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Diese
Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, um zu ermöglichen, dass Bewegung in einer
Richtung übertragen
wird, aber nicht in die entgegengesetzte Richtung. Solche Mechanismen
werden als mechanische Dioden, Einwegekupplungen und dergleichen
bezeichnet. Der hier verwendete Ausdruck Schaltgetriebe soll solche
Mechanismen umfassen.
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Herkömmliche
Schaltgetriebe umfassen allgemein eine Mehrzahl von Klinken, die
radial nach außen
durch Federn federbelastet sind, so dass bei Rotation in eine Richtung
die Klinken mit Zähnen
zusammenwirken, um den Mechanismus zu arretieren, und wenn sie in
die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, laufen die Klinken über die
Zähne,
so dass eine freie Rotation möglich
ist. Während
diese Mechanismen angemessen funktionieren, sind sie teuer, relativ
kompliziert herzustellen und in bestimmter Umgebung insbesondere
schwierig zu reparieren, insbesondere wenn sie in Yachtwinden verwendet werden
und wenn eine Reparatur notwendig ist, während die Yacht unterwegs ist.
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UK-Patent
1,093,347 offenbart eine Schalt- oder Kupplungsvorrichtung, die
einen äußeren Ring mit
Zähnen
aufweist, ein Innenglied und ein Nockenglied, auf dem das Innenglied
gelegen ist. Das Nockenglied weist einen Keil auf und das Innenglied weist
einen Zahn auf zum Eingreifen an einem Zahn auf dem Außenglied.
Durch Drehen des Nockengliedes kann das Innenglied bewegt werden,
so dass der Zahn des Innengliedes selektiv in oder aus Eingriff mit
den Zähnen
des Außengliedes
gebracht werden kann, um selektiv Antrieb zu übertragen oder Freilauf der
Vorrichtung zu ermöglichen.
Diese Vorrichtung erfordert Betrieb des Nockengliedes, um die Vorrichtung
in einen arretierten Zustand zu versetzen oder die Vorrichtung aus
dem arretierten Zustand zu lösen,
und zeigt keinen ausfallsicheren Betrieb, weil um die Vorrichtung
zu arretie ren, Betätigung
des Nockengliedes erforderlich ist. Wenn daher die Vorrichtung belastet
ist und sich in umgekehrte Richtung bewegt, ist es möglich, wenn
nicht das Nockenglied erforderlich ist, dass die Vorrichtung nicht
arretiert, wodurch eine ungewollte freie Rotation des Innengliedes
relativ zum Außenglied
auftritt.
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Gegenstand
dieser Erfindung ist, ein Schaltgetriebe zur Verfügung zu
stellen, das diese Probleme überwindet.
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Die
Erfindung kann in einem Schaltgetriebe mit den Merkmalen des Anspruch
1 liegen.
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Das
Schaltgetriebe dieser Erfindung muss keine Federn aufweisen und
daher ist es nicht notwendig, einen Mechanismus mit kleiner Feder
und Klinke zu suchen, wenn das Schaltgetriebe gewartet oder repariert
wird. Das Schaltgetriebe erfordert lediglich das Einsetzen des Eingriffglieds
in Position und da dies stattfinden kann, ohne dass das Suchen einer
Feder notwendig ist, kann die Reparatur und der Zusammenbau viel
einfacher sein als bei herkömmlichen
Schaltwerken.
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Das
eine von Innenglied oder Außenglied weist
eine Mehrzahl von Zähnen
auf, wobei mindestens ein Zahn mindestens einer der Mehrzahl von Zähnen ist,
und einer der Mehrzahl von Zähne
mit dem Eingriffsglied in Kontakt kommt, um das Eingriffsglied zu
bewegen, so dass der Eingriffszahn am mindestens einen Zahl der
Mehrzahl von Zähnen
eingreift.
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Der
Antriebsteil umfasst eine Fläche
des Eingriffsgliedes und Kontakt zwischen dem einen von Innenglied
und Außenglied
und der Fläche
des Eingriffsgliedes bewirkt, dass das Eingriffsglied relativ zum
anderen des Innenglieds oder Außenglieds wippt,
um den Eingriffszahn des Eingriffsglieds in Position zu bringen,
wodurch der Eingriffszahn am mindestens einen Zahn des einen von
Innenglied oder Außenglied
eingreifen kann.
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Die
Fläche
des Eingriffsglieds, das den Antriebsteil bereitstellt, kann eine
Erhebung auf dem Eingriffsglied sein oder kann ein glatter kontinuierlicher
Teil auf der Fläche
des Eingriffsgliedes sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst das Eingriffsglied eine Mehrzahl von Segmenten, die um den
Innenumfang des äußeren Rings
angeordnet sind, wobei jedes Segment mindestens einen Zahn zum Eingriff
an mindestens einem Zahn des äußeren Rings
bei Rotation der Welle in die eine Richtung aufweist.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Antriebsglied eine Nockenscheibe mit einem Nocken, die
auf der Welle befestigt ist und der innere Ring oder das Segment
weist einen Ausnehmungsteil zum Aufnehmen des Nockens auf, so dass
bei Rotation der Welle in die erste Richtung der Nocken am Ring oder
Segment eingreift, um den mindestens einen Zahn des inneren Rings
oder Segments in Eingriff mit dem mindestens einen Zahn des äußeren Rings
zu zwingen.
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Bevorzugt
weist der Nocken Schultern zum Eingriff an entsprechenden Schultern
des inneren Rings oder Segments auf, so dass bei Rotation der Welle
die Schultern auf dem Nocken an der Schulter auf dem inneren Ring
oder Segment anschlagen, so dass die Zähne in und aus dem Eingriff
bewegt werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
weisen die Segmente längliche
Schlitze auf und die Nocken sind zylindrische Vorsprünge, die
in die Schlitze aufgenommen werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die Segmente in Form von rechteckigen Blöcken und der
mindestens eine Zahn des Segments ist durch eine Eckspitze des blockförmigen Segments
gebildet.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist das Eingriffsglied auf der Welle getragen und das
Antriebsglied ist ein auf dem Antriebsglied vorgesehener Vorsprung,
so dass bei Rotation in eine Richtung der mindestens eine Zahn des äußeren Rings
am Vorsprung eingreift und den Zahn des Eingriffsglieds aus dem
Eingriff mit dem mindestens einen Zahn des äußeren Rings bewegt, und bei
Rotation in die entgegengesetzte Richtung der Vorsprung am mindestens
einen Zahn des äußeren Rings
eingreift, um zu veranlassen, dass der Zahn des Eingriffsglieds
am mindestens einen Zahn des äußeren Rings
eingreift, so dass Antrieb vom äußeren Ring über das
Eingriffsglied zur Welle übertragen
wird.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der innere Ring allgemein konzentrisch um den äußeren Ring
angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform jedoch ist der innere
Ring in Bezug auf den äußeren Ring
exzentrisch angeordnet.
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Bevorzugt
umfasst der Halteteil eine bogenförmige Nut im Innenglied und
einen bogenförmigen Ausschnitt
neben der Nut, die auf dem Innenglied einen Halteansatz definieren.
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Bevorzugt
weist das Eingriffsglied eine Halteausnehmung zum Eingriff des Halteansatzes
auf, um das Eingriffsglied auf dem Halteansatz zur Rotationsbewegung
mit dem Innenglied und zur Wippbewegung auf dem Halteansatz relativ
zum Innenglied anzulegen.
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Bevorzugt
umfasst der Antriebsteil einen vorspringenden Ansatz auf dem Eingriffsteil.
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Bevorzugt
weist der Eingriffsteil ein Ende mit einem Anschlagsbereich zum
Eingriff mit den Zähnen des äußeren Rings
auf, um Wippbewegung mit dem Eingriffsglied zu erleichtern.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun als Beispiel mit Bezug zu den begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 bis 6 Ansichten von Ausführungsformen von Schaltmechanismen
sind, die aus dem Stand der Technik bekannt sind;
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7 eine Ansicht einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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8 bis 22 Zeichnungen sind, die die Funktion
der Ausführungsform
von 7 darstellen;
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23 eine Ansicht einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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24 eine Querschnittsansicht
noch einer weiteren Ausführungsform
ist;
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25 die Ausführungsform
von 24 in einer etwas
anderen Position zeigt;
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26 eine Ansicht der Ausführungsform von 24 in einer Antriebsposition
oder Arretierungsposition zeigt; und
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27 eine Ansicht der Ausführungsform von 24 in einer gelösten Position
zeigt.
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Die
Ausführungsformen
der 1–3 und 24–27 sind nicht Teil der Erfindung,
sondern stellen den Stand der Technik dar.
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Mit
Bezug zu 1 ist ein Schaltgetriebe 10 gezeigt,
das einen äußeren Ring 12 umfasst,
der auf seinem Innenumfang Schaltzähne 14 aufweist. Ein innerer
Ring 16 ist im äußeren Ring 12 angeordnet. Der
innere Ring 16 ist nur auf einem Teil seines Außenumfangs
mit Zähnen 18 zum
Eingriff mit Zähnen 14 versehen.
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Der
Ring 16 weist auch eine Ausnehmung 20 auf, die
durch eine Schulter 22 und eine gekrümmte Fläche 24 definiert ist.
Eine Welle 28 ist konzentrisch zum inneren Ring 16 und
dem äußeren Ring 12 angeordnet
und trägt
eine integrale Nockenscheibe 30. Die Nockenscheibe 30 ist
mit einem Nocken 34 versehen, der eine gekrümmte Nockenfläche 36 und eine
Schulter 38 vorsieht.
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Bei
Rotation der Welle 28 in Richtung des Pfeils A in 1 dreht sich die Nockenscheibe 30 so, dass
die Fläche 36 an
der Fläche 24 eingreift,
so dass in 1 der innere
Ring 16 allgemein nach rechts gedrückt wird, so dass die Zähne 18 in
die Zähne 12 eingreifen.
Fortgesetzte Rotation der Welle 28 führt deshalb dazu, dass der
Nocken 30, der innere Ring 16 und der äußere Ring 12 sich
als einteiliger Körper
in Richtung des Pfeils A drehen. Auf diese Weise wird Rotation von
der Welle 28 auf den äußeren Ring 12 übertragen.
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Wenn
die Welle 28 in die Richtung entgegengesetzt zu Pfeil A
gedreht wird, greift die Schulter 38 auf dem Nocken 34 an
der Schulter 22 der Ausnehmung 20 ein, um in 1 den Ring 16 allgemein nach
links zu ziehen. Dies löst
die Zähne 18 aus
den Zähnen 14,
so dass bei fortgesetzter Rotation in die Richtung entgegengesetzt
zu Pfeil A, die Welle 28 und der innere Ring 16 sich
relativ zum äußeren Ring 12 drehen.
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Der
mit Bezug zu 1 beschriebene Schaltmechanismus
findet besonders Anwendung bei Winden und dergleichen Vorrichtungen.
Bei einer Windenanwendung kann die Welle 28 mit einem Windenhandgriff
verbunden sein und der Ring 12 bildet Teil des Außenzylinders
der Winde, so dass bei Rotation in eine Richtung der Zylinder 12 gedreht
wird, so dass ein Kabel eingezogen wird, und bei Rotation in die
entgegengesetzte Richtung der Ring 12 in der Lage ist,
sich relativ zum Handgriff 28 frei zu drehen. Der Schaltmechanismus
weist auch Anwendung in Getriebesystemen auf, wie in Transmissionsmechanismen,
wo es erforderlich ist, eine Welle und Getriebe zu veranlassen,
dass sie sich zusammen in eine Richtung, aber relativ zueinander
in entgegengesetzte Richtung drehen.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, die zu 1 ähnlich ist
mit der Ausnahme, dass der innere Ring 16 in Bezug auf
den äußeren Ring 12 exzentrisch
angebracht ist.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung weist die Ausnehmung 20 im inneren Ring 16 zwei Schultern 22 und 24 auf.
Die Schulter 22 wirkt auf exakt die selbe Weise wie die
Schulter 22 in 1.
Die Schulter 24 in 2 ersetzt
die gekrümmte
Fläche 24 in 1 und wegen der Exzentrizität des inneren Rings 16 in
Bezug auf den äußeren Ring 12 bewirkt Eingriff
der Schulter 24 und einer entsprechenden Schulter 40 auf
der Nockenscheibe 30, dass der innere Ring 16 sich
so bewegt, dass die Zähne 18 des inneren
Rings 16 mit den Zähnen 14 des äußeren Rings 12 in
Eingriff kommen. Rotation der Welle 28 in Richtung des
Pfeils A bringt daher die Zähne 16 und 18 in
Eingriff, so dass Antrieb auf den Ring 12 übertragen
wird, und Rotation in die entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass
die Zähne
sich lösen,
wie in der vorigen Ausführungsform,
so dass die Welle 28, Nockenscheibe 30 und Ring 16 sich
relativ zum Ring 12 drehen können.
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In
anderen Ausführungsformen
(nicht gezeigt) kann ein Paar innerer Ringe 24 vorgesehen sein.
Jeder Ring weist Zähne
auf einem Teil seines Umfangs auf, an sich wie die Zähne 18 von 1 und 2. Die beiden Ringe sind zueinander 180° aus der
Phase angeordnet, so dass die Last allgemein gleichmäßig über den
Schaltmechanismus verteilt wird, wenn die Zähne 18 bei den Zähnen 14 eingreifen,
um Antrieb von der Welle 28 auf den Ring 12 zu übertragen.
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Mit
Bezug zu 3, die eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung zeigt, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in dieser
Figur gleiche Teile wie sie mit Bezug zu den vorigen Ausführungsformen
beschrieben wurden.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist der innere Ring 16 durch eine Mehrzahl
von Segmenten 50 ersetzt. In der Ausführungsform von 3 sind zwei Segmente 50 verwendet,
aber es können mehr
als zwei Segmente eingesetzt werden, wenn es erforderlich ist.
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Jedes
der Segmente 50 weist Zähne 18 zum Eingriff
an Zähnen 14 des äußeren Rings 12 auf.
Die Segmente 50 sind mit Ausnehmungen 20 mit einer Schulter 38 und
einer Schulter 40 versehen. Nockenscheibe 30 ist
mit zwei Nocken 34 zum Eingriff an entsprechenden Ausnehmungen 20 versehen.
Die Nocken 34 weisen Schultern 38 und 40 auf.
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Bei
Rotation der Welle 28 in Richtung des Pfeils A greifen
die Schultern 40 an den Schultern 24 der Ausnehmungen 20 ein,
so dass sie die Segmente 50 allgemein in Richtung des Uhrzeigersinns
drücken,
so dass die Zähne 18 an
den Zähnen 14 eingreifen,
so dass Bewegung auf den äußeren Ring 12 übertragen
wird. Die Bewegung der Segmente 50 ist allgemein eine Tangentialbewegung
in Bezug auf die Nockenscheibe 30 und den äußeren Ring 12,
so dass die Zähne 18 in
Eingriff mit den Zähnen 14 des äußeren Rings
bewegt werden. Auf diese Weise sind die Zähne 18 in festem Eingriff
mit den Zähnen 14.
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Bei
Drehung der Welle 28 in eine Richtung entgegengesetzt zu
Pfeil A, greifen die Schultern 38 an den Schultern 22 ein,
um die Segmente 50 vom Ring 12 weg zu ziehen,
so dass die Zähne 18 sich von
den Zähnen 14 lösen und
der Ring 12 und die Welle 28 sich relativ zueinander
frei drehen können.
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Es
ist bevorzugt, dass wenn die Zähne 18 von
den Zähnen 14 gelöst sind,
sie sich nur lösen
und über
die Zähne 14 laufen,
so dass bei Rotation in Richtung des Pfeils A erneutes Eingreifen
der Zähne 18 in
die Zähne 14 schnell
und formschlüssig
erfolgt. Dies kann durch geeignete Dimensionierung des Nockens 34 und
der Ausnehmung 20 erreicht werden. Alternativ können Höcker 60 auf
den Segmenten 50 neben der Nockenscheibe 30 gelegen
sein, um das Ausmaß der
Bewegung der Segmente 50 von inneren Ring 12 weg
zu begrenzen. Der Höcker 60 oder die
Dimensionierung des Nockens 34 und der Ausnehmung 20 dienen
auch dazu, zu gewährleisten, dass
die Segmente 50 sich unter dem Einfluss der Schwerkraft
nicht radial nach innen bewegen können, so dass die Zähne 18 unbeabsichtigt
aus den Zähnen 14 gelöst werden.
Dies ist in einigen Anwendungen des Schaltmechanismus von Bedeutung, und
dies insbesondere bei Winden für
Yachten, wo die Yacht auf eine Seite kippen kann, wodurch die Segmente 50 der
Schwerkraft ausgesetzt werden, was einfach dazu führen kann,
dass sie aus den Eingriff mit den Zähnen 18 fallen. Dimensionierung
des Nockens 34 und der Ausnehmung 20 oder Vorsehen von
Höckern 60 gewährleistet,
dass formschlüssiger Eingriff
der Zähne 18 und 14 immer
erhalten bleibt, bis die Welle 12 in die Richtung entgegengesetzt
zu Pfeil A gedreht wird, um die Zähne 18 aus dem Eingriff
mit den Zähnen 14 zu
ziehen.
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Die
Ausführungsform
von 3 hat den Vorteil,
dass Last gleichmäßig über den
Schaltmechanismus verteilt wird und nicht nur auf eine Seite des Mechanismus
aufgebracht wird, wie es an sich bei der in den 1 und 2 gezeigten
Anordnung der Fall ist.
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Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Zum Zwecke der Klarheit ist der äußere Ring nur teilweise gezeigt
und nur eines der Segmente 50 ist gezeigt. Gleiche Bezugszeichen geben
gleiche Teile wie zuvor beschrieben an.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist mindestens ein Zahn 18 auf dem Segment 50 mit
einer Vorderkante der Segmente 50 statt einer Mehrzahl
von auf der Außenfläche der
Segmente ausgebildeten Zähnen
versehen. Die Segmente 50 weisen jeweils einen äußeren Anschlag 75 auf,
der allgemein entlang der Zähne 14 des äußeren Rings 12 verläuft.
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Bei
Rotation der Scheibe 30 in Richtung des Pfeils A wird die
Vorderkante des Segments 50, die den Zahn 18 bildet,
auf die selbe Weise wie es in vorigen Ausführungsformen beschrieben ist,
in Eingriff mit einem der Zähne 14 des äußeren Rings 12 getrieben.
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Wie
am besten in 5 gezeigt
ist, bewirkt zum Lösen
des Zahns 18 aus den Zähnen 14 eine Rotation
der Nockenscheibe 30 in Richtung des Pfeils B, dass die
Anschlagfläche 75 über die
Zähne 14 läuft und
deshalb des Segment 50 nach innen und außen wippt,
so dass der Zahn 18 aus den Zähnen 14 gelöst wird,
so dass der Ring 12 und die Nockenscheibe 30 zusammen
mit der Welle 28 (nicht gezeigt) sich relativ zum äußeren Ring 12 drehen
können.
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6 zeigt noch eine weitere
Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform
wird eine größere Anzahl
von Segmenten 50 verwendet. In der gezeigten Ausführungsform
werden sieben Segmente verwendet und die Segmente 70 sind
in Form allgemein rechteckiger Blöcke, die eine Eckspitze aufweisen,
die den Zahn 18 für
den Eingriff mit den Zähnen 14 bildet.
Die Scheibe 30 ist mit Nocken 34 versehen, die
in Form allgemein zylinderförmiger Vorsprünge sind
und die Segmente 50 sind jeweils mit allgemein länglichen
Schlitzen 51 versehen, um die zylindrischen Nocken 34 aufzunehmen.
Bei Rotation in eine Richtung verschieben die Nocken 34 allgemein
die Segmente 50 in Bezug auf den Nockenring 30 und
den Ring 12 radial, wie es zuvor beschrieben wurde, so
dass die Zähne 18 mit
einem der Zähne 14 in
Eingriff kommen, um dadurch die Scheibe 30 zusammen mit
der Welle 28 am äußeren Ring 12 zu arretieren.
Wenn die Welle 28 in die entgegengesetzte Richtung gedreht
wird, bewegen sich die Nocken etwas in den Schlitzen 51,
so dass sie die Segmente 50 und die Zähne 18 von den Zähnen 14 weg
ziehen, so dass die Welle 28 und die Scheibe 30 sich
relativ zum Ring 12 frei drehen können.
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Da
die bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung keine Federn verwendet, um Klauenelemente in Eingriff
mit Schaltungszähnen
zu drücken wie
bei der herkömmlichen
Konstruktion, sind die Schaltungen dieser Ausführungsform ruhiger als herkömmliche
Konstruktionen und weisen allgemein keine Klickgeräusche in
Verbindung mit Schaltmechanismen auf, wenn die Schaltung frei läuft (das
heißt im
nicht arretierten Zustand). Wenn es gewünscht ist, dass Klickgeräusche in
Verbindung mit Schaltmechanismen herkömmlicher Konstruktion vorhanden
sind, kann eine Feder (nicht gezeigt) eingesetzt werden, um die
Segmente 50 oder den inneren Ring 16 allgemein
nach außen
zu den Zähnen 14 des äußeren Rings
zu drücken,
so dass, wenn die Welle in Richtung des Pfeils B gedreht wird, der
Zahn oder die Zähne 18 formschlüssig über die
Zähne 14 laufen, was
das Klickgeräusch
ergibt. Es versteht sich, dass die Feder nicht für den Betrieb des Schaltmechanismus
erforderlich ist und nur vorhanden ist, um das Klickgeräusch vorzusehen,
falls es gewünscht
ist, einen deutlichen Hinweis zu geben, dass der Schaltmechanismus
funktioniert.
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Der
Schaltmechanismus gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung weist den Vorteil auf, dass er aus wenigen Komponenten
gebildet ist, und die in Bezug zueinander einfach durch Einsetzen
des inneren Rings 16 im äußeren Ring und der Welle 28 und
der Nockenscheibe 30 im inneren Ring leicht zusammengebaut
werden können.
Eine Federspannung der Schaltungszähne auf einem Element, das
die Zähne
veranlasst, an Zähnen
des anderen Elements einzugreifen, wie in Konstruktionen aus dem
Stand der Technik, ist nicht erforderlich wodurch Konstruktion und
Zusammenbau stark vereinfacht sind.
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Die 7 bis 22 zeigen eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist
ein äußerer Ring 70 eine
Mehrzahl von Zähnen 72 auf
seiner inneren Umfangsfläche 73 auf.
Die Zähne 72 sind
durch eine Spitze oder einen nach innen vorspringenden Teil 74 definiert
und eine gekrümmte Übergangsfläche 76,
die sich vom Basisteil 77 eines Zahns zur Spitze 78 eines
benachbarten Zahns erstreckt.
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Ein
Innenglied 80 ist im äußeren Ring 70 angeordnet.
In einer Ausführungsform
der Erfindung kann die Schaltung von 7 in
einer Winde verwendet werden, in der der äußere Ring 70 mit dem
Abtrieb eines Getriebes der Winde verbunden ist und der innere Ring 80 mit
einer Windentrommel verbunden ist und effektiv eine Abtriebswelle
zum Zuführen von
Rotationsabtriebskraft bildet. Wie aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich ist ermöglicht
Rotation des Rings 70 in eine Richtung, dass der Ring 70 relativ
zum Innenglied 80 im Freilauf ist, und Rotation in entgegengesetzte
Richtung Antrieb vom Ring 70 auf das Innenglied 80 überträgt.
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Das
Innenglied 80 weist mindestens ein Halteglied 90 auf.
Das Halteglied 90 ist durch einen bogenförmigen Schlitz 92 definiert,
der sich von der Außenfläche 93 des
Innengliedes 80 ins Innere des Innenglieds 80 erstreckt.
Neben dem bogenförmigen Schlitz 92 ist
ein Ausschnitt 94 in der Außenfläche 93. Ein Halteansatz 95 in
teilkreisförmiger
Konfiguration ist zwischen dem Ausschnitt 94 und der Nut 92 definiert.
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Ein
Eingriffsglied 100 ist auf dem Halteansatz 95 angebracht.
Das Eingriffsglied 100 weist einen bogenförmigen Arm 102 auf,
der im Schlitz 95 aufgenommen wird und ein Ende 104,
das allgemein zum Profil des Ausschnitts 94 konform ist.
Eine teilkreisförmige
Ausnehmung 106 ist zwischen dem Arm 102 und dem
Ende 104 definiert und ist im Halteansatz 95 durch
Verschieben des Eingriffsglieds 100 seitwärts auf
den Halteansatz 95 aufgenommen, so dass das Eingriffsglied 100 zur
Rotation mit dem Innenglied 80, zum Beispiel in Richtung
des Pfeils G in 7 und
auch zur Wippbewegung in Richtung des Doppelpfeils F in 7, auf den Halteansätzen 95 am
Halteansatz 95 effektiv befestigt und gehalten ist (wie
nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird).
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Das
Ende 94 trägt
einen Anschlagsendteil 108 und das Eingriffsglied 100 weist
einen Zahn 110 auf, der sich in einer Richtung allgemein
entgegengesetzt zum Arm 102 erstreckt. Der Zahn 110 ist
durch eine gekrümmte
Fläche 111 gebildet,
die in den Arm 110 übergeht,
und eine gegenüberliegende
gekrümmte
Fläche 113,
die eine Zahnspitze 114 dazwischen definieren.
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Das
Ende 104 weist eine Außenfläche 115 und
eine Innenfläche 116 auf,
die allgemein auf dem Ausschnitt 94 liegt. Zwischen den
Flächen 113 und 115 ist
ein hervorstehendes Antriebsglied 120 angeordnet, das als
Erhebung oder Vorsprung ausgebildet ist, was wiederum einen Übergang
zwischen der Fläche 113 und
Fläche 115 bildet.
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Mit
Bezug zu den 8 bis 22 wird die Funktion des
Schaltmechanismus ausführlicher
beschrieben. Wenn Antrieb zuletzt vom Ring 70 zum Innenglied 80 übertragen
wurde, waren Zahnfläche 121 von
Zahn 72 zwischen Spitze 78 und Basis 77 an
der Fläche 111 des
Zahns 110 des Eingriffsglieds 100 in Eingriff.
Wenn der äußere Ring 70 in
Richtung des Pfeils H gedreht wird, bewegt sich die Fläche 121 vom
Zahn 110 weg, wie es in 9 gezeigt
ist, und der nächste
benachbarte Zahn, in 9 mit 72' bezeichnet,
greift am Antriebsvorsprung 120 des Eingriffsglieds ein.
Eingriff des Zahns 72' am
Antriebsvorsprung 120 bewirkt, dass das Eingriffsglied 100 relativ
zum Ansatz 95 in Richtung des Pfeils J in 9 wippt. Diese Wippbewegung wie sie in
den 10, 11 und 12 gezeigt
ist bewirkt, dass der Zahn 110 des Eingriffsglieds 100 sich
vollständig
vom Zahn 72 des äußeren Rings 70 löst, so dass
die Zähne 72 effektiv über das
Eingriffsglied laufen können,
ohne irgendwelchen Antrieb auf das Eingriffsglied 100 und damit
auf das Innenglied 80 zu übertragen. Die 9 bis 11 zeigen
wie sich der Arm 102 weiter in den Schlitz 92 bewegt,
wenn das Eingriffsglied 100 auf dem Ansatz 95 in
Richtung des Pfeils J wippt und 12 zeigt
das Eingriffsglied 100 vollständig frei von Zähnen 72 des äußeren Rings 70.
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Wie
in den 12, 13 und 14 deutlich gezeigt ist, befreit fortgesetzte
Drehung des äußeren Rings 70 in
Richtung des Pfeils H das Eingriffsglied 100 wie es durch
Linie L in den Figuren gezeigt ist, wobei Zähne 72 direkt über den
Antriebsvorsprung 120 und den Anschlag 108 auf
dem Ende 104 laufen.
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Wie
in 15 gezeigt ist erfolgt,
wenn der Zahn 72 des Rings 70, der soeben über den
Antriebsvorsprung 120 gelaufen ist, am Zahn 110 des
Eingriffsglieds 100 ankommt, Kontakt an Punkt C wie es in 15 gezeigt ist, der das
Glied 100 auf dem Ansatz 95 wieder in Richtung
des Pfeils J nur wippt oder schwenkt, so dass das Ende 104 nach
oben läuft, wobei
der Anschlagteil 108 sich in den durch die Zähne 72 und
die Fläche 76 definierten
Raum bewegt, wie es in den 15 und 16 gezeigt ist. Fortgesetzte Rotation
in Richtung des Pfeils H, wie in 17 gezeigt,
bewirkt, dass der Zahn 72'' in 17 mit dem Anschlagteil 108 des
Endes 104 in Kontakt kommt, so dass das Eingriffsglied 100 in
Richtung des Pfeils K in 10 wippt,
so dass der Zahn 72'' über das Ende 104 laufen
kann, ohne dass irgendwelcher Antrieb auf das Eingriffsglied 100 aufgegeben
wird. Die Wippbewegung wird fortgesetzt wie es in 18 gezeigt ist. Fortgesetzte Rotation
des Rings 70 in Richtung des Pfeils H, wie in 18 gezeigt, bewirkt, dass
der Zahn 72''' wieder mit dem Antriebsvorsprung 120 in
Kontakt kommt, so dass die Wippbewegung des Eingriffsglieds 100 fortgesetzt
wird, wie es mit Bezug zu den 9 bis 17 beschrieben ist. Auf diese
Weise wird der äußere Ring 70 in
Richtung des Pfeils N gedreht, das Eingriffglied 100 wird
nur zum Wippen vor und zurück
auf dem Halteansatz 95 veranlasst, ohne dass irgendwelcher
Antrieb auf das Eingriffsglied 100 aufgegeben wird, was
wiederum Antrieb auf das Innenglied 80 aufgeben würde. Auf diese
Weise ist der äußere Ring 70 effektiv
zum Freilauf relativ zum inneren Ring 80 ohne Antriebsübertragung
in der Lage.
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Rotation
des äußeren Rings 70 in
die entgegengesetzte Richtung wie es durch Pfeil M in 19 gezeigt ist bewirkt,
dass Antrieb auf das Innenglied 80 übertragen wird. Zahn 72 in 19 greift am Antriebsvorsprung 120 ein,
der, wie in 20 gezeigt, das
Eingriffsglied 100 nochmals zum Wippen in Richtung des
Pfeils K auf dem Halteansatz 95 veranlasst, so dass der
Zahn 110 nach oben in den Weg des Zahns 72' bewegt wird,
wie es durch Pfeil N gezeigt ist (in 20 gezeigt).
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Die 21 und 22 zeigen wie sich der Zahn 72 über den
Antriebsvorsprung 120 bewegt und fortgesetzte Bewegung
des Zahns 110 durch Verschiebebewegung auf der Fläche 121 des
Zahns 72' in den
Weg des Zahns 72'.
Fortgesetzte Rotation in Richtung des in 22 gezeigten Pfeils M bewirkt, dass Antrieb
vom Ring 70 über
den Kontakt zwischen der Fläche 121 des
Zahns 72' und
der Zahnfläche 111 des
Zahns 110 übertragen
wird, so dass Antrieb auf das Eingriffsglied 100 auch in
Richtung des Pfeils M übertragen
wird, so dass wiederum Antrieb auf das Innenglied 80 übertragen
wird, um das Innenglied 80 auch in Richtung des Pfeils
M zu drehen. Auf diese Weise wurde in der in 22 gezeigten Position das Eingriffsglied 100 in
Eingriff mit einem der Zähne 72 des
Rings 70 gewippt und wird durch den Kontakt und die Rotation
des Rings 70 in dieser Position gehalten, so dass Antrieb über das
Eingriffsglied 100 durch das Innenglied 80 übertragen
wird, so dass das Innenglied rotiert.
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Wie
in 7 gezeigt ist weist
die Schaltung drei Eingriffsglieder 100 auf und drei entsprechende Halteansätze 95.
Die Anzahl der Eingriffsglieder 100 ist jedoch beliebig
und es können
zusätzliche
Eingriffsglieder um den Umfang des Innengliedes 80 angeordnet
werden, wenn es gewünscht
ist.
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Der
Vorteil der bevorzugten Ausführungsform
von 7 ist, dass die
Schaltung bei sehr hohen Geschwindigkeiten funktionieren kann und
auch sehr exakt und mit sehr geringer Bewegung gestoppt werden kann.
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23 ist eine Ausführungsform ähnlich der wie
sie in den 7 bis 22 gezeigt ist und weist
weitere Vorteile für
Hochgeschwindigkeitsbetrieb auf. Insbesondere ergibt diese Ausführungsform
relativ geringe Aktivität
des Eingriffsglieds (das heißt
relativ geringe Bewegung des Eingriffsglieds) zwischen Eingriffsposition
und gelöster
Position, was glatten Hochgeschwindigkeitsbetrieb unterstützt.
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Mit
Bezug zu 23 ist ein äußerer Ring 200 mit
Zähnen 210 versehen
und ein innerer Ring 220 weist Ausschnitte 240 auf.
Die Ausschnitte 240 weisen einen gekrümmten Ansatz oder eine Stufe 241 auf
und eine hintere allgemein tiefe Ausnehmung 242 und eine
flachere vordere Ausnehmung 243 auf gegenüberliegenden
Seiten der Stufe 241. Ein Eingriffsglied 250 ist
auf der Stufe 241 angebracht durch einen Stufe oder Schulter 251,
die auf dem Glied 250 ausgebildet ist. Das Eingriffsglied 250 ist
deshalb in der Lage, in Richtung des Pfeils M in 23 auf der Stufe 241 vor und
zurück
zu wippen.
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Der
ausgenommene Teil 242 weist eine Rückwand 245 auf, die
Bewegung des Eingriffsglieds 250 in Richtung des Pfeils
P in 23 begrenzt und Bewegung
in entgegengesetzte Richtung des Pfeils P ist durch Eingriff zwischen
der Stufe 251 und der Schulter 241 verhindert.
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Wenn
das Innenglied 220 in Richtung des Pfeils R in 23 gedreht wird, greift
einer der Zähne 210 an
der äußersten
Fläche 255 des
Glieds 250 allgemein zur Rückseite des Glieds 250 ein
und bewirkt, dass das Glied 250 auf der Schulter 241 in Richtung
des Pfeils N in 23 wippt,
so dass Eingriffszahn 258 des Glieds 250 radial
nach außen
ge zogen wird. Das in 23 mit 250' markierte Glied und
der mit 210' markierte
Zahn zeigen diesen Eingriff zwischen der Fläche 255' und dem Zahn 210', der Wippbewegung
des Glieds 250 beginnt, um den Eingriffszahn 258 in
Position zu bringen, wo er mit einem der Zähne 210 zusammenwirkt.
Fortgesetzte Bewegung des inneren Rings 220 zwingt ein
hinteres Ende 260' des
Glieds 250' in
den Ausnehmungsteil 242'.
Diese Position ist durch das mit 250'' bezeichnete
Glied in 23 gezeigt.
In dieser Position ist das Eingriffsglied 250'' in einer Position zum Eingriff mit
Zahn 210'', so dass wenn
der Zahn 258'' am Zahn 210'' eingreift, der Zahn 258'' sich nach oben in vollen Eingriff
mit dem Zahn 210'' bewegt. In
dieser Ausführungsform
der Erfindung greift nur eines der Eingriffsglieder 250 am
Zahn 210 ein und überträgt Antrieb
auf den äußeren Ring 200.
Wenn der innere Ring 220 in die Richtung entgegengesetzt
zu Pfeil R gedreht wird, wird das Eingriffsglied 250 aus
dem Eingriff mit dem Zahn 210'' gezogen
und vom Zahn 210''' in Richtung des Pfeils J in 23 gewippt, so dass der
Ring 220 relativ zum Ring 200 einfach frei rotieren
kann.
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In
dieser Ausführungsform
führt der
durch eine glatte Fläche 255 des
Glieds 250 ausgebildete Antriebsteil zu einem relativ geringen
Ausmaß an
Bewegung des Eingriffsglieds 250 zwischen der Eingriffsposition
und der gelösten
Position, was Hochgeschwindigkeitsbewegung weiter unterstützt. Auch zwingt
der Eingriff zwischen dem Zahn 210 und der Antriebsfläche 255 das
Glied 250 nicht vollständig
in Eingriff mit dem Zahn, sondern positioniert den Eingriffszahn 258 indessen
so, dass er mit dem Zahn 210 in Kontakt ist und aufgrund
des Eingriffs wird der Zahn 258 vollständig in den Zahn 210 gedrückt. Diese
ist im Gegensatz zur vorigen Ausführungsform, wo der Antriebsvorsprung 120 bewirkt,
dass der Eingriffszahn auf dem Eingriffsglied vollständig in
den Zahn des äußeren Rings
eingesetzt wird.
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24 bis 27 zeigen eine Ausführungsform, die ähnlich ist
zu der der 1 bis 5, aber die auch eine Antriebsfläche zur
Unterstützung
der Bewegung der Schaltung in die Eingriffsposition aufweist.
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Mit
Bezug zu 24 ist ein äußerer Ring 300 mit
Zähnen 301 versehen.
Ein innerer Ring 320 kann integral oder als Teil einer
Welle ausgebildet sein und weist einen Nockenansatz 321 auf
einer Seite auf. Es ist ein lose sitzender Eingriffsring 330 auf
dem Ring 320 vorgesehen und weist eine Ausnehmung 322 zum
Aufnehmen des Nockens 321 auf. Der Ring 330 weist
im Bereich der Ausnehmung 322 eine Antriebsfläche 323 auf,
die in Bezug auf den Rest des Rings 330 radial nach außen vorsteht.
Der Ring 330 ist in der Konfiguration allgemein kreisförmig, aber
im Bereich der Antriebsfläche 323 auf
einer Seite leicht abgeflacht. Wenn der innere Ring 320 in
Richtung des Pfeils Q gedreht wird, ist der Mechanismus zum Freilauf
fähig,
wobei der Nocken 321 die Endfläche 335 der Ausnehmung 322 kontaktiert,
so dass sich der Ring 330 auch in Richtung des Pfeils Q
bewegt, so dass die Antriebsfläche 321 einfach über die
Zähne 301 läuft.
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Der
innere Ring 330 weist eine Anzahl von Zähnen 335 auf, die
in der in 24 gezeigten
Position, wenn der Schaltmechanismus im Freilauf ist, allgemein
von den Zähnen 301 fern
gehalten ist oder einfach über
die Zähne 301 laufen.
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25 zeigt eine ähnliche
Ansicht wie 24, wobei
die Antriebsfläche 323 deutlich über die
Zähne 301 läuft und
die Zähne 335 von
den Zähnen 301 fern
sind.
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Wenn
es gewünscht
ist, dass die Schaltung eingreift, wird der Ring 320 in
Richtung des Pfeils S in 26 gedreht.
Dies bewirkt, dass der Nocken 321 sich zum entgegengesetzten
Ende der Ausnehmung 322 bewegt, so dass er an der Endfläche 339 der
Ausnehmung 322 eingreift.
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Fortgesetzte
Rotation des inneren Rings 320 in Richtung des Pfeils S
bewirkt, dass der Ring auch in Richtung des Pfeils S zu rotieren
beginnt. Wenn sich der Ring in Richtung des Pfeils S dreht, kommt die
Antriebsfläche 323 mit
den Zähnen 301 in
Kontakt, was dazu führt,
dass der Ring 330 sich etwas in Richtung des Pfeils T in 26 hebt oder dreht, was die
Zähne 335 des
Rings 330 in Eingriff mit den Zähnen 301 des äußeren Rings 330 zieht.
Auf diese Weise findet formschlüssiger
Eingrifft statt und Antrieb wird vom inneren Ring 320 über den
Eingriffsring 330 zum äußeren Ring 301 übertragen.
Wenn Rotation umgekehrt wird, wie es durch Pfeil V in 27 gezeigt ist, bewegt sich
der Nocken 321 zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung 322 und
der Eingriffsring 330 wird auch in Richtung des Pfeils
V gedreht. Eingriff der Eingriffsfläche 323 mit den Zähnen 301 führt dazu,
dass der Ring 330 in Richtung des Pfeils W in 27 etwas nach unten gezogen wird,
so dass die Zähne 335 sich
von den Zähnen 301 lösen, so
dass die Schaltung einfach in umgekehrter Richtung im Freilauf ist.