DE2511889C3 - Klinkenfreilaufgesperre mit von Hand wahlweise schaltbarer Freilaufwirkung - Google Patents

Description

a) der Zahnring (21) um einen bestimmten Winkel (μ) verdrehbar im Rollenkörper (15) angeordnet ist,

b) die Schaltklinke (19) drehbar in einer Nabe (13) gelagert ist und aus einem Kraft- (19a) und einem Steuerteil (196) besteht,

c) eine Steuereinheit — bestehend aus Steuerzunge (10), Rastelement (23a) und Schaltnocke (23b) — drehbar auf einer Achse (11) gelagert ist, die fest in der Nabe (13) und in einem bestimmten Abstand und/oder Winkel zur Naben- bzw. Hauptachse (12) angeordnet ist,

d) der Rollenkörper (15) auf den Führungs- und Leitflächen (24) mit Profilen (25) versehen ist, die so ausgebildet sind, daß beim Ausgleiten des Seiles (26) aus dem Rollenkörper (15) in Rücklaufrichtung das Seil (26) immer senkrecht auf dem entsprechenden Profil (25) steht und

e) das im Rollenkörper (15) !geklemmte Seil (26) über Röllchen (14a) oder Federelemente (22) die Steuereinheit (10,23a, Hb) betätigt

2. Klinkenfreilaufgesperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzunge (10) in zwei Wirkrichtungen einsetzbar ist oder zwei Steuerzungen (10), die über ein Zahngetriebe (16) miteinander verbunden sind, mit entgegengesetzter Wirkrichtung vorgesehen sind.

3. Klinkenfreilaufgesperre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (25) nach einer Funktion verlaufen — die in Richtung des Seilzages (Z) vom Innen- zum Außendurchmesser des Rollenkörpers (15) ihre Steigung ständig verkleinert

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klinkenfreilaufgesperre mit von Hand wahlweise schaltbarer Freilaufwirkung mit einem in einem Rollenkörper angeordneten Zahnring, in den eine Schaltklinke eingreift

Solche Anordnungen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, wobei diese in einer definierten Drehrichtung gesperrt sind und in der entgegengesetzten Richtung freilaufen. Mittels einer gesondert zu bedienenden Zusatzeinrichtung ist es möglich, diese Rollenanordnungen auch in beiden Richtungen freilaufen zu lassen. Diese Zusatzeinrichtungen erlauben jedoch keine »Freihandbedienung« und auch keine sogenannte Fernsteuerung. Deshalb ist es unvermeidlich, daß in Sperrstellung das Seil oder sonstige geführte Element über die arretierte Rolle rutscht und dadurch einem erheblichen Verschleiß unterliegt.

Durch die DE-Offenlegungsschrift 22 32 740 ist eine Klinkenfreilaufkupplung bekanntgeworden, bei der die Klinken bolzenlos auf einem Klinkenträger eine zylindrische Form mit Abflachungen im Bereich jeder Klinke aufweisen und so weit gegenüber der zylindrischen Außenkontur zurückversetzt sind, daß in der eingeschwenkten Stellung der Klinken diese nicht in den Bereich der Klinkenverzahnung des Eingriffsringes ragen. Auch diese Anordnung sperrt grundsätzlich in einer Drehrichtung, erlaubt aber nicht, daß diese Sperrung bei Bedarf aufgehoben werden kann.

Durch den Handel ist ein sog. »Block« bekanntgeworden, der wie alle anderen Klinkenfreilaufgesperre in einer Drehrichtung ständig gesperrt ist und in der anderen Drehrichtung freiläuft Der Rolle nkörper selbst trägt nur angedeutete Profile mit denen ein Festhalten des Seiles nicht erreicht wird. Dieser und die anderen Blöcke des Standes der Technik benötigen deshalb zum Festhalten zusätzlich eine Klemme. Der Block dient also nur zur Kraftreduzierung in Lastrichtung, weil durch die angedeuteten Profile eine zusätzliche Reibung für das Seil gegeben ist Auch mit dieser vorbeschriebenen Anordnung ist die Aufgabe der nachfolgend beschriebenen Erfindung in keiner Weise zu erfüllen, insbesondere nicht die Steuerbarkeit des Klinkenfreilaufgesperres.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klinkenfreilaufgesperre für Seilrollen und ähnliche Anordnungen zu schaffen, welches erlaubt, daß

2s der Freilauf ohne zusätzliche bedienbare Einrichtungen und Bauelemente in beiden Richtungen bewerkstelligt werden kann und das Seil ohne zusätzliche Einrichtungen allein von der Seilrolle geklemmt und dadurch schlupffrei festgehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 dargelegten Maßnahmen erreicht Durch diese Maßnahmen ist nun beispielsweise eine Seil-, Kabel- oder Riemenrolle geschaffen worden, die es ermöglicht daß allein durch einen geringfügigen Zug am geführten Element — beispielsweise ein Last- oder Zugseil — je nach Zustand der Arretierung diese aufgehoben wird und nun automatisch ohne zusätzliche Einrichtungen der Freilauf auch in der Gegenrichtung gewährleistet ist

Man erhält durch die vorgeschlagenen Maßnahmen aber auch eine Seilrolle, die ohne Vergrößerung der bisherigen Abmaße und der geläufigen Form optimal in jeden gewünschten Zustand »Sperren« oder »Freilaufen« gebracht werden kann. Dadurch wird unabhängig vom Zugweg erstmals eine einwandfreie kinematische Lösung für eine fernsteuerbare Seilrolle gefunden, die den Bediener von den erheblichen Anstrengungen, die durch das bisherige krampfhafte Festhalten des Seiles — beispielsweise bei Segelbooten — um jederzeit und an jedem Ort manövrierfähig zu sein, befreit.

Die erfindungsgemäße Klinkenfreilaufgesperre-Anordnung läßt sich vielerlei einsetzen, so auch vorteilhaft im Hebezeugwesen, wobei sie beim Hub- und Haltevorgang eine zusätzliche Sicherung als Schlußrolle bildet

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeichnet, weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen festgelegt Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der theoretischen Wirkungsweise der Rolle mit den eingezeichneten Winkeln,

F i g. 2 einen Ausschnitt der Funktionsanordnung mit Steuerzunge, Schaltnocke, Sperrklinke und Zahnkupp-

K, lung mit einer Teilung von m—4 in schematischer Draufsichtdarstellung ohne die Trägerrolle,

Fig.3 einen Teilschnitt der Rolle mit zusätzlichen Zahnrädern zur Wirkungsumkehr der Steuerzunge,

sowie mit zwei Halbschnitten durch die Trägerrolie gemäß F i g. 4 in Draufsicht,

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Trägerrolle ohne Achsausgestaltung,

F i g. 4a einen Querschnitt durch die Achsausbildung gemäß F i g. 2 mit Trägerrolle.

Wie die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen, wird der Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Seilrolle 30 von zehn verschiedenen zueinander im Zusammenhang stehenden Winkeln bestimmt Die normalen SeilrcUen des Stande»' der Technik, die mit einer Sperrklinke ausgerüstet sind, können nur in einer Richtung betätigt werden. Wenn aber die Sperrklinke gezielt für beide Drehrichtungen geschaltet werden soll, muß dafür gesorgt werden, daß eine Steuereinheit — im vorliegenden Fall der Erfindung bestehend aus Steuerzunge 10, Achse 11 und Steuersäule — die sich aus einem Rastelement 23a und darunterliegender Schaltnocke 236 zusammensetzt — das Vor- und Rücklaufen der Rolle als Steuergrößen für diese Schaltung benutzt Dabei sind Steuerzunge 10 und Rastelement 23a einseitig als Zahnkupplung ausgebildet um bei Zug der Rolle 30 die Mitnahme der Steuersäule 23a, 236 durch die Steuerzunge 10 zu gewährleisten, sowie bei Rücklauf der Rolle 30 die Steuerzunge 10 leicht über die Zahnkupplung 17 in die Ursprungsstellung, d.h. die Arbeitsstellung — gleiten zu lassen. Damit aber ist es erforderlich, daß die Achse U und die Rollenhauptachse 12 nie der Lage nach übereinstimmen, d. h. deckungsgleich sein dürfen, da sonst ein einmaliges Schalten der Steuereinheit nicht möglich ist

Die Steuerzunge 10 hat je nach Lage der Achse !1 und der Ausbildung des Rastelementes 23a einen bestimmten Eintauchwinkel, der als Eingriffwinkel γ definiert ist Die Schaltnocke 236, auf deren äußersten Umfang die Spitze der Klinke 19 für eine unter die Begrenzungslinie der Nabe 13 eingetauchte Klinke 19 zu stehen kommt und in deren Kerbe 23c die Klinkenspitze eintaucht um die Klinke funktionsbereit zu halten, ist durch sich abwechselnde zwei Erhöhungen und Kerben gebildet Durch die exzentrische Lage der Achse 11 von der Hauptachse 12 ist eine Vollumdrehung nicht möglich, d.h. die als Teilung »m« bezeichnete Größe kann nur eine ganze Zahl oder »gerade« sein, da sich Berg und Tal der Steuernocke 23a, 236 abwechseln.

Der Rastwinkel ·# ergibt sich also zu -^- und es ist

klar, je größer »m«, um so kleiner der Rastwinkel # und um so kleiner auch der Eingriffswinkel y. Da die Steuerzunge bei ihrem Lauf um den Winkel γ mit ihrer Spitze ihr Austrittsmaximum um y/2 erreicht wäre es günstig, die Arbeitsstellung auf γ/2 zu legen, um mechanisch gute Eingriffsverhältnisse zwischen der Steuerzunge 10 und den Röllchen 14a zu erhalten. Das geht aber nicht weil sonst der Winkel γ künstlich und unsinnigerweise erhöht würde. Deswegen wird die Arbeitsstellung soweit wie möglich von der senkrechten Hauptachse 12 nach rechts gelegt Dadurch werden eindeutige Eingriffsverhältnisse zwischen Steuerzunge und Röllchen 14a geschaffen, d.h. die Röllchen 14a dürfen in keiner Schaltstellung auf dem abgerundeten Spitzenbereich der Steuer? ^g». Ί0 zu liegen kommen.

Der Winkel Δγ — bezeichnet als Vorlaufwinkel — gibt nun den Winkel an, den die Steuerzunge nach Verlassen der Grenzlinie der Nabe 13 bis zur Arbeitsstellung, bei der effektiv das Rastelement 23a bewegt wird, zurücklegt. Es ist selbstverständlich, daß Δν kleiner als & sein muß, weil sonst die Arbeitsstellung weiter um 90" nach rechts verschoben würde und damit bei einem Arbeitstakt in Zugrichtung zwei Schaltungen durchgeführt würden.

Der Arbeitswinkel « ergibt sich nun aus dem Winkel, den die Steuerzunge 10 von der Arbeitsstellung bis zum Wiedereintauchen in die Grenzlinie der Nabe 13 zurücklegt Er muß größer sein, als der Rastwinkel #, um ein einwandfreies Schalten des Rastelementes 23a — das zwar durch die Kugeln 32 uaterstützt wird, vorzunehmen.

Schaltnocke 236 und Rastelement 23a stellen ein Bauteil dar, allerdings sind die Achsenkreuze der Zahnkupplung 17 auf dem Rastelement 23a und das Achsenkreuz der Schaltnocke 236 um den Verschiebungswinkel τ voneinander verdreht Durch diese Maßnahme ist es möglich geworden, die Klinke 19 in den Kreiskörper dieses Bauteils unterzubringen.

Zwischen Raststellung und Schaltstellung liegt der Synchronwinkel ε. In der Raststellung wird das

Rastelement 23a durch die Kugeln 32 fixiert In der SchaJtsteUung erst rastet die Spitze der Klinke 19 ein.

Dieser Synchronwinkel ε dient nun dazu, schwerwiegende Fehlschaltungen der Rolle im Grenzbereich zu eliminieren. Dieser Grenzbereich ist z. B. darin zu sehen, daß die Rolle die Steuerzunge 10 nur um einen bestimmten Winkel bewegt der so groß ist daß die Spitze des Rastelementes 23a auf der Kugel 32 zu stehen kommt Dann taucht zwar die Klinke 19 ein und gibt den Rücklauf frei, simuliert also damit einen echten

jo Rücklauf. Bei der geringsten Erschütterung aber würde das Rastelement 23a um den Winkel # zurückdrehen und somit die Klinke 19 bei zurücklaufender Rolle 30 einspringen. Dies würde zur sofortigen Zerstörung der Rolle fuhren. So aber bleibt die Klinke 19 unter der

r> Begrenzungslinie der Nabe 13 eingetaucht weil das

Rastelement 23a von sich aus den Winkel ε nicht

zurücklegen kann. Damit ist der Freilauf auch für diesen

Grenzfall definiert Die Teilwinkel g>i für den Zahnring 21 und φ₂ für den

Steuerring 14 müssen so klein wie möglich gehalten werden, um eine hohe Ansprechempfindlichkeit zu erhalten. Allerdings begrenzt die Steuerzunge 10 den Winkel q>₂ der Größe nach und damit auch den Winkel φι, der gleichzeitig von der Lage und der Größe der 5 Sperrklinke 19 beeinflußt wird.

Die Sperrklinke 19 greift zur Sperrung in den Zahnring 21 ein, der aber nicht fest mit der Rolle 30 verbunden sein darf. Wäre dies der Fall, dann könnte bei Sperrung die Steuerzunge 10, die ja die Sperrklinke 19 durch Zug der Rolle 30 in diese Sperrstellung gebracht hat nicht in die Arbeitsstellung zurück, weil die Klinke 19 die Trägerrolle 15 am Zurücklaufen hindert Deswegen muß der Ausgleichswinkel u eingeführt werden, der, bezogen auf die Hauptachse < 2, den Winkel zwischen Arbeitsstellung und Eintauchen der Steuerzunge 10 unter die Begrenzungslinie der Nabe 13 in Zugrichtung darstellt Um diesen Winkel muß, trotz gesperrten Zahnrings 21, die Rolle 30 laufen können, um die Steuerzunge 10 in die Arbeitsstellung zurückzubringen und so eine Schaltung zur Lösung der Sperrung vorzubereiten.

Der Verbindungswinkel β kennzeichnet die Verschiebung des Zahnrings 21 von dem'Steuerring 14 in der Nullstellung und ermöglicht daß die Steuerzunge 10

b5 bein! Zustand »Sperren« der Rolle 30 in der Arbeitsstellung steht und damit ohne Verzögerung den Zustand »Freilaufen« einleiten kann.
Die F i g. 2 veranschaulicht das Zusammenspiel der

Steuerzunge 10 über die Schaltnocke 23b mit der Sperrklinke 19. In Zugrichtung Zbetätigt die Steuerzunge 10 ab der Arbeitsstellung die Zahnkupplung 17 infolge des Seilzuges und schaltet mittels der Schaltnokke 23b nach dem Arbeitswinkel λ die Sperrklinke 19 entweder in Sperr- oder in Freilaufstellung. Beim Zurücklaufen der Trägerrolle 15 wird die Steuerzunge 10 durch die Röllchen 14a im Steuerring 14 und die Zentrierungsfeder 22 entweder in die Arbeitsstellung über den Winkel <% oder in die nächste Eintauchstellung über den Winkel γ zurückgebracht, ohne einen Schaltvorgang einzuleiten. Die Steuerzunge 10 schaltet nur in Zugrichtung Z Das Rastelement 23a wird z. B. durch gefederte Kugeln — wie gezeichnet — arretiert

F i g. 3 zeigt z. B. die Wirkungsrichtungsumkehr der Steuerzunge 10 auf die Sperrklinke 19. Das für die Umkehr erforderliche Zahngetriebe 16 kann man auch dazu benutzen, um den Rastwinkel &₂ an der Steuerzunge 10 frei wählbar auszuführen; um ihn dann mit entsprechender Übersetzungswahl der Zahnräder

16 auf die Normgröße ϋ·\ = -^- zu bringen. Die Profile 25 mit der gezeigten Form ermöglichen nicht nur die gewünschte Klemmung, sondern lassen auch das Seil in Gegenzugrichtung sich leicht von der Trägerrolle 15 aus der Klemmlage lösen. Dabei ist zu bedenken, daß selbst bei größtem Gegenzug in Klemmstellung, bei der das Seil 26 in das Profil bis in die Endstellung hineingepreßt wird, durch erforderlichen Zug zur Aufhebung der Sperrstellung das Seil 26 in den Profilen 25 gelockert wird und bei Rücklauf der Rolle deshalb wieder spielend leicht der Trägerrolle 15 entschlüpfen kann. Das geschieht dadurch, daß die Profile 25 nach einer Funktion verlaufen, welche sich in Richtung des Seilsteuerzuges Z vom Innen- zum Außendurchmesser ständig verkleinert und zwar dergestalt, daß bei Ausgleiten des Seiles 26 aus der Seilrolle 30 in Rücklaufrichtung dieses immer senkrecht auf dem entsprechenden Profil zur Anlage kommt Die Rückholfeder 27 dient dazu, den Anschlagzapfen 28 in eine definierte Ausgangsstellung zurückzuholen, damit in Sperrstellung durch die Klinke 19, die unverzögert das Sperren einleitet, die Trägerrolle 15 aufgrund des Spiels aus dem Winkel μ die Steuerzunge 10 in ihre Arbeitsstellung zurückbringen kann.

Durch eine handbetätigbare Zusatzeinrichtung 29 kann die Sperrklinke immer außerhalb des Wirkungsbereiches des Zahnringes 21 gebracht werden, so daß die Seilrolle 30 in beiden Richtungen freilaufen kann. Die Hauptachse 12 liegt parallel zur Steuerachse 11, die scheibenförmige Begrenzung 13 entspricht dem äußersten Durchmesser der Rolle und ist in etwa identisch mit der Eintritts- bzw. Austrittslinie für die Steuerzunge 10 aus dem Bereich der Trägerrolle 15. Der Zwischenraum 146 zwischen den Röllchen 14a im Steuerring 14 schreibt in erster Näherung die Eintauchtiefe und die Breite der Steuerzunge 10 vor.

Die F i g. 4 zeigt das konstruktive Zusammenwirken der Trägerrolle 15 mit dem beweglichen Zahnring 21 und dem Steuerring 14, der ebenfalls beweglich sein kann. Mit 24 sind die Seilführungsflächen der Seilrolle 30 bezeichnet Diese Seilführungsflächen können im Schnitt gerade, aber auch nach einer e-Funktion verlaufen. Der Deckel 15a wird in dem Rollenkörper 15 eingepreßt nachdem die Nabe 13 eingesetzt worden ist

Fig.4 zeigt einen halbseitigen kompletten Schnitt der Gesamtrolle 30 durch die Hauptachse 12. Um die Nabe 13, die mit ihren Achsstümpfen in einem nicht gezeichneten Haltebügel festsitzt, bewegt sich der Rollenkörper 15 in dem der Zahnring 21 um einen Winkel μ relativ drehbar gelagert ist Die Klinke 19, die um die Achse 19 drehbar ist, welche fest in der Nabe 13 sitzt, wird von der Schaltnocke 23b, die fest mit dem Rastelement 23a verbunden ist, gesteuert Das geschieht durch eine Steuerzunge 10, die z. B. von im Rollenkörper 15 drehbar gelagerten Röllchen 14a in beiden Richtungen mitgenommen wird. Durch die Zahnkupplung 17, die hälftig in dem Rastelement 23a angebracht ist, ist es der Steuerzunge 10 nur in einer Richtung möglich, das Rastelement 23a und damit die Schaltnokke 23b zu betätigen. In der anderen Richtung rutscht sie frei über das Rastelement 23a hinweg. Auf diese Weise wird beim Betätigen des Rollenkörpers 15 Ober das geführte Element 26 die Klinke 19 in den Zahnring 21 ein- oder ausgeführt Die Feder 22 besorgt das Anpressen der Steuerzunge 10 auf das Rastelement 23a und die Rückführung der Steuerzunge 10 in eine Stellung — vorzugsweise Mittelstellung — in der die Röllchen 14a in der Lage sind, die Steuerzunge 10 weiter mitzunehmen. Die gefedert gelagerte Kugel 32 greift in das Rastelement 23a ein und definiert damit dessen Stellung und die der Schaltklinke 19 eindeutig.

Die erfindungsgemäße Seilrolle funktioniert wie folgt: Als Ausgangslage der Betätigung sei angenommen, daß die Sperrklinke 19 im Zahnring 21 bzw. in dessen halbkreisförmigen Ausfräsungen sitzt und damit in Rücklaufrichtung (gegen Z^die Seilrolle 30 sperrt Die Steuerzunge muß nun in der Arbeitsstellung stehen, weil vorher die Rolle 30 um den Winkel μ — trotz Eingreifen der Sperrklinke 19 — zurückgelaufen ist

Durch Ziehen des Seiles 26 in Zugrichtung Zwird nun die Steuerzunge 10 betätigt und damit das Rastelement und die Schaltnocke 23a, die die Klinke aus ihrer Kerbe bzw. Ausfräsung herausdrückt und damit auch aus dem Zahnring 21. Die Seilrolle 30 ist jetzt in Rücklaufrichtung frei und das Seil 26 kann ungehindert in dieser Richtung zurückgleiten. Wird nun das Seil erneut angezogen, so wird dadurch die Steuerzunge 10 in die Arbeitsstellung herangeführt und zum Schalten der Rasteinheit 23a, 236 und damit auch der Klinke 19 — die nun wieder in den Zahnring 21 eintauchen kann — gezwungen. Das Seil läuft nun beim Loslassen mit der Rolle wieder um den Winkel μ zurück und bringt damit die Steuerzunge 10 abermals in Arbeitsstellung. Ein erneuter Zug des Seiles 26 hat nun wieder denselben vorbeschriebenen Funktionsablauf zur Folge. Die Schaltung der Steuerzunge 10 steht in keiner Beziehung

so zu der Last die das Seil 26 auf die Rolle 30 überträgt sie kann beliebig oft und in beliebigen Zeitabständen durchgeführt werden.

Mit dieser erfindungsgemäßen Seilrolle wird neben dem besonderen Vorteil, daß der Bediener an jedem Ort ohne Kraftaufwand sofort manövrierfähig ist, gleichzeitig der Vorteil geschaffen, daß die bisherigen Rollen und die benötigten zusätzlichen Klemmeinrichtungen extern für die Seile zu einer einzigen Funktionseinheil ' zusammengewachsen sind. Hierbei fällt die Tatsache ins Gewicht daß bisher die Klemmeinrichtungen für da; Seil nur am Boot selbst angebracht werden konnten und die Bedienung dieser Einrichtungen in all den häufiger Fällen, wo sich die Bedienungsperson außerhalb dei Reichweite dieser Einrichtungen befindet, wie beispiels

weise beim Austrimmen der Bootslage beim Segelsport schwierig, ja sogar gefährlich war. Auf diese Weis« vermindert die vorliegende Erfindung die Unfallgefahi auf ein absolutes Minimum.

Aber auch in all den Anwendungsfällen.wo infolge von gesetzlichen Auflagen, z. B. bei der Entlastung des Segelbootmastes, das Segel an der Mastspitze befestigt werden muß, erweist sich die Erfindung als die bisher einzige technisch einwandfreie Lösung, da sie sowohl das Hissen als auch das Reffen sofort und ohne

Betätigung von Zusatzeinrichtungen allein und problemlos über das Zugseil selbst ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Seilrolle läßt sich aufgrund ihrer frei wählbaren und über das Seil selbst einschaltbaren Zustände im Bergrettungsdienst und auch im Angelsport vorteilhaft einsetzen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. KJinkenfreilaufgesperremit von Hand wahlweise schaltbarer Freilaufwirkung mit einem in einem Rollenkörper angeordneten Zahnring, in den eine Schaltklinke eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß