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Klemmkupplung Die Erfindung betrifft eine Klemmkupplung für zwei neben-
oder ineinanderliegende und entweder gegeneinander axial bewegbare oder konzentrisch
drehbare Teile mit wenigstens zwei zwischen den beiden Teilen einander gegenüberliegend
angeordneten Keilen mit inneren Schräg- und äußeren Druckflächen.
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Bei den meisten Kupplungen dieser Art ist die Keilfläche mit einem
der beiden zu kuppelnden Teile verbunden, oder sie ist ein fester Bestandteil desselben,
und ein Klemmkörper, z: B. eine Rolle od. dgl., wird zwischen diese Keilfläche und
eine Klemmfläche an dem anderen Kupplungsteil geklemmt. Diese Anordnung bewirkt,
daß die Keilfläche und die Klemmfläche auf die Rolle Reaktionsdrücke ausüben, die
dahingehend wirken, die Rolle aus der Klemmlage zu lösen. Um die Rolle in der Klemmlage
zu halten, ist es notwendig, elastische Mittel vorzusehen oder elastische Verformungen
der Teile zu ermöglichen, die um so stärker sein müssen, je steiler die Keilfläche
ist. Dies hat zur Folge, daß ein Lösen der Kupplung gegen die Wirkung jener elastischen
Mittel eine beträchtliche Kraft erfordert, die nur durch Übersetzungshebel oder
ähnliche Mechanismen erreicht werden kann, so daß der apparative Aufwand entsprechend
groß ist. Wenn man einen anderen Weg geht und die Steigung der Keilfläche vermindert,
um schwächere elastische Mittel verwenden zu können, so werden die Normaldrücke
an den Keil- und Klemmflächen übermäßig groß, so daß man gezwungen ist, die von
der Kupplung zu Übertragende Antriebskraft auf geringe Werte zu beschränken, um
die Klemmflächen nicht zu zerstören.
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Außerdem tritt, ganz gleich, welche Mittel zur Aufrechterhaltung und
Gewährleistung der Klemmung angewandt werden, beim Kuppeln und Entkuppeln ein relatives
Gleiten auf, d. h. die Kupplung hat, was üblicherweise mit Spiel oder Totgang bezeichnet
wird und bei den meisten Anwendungen störend wirkt.
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Es sind ferner Klemmkupplungen bekannt, bei welchen zwischen zwei
Klemmflächen des einen der zu kuppelnden Teile und einem Rollenpaar, das in dem
anderen zu kuppelnden Teil in einer zu den Klemmflächen des ersten Teils normal
gerichteten Führung liegt, ein freier Keil zwischen der einen Rolle und der ihr
benachbarten Klemmfläche angeordnet ist. Hierbei ergeben sich beim Festklemmen Drücke
in der Bewegungsrichtung der zu kuppelnden Teile, durch welche die gleichen vorerwähnten
Nachteile auftreten.
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Zweck der Erfindung ist es, die vorerwähnten Mängel der bekannten
Klemmkupplungen zu beseitigen. Die Erfindung betrifft eine in ihrer Wirkungsrichtung
nicht umkehrbare, ohne Spiel arbeitende Klemmkupplung, die die Kraftübertragung
zwischen mindestens zwei Flächen sichert und leicht gelöst werden kann. Zu diesem
Zweck ist die Klemmkupplung nach der Erfindung, die für zwei neben- oder ineinanderliegende
und entweder gegeneinander axial bewegbare oder konzentrisch drehbare Teile mit
wenigstens zwei zwischen den beiden Teilen einander gegenüberliegend angeordneten
Keilen mit inneren Schräg- und äußeren Druckflächen bestimmt ist, so ausgebildet,
daß in an sich bekannter Weise zwei oder mehr sich gegenseitig berührende, mit dem
einen Teil der Kupplung bewegbare und in ihm geführte Rollkörper zwischen den beiden
in der gesperrten Bewegungsrichtung ansteigenden Keilflächen angeordnet sind und
daß diese Rollkörper in einer zu den Klemmflächen normalen Radialebene frei drehbar
sind.
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Wenn bei einer Klemmkupplung dieser Bauart der eine Teil gegenüber
dem anderen eine axiale Verschiebung erfährt, so muß zur Erfüllung der obengenannten
Bedingung eine gerade Anzahl von sich gegenseitig berührenden Rollkörpern vorhanden
sein. Werden aber die beiden Teile der Kupplung relativ zueinander verdreht, so
muß aus dem gleichen Grunde die Anzahl der sich gegenseitig berührenden Rollkörper
ungerade sein.
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In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung
an Hand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen
Axialschnitt durch eine zwischen zwei ineinanderliegenden und relativ gegeneinander
verschiebbaren Teleskopteilen angeordnete Klemmkupplung, Fig. 2 einen Axialschnitt
durch eine weitere, erfindungsgemäße Klemmkupplungsbauart mit Teleskopteilen, Fig.
3 einen Querschnitt durch eine zwischen zwei umlaufenden koaxialen Teilen angebrachte
Klemmkupplung gemäß der Erfindung.
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Bei einer Klemmkupplung gemäß Fig. 1 können in dem Rohr 11 die Bolzen
12 und 13 frei gleiten und sind miteinander durch den Querkeil 14 verbunden, welcher
in dem einen Ende 15 des Bolzens 12 gelagert und in Schlitzen 16 in dem Ende 17
des Bolzens 13 geführt ist. Diese Keilverbindung gestattet eine gegenseitige begrenzte
axiale Bewegung zwischen den Bolzen 12 und 13.
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Die Rollen 22, 23 liegen in einer Ausnehmung 24 des Bolzens 12 und
berühren die Schrägflächen 25 bzw. 26 der Keile 27 bzw. 28. Die Federn 29 bzw. 30
versuchen die Keile 27 bzw. 28 zwischen die Rollen 22 bzw. 23 und die innere zylindrische
Gleit- bzw. Klemmfläche 11 a des Rohres 11 zu schieben. Dabei laufen die Rollen
22 und 23 aufeinander.
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Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß der auf die beiden Gleit- bzw.
Klemmflächen 11 a ausgeübte Reibungsdruck sich auf die Außenflächen der Keile 27,
28 verteilt und nicht, wie bei den früheren bekannten Ausführungen, auf die Fläche
eines einzelnen Keiles auf einer der Gleitflächen und auf die Mantellinie einer
Rolle auf der anderen Gleitfläche. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit der Härtung
der Gleitflächen 11a vermieden, und es kann jedes Material mit einer geringeren
Festigkeit zur Herstellung dieser Teile verwendet werden. Außerdem kann man, da
die Keile 27, 28 an jede Form von Gleitflächen anpaßbar sind, während die Keilflächen
25, 26 plan bleiben, für jede Form dieser Gleitflächen Rollen verwenden.
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Die Verklemmung der Bolzen 12 und 13, wie beispielsweise in Fig.1
dargestellt, kann überall dort Anwendung finden, wo ein unzeitiges Lösen der beiden
verklemmten Teile durch eine ungewollte Einwirkung auf die Löseorgane vermieden
werden muß. Als Beispiel hierfür ist auf die Handbremse an Kraftfahrzeugen zu verweisen.
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Die Wirkungsweise der Klemmkupplung nach Fig. 1 ist folgende: Jede
axiale Bewegung des Bolzens 12 in Richtung des Pfeiles 0 erhöht den Druck der Rollen
22, 23 auf die Keile 27, 28 und somit den Druck der Keile 27, 28 auf die Gleitflächen
11a des Rohres 11. Man kann also den Bolzen 12 nicht bewegen, wenn man an ihm in
Pfeilrichtung 0 zieht und das Rohr 11 in axialer Richtung unbeweglich ist.
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Dagegen läßt sich der Bolzen 12 in der dem Pfeil 0 entgegengesetzten
Richtung bewegen, da durch diese Bewegung die Rollen 22,23 die Schrägflächen
25, 26 der Keile 27, 28 hinab und somit in Richtung des Lösens wandern. Man erreicht
ein Lösen auch dann, wenn man den Bolzen 13 in der dem Pfeil 0 entgegengesetzten
Richtung zieht.
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Wird auf den Bolzen 13 in Richtung des Pfeiles 0 ein Druck ausgeübt,
so ist eine geringe axiale Bewegung möglich, da der Querkeil 14 mit seinen Enden
in den axialen Längsschlitzen 16 in dem Bolzen 13 liegt. Dadurch ist eine gegenseitige
axiale Bewegung zwischen dem Bolzen 13 und dem Bolzen 12 möglich, und die Stirnfläche
31 des Bolzens 13 stößt dann auf die Stirnflächen der Keile 27, 28 und drückt diese
gegen den Druck der Federn 29, 30 zurück, bis der Bolzen 13 selbst auf die Stirnfläche
32 des Bolzens 12 auftritt. Der Bolzen 13 kann damit zusammen mit dem Bolzen 12
in Richtung des Pfeiles 0 frei bewegt werden. Sobald der Druck auf den Bolzen 13
aufhört, werden die Keile 27, 28 durch die Federn 29, 30 erneut gegen die Rollen
22, 23 gedrückt, und der Bolzen 12 wird wieder mit dem Rohr 11 verklemmt.
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Bei der in zwei Richtungen sperrenden Ausführung der Klemmkupplung
nach Fig. 2 trägt ein Bolzen 12' in den beiden Ausnehmungen24' und 24b' je ein Rollenpaar
22 ä , 23 ä bzw. 22 b', 23 b', welche sich auf den Schrägflächen
25d , 26a' bzw. 25b', 26b' der Keile 27a', 28' bzw. 27b', 28b'
abstützen, die sich durch die Federn 29', 30' gegeneinander abstützen. Die vier
Keile liegen außerdem in axialen Schlitzen 41, 42 des Zwischenrohres 43, deren axiale
Länge etwas größer ist als der Abstand der voneinander abgekehrten kleineren Stirnflächen
der Keilpaare 27a, 27 b'
bzw. 28 a', 28 b'.
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Auf diese Weise werden die Keile 27d; 28 ä bzw. 27 b', 28
b` zwischen die Rollen 22 d, 23 d bzw. 22 b',
23 b' und die Gleitflächen
11 a' des Rohres 11' eingeklemmt. Das Zwischenrohr 43 wird in Ruhestellung in einer
solchen Lage gehalten, daß die Stirnflächen der Schlitze 41, 42 die Stirnflächen
der Klemmkeile 27d, 28 d bzw. 27 b', 28 b' nicht berühren.
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In Fig. 3 ist eine weitere, andere Ausführungsform der Klemmkupplung
gemäß der Erfindung dargestellt, welche zum Kuppeln zweier koaxialer Wellen 11"
und 12" dient. Bei dieser Ausführung liegen drei Rollen 61, 62, 63 in einer durchgehenden
Nut 64 der Welle 12". Die innere zylindrische Fläche 11 a" der Welle 11" bildet
die Klemmfläche für die beiden Keile 65, 66, die durch die Federn 67, 68, zwischen
diese und die Rollen 61 bzw. 63 gedrückt werden. Zum Lösen der Klemmkupplung dient
eine schematisch durch die zwei Finger 69, 70 dargestellte Lösevorrichtung. Bei
dieser Anordnung sind die Drehmomente der Rollen bei der Berührung mit den Schrägflächen
der Keile 65, 66, wenn die Welle 12" in Richtung des Pfeiles 0" dreht, derart, daß
die Rollen 61 bzw. 63 versuchen, die Klemmung zu erhöhen. Dagegen kann sich die
Welle 12" in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil 0" frei drehen, da bei dieser
Drehung die Rollen 61, 63 die Keile 65, 66 in Löserichtung zu verschieben trachten.
Die die Klemmkupplung lösenden Finger 69, 70 verschieben bei Verdrehung in Richtung
des Pfeiles 0" zunächst die Keile 65, 66 gegen die Wirkung der Federn 67, 68. Es
ist selbstverständlich, daß es in diesem Falle notwendig ist, eine dritte lose Zwischenrolle
62, oder allgemeiner ausgedrückt, eine ungleiche Anzahl von Rollen vorzusehen, damit
die beiden äußeren, auf die Klemmkeile 65, 66 wirkenden Rollen 61, 63 die gleiche
Drehrichtung haben.