DE202022001523U1

DE202022001523U1 - Eine Kupplung, welche seine oszillierenden Drehungen in eine einseitige Drehung ohne Freilauf umwandelt, und ein auf dieser Kupplung basierendes Handwerkzeug

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Publication number: DE202022001523U1
Application number: DE202022001523.2U
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Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2022-08-01
Anticipated expiration: 2032-07-05

Abstract

Die Kupplung, die solche Elemente einer Freilaufkupplung, wie Federn (4) und federbelastete Sperrklinken (3), die in zwei Gruppen unterteilt sind, und ein starr mit der Abtriebswelle (2) verbundenes Sperrrad (1) hat, wobei die Gruppen auf gegenüberliegenden Seiten des Sperrrads (1) angeordnet sind und sich gleichzeitig und synchron in eine Richtung bewegen können, und die federbelasteten Sperrklinken (3) der Gruppen abwechselnd mit dem Sperrrad (1) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppenelemente auf einer beweglichen Platte (5) angeordnet sind, die sich um eine Achse (8) dreht, und starr auf der Hauptplatte (7) der Kupplung befestigt ist, und die Ausgangswelle (2) der Kupplung sich frei in der Bohrung der Hauptplatte (7) drehen kann und sich dabei frei in einer ringförmigen Einschnitt der beweglichen Platte (5) bewegen kann, und Elemente von Gruppen auf den Teilen von konzentrischen Kreisen angeordnet sind, die in ihrer Länge durch zwei Radien eines größeren konzentrischen Kreises bedingt begrenzt sind, und der gemeinsame Mittelpunkt dieser konzentrischen Kreise mit der Drehachse (8) der beweglichen Platte (5) zusammenfällt, in der wenn sich die bewegliche Platte (5) in einer Richtung dreht, sind die federbelasteten Sperrklinken (3) in einer Gruppe so angeordnet, dass sie auf die Zähne des Sperrrads (1) drücken und es abwechselnd in einer Richtung und gleichzeitig drehen, aber in der anderen Gruppe sind die federbelasteten Sperrklinken(3) so positioniert, dass sie auf der Zahnoberfläche des Sperrrads (1) gleiten und wenig Einfluss auf dessen Drehung haben, aber beim Ändern der Drehrichtung des beweglichen Rahmens (5) die federbelasteten Sperrklinken (3) dieser Gruppe nicht gleiten, sondern ihrerseits die erste Gruppe hat federbelastete in der Wenn sich die bewegliche Platte (5) in einer Richtung und in einer Gruppe dreht, (3), die auf der Zahnfläche des Sperrrads (1) gleiten und die Drehung des Sperrrads (1) kaum beeinflussen, die federbelasteten Sperrklinken (3) verfügen über Begrenzer (13) für ihre Drehung um ihre Achse (10) in Richtung der Abtriebswelle (2), und so drehen sich während der Pendel- Drehbewegungen der beweglichen Platte (5) das Sperrrad (1) und die Ausgangswelle der Kupplung (2) ohne Leerlauf in dieselbe Richtung.

Description

Seit dem Altertum haben die Menschen Geräte zur Umwandlung von Bewegungen erfunden und hergestellt. So wurden beispielsweise Kurbeltriebe zur Umwandlung von Hin- und Her Bewegungen in Drehbewegungen sowie freilaufende Kupplungen entwickelt.
Heutzutage werden in Verbrennungsmotoren in großem Umfang Kurbeltriebe verwendet, die jedoch nicht flexibel sind, und Freilaufkupplungen werden dort eingesetzt, wo sie nicht verwendet werden können (z. B. aufgrund ihrer Größe). Sie werden heute z. B. in Anlassern von Verbrennungsmotoren, Fahrrädern, Handwerkzeugen usw. verwendet. Freilaufende Kupplungen haben jedoch einen Nachteil: denselben Freilauf, der es nicht erlaubt, am Ausgang der Kupplung eine kontinuierliche Drehung zu erreichen.
Und die Notwendigkeit, eine kontinuierliche Rotation (ohne Freilauf) zu erreichen, ist ziemlich dringend.
Der Mechanismus zur Umwandlung derartiger Bewegungen ist mindestens seit Leonardo da Vinci bekannt. Dabei wird die Kippbewegung eines Hebels (von Hand) in eine lineare Hin- und Her Bewegung von zwei federbelasteten Zahnstangen umgewandelt, die das Sperrrad in eine Richtung drehen (ohne freie Bewegung).
Zu diesem Zweck werden moderne Kupplungen verwendet, bei denen sich zwei Gruppen von federbelasteten Zähnen hin und her bewegen
Die eine Gruppe ist linear und parallel zur anderen, und das Sperrrad zwischen den Gruppen dreht sich in einer kontinuierlichen Hin- und Her Bewegung.
Beispiele für solche Kopplungen finden sich in [1] und [2], wo Vorrichtungen zur Gewinnung elektrischer Energie auf Kosten der Energie von Wasserstands Änderungen (Gezeiten, Wellen) vorgeschlagen werden.
In [3] werden solche Kupplungen als Elemente von Variatoren für Transportmotoren verwendet, da sie die für freilaufende Kupplungen charakteristischen hohen dynamischen Stoßbelastungen reduzieren.
In [4] wurde die Verwendung solcher Kupplungen in Handwerkzeugen (anstelle von freilaufenden Kupplungen) gezeigt. Dort wurde auch festgestellt, dass die Bewegung von Gruppen von Federelementen immer parallel, aber nicht unbedingt linear sein sollte. Eine lineare Bewegung von parallelen Gruppen ist jedoch technisch einfacher zu realisieren. Daher wurden dort Kupplungen in Betracht gezogen, die nur eine lineare Vorwärts- und Rückwärtsbewegung von Gruppen von Federelementen zulassen. In der Tat ist die Parallelität der Gruppen für das Funktionieren solcher Kopplungen notwendig.
Es ist jedoch bekannt, dass es nicht nur parallele Linien, sondern auch parallele Kurven gibt. So heißt es in [5], dass konzentrische Kreise auch parallele Linien sind.
Offensichtlich sind auch die Teile konzentrischer Kreise, die zwischen zwei Radien eines größeren konzentrischen Kreises liegen, parallele Geraden.
Auf dieser Grundlage wurde ein Arbeitsmodell einer Kupplung entworfen und konstruiert, bei der sich Gruppen von federbelasteten Elementen entlang von Teilen konzentrischer (paralleler) Kreise bewegen. Die Kupplung erwies sich als ebenso praktikabel wie Kupplungen [4] - mit linearer Bewegung von Gruppen von Elementen. Und die Konstruktion einer solchen Kupplung erwies sich als einfach genug.

In ist der Aufbau einer solchen Kupplung als Teil des Handwerkzeugs dargestellt. Dies ist zulässig, da die Kupplung die Basis des Werkzeugs ist (es wird lediglich ein Griff hinzugefügt).

Geben wir die notwendigen Erklärungen zu .
Die Ausgangswelle 2 der Kupplung (des Handwerkzeugs) hat die Form eines Rohrs, dessen durchgehendes Innenloch die Form eines Sechskants hat, in den die auswechselbaren Bit des Handwerkzeugs eingesetzt werden muss. Da der Meißel von beiden Seiten des Rohres eingesetzt werden kann, ist ein Anschlag 14 für den Ersatzmeißel (Stift) in der Mitte des Rohres festmontiert. (Stift) ist starr in der Mitte des Rohrs angebracht.
Die Halterung des austauschbaren Bits in der Bohrung des Schafts 2 ist typisch (Dauermagnet oder federbelastete Kugel, wie bei bekannten Handwerkzeugen) und weist keine Besonderheiten auf. In sind diese Halterung und die Kupplungsschutzvorrichtung nicht bedingt dargestellt. Auf der Abtriebswelle 2 der Kupplung ist ein Sperrrad 1 starr befestigt und die Abtriebswelle 2 befindet sich in einer Öffnung auf der Hauptplatine 7 der Kupplung, die frei drehbar ist. Außerdem ist auf der Hauptplatine 7 die Achse 8 befestigt, um die die bewegliche Platte 5 Rotationsschwingungen ausführen kann.
In der beweglichen Platte 5 befindet sich eine Aussparung 6, deren Form (in Form eines Teils des Rings) und Abmessungen es ermöglichen, bei der Schwingung der beweglichen Platte 5 um die Achse 8, sich frei darin zu bewegen - Abtriebswelle 2.
Der Griff 9 des Handwerkzeugs ist in der Tat Teil der beweglichen Platte 5.
Die Anordnung der federbelasteten Sperrklinken 3 spielt dabei eine wichtige Rolle. Wie in [4] sind die federbelasteten Sperrklinken 3 in zwei Gruppen unterteilt, aber in den Gruppen liegen ihre Drehachsen 10 nicht auf geraden Linien, sondern auf Linien, die Teilen von konzentrischen Kreisen entsprechen, die von zwei Radien eines größeren Kreises begrenzt werden, mit dem Drehpunkt der beweglichen Platte 5 - auf der Achse 8.
Während in [4] beide Gruppen die gleiche Anzahl von Federelementen aufweisen, ist in dieser Kupplung die Anzahl der Federelemente in der Gruppe, die näher an der Drehachse 8 der beweglichen Platte 5 liegt, geringer als in der anderen Gruppe. Dies liegt daran, dass die Länge eines Teils des konzentrischen Kreises kürzer ist als die des anderen Teils des (größeren) konzentrischen Kreises. In beiden Teilen ist ihre Länge jedoch auf zwei Radien des größeren konzentrischen Kreises begrenzt (d. h. sie gehören zur gleichen Ecke). Die Funktion der Kupplung bleibt also voll erhalten.
zeigt auch, dass die federbelasteten Elemente nicht über die gesamte Länge des konzentrischen Kreissegments angeordnet sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die federbelasteten Sperrklinken 3 - bei der Drehung der beweglichen Platte 5 - aus dem Kontakt mit dem Abtriebs Zahnrad lösen können. Daher kann ihre Zahl begrenzt werden.
Auch die federbelasteten Sperrklinken 3 haben eine Einschränkung, wenn sie sich um ihre Achse drehen: Die Sperrklinken dürfen nicht unter die Basis der Zähne des Sperrrads 2 fallen, da dies zur Unwirksamkeit der Kupplung führen kann.
Schließlich gibt es keinen Rahmen. Bei den Kupplungen [4] wird ein Rahmen verwendet, bei dem die beiden parallelen linearen Seiten in einem bestimmten Abstand zueinander befestigt sind. Hier hingegen wird diese Aufgabe von einer beweglichen Platte 5 übernommen.
Ein Handwerkzeug mit einer solchen Kupplung ( ) funktioniert wie folgt:

Ein auswechselbares Bit (z.B. ein Kreuzschlitzschraubendreher) wird in das Loch der Abtriebswelle 2 eingeführt, er wird eingesteckt (z.B. in eine Schraube), und durch oszillierende - rotierende Bewegungen des Griffs 9 wird die Schraube z.B. in Holz eingeschraubt. Wenn die Schraube herausgedreht werden muss, wird der Bit in das Loch auf der anderen Seite der Abtriebswelle 2 eingeführt. Die Arbeit mit einem handgeführten Werkzeug mit dieser Kupplung unterscheidet sich also nicht von der Arbeit mit einem handgeführten Werkzeug mit einer Freilaufkupplung.

Aufgrund des fehlenden Freilaufs verdoppelt sich jedoch die Produktivität bei der Arbeit mit einem solchen Werkzeug.
Darüber hinaus können diese Kupplungen nicht nur in Handwerkzeugen, sondern auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass der federbelastete Sperrklinken 3 dieser Kupplung geringeren stoßartigen und dynamischen Belastungen ausgesetzt ist als bei der Freilaufkupplung. Aus diesem Grund funktionieren solche Kupplungen in etwa wie Zahnrad- oder Riemenantriebe, die eine kontinuierliche Drehbewegung in einer Richtung und nur in einem kleinen Bereich von Abmessungen ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Sperrrad,
2: die Abtriebswelle der Kupplung, die auch die Abtriebswelle der Handwerkzeug ist,
3: die Sperrklinke,
4: die Sperrklinkenfeder,
5: die bewegliche Platte,
6: der Einschnitt in der bewegliche Platte 5,
7: die Hauptplatte der Kupplung und des Handwerkzeugs,
8: die Schwingungsachse der beweglichen Platte 5,
9: der Griff des Handwerkzeugs,
10: die Drehachse der Sperrklinke 3,
11: der Befestigungspunkt des Endes der Feder 4,
12: der Stopper der Sperrklinkenfeder 4,
13: der Begrenzer der Drehung der Sperrklinke 3,
14: der Begrenzer der Bewegung des austauschbaren Bit des Handwerkzeugs.

Literatur:

1. das Patent US 3 668 412 „Geräte für Umwandlung der Höhe der Flutwellen“.
2. das Patent WO 2016/ 090 441 A3 „Geräte für Umwandlung der kinetischen Energie der Meereswellen“.
3. das Patent DE 10 2018 007 014 „Verfahren zur stufenlosen Änderung der Drehzahl und Variator, der auf diesem Verfahren aufgebaut ist“.
4. Patent DE 10 2018 004 614 „Kupplung und Handwerkszeug mit einer Kupplung“.
5. https://de.wikipedia.org/wiki/Parallelkurve#Parallelkurve_einer_impliziten_Kurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3668412 [0025]
WO 2016/090441 A3 [0025]
DE 102018007014 [0025]
DE 102018004614 [0025]

Claims

Die Kupplung, die solche Elemente einer Freilaufkupplung, wie Federn (4) und federbelastete Sperrklinken (3), die in zwei Gruppen unterteilt sind, und ein starr mit der Abtriebswelle (2) verbundenes Sperrrad (1) hat, wobei die Gruppen auf gegenüberliegenden Seiten des Sperrrads (1) angeordnet sind und sich gleichzeitig und synchron in eine Richtung bewegen können, und die federbelasteten Sperrklinken (3) der Gruppen abwechselnd mit dem Sperrrad (1) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppenelemente auf einer beweglichen Platte (5) angeordnet sind, die sich um eine Achse (8) dreht, und starr auf der Hauptplatte (7) der Kupplung befestigt ist, und die Ausgangswelle (2) der Kupplung sich frei in der Bohrung der Hauptplatte (7) drehen kann und sich dabei frei in einer ringförmigen Einschnitt der beweglichen Platte (5) bewegen kann, und Elemente von Gruppen auf den Teilen von konzentrischen Kreisen angeordnet sind, die in ihrer Länge durch zwei Radien eines größeren konzentrischen Kreises bedingt begrenzt sind, und der gemeinsame Mittelpunkt dieser konzentrischen Kreise mit der Drehachse (8) der beweglichen Platte (5) zusammenfällt, in der wenn sich die bewegliche Platte (5) in einer Richtung dreht, sind die federbelasteten Sperrklinken (3) in einer Gruppe so angeordnet, dass sie auf die Zähne des Sperrrads (1) drücken und es abwechselnd in einer Richtung und gleichzeitig drehen, aber in der anderen Gruppe sind die federbelasteten Sperrklinken(3) so positioniert, dass sie auf der Zahnoberfläche des Sperrrads (1) gleiten und wenig Einfluss auf dessen Drehung haben, aber beim Ändern der Drehrichtung des beweglichen Rahmens (5) die federbelasteten Sperrklinken (3) dieser Gruppe nicht gleiten, sondern ihrerseits die erste Gruppe hat federbelastete in der Wenn sich die bewegliche Platte (5) in einer Richtung und in einer Gruppe dreht, (3), die auf der Zahnfläche des Sperrrads (1) gleiten und die Drehung des Sperrrads (1) kaum beeinflussen, die federbelasteten Sperrklinken (3) verfügen über Begrenzer (13) für ihre Drehung um ihre Achse (10) in Richtung der Abtriebswelle (2), und so drehen sich während der Pendel- Drehbewegungen der beweglichen Platte (5) das Sperrrad (1) und die Ausgangswelle der Kupplung (2) ohne Leerlauf in dieselbe Richtung.
Handwerkzeug mit Kupplung nach Anspruch 1, wobei der Abtriebs Schaft (2) der Kupplung als Rohr mit innensechskantigem Querschnitt ausgebildet ist, in das beidseitig ein Wechselmeißel einsetzbar ist, und eine Hubbegrenzung (14) des Wechselbits und Elemente zur Befestigung des Wechselbits in der Bohrung des Abtriebs Schaftes (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Griff (9) des Handwerkzeugs ist eine Verlängerung der beweglichen Platte (5) der Kupplung.