DE10309274A1

DE10309274A1 - Klinkengesperre für einen Freilauf

Info

Publication number: DE10309274A1
Application number: DE10309274A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dirnberger
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2003-10-30
Also published as: WO2003085280A1; AU2003210414A1

Abstract

Bei einem Klinkengesperre für einen Freilauf mit einem kreisscheibenförmigen Raststern (1) und einer um einen Drehpunkt (3) schwenkbar gelagerten, in Einrastausnehmungen (2) des Raststerns (1) eingreifenden Klinke (4), auf welche eine auf den Raststern (1) gerichtete Federkraft (7) einwirkt, weist erfindungsgemäß die Klinke (4) zwei in Bezug auf den Raststern (1) radiale Einrastzapfen (5, 6) für den passenden Eingriff in zwei benachbarten Einrastausnehmungen (2) auf.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Klinkengesperre für einen Freilauf, mit einem kreisscheibenförmigen Raststern, welcher in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Einrastausnehmungen aufweist, und mit einer um einen Drehpunkt schwenkbar gelagerten, in einer Einrastausnehmung eingreifenden Klinke, auf welche eine auf den Raststern gerichtete Federkraft einwirkt, wobei die Klinke einen in Bezug auf den Raststern radialen Einrastzapfen für den Eingriff in der Einrastausnehmung aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Ein Klinkengesperre ist allgemein für die Verdrehsicherung, insbesondere als Ablaufsicherung für schaltbare Freiläufe, einsetzbar. Aus der Druckschrift DE 29 32 915 C2 ist ein Klinkengesperre bekannt, welches entsprechend seiner Verwendung zwei getrennte, durch Druckfedern beaufschlagte Klinken mit entgegengesetzter Wirkrichtung aufweist.

In zwei Richtungen wirkende Freiläufe, die ein wechselndes Drehmoment abfangen sollen, beginnen oft aufgrund des Nachgreifens zu "kriechen". Aus Sicherheitsgründen ist aber ein "Kriechen" in den meisten Fällen unzulässig. Um dem "Kriechen" entgegenzuwirken und eine sichere Haltefunktion zu gewährleisten, wird der Freilauf mit einem Klinkengesperre kombiniert, welches eine formschlüssige Verbindung einer Klinke mit einem Raststern ermöglicht. Um Platz und Kosten zu sparen, muß die Klinke im eingerasteten Zustand ein Drehmoment in beiden Richtungen übertragen können, d. h. sie darf unabhängig vom anliegenden Drehmoment nicht selbständig aussteuern. Bekannte Klinkensysteme wirken derart, dass die Klinke in einer Richtung schließend und in der anderen Richtung öffnend wirkt. Dies bedeutet, dass zur Drehmomentübertragung in beiden Richtungen mindestens zwei Klinkensysteme erforderlich sind.

Aus der Druckschrift US 5,269,195 A ist ein Klinkengesperre der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem die Klinke in beiden Richtungen keilförmig in entsprechenden Ausnehmungen eines Raststerns eingreift. Dies bedeutet, dass zwar in beiden Drehrichtungen Drehmomente übertragen werden können, dass aber die Klinke in Abhängigkeit des Eingriffswinkels und der Anfederung ab einem bestimmten Drehmoment ausschwenkt. Dieses muß auf jeden Fall vermieden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klinkengesperre mit nur einer Klinke für die Arretierung eines Raststerns in dessen beiden Drehrichtungen zu schaffen, bei welchem die Klinke in ihrer eingerasteten bzw. Schließstellung sicher gehalten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jede Einrastausnehmung von zwei Zahnflanken begrenzt ist, welche in der stirnseitigen Ansicht des Raststerns jeweils parallel zu einem gemeinsamen Raststernradius verlaufen, und dass der Einrastzapfen entsprechend ausgerichtete Zahnflanken aufweist, mit welchen er in der Raststellung passend in die jeweilige Einrastausnehmung eingreift.

Die Klinke kann zwei in Bezug auf den Raststern radiale Einrastzapfen für den passenden Eingriff in zwei benachbarten Einrastausnehmungen aufweisen. Dabei kann der Drehpunkt der Klinke auf einer in Bezug auf den Raststern tangentialen Nulllinie angeordnet sein. An der Klinke kann ein Angriffspunkt für eine der Federkraft entgegengerichtete Aussteuerungskraft ausgebildet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind die Zahnflanken des Einrastzapfens bzw. der Einrastausnehmung im Winkel von 90° gegenüber dem Grunde der Einrastausnehmung angeordnet. Der Drehpunkt der Klinke ist so gewählt, dass bei Ausführung mit nur einem Einrastzapfen die Wirkungslinie der Umfangskraft des Raststerns oder bei Ausführung mit zwei Einrastzapfen die Wirkungslinie der resultierenden Umfangskräfte des Raststerns durch den Drehpunkt verläuft.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Klinkengesperre mit einer Klinke, welche zwei Einrastzapfen aufweist, in einer Seitenansicht;
Fig. 2 eine Klinke des Klinkengesperres nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 einen Raststern des Klinkengesperres nach Fig. 1 in verkleinerter Darstellung;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Klinkengesperre mit einer Klinke, welche nur einen Einrastzapfen aufweist, in noch nicht eingerasteter Stellung der Klinke, in einer Seitenansicht;
Fig. 5 das Klinkengesperre nach Fig. 4 in eingerasteter Stellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Ein in den Fig. 1 bis 3 dargestelltes erfindungsgemäßes Klinkengesperre für einen schaltbaren Freilauf weist einen kreisscheibenförmigen Raststern 1 auf, an dessen äußerer Oberfläche in Umfangsrichtung in gleichen Abständen hintereinander Einrastausnehmungen 2 ausgebildet sind. Neben dem Raststern 1 ist achsparallel zu diesem in einem Drehpunkt 3 eine Klinke 4 schwenkbar gelagert, an welcher zwei abstehende Einrastzapfen 5 und 6 angeformt sind. Diese weisen auf den Raststern 1.
Eine von einer Druckfeder hervorgerufene Federkraft 7 bewirkt eine Verschwenkung der Klinke 4 um ihren Drehpunkt 3 zu dem Raststern 1 hin. Dabei können die beiden Einrastzapfen 5 und 6 in zwei benachbarte Einrastausnehmungen 2 des Raststerns 1 passend hineingelangen. Auf diese Weise wird der Raststern 1 in seiner Stellung arretiert, so dass er gegen Verdrehung gesichert ist. Die Verdrehsicherung kann durch eine gezielte Aussteuerung gelöst werden, indem eine der Federkraft 7 entgegengerichtete größere Aussteuerungskraft an einem hierfür vorgesehenen Angriffspunkt 8 der Klinke 4 angreift.
In Bezug auf den kreisscheibenförmigen Raststern 1 ist der Drehpunkt 3 der Klinke 4 auf einer tangentialen Nulllinie 9 angeordnet. Wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, erzeugt ein Drehmoment M_D des Raststerns 1 mit dem mittleren Radius R_m an den beiden Einrastausnehmungen 2, in welchen die Einrastzapfen 5 und 6 der Klinke 4 eingreifen, Kräfte in dem Raststern 1 und Reaktionskräfte in der Klinke 4.
An dem Einrastzapfen 5 wirkt die Kraft F₁ und an dem Einrastzapfen 6 wirkt die Kraft F₂. Die Wirkungslinie 10 der Kraft F₁ läuft rechts an dem Drehpunkt 3 der Klinke 4 in einem Abstand a₁ vorbei, so daß ein Moment M erzeugt wird. In entsprechender Weise läuft die Wirkungslinie 11 der Kraft F₂ links an dem Drehpunkt 3 der Klinke 4 in einem Abstand a₂ vorbei, so daß ein dem Moment M_r entgegengerichtetes Moment M_l erzeugt wird.
Die konstruktive Gestaltung des Klinkengesperres ist nun so gewählt, daß folgende Gleichungen gelten:
F₁ = F₂
a₁ = a₂
F₁ × a₁, = F₂ x a₂
M_r = M_l
ΣM = 0
Da die Summe der Drehmomente Null ist, wirkt die Klinke in beiden Richtungen. Wenn der Drehpunkt außerhalb der Nulllinie liegen würde, würde die Klinke in einer Richtung schließend und in der anderen Richtung öffnend wirken. Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten erfindungsgemäßen Klinkengesperre ist der Raststern 1 unverändert. Jede der in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Einrastausnehmungen 2 ist von zwei Zahnflanken 12 begrenzt, die in der stirnseitigen Ansicht parallel zu dem zwischen ihnen befindlichen Raststernradius 13 verlaufen. Die Klinke 14 weist hier nur einen Einrastzapfen 5 auf, dessen beide Zahnflanken 15 in der Raststellung entsprechend den Zahnflanken 12 des Raststerns 1 angeordnet sind, so dass der Einrastzapfen 5 in der zugehörigen Einrastausnehmung 2 passend eingreift.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungen wirkt die Umfangskraft U bzw. die resultierende Umfangskraft aufgrund des Drehmomentes M_D des Raststerns 1 längs einer durch den Drehpunkt 3 der Klinke 4 bzw. 14 verlaufenden Linie und rechtwinkelig zu den Zahnflanken 15 der Klinke 4 bzw. 14. Daher ist hier ein Ausschwenken der Einrastzapfen 5, 6 der Klinke 4 bzw. 14 aus der jeweiligen Einrastausnehmung 2 des Raststerns 1 nicht möglich. Bezugszeichen 1 Raststern
2 Einrastausnehmung
3 Drehpunkt
4 Klinke
5 Einrastzapfen
6 Einrastzapfen
7 Federkraft
8 Angriffspunkt
9 Nulllinie
10 Wirkungslinie von F₁,
11 Wirkungslinie von F₂
12 Zahnflanke
13 Raststernradius
14 Klinke
15 Zahnflanke
M_D Drehmoment
F₁ Kraft
F₂ Kraft
a₁ Abstand
a₂ Abstand
M_r Moment
M_l Moment
U Umfangskraft

Claims

1. Klinkengesperre für einen Freilauf, mit einem kreisscheibenförmigen Raststern (1), welcher in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Einrastausnehmungen (2) aufweist, und mit einer um einen Drehpunkt (3) schwenkbar gelagerten, in einer Einrastausnehmung (2) eingreifenden Klinke (4, 14), auf welche eine auf den Raststern (1) gerichtete Federkraft (7) einwirkt, wobei die Klinke (4, 14) einen in Bezug auf den Raststern (1) radialen Einrastzapfen (5) für den Eingriff in der Einrastausnehmung (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einrastausnehmung (2) von zwei Zahnflanken {12) begrenzt ist, welche in der stirnseitigen Ansicht des Raststerns (1) jeweils parallel zu einem gemeinsamen Raststernradius (13) verlaufen, und dass der Einrastzapfen (5) entsprechend ausgerichtete Zahnflanken (15) aufweist, mit welchen er in der Raststellung passend in der jeweiligen Einrastausnehmung (2) eingreift.

2. Klinkengesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (4) zwei in Bezug auf den Raststern (1) radiale Einrastzapfen (5, 6) mit parallelen Zahnflanken (15) für den passenden Eingriff in zwei entsprechenden Einrastausnehmungen (2) aufweist.

3. Klinkengesperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einrastausnehmungen (2) an dem Raststern (1) unmittelbar benachbart sind.

4. Klinkengesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt (3) der Klinke (4) auf einer in Bezug auf den Raststern (1) tangentialen Nulllinie (9) angeordnet ist.

5. Klinkengesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Klinke (4) ein Angriffspunkt (8) für eine der Federkraft (7) entgegengerichtete Aussteuerungskraft ausgebildet ist.