wieder parallel zueinander in Eingriff sind. Die vertikale Winkelbewegung des Sperrelementes führt zu dessen in der Zeichnung erkennbaren Schrägstellung.
Wie Fig. 2 bis 6 der ersten Ausführungsvariante zeigen, weist der Betätigungshebel (1) an seinem Ende das Gehäuse (2) auf, in dem das Antriebsrad (3) mit den Lagerstellen (10) auf der einen Seite im Gehäuse, auf der anderen Seite im Gehäusedeckel (9) gelagert ist. (3a) bezeichnet die Achse des Antriebsrades. Die Verzahnung (4) des Antriebsrades greift in einem dem Betätigungshebel (1) zugewandten Winkelabschnitt in die Verzahnung (6) des Sperrelementes (5) ein, das in der Draufsicht im wesentlichen keilförmig ausgebildet ist. Die Rückseite (5a) des Sperrelementes verläuft in der Draufsicht gerade, in der Seitenansicht weist sie eine kreisbogenförmige konvexe Wölbung (11) auf, mit der sie sich in einer mit gleichem Radius geformten konkav gewölbte Ausnehmung (12) im Stützelement (8) abstützt. Das Stützelement (8) weist eine in der Draufsicht gerade verlaufende Rückseite (8a) auf. Das Stützelement ist in einer seiner Form entsprechenden Ausnehmung in dem Gehäuse (2) paßgenau und unverschiebbar gelagert.
Bei einer Winkelbewegung des Betätigungshebels in Pfeilrichtung S bewegt sich das Stützelement (8) über eine sehr kurze Strecke relativ zum Sperrelement (5), der keilförmige Zwischenraum zwischen Umfang des Antriebsrades (3) und dem Stützelement (8) verengt sich relativ zum Sperrelement und das Sperrelement (5) verkeilt sich, mit seiner Verzahnung (6) in die Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) eingreifend, zwischen dem Antriebsrad (3) und dem Stützelement (8). Wird der Betätigungshebel (1) in Pfeilrichtung F bewegt, so bewegt sich das Stützelement (8) über eine kurze Strecke wiederum relativ zum Sperrelement (5), wobei aber bei dieser Bewegungsrichtung der keilförmige Zwischenraum sich relativ zum Sperrelement (5) erweitert, so daß die Verzahnung (6) des Sperrelementes (5) sich aus der Verzahnung (4) des Antriebsrades herausheben kann und ein Freilauf beziehungsweise eine Winkelbewegung des Betätigungshebels (1) mit dem Gehäuse (2) relativ zum Antriebsrad (3) erfolgen kann. Die Feder (7) wirkt auf das Sperrelement so, daß das Sperrelement (5) sich zwar im Freilauf so weit gegen die Federkraft in Richtung des sich erweiternden keilförmigen Zwischenraumes bewegen kann, bis der Abstand zwischen Stützelement (8) und Umfang des Antriebsrades (3) so groß ist, daß ein Herausheben aus der Verzahnung (6) des Sperrelementes (5) aus der Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) möglich ist, daß aber nach jedem Herausheben das Sperrelement wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird und die Verzahnungen wieder in Eingriff kommen. Bei Freilauf über einen größeren Winkel als der der Zahnteilung tritt also ein mehrfaches Herausheben und Wieder-Einrasten der Verzahnung ein. Wie zuvor erwähnt, ist der beim Ausrasten erforderliche Hub bei einer feinen Verzahnung kurz, der Freilauf arbeitet weich und leichtgängig.
Durch die Ausbildung der Rückseite des Sperrelementes mit der in der Seitenansicht konvexen Wölbung (11) als Kontaktfläche und die Lagerung in der konkav gewölbten Ausnehmung (12) im Stützelement (8) als Stützfläche ist es möglich, daß das Sperrelement in vertikaler Richtung eine Winkelbewegung um die gedachte, durch den Kreismittelpunkt der Wölbung (11) verlaufenden horizontalen Achse ausführen und dadurch Abweichungen der Achse (3a) des Antriebsrades von der Ideallinie, beziehungsweise Fluchtfehler in vertikaler Richtung zwischen der Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) und der Verzahnung (6) des Sperrelementes (5), ausgleichen kann, so daß beide Verzahnungsprofile vollflächig zur Anlage kommen. Dadurch ist eine gleichmäßige Belastung der Verzahnungen gewährleistet, eine auf Zähne teilweise wirkende überhöhte spezifische Flächenbelastung und dadurch bedingter schneller Verschleiß der Verzahnung wird vermieden.
Die Fig. 7 bis 11 zeigen die zweite Ausführungsvariante. Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante weist das Sperrelement (5) auf seiner Rückseite auch in der Draufsicht teilweise eine konvexe Wölbung (14) auf, mit der es sich in der konkav gewölbten Ausnehmung (12) des Stützelementes (8) abstützt. Dies ermöglicht es dem Sperrelement (5), Winkelbewegungen um eine zweite gedachte, in vertikaler Richtung durch den Kreismittelpunkt der Wölbung (14) verlaufende Achse auszuführen und dadurch noch besser räumliche Fluchtfehler zwischen den Verzahnungen des Antriebsrades (3) und des Sperrelementes (5) auszugleichen. Der gerade verlaufende Teil der Rückseite des Sperrelementes begrenzt die Winkelbewegung.
Die übrigen Teile sind wie bei der ersten Ausführungsvariante gestaltet, deshalb werden die gleichen Bezugszahlen verwendet.
Die dritte Ausführungsvariante zeigen die Fig. 12 bis 16. Bei dieser Ausführungsvariante verläuft die Rückseite (15) des Sperrelementes (5) in der Draufsicht in ganzer Länge mit kreisbogenförmig oder ähnlich konvex gewölbter Kontur, die Vorderseite des Stützelementes (8) mit einer über die ganze Länge konkav gewölbten Kontur (16), jedoch mit größerem Kontur-Radius. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der räumlichen Einstellmöglichkeit des Sperrelementes (5) zum Ausgleich von räumlichen Fluchtfehlern zwischen den Verzahnungen des Antriebsrades und des Sperrelementes erreicht. Außerdem bringt diese geometrische Ausformung der Rückseite (15) des Sperrelementes und der Vorderseite des Stützelementes (8) den Vorteil, daß die in der Draufsicht konvex gewölbte Rückseite (15) des Sperrelementes und die in der Draufsicht konkav gewölbte Kontur (16) des Stützelementes, zusammen mit den konvex/konkaven Konturen in der Seitenansicht, bogenförmige Kontaktflächen in zwei Ebenen ergeben, dadurch sich eine geringere spezifische Flächenbelastung durch den beim Sperren wirkenden Druck ergibt, dadurch wiederum ein leichteres Lösen der Verkeilung beim Umschalten in den Freilauf.
Die vierte Ausführungsvariante ist in Fig. 17 bis 21 dargestellt. Der Kontaktbereich zwischen dem Sperrelement (5) und dem Stützelement (17) ist in seinen Formen genau so ausgebildet wie bei der ersten Ausführungsvariante. Die Rückseite des Stützelementes (17) weist bei der vierten Ausführungsvariante jedoch in der Draufsicht eine kreisbogenförmige Kontur (18) auf. Das Stützelement (17) ist in einer gleichgeformten Ausnehmung im Gehäuse (2) gelagert. Um die durch den Kreismittelpunkt der Kontur (18) verlaufenden gedachten Achse kann das Stützelement (17) in horizontaler Richtung Winkelbewegungen ausführen, diesen Winkelbewegungen folgt das an das Stützelement (17) mit seiner Rückseite (5a) anliegende Sperrelement (5).
Die zum Ausgleich von Fluchtfehlern erforderlichen vertikalen Winkelbewegungen erfolgen durch das Sperrelement (5) im Bereich der konvexen Wölbung (11) an seiner Rückseite anliegend an die konkav gewölbte Ausnehmung (12) in der Vorderseite des Stützelementes (17), wie bei der ersten Ausführungsvariante.
Die fünfte Ausführungsvariante zeigen Fig. 22 bis 26. Das Sperrelement (19) weist an seiner Rückseite eine konvexe Erhebung (20) in Form einer Kugelkalotte als Kontaktfläche auf. Diese Kugelkalotte ist in einer gleichgeformten konkaven Kalotte (23) als Stützfläche in der Vorderseite des Stützelementes (22) gelagert. Zwischen der Rückseitenfläche des Sperrelementes und der Vorderseitenfläche des Stützelementes ist so viel Abstand, daß das Sperrelement in der Kugelkalottenlagerung räumlich Einstellbewegungen zum Ausgleich von Fluchtfehlern machen kann.
Damit bei den horizontalen Verschiebungsbewegungen des Sperrelementes - bei der Freilauf- und Sperrbewegung - die an seiner Rückseite befindliche konvexe Kugelkalotte nicht aus der konkaven Kalotte in der Vorderseite des Stützelementes herausgleiten kann, sind an beiden Seiten des Sperrelementes zungenförmige Ansätze (21) angebracht, die die Vorderseite des Stützelementes (22) seitlich einfassen. Die horizontalen Verschiebungsbewegungen erfolgen gemeinsam mit dem Stützelement entlang der Anlagefläche (24) des Stützelementes an der Vorderwand der Ausnehmung im Gehäuse.
Die Zwischenräume (25a, 25b) zwischen den Seitenflächen des Stützelementes und den Seitenwänden der Ausnehmung im Gehäuse sind so bemessen, daß bei den Verschiebungsbewegungen in beide Richtungen - der Sperrbewegung und der Freilaufbewegung - das Stützelement nicht seitlich anschlägt.
Die fünfte Ausführungsvariante hat den Vorteil, daß in einem Lagerbereich die räumliche Einstellbewegung erfolgen kann.
Bei der sechsten Ausführungsvariante gemäß Fig. 27 ist die räumliche Einstellmöglichkeit des Sperrelementes (26) durch Gestaltung von Kontaktfläche beziehungsweise Stützfläche in Form der konkaven Kalotten (27, 30) in Verbindung mit der Kugel (28) in gleicher Weise gegeben wie bei der fünften Ausführungsvariante.
Bei den vom Stand der Technik her bekannten Ratschenmechaniken sind die Sperrelemente direkt im Gehäuse oder an eingesetzten Zapfen abgestützt. Das Gehäuse oder die Zapfen dürfen jedoch keine zu hohe Härte aufweisen, weil das Gehäuse bei hoher Belastung reißen oder die Zapfen abbrechen könnten. Wünschenswert ist jedoch eine hohe Härte der Stütz- und Lagerflächen, um den Verschleiß zu mindern. Eine solche Forderung nach einer hohen Härte kann dadurch erfüllt werden, daß zwischen Sperrelement und Gehäuse das Stützelement als Teil eingefügt wird. Es weist eine Form auf, die wenig bruchempfindlich ist, es kann deshalb eine hohe Härte aufweisen. Es kann außerdem für dieses Element eine Stahllegierung verwendet werden, die sich auf eine höhere Härte härten läßt als die für den Betätigungshebel und das angeformte Gehäuse zweckmäßige niedriger legierte Stahlsorte. Hoch härtbare höher legierte Stahlsorten sind außerdem teurer als niedriger legierte, so daß es auch aus Kostengründen günstig ist, das Stützelement als eigenes Teil vorzusehen.
Hinzu kommt schließlich noch, daß die in vertikaler Richtung konkave Wölbung, in der sich das Sperrelement mit der konvexen Wölbung an seiner Rückseite abstützt, an einem Teil wie dem Stützelement besser einarbeiten läßt als in das Gehäuse direkt. Die Kontaktflächen des Gehäuses zur Rückseite des Stützelementes lassen sich dagegen gut in das Gehäuse einarbeiten, weil sie in vertikaler Richtung gerade verlaufen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Gestaltung der Ratschenmechanik werden wie folgt zusammengefaßt:
Durch die Zwischenschaltung eines Stützelementes (8, 17, 22, 29) zwischen Sperrelement (5, 19, 26) und Gehäuse (2) und die Formgebung der Kontaktflächen (5a, 11, 14, 15, 20, 27) am Sperrelement (5, 19, 26) und der Stützflächen (12, 16, 23, 30) am Stützelement (8, 17, 23, 29) sowie der Anlagefläche (18) zwischen Stützelement (17) und Gehäuse (2) wird es ermöglicht, daß sich das Sperrelement (5, 19, 26) durch Winkelbewegungen in horizontaler und vertikaler Richtung auf räumliche Fluchtfehler, zwischen der Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) und der Verzahnung (6) des Sperrelementes (5, 19, 26) bedingt durch Abweichungen der Achse (3a) des Antriebsrades (3) von der Ideallinie, einstellt und diese Fluchtfehler so ausgleicht, daß die Zahnprofile von Antriebsrad und Sperrelement vollflächig zur Anlage kommen, daß dadurch eine gleichmäßige spezifische Flächenpressung an den Zahnflanken erreicht und örtlich überhöhte Pressungen vermieden werden. Deshalb kann eine feine Zahnteilung vorgesehen werden, ohne daß es zu einem vorzeitigen Verschleiß der feinen Zähne kommt, es ist ein hohes Drehmoment vom Betätigungshebel auf das Antriebsrad übertragbar. Weiterhin wird durch diese Konstruktion ein weicher, leicht gängiger Freilauf erreicht. Die feine Zahnteilung ergibt außerdem, daß immer mehrere Zähne im Eingriff sind. Das Stützelement kann als Teil außerhalb des Gehäuses sehr gut bearbeitet werden, was insbesondere für die Kontaktflächen wichtig ist, es kann aus einem höher legierten Stahl als dem für Betätigungshebel mit Gehäuse verwandten Stahl hergestellt und auf eine hohe Härte gehärtet werden.
Dadurch wiederum ist der Verschleiß an den Kontaktflächen von Sperrelement und Stützelement gering, die Maßgenauigkeit der Ratschenmechanik und ihre Funktionssicherheit bleiben lange erhalten.
Die Ausnehmung im Gehäuse zur Aufnahme von Sperrelement und Stützelement wird vorteilhafterweise so gelegt, daß die Resultierende der beim Sperren auftretenden Druckkräfte im wesentlichen zur Basis des Gehäuses gerichtet ist und daher nur eine Komponente geringerer Kräfte seitlich auf das Gehäuse wirkt, die Gehäusewand in geringem Maß auf Ausbiegung beansprucht wird.
Das Prinzip der Erfindung gilt auch für Ratschenmechaniken, deren Elemente, insbesondere des Sperrelement und des Stützelementes, anders gestaltet sind als in den Zeichnungen, jedoch den Patentansprüchen entsprechen.

Claims

1. Ratschenmechanik bestehend aus einem Betätigungshebel (1), einem Gehäuse (2), einem Antriebsrad (3) mit einer Verzahnung (4) an seinem Umfang, einem in der Draufsicht im wesentlichen keilförmig ausgebildeten Sperrelement (5, 19), das an seiner dem Antriebsrad zugewandten Seite eine konkave Kontur und dort eine Verzahnung (6) aufweist, die in die Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) eingreift, das Sperrelement sich mit einer Kontaktfläche an seiner Rückseite auf einer Stützfläche eines Stützelementes abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützelement (8, 17, 22, 29) in einer Ausnehmung des Gehäuses (2) gelagert ist, dieses Stützelement an seiner Vorderseite eine Stützfläche (12, 16, 23, 30) aufweist, das Sperrelement (5, 19, 26) an seiner Rückseite eine Kontaktfläche (5a, 11, 14, 15, 20, 27) und die Kontakt- und Stützflächen in der Zuordnung so ausgebildet sind, daß eine Winkelbewegung des Sperrelementes (5, 19, 26) relativ zur Verzahnung (4) des Antriebsrades (3) um mindestens eine außerhalb der Achse (3a) des Antriebsrades (3) verlaufende gedachte Achse möglich ist.

2. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Sperrelementes (5) in der Draufsicht gerade verläuft.

3. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Sperrelementes (5) in der Seitenansicht eine kreisbogenförmige konvexe Wölbung (11) aufweist.

4. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Stützelementes (8) in der Draufsicht gerade verläuft.

5. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (8) in seiner Vorderseite in der Seitenansicht eine kreisbogenförmige konkav gewölbte Ausnehmung (12) aufweist, deren Radius gleich ist mit dem der konvexen Wölbung (11) an der Rückseite des Sperrelementes (5).

6. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) in der Draufsicht teilweise eine kreisbogenförmig oder ähnlich konvex gewölbte Rückseite (14) aufweist.

7. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (15) des Sperrelementes in der Draufsicht über die ganze Länge kreisbogenförmig oder ähnlich konvex gewölbt ist.

8. Ratschenmechanik nach Ansprüchen 1, 3, 5, 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (16) des Stützelementes in der Draufsicht über die ganze Länge kreisbogenförmig oder ähnlich konkav gewölbt ist, der Radius jedoch größer ist als der der Wölbung der Rückseite (15) des Sperrelementes (5).

9. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (18) des Stützelementes (17) in der Draufsicht eine kreisbogenförmige Kontur aufweist und sich an einer gleich geformten Ausnehmung im Gehäuse (2) winkelbeweglich um eine durch den Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Kontur gehenden gedachten Achse abstützt.

10. Ratschenmechanik nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (19) an seiner Rückseite eine konvexe Erhebung in Form einer Kugelkalotte (20) aufweist und diese Kugelkalotte in einer konkaven Kalotte (23) in der Vorderseite des Stützelementes (22) gelagert ist.

11. Ratschenmechanik nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (26) an seiner Rückseite eine konkave Kalotte (27) aufweist, das Stützelement (29) an seiner Vorderseite eine konkave Kalotte (30) aufweist, und eine Kugel (28) in beiden konkaven Kalotten zwischen Sperrelement (26) und Stützelement (29) gelagert ist.

12. Ratschenmechanik nach Anspruch 1, 2, 10, 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (19) und das Stützelement (22) so beabstandet sind, daß das Sperrelement räumliche Einstellbewegungen ausführen kann.

13. Ratschenmechanik nach Anspruch 1, 2, 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (22) an der Anlagefläche (24) seitenbeweglich abgestützt ist.

14. Ratschenmechanik nach Anspruch 1, 2, 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (19) zungenförmige Ansätze (21) aufweist, die das Stützelement (22) seitlich einfassen.

15. Ratschenmechanik nach Anspruch 1, 2, 10 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenwänden der Ausnehmung im Gehäuse (2) und den Seitenflächen des Stützelementes (22) Zwischenräume (25a, 25b) vorhanden sind, die eine Längsbewegung des Stützelementes zulassen.

16. Ratschenmechanik nach Ansprüchen 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Härte von Sperrelement (5, 19) und/oder Stützelement (8, 17, 22) höher ist als die des Gehäuses (2).