DE565023C - Selbsthemmkupplung - Google Patents

Description

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, mittels deren Drehbewegungen beliebigen Drehsinnes von einer treibenden Welle aus auf eine getriebene Welle übertragen werden, während ein in beliebigem Drehsinn von der getriebenen Welle her ausgeübtes Drehmoment eine Sperrung der beiden Wellen herbeiführt. Bei der bekannten Einrichtung wird ein Kniehebelgestänge benutzt, welches

to im einen Fall in die durchgeknickte Lage gelangt und daher die Übertragung der Drehung zuläßt, im anderen Fall hingegen gestreckt wird und dabei eine Bremse festzieht. Ein Kniehebelgestänge der erläuterten Art läßt sich nur an einer Umfangsstelle anbringen, so daß die bekannte Vorrichtung nur zur Übertragung geringer Kräfte brauchbar ist und bei Bruch oder Abnutzung auch nur eines Teiles versagt.

Gemäß der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe in der Weise gelöst, daß in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgen: ein mit dem treibenden drehbaren Teil verbundener Mitnehmer, eine mit dem anzutreibenden drehbaren Teil verbundene mitzunehmende Klaue, ein mit dem treibenden Teil verbundener Aufdrücker und ein zum Feststellen des getriebenen Teiles im ruhenden Gehäuse dienendes Klemmorgan. Diese Reihenfolge läßt sich ringsherum beliebig oft wiederholen, so daß sich symmetrische Verteilungen der Beanspruchungen ergeben, ferner bei Bruch oder Abnutzung eines Teiles Reserveteile vorhanden sind, welche das Zustandekommen der beabsichtigten Wirkung unter allen Umständen sicherstellen. Schließlich ist es möglich, je einen Mitnehmer und einen Aufdrücker bei symmetrischer Ausgestaltung und Anordnung in der Weise zu paaren, daß der jeweils in der Drehrichtung hinten liegende Teil als Mitnehmer und der andere als Aufdrücker dient, während bei Umkehrung der Drehrichtung die gepaarten Teile ihre Rollen vertauschen.

An Hand der Zeichnung wird zunächst die Durchbildung einer Selbsthemmkupplung und ihre Anwendung im Lenkgestänge eines Motorfahrzeuges näher erläutert.

Abb. ι ist ein Längsschnitt durch ein in das Lenkgestänge eingeschaltetes Über-Setzungsgetriebe,

Abb. 2 ist die Ansicht von links auf dieses Übersetzungsgetriebe nach Wegnahme des links in Abb. 1 befindlichen Deckels und nach Herausnahme der Selbsthemmkupplung.

Abb. 3 ist ein Schnitt nach, der Linie I-1 der Abb. 1.

Abb. 4 und 5 sind die Seiten- und die Vorderansicht der einen Kupplungshälfte.

Abb. 6 ist die Vorderansicht der anderen Kupplungshälfte.

Abb. 7 ist der Längsschnitt nach der gebrochenen Linie VII-VII der Abb. 6.

Abb. 8 und 9 sind die Vorder- und die Seitenansicht einer der verwendeten Federn.

Abb. 10 erläutert die Verwendung von Keilen statt Wälzkörpern für die Herbeiführung der Klemmung, und

Abb. Ii erläutert in größerem Maßstabe die Kupplungsvorgänge.

Abb. 12 ist der lotrechte Schnitt durch den Achsschenkel eines Lenkrades mit eingeschalteter Selbsthemmkupplung.

Abb. 13 ist die Vorderansicht der einen Kupplungshälfte.

Abb. 14 ist der Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Abb. 13.
Abb. 15 ist die zugehörige Seitenansicht.

Abb. 16 ist der Längsschnitt durch ein Stück der zweiten Kupplungshälfte.

Abb. 17 zeigt die Oberansicht auf die unterhalb der Ebene XVII-XVII der Abb. 12 Hegenden Teile, während die darüber befindlichen Teile abgehoben sind.

Der Wagenführer dreht mittels des üblichen Handrades beim Lenken nach rechts oder links die Steuerwelle α (Abb. 1), auf welche eine Schnecke b festgekeilt ist. In den Gewindegang der Schnecke greift ein Zapfen C₃ der am Ende eines Hebels d sich befindet und innerhalb des aus Abb. 2 ersichtlichen Bogens, also zwischen den Endlagen d¹ und d², vor- und zurückbewegt werden kann. Die Bewegung wird durch eine Welle e weiter übertragen, die den üblichen Lenkhebel f trägt. Das Ganze ist in ein Gehäuse A mit dem aufgeschraubten Deckel B eingeschlossen.

Um die von der Fahrbahn her auf die Vorderräder wirkenden Stöße vom Handrad fernzuhalten, ist gemäß der Erfindung der Hebel d lose drehbar auf die Welle e gesetzt und zwischen diese beiden Teile die Selbsthemmkupplung eingebaut.

Demgemäß setzt sich die Wellen in einer Scheibe g fort (Abb. i, 3 bis 5, 11), die als innere Kupplungshälfte sowohl der eingangs erwähnten Klemmkupplung als auch der ebenfalls erwähnten Mitnehmerkupplung aufzufassen ist. Insofern die Scheibe g einen Bestandteil der Klemmkupplung bildet, hat sie, rings gleichmäßig verteilt, eine Anzahl (z. B. drei) Nockenflächen g¹, die von einer mittleren Stelle g³ ab für Rechts- und Linksdrehung ihren Abstand vom Mittelpunkt M allmählich, jedoch mit sehr geringer Steigung, vergrößern. Insofern die Scheibe g einen Bestandteil der Mitnehmerkupplung bildet, hat sie eine mit der Anzahl der Nockenflächen übereinstimmende Anzahl Klauen oder Mitnehmer i.

Als zweite Hälfte der Klemmkupplung dient

der Gehäusedeckel B, der ein fest eingesetztes zylindrisches, die Scheibe g umgebendes Stück h hat (Abb. 1, 3, 11). Als Klemmorgane zur Verbindung dieser Teile dienen Kugeln oder Rollen ni, von denen je zwei durch eine zwischengefügte gewellte Feder η auseinandergedrückt werden. "

Wie aus Abb. 3 ersichtlich, ergeben sich zwischen den Enden jeder Nockenfläche g-¹ und dem zylindrischen Stück h des Deckels B je zwei gekrümmte, keilartig sich verengende Räume, in die die Kugeln oder Rollen m gedrückt werden. Durch diese Klemmeinrichtung ist also die Scheibe g innerhalb des Deckels B für beide Drehrkhtungen festgestellt, solange die Einpressung der Kugeln oder Rollen in die Keilräume unbehindert vor sich geht.

Zweckmäßig werden, da eine einzelne Rolle oder Kugel brechen könnte und dann die Klemmkupplung nicht mehr wirken würde, zwei oder mehr (im gezeichneten Beispiel drei) Kugeln oder Rollen in der Achsenrichtung der Welle e nebeneinander angeordnet und je für sich federnd belastet (Abb. 9). Zu diesem Zweck ist die Feder fz. durch Längseinschnitte in Streifen n¹ zerteilt, von denen jeder für sich eine Kugel oder Walze federnd belastet.

Als Losdrückvorrichtung für die Klemmkupplung und gleichzeitig als zweite Hälfte der Klauenkupplung ist der Hebel d ausgebildet. Zu diesem Zweck erhält er die Gestalt einer Scheibe, die rings verteilt, entsprechend der Anzahl der Klauen i, Paare von Gegenklauen I trägt (Abb. 3, 6, 7, 11). Die beiden Gegenklauen jedes Paares haben zwischeneinander eine Lücke k, in der je eine Klaue i mit je etwas Spiel rechts und links Platz findet. Das von der Lücke abgekehrte Ende jeder Gegenklaue I ist zu einer schiefen Fläche Z¹ ausgestaltet, und zwar liegt die schiefe Fläche ziemlich steil, nämlich ungefähr unter 30⁰ gegen den durch die Mitte der schiefen Fläche gehenden Halbmesser, und zwar so, daß die Gegenklaue an ihrer Außenfläche eine größere Umfangslänge hat als an ihrer Innenfläche.

Die Abmessungen sind so gewählt, daß, wenn die Kugeln oder Walzen m die oben erläuterte Klemmlage einnehmen, die Klauen i in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise in der Mitte der Lücken k liegen und außerdem die schiefen Flächen I¹ von den Klemmwalzen m einen Abstand haben, der etwas kleiner ist als die zwischen je einer Klaue i und der Gegenklaue I verbleibende Spaltweite.

Wird nun die Steuerwelle α beispielsweise no nach rechts (im Sinne des Uhrzeigers, vgl. den in Abb. 3 eingezeichneten Pfeil) gedreht, so drücken diejenigen Gegenklauen I₁ die sich im Drehsinn hinter einer Walze m befinden, z.B. an der StelleH, die vor ihnen befindliehe Walze in die Erweiterung des Keilraumes, wodurch die Klemmkupplung an dieser Stelle gelöst ist. Die losgedrückte Walze ist einerseits von der Feder η belastet, andererseits legt sie sich in den Winkelraum zwischen der Nockenfläche g¹ und der schiefen Fläche I¹. Sie bleibt also dauernd außer Be-

rührung mit der Innenfläche des zylindrischen Stückes h.

Xaehdem so die unmittelbar vor je einer Gegenklaue / befindlichen Walzen in losgedrückt sind, trifft die hinter je einer Klaue befindliche Gegenklaue, z. B. an der Stelle I (Abb. 3), auf die vor ihr befindliche Klaue*. Nunmehr ist die Klauenkupplung hergestellt, und die Scheibe g wird von der Scheibe d mitgedreht. Dabei walzen sich die noch nicht gelösten Rollen, z. B. an der Stelle K, zwischen der Nockenfläche g¹ und dem ruhenden zylindrischen Stück h in der Weise ab, daß sie im erweiterten Teil des Keilraumes zurückbleiben, so daß auch an diesen Stellen die Klemmkupplung gelöst ist.

Da die Einrichtung vollkommen symmetrisch gebaut ist, spielen sich für die entgegengesetzte Drehrichtung die nämlichen Vorgänge, nur an anderen Stellen, ab. Das Ergebnis ist also das folgende:

Wird die Welle α stillgehalten und durch eine äußere Kraft die Welle e im einen oder anderen Sinn gedreht, so stellt sich selbsttätig eine Klemmkupplung zwischen den Teilen g und Ii her. Fehlen äußere auf die Welle e einwirkende Kräfte und wird die Welle α im einen oder im anderen Sinn gedreht, so wird die Klemmkupplung, wenn eine solche bestanden hatte, gelöst und unverzüglich darauf eine Klauenkupplung zwischen den Teilen d und g hergestellt. Damit ist die eingangs erörterte Aufgabe gelöst.

Gemäß Abb. 10 sind die Walzen;» durch Keilstücke m¹ und die gewellten Federn η durch Schraubenfedern n¹ ersetzt.

Abb. 11 zeigt genauer, wie die Xockenflächen g¹ zu gestalten sind. Es sei R der Halbmesser der Innenfläche des Stückes h, S-S die Symmetrieachse der gesuchten Kurvenfläche g¹. Nun werde die Kugel oder Walze m, die den Halbmesser r habe, an der Stelle, wo die Klemmung stattfinden soll, eingezeichnet. Vom Mittelpunkt m¹ dieser Walze aus wird mit dem Halbmesser Rr ein Kreisbogen geschlagen, der mit der Linie S-S den Schnittpunkt C liefert. Von diesem Punkt aus wird ein Kreisbogen mit dem Halbmesser R geschlagen. Dieser gibt eine zweckmäßige,

d. h. durch Bearbeitung nach Einspannung mit Zentrierung zum Punkt C leicht herzustellende Form der Fläche g¹ an.

Der in den Abb. 12 bis 17 dargestellte Einbau der Selbsthemmkupplung am Lenkzapfen der Räder hat die Aufgabe, das Flattern der Vorderräder zu verhüten, d. h. die von der Fahrbahn her auf die Vorderräder und von diesen her auf das Lenkgestänge einwirkenden Kiäfte daran zu hindern, unerwünschte Ver-Stellungen der Räder und des Gestänges herbeizuführen.

[ Gegenüber den oben beschriebenen Ausfüh- • rungen besteht hier die Besonderheit, daß der ' feststehende Teil li° als eine mit dem Lenkzapfen 0 aus einem Stück angefertigte Scheibe ausgebildet ist, die den Umriß eines gleichseitigen Bogendreieckes hat, also mit Kurvenflächen h¹ versehen ist, die den Kurvenflächen g¹ der ersten Ausführungsform entsprechen (s. Abb. 17). Als zylindrische Hülle dient hier der auf den Lenkzapfen ο gesteckte Hülsenteil p des Achszapfens q. Der Lenkzapfen ο setzt sich nach oben in einem Zapfen o¹ fort, auf welchen lose drehbar ein Deckel ί mit seinem Xabenteil gesteckt ist. Dieser Deckel ist durch Verzapfung (Ansätze s¹ am Teil s und Ansätze p¹ am Teil p) auf Mitdrehung nach. Zurücklegung eines geringen Spieles verbunden. Auf den Nabenteil des Deckels s ist unter Zuhilfenähme eines Querkeiles t der Lenkschenkel a gesteckt.

Eine Abdeckscheibe ν überdeckt die Fugen zwischen den Ansätzen ρ¹ und s¹ und bildet einen Staubschutz.

Der Deckel ί hat an seiner Unterfläche Ansätze 1°, die an beiden Enden Schrägflächen l^l aufweisen. Zwischen je zwei Ansätzen 1° befindet sich eine Feder ή nebst zwei Kugeln oder Walzen w.

Hier entsteht die Klemmkupplung bei Kraftangriff vom Lenkrad her zwischen den Teilen h" und p. Bei Kraftangriff vom Lenkschenkel u her drücken die Ansätze 1° die vor ihnen befindlichen Kugeln oder Walzen m los, worauf die Klauenkupplung zwischen den Ansätzen p¹ und s¹ zustande kommt.

Es genügt, die beschriebene Einrichtung auf der einen Wagenseite zu treffen. Denn das trapezförmige Qüergestänge, das in der gebräuchlichen Weise die Lenkschenkel der beiden Wagenseiten verbindet, sorgt dafür, daß auch das andere Lenkrad nicht flattert, wenn bei einem Lenkrad das Flattern verhindert ist.

Die beschriebenen Selbsthemmkupplungen haben den besonderen Vorzug, daß selbst dann LTnfälle ausgeschlossen sind, wenn infolge eines an sich unwahrscheinlichen Vorkommnisses, z. B. des Brechens sämtlicher Kugeln, die einen Bestandteil der Selbsthemmkupplung bildende Klemmkupplung völlig versagen sollte. In diesem Fall bleibt nämlich die Klauenkupplung immer noch voll wirksam, und der Führer beherrscht vom Steuerrad aus die Lage der Lenkräder in der nämlichen Weise wie bei den gebräuchlichen Motorfahrzeugen ohne Selbsthemmkupplung. Dann unterbleibt also lediglich die Abfangung der von der Fahrstraße her auf die Lenkräder einwirkenden Kräfte durch die Selbsthemmkupplung, während die Ausgleichung dieser

Störungen durch die eigene Muskelkraft dem Wagenführer immer noch möglich ist.

Die Selbsthemmkupplung eignet sich ferner zur Verwendung bei Flugzeugen, Dampf-, Werkzeug- und Hebemaschinen.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Selbsthemmkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen drehbar

   ίο gelagerten einzustellenden Teil (e) und einen festgehaltenen Teil (h) eine Klemmkupplung (m, n, g¹) und zwischen einen stellenden Teil (a) und den zu stellenden Teil (e) eine Klauenkupplung (I, i) eingeschaltet ist, deren mit dem stellenden Teil (α) verbundene Klauen (I) zugleich als Aufdrückorgane für die Übertragungsteile (m) der Klemmkupplung ausgebildet sind, derart, daß bei Kraftangriff am stellenden (treibenden) Teil (a) die beiden beweglichen Teile (a und e) sich zusammen gemeinsam drehen, während bei Kraftangriff an dem zu stellenden (getriebenen) Teil (e) dessen Verstellung verhindert wird.
2. 2. Selbsthemmkupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie für beide Drehrichtungen symmetrisch ausgebildet ist.
3. 3. Selbsthemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen

   (I) des treibenden Teiles (e) Schrägflächen (Z¹) aufweisen, welche nach dem Aufdrücken der Übertragungsteile (wi) bewirken, daß diese unter der Einwirkung ihrer Belastungsfeder (n) außer Beruhrung mit dem festgehaltenen Teil (Ji) kommen.
4. 4. Selbsthemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Übertragungsteile der Klemmkupplung dienenden Kugeln, Walzen oder Keilstücke (m) in größerer Anzahl nebeneinander ange-. ordnet und durch in eine entsprechende Anzahl von Streifen zerspaltene Federn (n) belastet sind.
5. 5. Selbsthemmkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilräume der Klemmkupplung durch eine zentrische äußere und eine exzentrische innere Zylinderfläche vom gleichen Halbmesser gebildet sind (Abb. 11).
6. 6. Lenkgestänge für Motorfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine eingeschaltete Selbsthemmkupplung (Abb. 1 bis 9).
7. 7. Lenkschenkellagerung für die Lenkerräder von Motorfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem auf der einen Wagenseite befindlichen Rad in das Lenkschenkelgestänge eine Selbsthemmkupplung eingeschaltet ist (Abb. 12 bis 17).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen