DE1102514B - Klemmrollengesperre fuer Schaltwerksgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klemmrollengesperre für Schaltwerksgetriebe mit angetriebenem Außenring, einem an der Oberfläche mit Nuten, die in der Freilaufrichtung abfallen und Schultern aufweisen, versehenen Innenring und einem Kranz von zwischen Außenring und Innenring angeordneten federbelasteten Klemmrollen.

Die Erfindung besteht dabei darin, daß jede Klemmrolle bei Anlage an der Schulter der Nut des Innenringes zwischen Innenring und Außenring in der Größenordnung eines leichten Laufsitzes Lose aufweist, wobei in dieser Stellung der Klemmrolle die Richtung des Federdruckes gegenüber der Klemmfläche am Grund der Nut unter 100 bis 110°, vorzugsweise 105°, geneigt ist und genau durch die Achse der Klemmrolle oder auf der erweiterten Keilspaltseite knapp an der Achse der Klemmrolle vorbeigeht und ferner zwischen den in Bohrungen des Innenkranzes untergebrachten Federn und den Klemmrollen druckübertragende Kugeln liegen.

Eine weitere Ausgestaltung des Gesperres nach der Erfindung besteht darin, daß der Außenring durch zwei auf beidseitigen Nabenansätzen des Innenringes laufenden Führungsringen getragen ist.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß der Außenring durch auf dem Innenring aufgesetzte Wälzlager getragen ist, deren Laufringe zur seitlichen Führung der Klemmrollen dienen.

Bei einer weiteren Bauform eines Gesperres nach der Erfindung ist an Stelle der in Bohrungen untergebrachten Federn ein wellenförmig gestaltetes federndes Band vorhanden, das in einer Ringnut des Innenringes eingelegt ist und dessen Wellenberge unter den Klemmrollen liegen. Dabei können vorteilhafterweise die Wellenberge des Federbandes Einbuchtungen zur Aufnahme von druckübertragenden Kugeln aufweisen und an diesen Stellen in den Seitenwänden der Ringnuten nach innen gehende Führungsrillen vorhanden sein,

Bei den bekannten Rollenklemmgesperren werden die Klemmrollen unmittelbar durch den Druck von Federn in die Klemmstellung gedrückt. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß während der Freilaufbewegung des zylindrischen Ringes zwischen den Klemmrollen und dem Ring eine gleitende Reibung entsteht, gleichgültig, ob es sich um den Außen- oder Innenring des Gesperres handelt. Je nach dem Anpreßdruck, der durch die Federn ausgeübt wird, werden dabei nach einer gewissen Zeit an den Klemmrollen Abplattungen auftreten, oder es werden an den Sperrflächen der Laufringe Auskehlungen entstehen. Durch diese Veränderung der Rolle zu einem Vieleck und der Änderung des Klemmwinkels der Sperrflächen durch entstehende Auskehlungen wird schließlich das Rollen-Klemmrollengesperre
für Schaltwerksgetriebe

Anmelder:

Heinrich Gensheimer jun.,

Christian Gensheimer,

Altleiningen (Pfalz),

und Valentin Gensheimer,

Carlsberg (Pfalz)

Heinrich Gensheimer jun., Christian Gensheimer,

Altleiningen (Pfalz),

und Valentin Gensheimer, Carlsberg (Pfalz),
sind als Erfinder genannt worden

klemmgesperre versagen, insbesondere dann, wenn es in einem Schaltwerksgetriebe mit hoher Schaltwechselzahl verwendet wird.

Man hat aus diesem Grunde auch schon Rollenklemmgesperre entwickelt, die ohne Federn arbeiten, doch erfordern diese eine hohe Herstellgenauigkeit und werden dadurch teuer. Fertigungstoleranzen führen dazu, daß bei derartigen Gesperren nicht alle Klemmrollen mit Sicherheit ihren Anteil am Klemmdruck ausüben und auch ihren Anteil an der Getriebeleistung übertragen. Da ferner bei derartigen Gesperren die Klemmrollen zugleich zur Lagerung des zylindrischen Laufringes dienen, muß für ein ausreichendes Spiel während des Freilaufs gesorgt werden. All dies wirkt zusammen dahingehend, daß derartige Gesperre ungenau ansprechen.

Alle diese Nachteile sind bei den Ausführungsformen des Rollenklemmgesperres nach der Erfindung vermieden, da eine ständige Klemmbereitschaft der Rollen besteht, aber zugleich dafür gesorgt ist, daß während der Freilaufbewegung des glatten Lauf ringes sich die Rollen von den Sperrflächen des andern Lauf-

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ringes frei abheben. Durch dieses Abheben wird in- Klemmrolle zu Beginn des Arbeitshubes in Klemmfolge der verringerten Reibung eine ungehinderte bereitschaft bringt, daß aber die Kraftkomponente in Wälzbewegung der Rollen an dem glatten Laufring radialer Richtung, die beim Leerhub die Klemmrolle ermöglicht. abhebt, wesentlich größer ist. Dies wird dadurch er-

Es ist besonders zu beachten, daß bei Klemmrollen- 5 reicht, daß die Kraftrichtung der Feder zur Keilfläche gesperren, die in Schaltwerksgetrieben verwendet am Innenring unter einem Winkel zwischen 100 und werden, anders geartete und schwerere Betriebsbedin- 110°, vorzugsweise 105°, geneigt ist, so daß die gungen vorliegen als bei Klemmrollenfreilaufkupplun- Klemmrollen vom Innenkranz abgehoben werden. Dagen. Bei derartigen Freilaufkupplungen erfolgt der bei können die Klemmrollen am Außenring abrollen, Wechsel von Freilaufstellung zu Klemmstellung ver- io und ein Gleiten wird vermieden. Wird dieBewegungshältnismäßig selten, während bei Schaltwerksgetrie- richtung des Außenringes umgekehrt, so wird die hen das Gesperre in einer Sekunde 20- bis 25mal Klemmrolle durch den Ölfilm in der Bewegungsrichsperren und wieder lösen muß. Dabei werden gerade tung des Außenringes so weit mitgenommen, daß die bei Schaltwerkswechselgetrieben hohe Forderungen Wirkungsrichtung des Federdruckes an der Achse der gestellt, so z. B. die, daß die Drehzahleinstellung für 15 Klemmrolle vorbeiläuft, wodurch die in der ursprüngdie Abtriebswelle sich in der Nähe der Drehzahl liehen Lage sehr geringe Umfangskomponente der Null, also wenn der Schaltwerkshub nur noch klein Federkraft größer wird, was dazu führt, daß die ist, feinfühlig und genau erfolgen soll. Um die Klemm- Klemmrolle in den Keilspalt zwischen Innenkranz rollen für diese Aufgabe in steter Klemmbereitschaft und Außenkranz hineingedrückt wird. Bei diesen Bezu halten und toten Gang zu vermeiden, hat man sie 20 wegungen handelt es sich um sehr kleine Wege. Das durch Federn oder ähnliche Mittel möglichst in Rieh- Abheben der Klemmrolle ist etwa nur ein Entlasten, tung des sich verengenden Keilspaltes zwischen dem und auch beim Einkeilen der Klemmrolle in den Keil-Außenkranz und dem Innenkranz anzudrücken ver- spalt wird nur ein Weg zurückgelegt, der in der Grösucht. Das ist wohl gelungen, jedoch hat sich dabei ßenordnung des üblichen Lagerspiels eines Kugelder Wirkungsgrad des Getriebes verschlechtert, weil 25 lagers liegt. Trotzdem sind die in ihrer absoluten die Federn die Rollen auch beim Leerhub in die Keil- Größe so kleinen Wege relativ zu den geringen pro spalte pressen, wodurch ein Abwälzen am Außenkranz Schalthub zurückzulegenden Wegen nicht zu vernachverhindert, vielmehr ein Gleiten herbeigeführt wird. lässigen. Sie reichen aus, um zu dem nach der Erfin-Daß ein solches Gleiten einen wesentlichen Leistungs- dung beabsichtigten Ergebnis zu kommen, daß nämverlust ergibt, ist bekannt. Aus diesem Grunde ist 30 lieh trotz der dauernden Klemmbereitschaft der man z. B. bei Klemmrollenfreiläufen dazu übergegan- Klemmrollen ein Entlasten oder Abheben der Klemmgen, die meist nicht als Rollen ausgebildeten Klemm- rollen vom Innenkranz während des Leerhubes in körper so zu gestalten, daß sie in der Freilaufstellung einem ausreichenden Maße erfolgt,
von den Keilflächen am Innenkranz abgehoben wer- Ein weiteres wesentliches Moment liegt auch darin, den, wofür entweder besondere Einrichtungen vor- 35 daß zwischen der einen nahezu radialen Druck ausgesehen wurden oder die auf die Klemmkörper ein- übenden Feder und der Klemmrolle eine drucküberwirkenden Fliehkräfte verwendet wurden. tragende Kugel angeordnet ist, die mit der Klemm-

Die besondere, der Erfindung zugrunde liegende rolle nur punktförmig in Berührung steht. Diese AnAufgabe, das Abheben der Klemmrollen beim Leer- wendung einer solchen Kugel ist an sich bekannt, hub auch bei einem Klemmrollengesperre für Schalt- 40 doch kommt dieser Kugel bei den sehr geringen Bewerkswechselgetriebe bei einer sehr hohen Schaltfre- wegungen des Außenringes eine besondere Aufgabe quenz zu lösen, konnte nicht auf dem genannten Weg zu. Durch die Kugel wird nämlich beim Bewegen des erfolgen, weil die Schaltfrequenzen zum Wirksam- Außenringes in Arbeitsrichtung die Klemmrolle zu werden von Zusatzeinrichtungen zu hoch, die Dreh- einer Art Kippbewegung veranlaßt, wodurch sie in zahlen zum Ausnutzen von Fliehkräften zu niedrig 45 den Keilspalt zwischen den Innenring und Außenring sind. eintritt und in die Klemmstellung gelangt. Dies ist

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nun wichtig, denn Gesperre oder Freilaufkupplungen mit

darin, daß die an sich vorhandenen Federn das Ab- Klemmkörpern, die nicht abrollen oder kippen, son-

heben der Klemmrollen während des Leerhubs bewir- dern durch Verschieben in die Klemmstellung gelan-

ken sollen, wozu es allerdings der eingangs genannten 50 gen, versagen bei Anwendung für Schaltwerke mit

Ausgestaltungsmaßnahmen bedarf. hohen Schaltfrequenzen und kleinen Schalthüben

Es war an sich bekannt, eine Feder zum Herbei- schon bei geringen Verschiebewiderständen, z. B. führen der Klemmbereitschaft der Klemmkörper an- durch den Widerstand kalten Schmieröles; es tritt das zuordnen, bei der die Kraftrichtung so geneigt ist, bekannte Durchrutschen ein. Das gleiche Versagen erdaß die Kraft beim Zerlegen eine radial nach außen 55 folgt bei einem Gesperre oder bei einer Freilaufkuppgehende und eine in Umfangsrichtung gehende Korn- lung mit Klemmrollen, wenn die Keilflächen am Innenponente aufweist, jedoch sind bei diesen bekannten ring durch Eindrücken der Rollen eine plastische VerKupplungen die beiden Kraftkomponenten etwa gleich formung erfahren haben oder wenn die Klemmrollen groß, weil die Feder etwa unter einem Winkel von durch Verschleiß Abplattungen aufweisen.
140° zur Keilfläche geneigt wirksam ist. 60 Es ist zwar bekannt, bei einem ständig wirksamen

Bei diesen bekannten Kupplungen können aber die Klemmgesperre zwischen zwei scheibenförmigen Tei-

Klemmrollen von der Keilfläche nicht abgehoben wer- len eines Zahnrades Druckfedern für Klemmrollen

den, weil sie am Innenkranz und Außenkranz an- vorzusehen, bei denen die Druckrichtung der Feder

liegen. . vor der Achse der Klemmrolle vorbeiführt. Bei einem

Demgegenüber wird bei dem Klemmgesperre nach 65 derartigen Gesperre handelt es sich aber nicht um ein

der Erfindung durch die Feder ein Abheben der Klemmrollengesperre für ein Schaltwerksgetriebe und

Klemmrollen beim Leerhub dadurch bewirkt, daß die wird bei diesem Gesperre eine Freilaufstellung nicht

Feder eine Kraft auf die Klemmrolle in einer solchen gebraucht. Aus diesem Grunde ist auch die Feder so

Richtung ausübt, daß wohl eine kleine Kraftkompo- eingebaut, daß die Richtung ihrer Kraft relativ zum

nente in Umfangsrichtung vorhanden ist, die die 70 Keilspalt und zur Achse der Klemmrolle so verläuft,

daß keine radiale, ein Abheben der Klemmrolle bewirkende Kraftkomponente auftreten kann, vielmehr wird die Klemmrolle ausschließlich in der Richtung des Keilspaltes angedrückt.

Die Erfindung sei an Hand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in schematischen Darstellungen

Fig. 1 einen Aufriß eines Rollenklemmgesperres teils in Ansicht, teils geschnitten,

Fig. 2 einen Seitenriß des Gesperres nach Fig. 1 teils in Ansicht, teils geschnitten,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen ebensolchen Ausschnitt, jedoch mit einer anderen Bauform eines Rollenklemmgesperres, und

Fig. S die Ausbildung der Ringnuten in dem Innenring des Gesperres nach Fig. 4.

Ein Rollenklemmgesperre besteht im wesentlichen aus einem Innenring 1 und einem Außenring 2. Bei dem dargestellten Beispiel sei der Außenring 2 treibend. Der Innenring 2 ist an seinem Umfang mit Keilstufenflächen 3 versehen, die in der Richtung des Pfeiles F abfallen und an ihrer höchsten Stelle eine Schulter 4 besitzen. Hinter jeder Schulter 4, also an der tiefsten Stelle der Keilstufenfläche 3, sind Bohrungen 5 angebracht, die gegen die Keilstufenfläche unter einem Winkel α geneigt sind. Nach Fig. 2 sind jeweils zwei Bohrungen 5 in jeder Fläche 3 angebracht. In dem Ringraum 6 zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 sind Rollen 7 eingelegt. In den Bohrungen 5 sind Kugeln 8, die durch Federn 9 gegen die Rollen 7 gedrückt werden. Der Außenring 2 ist auf Führungsringen 10 gelagert, die durch Sicherungsringe 11 axial festgelegt sind.

Die Kugeln 8 berühren die zugehörige Klemmrolle 7 außermittig (Fig. 3), so daß der von der Feder ausgeübte Druck, der etwa in Richtung der Bohrung 5 verläuft, also in Richtung des Pfeiles D1 in geringem Maß in eine Kraft D 2 an der Klemmrolle 7 umgewandelt wird. Durch diese Kraft D 2 wird die Klemmrolle 7 in Klemmbereitschaft gehalten.

Wenn der Außenring 2 in Richtung des Pfeiles F, also in Freilaufrichtung, gedreht wird, lösen sich die Klemmrollen 7 aus der Klemmstellung und sind dabei bestrebt, über die Kugeln 8 hinwegzurollen. Dies ist aber dadurch verhindert, daß der von den Federn 9 ausgeübte Druck die Rollen von den Sperrflächen abhebt. Die Kugeln 8 wirken dabei wie ein Wälzlager und lassen die Klemmrollen 7 eine Wälzbewegung entsprechend dem Freilaufweg des Außenringes 2 vornehmen.

Wird der Außenring 2 in Richtung des Pfeiles A gedreht, so wird die Kraft D 2 wirksam. Die Klemmrollen gehen in Klemmstellung und nehmen dann den Innenring in der Richtung A mit. In Fig. 3 sind außer den Kräften D1 und D 2 auch die Berührungstangente T, zwischen Rolle 7 und Kugel 8 die Rollenquerachse R und die Senkrechte S zur Klemmfläche 3 eingetragen, ferner der Neigungswinkel α der Bohrung 5 zur Klemmfläche 3, der Winkel β zwischen der Druckrichtung D1 und der Rollenquerachse R und der Klemmwinkel γ zwischen der Klemmfläche 3 und der Tangente B im Berührungspunkt der Kugel 7 am Außenring 2.

Der Außenring 2 ist auf Nabenansätzen des Innenringes 1 mittels der Führungsringe 10 gelagert. An die Steile der Führungsringe können auch Wälzlager treten.

Eine andere Ausführungsform zeigt Fig. 4, in der ein Ausschnitt aus einem Rollenklemmgesperre dargestellt ist, bei dem die unter Federdruck stehenden Kugeln durch eine wellenförmig geformte Feder 12 ersetzt sind. An mindestens zwei Stellen am Umfang des Innenringes 1 sind Ringnuten 13 (Fig. 5) eingearbeitet, in denen die wellenförmigen Federn 12 eingelegt sind, die sich innen auf der Sohle der Ringnuten abstützen, außen gegen die Klemmrollen 7 drükken. Die Funktion ist die gleiche, wie sie bereits bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist. Die Scheitel der Wellenberge werden von den Klemmrollen berührt und entsprechen hinsichtlich der oben beschriebenen Wälz- oder Kippbewegung der Klemmrollen den Kugeln 8 der Ausführung nach Fig. 1 bis 3. Auch die Druckrichtung der Wellenberge an den Berührungsstellen mit den Klemmrollen entspricht der Kraftrichtung D1 nach Fig. 3.

Um diese Verhältnisse mit Sicherheit zu erhalten, kann man zusätzlich Druckkugeln verwenden. In den wellenförmig geformten F.edern werden dort, wo sie die Klemmrollen berühren, Einbuchtungen zur Aufnahme von Kugeln vorgesehen. In den Wänden der Ringnuten 13 werden an diesen Stellen nach innen gehende Führungsrillen 14 angeordnet (Fig. 5).

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Klemmrollengesperre für Schaltwerksgetriebe mit angetriebenem Außenring, einem an der Oberfläche mit Nuten, die in der Freilaufrichtung abfallen und Schultern aufweisen, versehenen Innenring und einem Kranz von zwischen Außenring und Innenring angeordneten federbelasteten Klemmrollen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmrolle (7) bei Anlage an der Schulter (4) der Nut (3) des Innenringes (1) zwischen Innenring (1) und Außenring (2) in der Größenordnung eines leichten Laufsitzes Lose aufweist, wobei in dieser Stellung der Klemmrolle die Richtung des Federdruckes (D 1) gegenüber der Klemmfläche am Grund der Nut (3) unter 100 bis 110°, vorzugsweise 105°, geneigt ist und genau durch die Achse der Klemmrolle (7) oder auf der erweiterten Keilspaltseite knapp an der Achse der Klemmrolle (7) vorbeigeht und ferner zwischen den in Bohrungen (5) des Innenkranzes (1) untergebrachten Federn (9) und den Klemmrollen (7) druckübertragende Kugeln (8) liegen.

2. Klemmrollengesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (2) durch zwei auf beidseitigen Nabenansätzen des Innenringes (1) laufenden Führungsringen (10) getragen ist.

3. Klemmrollengesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (2) durch auf dem Innenring (1) aufgesetzte Wälzlager getragen ist, deren Laufringe zur seitlichen Führung der Klemmrollen (7) dienen.

4. Klemmrollengesperre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der in Bohrungen (5) untergebrachten Federn (9) ein wellenförmig gestaltetes federndes Band (12) vorhanden ist, das in einer Ringnut (13) des Innenringes (1) eingelegt ist und dessen Wellenberge unter den Klemmrollen liegen.

5. Klemmrollengesperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge des

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Federbandes (12) Einbuchtungen zur Aufnahme von druckübertragenden Kugeln aufweisen und an diesen Stellen in den Seitenwänden der Ringnuten (13) nach innen gehende Führungsrillen (14) vorhanden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 141 630; britische Patentschrift Nr. 726 575; USA.-Patentschrift Nr. 1 968 338.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen