EP1117558A1 - Schaltbares klemmgesperre - Google Patents

Schaltbares klemmgesperre

Info

Publication number
EP1117558A1
EP1117558A1 EP99970063A EP99970063A EP1117558A1 EP 1117558 A1 EP1117558 A1 EP 1117558A1 EP 99970063 A EP99970063 A EP 99970063A EP 99970063 A EP99970063 A EP 99970063A EP 1117558 A1 EP1117558 A1 EP 1117558A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping
slide
output shaft
housing
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99970063A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Hochmuth
Dirk Quitzrau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Waelzlager Schaeffler OHG filed Critical INA Waelzlager Schaeffler OHG
Publication of EP1117558A1 publication Critical patent/EP1117558A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical

Definitions

  • the present invention relates to switchable locking mechanisms.
  • a locking mechanism an output shaft is blocked in both directions of rotation with respect to a non-rotatable part, for example a housing, when a torque is introduced into the output shaft.
  • Clamping mechanisms of this type often provide a drive which transmits a torque to the output, so that elements connected downstream of the output shaft can be actuated.
  • the clamp connection between the output and the non-rotatable part is released in the selected direction of rotation.
  • Switchable locking devices can be used, for example, in gearboxes in which an output shaft is fixed in both directions of rotation when a torque is introduced into this output shaft.
  • Such gears are used, for example, in seat adjustments of motor vehicles or in devices for lifting or lowering windows in motor vehicles.
  • a torque introduced into the output shaft from the outside for example the load on the seat by a person, is introduced into a housing, for example, so that there is no rotational movement of the output.
  • a locking mechanism which is provided in a seat height adjustment of a seat.
  • the locking mechanism has two elements arranged one inside the other, of which the outer as
  • Housing formed element on its inner lateral surface a cylindrical see clamping track and of which the other element is designed as an output shaft and is provided on its lateral surface facing the cylindrical clamping track with a plurality of clamping ramps distributed over the circumference with opposite slope.
  • Each clamping ramp forms a wedge-shaped clamping gap with the cylindrical clamping track, into which a clamping roller is sprung. Since the imaginary tips of these wedge-shaped clamping gaps either face one another or face away from one another as shown here, the clamping rollers sprung into the clamping gap prevent the inner element from rotating in relation to the outer element in both directions of rotation.
  • the clamping rollers are spring-loaded into the clamping gap in their clamping position and in engagement with the clamping ramps and the cylindrical clamping track.
  • the pinch rollers are released, that is to say arranged in the release position, only the pinch rollers which are functionally relevant for this direction of rotation are released.
  • the pinch rollers are arranged in pockets of a cage with play in the circumferential directions, the cage being able to pivot slightly with respect to the inner element. This swivel path is used to unlock the pinch rollers from their assigned pin gaps.
  • a torque acts on the inner element, which is caused by a force acting on the seat. In the clamping position, such locking mechanisms hold the seat at its set height.
  • the object of the present invention is therefore to reliably prevent slippage between the clamped elements in the case of switchable clamping locks.
  • this object is achieved in that a non-rotatably connected slide with the output shaft is positively connected to the non-rotatable part in the clamping position of the clamping elements and is disengaged from the non-rotatable part in the released position of the clamping elements.
  • a torque can be introduced into the output shaft and transmitted to the non-rotatable part via the clamping elements.
  • there is a positive connection between the output and the housing so that unwanted slippage between the output and the non-rotatable part, for example the housing, as a result of vibrations is excluded.
  • the positive connection can be designed for low loads, since the loads are mainly transmitted via the locking mechanism and not via the positive connection between the output and the housing. In the case of swelling or changing loads that approach or pass through the value 0, the positive connection is achieved by these low dynamic loads, preferably at zero Passage claimed.
  • the positive connection can be designed for maximum torque loads.
  • the housing can be provided on its inner circumference with a cylindrical clamping track and the output shaft on its outer circumference with the clamping ramps.
  • the output shaft is designed as a hollow shaft and that the clamping ramps on the inner periphery of the hollow shaft and the cylindrical clamping path on the outer circumference of an axis-shaped part of the housing is formed.
  • the clamping ramps are formed on one end of the output shaft and the flat, annularly closed clamping path on one end of the housing.
  • the clamping track assigned to the housing is smooth in a sense that this clamping track is either flat or has a uniform curvature.
  • a further development according to the invention provides that a gear for converting a rotary movement of the drive shaft into a longitudinal displacement of the slide is arranged between the drive shaft and the slide.
  • the rotary movement of the drive shaft is thus initially used to cancel the positive connection between the slide and the housing, the slide being displaced.
  • the further rotation of the drive shaft is passed on to the output shaft.
  • a ramp provided on the slide and a system provided on the drive shaft and spaced from the axis of rotation of the drive shaft are provided for the ramp.
  • the system With the rotation of the drive shaft, the system is displaced in the circumferential direction, for example a pin arranged coaxially to the drive shaft. Since the slide is initially positively connected to the housing, it cannot follow this displacement of the pin in the circumferential direction, so that the pin presses against the ramp. Under the power of the ramp The longitudinally displaceable slide now forcibly deviates from the pin, the ramp — and thus also the slide — being displaced along the pin until the slide is finally out of engagement with the housing. A further rotary movement of the drive shaft can now be transferred to the output shaft. The inclination of the ramp determines how long the path of the slide is at a covered angle of rotation of the drive shaft.
  • the slide can be arranged to be movable parallel to the output shaft.
  • the ramp is then provided on one end of the slide.
  • the slide can be movably arranged transversely to the output shaft.
  • the ramp is then inclined to the axis along which axis the slide is moved.
  • An imaginary extension of the ramp thus intersects the axis at an angle which determines the ratio in which the slide is displaced with respect to an angle of rotation of the output shaft.
  • Two ramps with opposite slopes can work together with the drive shaft system. This has the advantage that the slider can be moved in a common longitudinal direction in both directions of rotation of the drive shaft in order to cancel the positive connection between the output shaft and the housing.
  • the ramp can also be provided on the output shaft and the system can be provided on the slide, the advantages described also occurring in such an arrangement since there is only a reverse arrangement of the ramp and system.
  • a further development according to the invention provides that the radially movable slide is provided with a triangular recess arranged transversely to the drive shaft, two adjoining walls of the triangular recess each forming a ramp.
  • the imaginary extensions of the ramps intersect the axis along which the slide is arranged.
  • the ramps preferably intersect this axis at the same angle, so that these imaginary extensions intersect at a common point on this axis.
  • the locking mechanism according to the invention can be provided with a spring such that the slide is displaced in order to release the positive connection against the spring force of this spring.
  • the advantage is that the slide springs back automatically under the restoring force of the spring and produces a positive connection between the output shaft and the housing when no torque is introduced into the drive shaft.
  • the positive connection can be made, for example, in that the slider and the housing are each provided with teeth that interlock to produce the positive connection. The smaller the part of the teeth, the more positions are available for the slide to make the positive connection.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a locking mechanism according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through the locking mechanism according to the invention from FIG. 1 along the line II -II,
  • FIG. 3 shows a further cross section along the line III-III
  • Figure 4 shows a longitudinal section through a further inventive
  • Locking mechanism, 5 shows a cross section through the locking mechanism according to the invention from FIG. 4 along the line V - V and
  • Figure 6 shows the locking mechanism according to the invention as in Figure 5, but with a positive connection removed.
  • a hollow cylindrical housing 1 in which an input shaft 2 and an output shaft 3 are arranged coaxially to one another. Between the housing 1 and the output shaft 3, pinch rollers 4 are arranged, via which a torque introduced into the output shaft 3 from outside can be introduced into the housing 1.
  • a ring gear 5 is arranged in the housing 1 in a rotationally fixed manner axially adjacent to the pinch rollers 4.
  • the ring gear 5 is provided with teeth 6 on its inner circumference.
  • a radially movable slide 7 is also provided with teeth 8 for engagement with the teeth 6 of the ring gear 5.
  • the slider 7 is clearly shown in FIG.
  • the slide 7 is guided in a guide 9 so as to be longitudinally displaceable.
  • the guide 9 made of plastic is rotatably connected to the output shaft 3.
  • a compression spring 10 is arranged, which holds the slide 7 in the illustration shown in a positive connection with the housing 1, the teeth 6, 8 of the ring gear 5 and the slide 7 interlocking.
  • the slide 7 is provided with a triangular recess 11 into which a pin 12 projects, which is connected to the drive shaft 2 in a rotationally fixed manner.
  • the output shaft 3 is provided with clamping ramps 13, 14, one clamping ramp 13 and one adjacent clamping ramp 14 are provided with opposite slopes.
  • the housing 1 is provided on its inner circumference with a cylindrical clamping track 15.
  • the cylindrical clamping track 15 and the clamping ramps 13, 14 delimit clamping gaps 16 into which the clamping rollers 4 are sprung.
  • a compression spring 17 is arranged, which springs the pinch rollers 4 into the nip 16 and thus keeps them ready for permanent clamping.
  • the drive shaft 2 is provided with three fingers 18 distributed over the circumference, which each engage with play in the circumferential direction between two adjacent pairs of pinch rollers.
  • FIGS. 4 to 6 show a further locking mechanism according to the invention, which differs from the clamping mechanism according to the invention described above in that a separate guide for the slide is not required.
  • FIG. 5 shows the slide 7, a guide 19 being connected in one piece to the output shaft 3.
  • the mode of operation of the present invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 5 and 6.
  • Figure 5 shows the locking mechanism according to the invention in a position in which no torque is applied to the drive shaft 2.
  • the fingers 18 of the drive shaft 2 are in a neutral position, in the middle between two adjacent pairs of pinch rollers.
  • the positive connection between the output shaft 3 and the housing 1 is made in that the teeth 8 of the slider 7 engage in the teeth 6 of the ring gear 5.
  • the pin 12, which is non-rotatably connected to the drive shaft 2 is arranged at the base of the triangular recess 11. Two walls of the triangular recess 11 meeting in the base each form a ramp 20, 21 for the pin 12.
  • FIG. 6 shows the situation in which the pin 12 has reached the end of the ramp 21.
  • the slider 7 is out of engagement with the housing 1.
  • the fingers 18 of the drive shaft 2 keep the pinch rollers 4 relevant for the rotation of the output shaft 3 out of engagement with the pinch ramps 13 and the cylindrical clamping track 15.
  • the fingers 18 strike the Output shaft 3, so that further rotary movements of the drive shaft 2 are transmitted directly to the output shaft 3.
  • the switching path of the fingers 18 for unlocking the pinch rollers 4 until the fingers 18 strike the output shaft 3 on the one hand and the ramp path of the pin 12 until the positive connection between the housing 1 and the output shaft 3 is released are matched to one another in such a way that the output shaft 3 is not driven by the drive shaft 2 until the positive connection between the housing 1 and the output shaft 3 has been removed.
  • the output shaft 3 is loaded by the weight of the seat and possibly a person sitting on it in such a way that a torque is exerted. This torque is normally introduced into the housing 1 via the pinch rollers 4. If the seat is not occupied, the torque acting on the output shaft 3 is reduced.

Landscapes

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Abstract

Ein schaltbares Klemmgesperre ist mit einer gegenüber einem Gehäuse (1) drehbaren Abtriebswelle (3) versehen. Weiterhin sind Klemmelemente, insbesondere Klemmkugel oder Klemmrolle (4) vorgesehen, die in ihrer Klemmposition in Klemmspalte (16) hineingefedert sind, die von einer glatten Klemmbahn (15) des Gehäuses (1) und von Klemmrampen (13, 14) der Abtriebswelle (3) begrenzt werden. Weiterhin ist eine Antriebswelle (2) zum Drehen der Abtriebswelle (3) vorgesehen. Die Klemmelemente werden mittels einer Einrichtung in eine Freigangposition verlagert, in der die Klemmelemente zum Drehen der Abtriebswelle (3) freigeschaltet sind. Ein drehfest mit der Abtriebswelle (3) verbundener Schieber (7) ist in der Klemmposition der Klemmelemente formschlüssig mit dem Gehäuse (1) verbunden und in der Freigangposition der Klemmelemente außer Eingriff mit dem Gehäuse (1).

Description

Schaltbares Klemmgesperre
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft schaltbare Klemmgesperre. Bei einem derartigen Klemmgesperre ist eine Abtriebswelle, gegenüber einem drehfesten Teil, beispielsweise einem Gehäuse, in beiden Drehrichtungen ge- sperrt, wenn ein Drehmoment in die Abtriebswelle eingeleitet wird. Derartige Klemmgesperre sehen oftmals einen Antrieb vor, der ein Drehmoment auf den Abtrieb überträgt, so daß der Abtriebswelle nachgeschaltete Glieder betätigt werden können. Bei Drehmomentübertragung von dem Antrieb auf den Abtrieb ist die Klemmverbindung zwischen dem Abtrieb und dem dreh- festen Teil in der gewählten Drehrichtung aufgehoben. Schaltbare Klemmgesperre können beispielsweise in Getrieben eingesetzt werden, bei denen eine Abtriebswelle in beiden Drehrichtungen fixiert ist, wenn ein Drehmoment in diese Abtriebswelle eingeleitet wird. Derartige Getriebe werden beispielsweise in Sitzverstellungen von Kraftfahrzeugen oder in Einrichtungen zum Heben bzw. Senken von Fenstern in Kraftfahrzeugen eingesetzt. In diesen Fällen wird ein in die Abtriebswelle von außen eingeleitetes Drehmoment, also beispielsweise die Belastung des Sitzes durch eine Person, beispielsweise in ein Gehäuse eingeleitet, so daß keine Drehbewegung des Abtriebes erfolgt.
Hintergrund der Erfindung
Aus der WO 96/20352 A beispielsweise ist ein Klemmgesperre bekannt, das in einer Sitzhöhenverstellung eines Sitzes vorgesehen ist. Das Klemmgesperre weist zwei ineinander angeordnete Elemente auf, von denen das äußere als
Gehäuse ausgebildete Element an seiner inneren Mantelfläche eine zylindri- sehe Klemmbahn aufweist und von denen das andere Element als Abtriebswelle ausgebildet ist und an seiner der zylindrischen Klemmbahn zugewandten Mantelfläche mit mehreren über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen mit gegenläufiger Steigung versehen ist. Jede Klemmrampe bildet mit der zylin- drischen Klemmbahn jeweils einen keilförmigen Klemmspalt, in den eine Klemmrolle hineingefedert ist. Da die gedachten Spitzen dieser keilförmigen Klemmspalte entweder einander zugewandt oder wie hier voneinander abgewandt sind, verhindern die in die Klemmspalte hineingefederten Klemmrollen eine Drehbewegung des inneren Elementes gegenüber dem äußeren Element in beiden Drehrichtungen. Die Klemmrollen sind in ihrer Klemmposition in die Klemmspalte hineingefedert und in Eingriff mit den Klemmrampen und der zylindrischen Klemmbahn. Wenn die Klemmrollen freigeschaltet, also in Freigangposition angeordnet sind, sind lediglich die für diese Drehrichtung funktionsrelevanten Klemmrollen freigeschaltet. Die Klemmrollen sind in Taschen eines Kä- figs mit Spiel in den Umfangsrichtungen angeordnet, wobei sich der Käfig gegenüber dem inneren Element geringfügig verschwenken läßt. Dieser Schwenkweg wird zum Freischalten der Klemmrollen aus ihrem zugeordneten Klemmspalten benutzt. Auf das innere Element wirkt ein Drehmoment, das von einer auf den Sitz einwirkenden Kraft hervorgerufen wird. In der Klemmposition halten derartige Klemmgesperre den Sitz auf seiner eingestellten Höhe.
Nun ist es jedoch denkbar, daß auf derartige Klemmgesperre in ihrer Klemmposition nicht nur statische Drehmomente, sondern auch schwingende, dynamische Belastungen mit wechselnden Drehmomenten einwirken. Wenn derarti- ge Klemmgesperre in Kraftfahrzeugen beispielsweise in Sitzverstellungen vorgesehen sind, können derartige Belastungen auch durch Vibrationen des Verbrennungsmotors hervorgerufen werden. Bei einer derartigen Wechselbeanspruchung wird beispielsweise bei dem genannten Klemmgesperre die Klemmkraft, welche von dem inneren Element über die eingeklemmten Klemm- rollen in das äußere Element übertragen wird, zunächst abgebaut, bis die Wechselbeanspruchung einen Wert wenigstens annähernd Null erreicht. Das zwischen der Arbeitswelle und dem Gehäuse wirkende Drehmoment kann unter dieser schwellenden Beanspruchung auf ca. 18Nm oder weniger reduziert sein. In dieser Situation werden zwar die Klemmrollen noch in ihre Klemmspalte mittels der vorgesehenen Federn hineingefedert; allerdings sind hier wegen der reduzierten Klemmwirkung unter der Wechselbeanspruchung Relatiwer- schiebungen zwischen dem inneren Element und dem äußeren Element möglich. Es kann demzufolge ein unerwünschter Schlupf hervorgerufen werden. Im Fall der Sitzhöhenverstellung haben derartige relative Verschiebungen zur Folge, daß die Sitzhöhe ungewollt verändert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei schaltbaren Klemmge- sperren einen Schlupf zwischen den eingeklemmten Elementen sicher zu unter- binden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein drehfest mit der Abtriebswelle verbundener Schieber in der Klemmposition der Klemmelemente formschlüssig mit dem drehfesten Teil verbunden und in der Freigangposition der Klemmelemente außer Eingriff mit dem drehfesten Teil ist. In der Klemmposition der Klemmelemente kann ein Drehmoment in die Abtriebswelle eingeleitet werden und über die Klemmelemente in das drehfeste Teil weitergeleitet werden. Zusätzlich liegt eine formschlüssige Verbindung zwischen Abtrieb und Gehäuse vor, so daß ein ungewollter Schlupf zwischen Abtrieb und drehfestem Teil, beispielsweise Gehäuse, in Folge von Schwingungen ausgeschlossen ist. Die formschlüssige Verbindung kann für geringe Belastungen ausgelegt sein, da die Belastungen hauptsächlich über das Klemmgesperre und nicht über die formschlüssige Verbindung zwischen Abtrieb und Gehäuse übertragen werden. Bei schwellenden oder wechselnden Belastungen, die sich vom Betrag her dem Wert 0 nähern bzw. diesem Wert durchschreiten, wird die formschlüssige Verbindung durch diese geringen dynamischen Belastungen, vorzugsweise im Null- Durchgang beansprucht. Selbstverständlich kann die formschlüssige Verbindung für maximal auftretende Drehmomentbelastungen ausgelegt sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Klemmgesperre kann das Gehäuse an seinem Innenumfang mit einer zylindrischen Klemmbahn und die Abtriebswelle an ihrem Außenumfang mit den Klemmrampen versehen sein. Ebenso ist es möglich, daß die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und das die Klemmrampen am Innenunfang der Hohlwelle und die zylindrische Klemmbahn am Außenumfang eines achsenförmigen Teils des Gehäuses ausgebildet ist. Weiterhin ist es möglich, daß die Klemmrampen an einer Stirnseite der Abtriebswelle und die ebene, ringförmig geschlossene Klemmbahn an einer Stirnseite des Gehäuses ausgebildet sind. In allen Fällen ist die dem Gehäuse zugeordnete Klemmbahn in einem Sinn glatt, wonach diese Klemmbahn entweder eben ist, oder eine gleichförmige Krümmung aufweist.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß zwischen der Antriebswelle und dem Schieber ein Getriebe zum Umwandeln einer Drehbewegung der Antriebswelle in eine Längsverschiebung des Schiebers angeordnet ist. Die Drehbewegung der Antriebswelle wird also zunächst für das Aufheben der formschlüssigen Verbindung zwischen Schieber und Gehäuse genutzt wobei der Schieber verschoben wird. Die weitere Drehbewegung der Antriebswelle wird in die Abtriebswelle weitergeleitet.
Eine andere erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß eine an dem Schieber vorgesehene Rampe und eine an der Antriebswelle vorgesehene, von der Drehachse der Antriebswelle beabstandete Anlage für die Rampe vorgesehen sind. Unter der Drehung der Antriebswelle wird die Anlage -beispielsweise ein koaxial zur Antriebswelle angeordneter Stift- in Umfangsrichtung verlagert. Da der Schieber zunächst formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist, kann er dieser Verlagerung des Stiftes in Umfangsrichtung nicht folgen, so daß der Stift gegen die Rampe drückt. Unter der Kraft des an der Rampe anliegenden Stiftes weicht nun der längsverschiebliche Schieber zwangsweise aus, wobei die Rampe -und damit auch der Schieber- entlang dem Stift verschoben wird, bis schließlich der Schieber außer Eingriff mit dem Gehäuse ist. Nun kann eine weitergehende Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertra- gen werden. Die Neigung der Rampe legt fest, wie lang der zurückgelegte Weg des Schiebers bei einem zurückgelegten Drehwinkel der Antriebswelle ist.
Der Schieber kann parallel zur Abtriebswelle beweglich angeordnet sein. Die Rampe ist dann an einer Stirnseite des Schiebers vorgesehen. Der Schieber kann quer zur Abtriebswelle beweglich angeordnet sein. Die Rampe ist dann geneigt zu der Achse geneigt, entlang welcher Achse der Schieber verschoben wird. Eine gedachte Verlängerung der Rampe schneidet also die Achse unter einem Winkel, der das Verhältnis bestimmt, in dem eine Verschiebung des Schiebers gegenüber einem Drehwinkel der Abtriebswelle stattfindet. Es kön- nen zwei Rampen gegenläufiger Steigung mit der Anlage der Antriebswelle zusammenarbeiten. Dies hat den Vorteil, daß in beiden Drehrichtungen der Antriebswelle der Schieber in eine gemeinsame Längsrichtung verschoben werden kann, um die formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Gehäuse aufzuheben. Die Rampe kann auch an der Abtriebswelle und die Anlage kann an dem Schieber vorgesehen sein, wobei auch bei einer derartigen Anordnung die beschriebenen Vorteile eintreten, da hier lediglich eine umgekehrte Anordnung vom Rampe und Anlage vorliegt.
Eine weitere erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß der radial beweg- liehe Schieber mit einer quer zu der Antriebswelle angeordneten dreieckförmi- gen Ausnehmung versehen ist, wobei zwei aneinanderstoßende Wände der dreieckförmigen Ausnehmung je eine Rampe bilden. Die gedachten Verlängerungen der Rampen schneiden die Achse, entlang welcher Achse der Schieber verschieblich angeordnet ist. Vorzugsweise schneiden die Rampen diese Achse vom Betrag her unter einem gleichen Winkel, so daß sich diese gedachten Verlängerungen in einem gemeinsamen Punkt auf dieser Achse schneiden. In beiden Drehrichtungen der Antriebswelle erfolgt demzufolge eine zwangsweise radiale Verlagerung des Schiebers in eine gemeinsame Richtung, wie sie weiter oben schon ausführlich beschrieben worden ist.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Klemmgesperre mit einer Feder derart versehen sein, so daß eine Verlagerung des Schiebers zum Aufheben der formschlüssigen Verbindung entgegen der Federkraft dieser Feder erfolgt. Der Vorteil liegt darin, daß der Schieber selbsttätig unter der Rückstellkraft der Feder zurückfedert und einer formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Gehäuse herstellt, wenn kein Drehmoment in die Antriebswelle eingeleitet wird.
Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise dadurch hergestellt sein, daß der Schieber und das Gehäuse je mit Zähnen versehen sind, die zur Her- Stellung der formschlüssigen Verbindung ineinandergreifen. Je kleiner die Tei- lun der Zähne ist, desto mehr Positionen stehen für den Schieber zur Verfügung, um die formschlüssige Verbindung herzustellen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt sechs Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Klemmgesperre ,
Figur 2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Klemmgesperre aus Figur 1 entlang der Linie II -II,
Figur 3 einen weiteren Querschnitt entlang der Linie III - III,
Figur 4 einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes
Klemmgesperre, Figur 5 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Klemmgesperre aus Figur 4 entlang der Linie V - V und
Figur 6 das erfindungsgemäße Klemmgesperre wie in Figur 5, jedoch mit aufgehobener formschlüssiger Verbindung.
Das erfindungsgemäße Klemmgesperre gemäß Figur 1 weist ein hohlzylindri- sches Gehäuse 1 auf, in dem eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 3 koaxial zueinander angeordnet sind. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Abtriebswelle 3 sind Klemmrollen 4 angeordnet, über die ein von außen in die Abtriebswelle 3 eingeleitetes Drehmoment in das Gehäuse 1 eingeleitet werden kann.
Axial benachbart zu den Klemmrollen 4 ist ein Zahnkranz 5 in dem Gehäuse 1 drehfest angeordnet. An seinem Innenumfang ist der Zahnkranz 5 mit Zähnen 6 versehen. Ein radial beweglicher Schieber 7 ist ebenfalls mit Zähnen 8 für den Eingriff mit den Zähnen 6 des Zahnkranzes 5 vorgesehen.
In der Figur 2 ist der Schieber 7 deutlich dargestellt. Der Schieber 7 ist in einer Führung 9 längsverschieblich geführt. Die aus Kunststoff hergestellte Führung 9 ist drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbunden. Zwischen dem Schieber 7 und der Führung 9 ist eine Druckfeder 10 angeordnet, die den Schieber 7 in der gezeigten Darstellung in einer formschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse 1 hält, wobei die Zähne 6, 8 des Zahnkranzes 5 und des Schiebers 7 ineinander greifen. Der Schieber 7 ist mit einer dreieckförmigen Ausnehmung 11 versehen, in die ein Stift 12 hineinragt, der drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist.
Der Figur 3 ist die Anordnung der Klemmrollen 4 und deren Zusammenwirken mit der Abtriebswelle 3 und dem Gehäuse 1 zu entnehmen. Die Abtriebswelle 3 ist mit Klemmrampen 13, 14 versehen, wobei eine Klemmrampe 13 und eine benachbarte Klemmrampe 14 mit gegenläufiger Steigung versehen sind. Das Gehäuse 1 ist an seinem Innenumfang mit einer zylindrischen Klemmbahn 15 versehen. Die zylindrische Klemmbahn 15 und die Klemmrampen 13, 14 begrenzen Klemmspalte 16, in die die Klemmrollen 4 hineingefedert sind. Zwi- sehen zwei einander benachbarten Klemmrollen 4 eines Klemmrollenpaares ist eine Druckfeder 17 angeordnet, die die Klemmrollen 4 in die Klemmspalte 16 hineinfedert und somit in permanenter Klemmbereitschaft hält. Die Antriebswelle 2 ist mit drei über den Umfang verteilt angeordneten Fingern 18 versehen, die jeweils zwischen zwei einander benachbarte Klemmrollenpaare mit Spiel in Umfangsrichtung eingreifen.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Klemmgesperre, das sich von dem oben beschriebenen erfϊndungsgemäßen Klemmgesperre dadurch unterscheidet, daß eine separate Führung für den Schieber entfallen ist. Dies ist deutlich der Figur 5 zu entnehmen, die den Schieber 7 zeigt, wobei eine Führung 19 einstückig mit der Abtriebswelle 3 verbunden ist. Nachstehend wird die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 5 und 6 näher erläutert.
Figur 5 zeigt das erfindungsgemäße Klemmgesperre in einer Position, in der kein Drehmoment an der Antriebswelle 2 anliegt. Die Finger 18 der Antriebswelle 2 stehen in einer Neutralstellung, in der Mitte zwischen zwei einander benachbarten Klemmrollenpaaren. Die formschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 3 und dem Gehäuse 1 ist dadurch hergestellt, daß die Zähne 8 des Schiebers 7 in die Zähne 6 des Zahnkranzes 5 eingreifen. In dieser Situation ist der drehfest mit der Antriebswelle 2 verbundene Stift 12 am Grund der dreieckförmigen Ausnehmung 11 angeordnet. Zwei sich in dem Grund treffende Wände der dreieckförmigen Ausnehmung 11 bilden jeweils eine Rampe 20, 21 für den Stift 12.
Damit eine Drehbewegung von der Antriebswelle 2 in die Abtriebswelle 3 ein- geleitet werden kann, müssen die formschlüssige Verbindung und die Klemmverbindung zwischen der Abtriebswelle 3 und dem Gehäuse 1 aufgehoben sein. Wenn die Antriebswelle 2 unter Einwirkung eines an ihr angreifenden Drehmomentes verdreht wird, wird der Stift 12 umfangseitig verlagert. Findet die Drehmomentbelastung im Uhrzeigersinn statt, schlägt der Stift 12 an die Rampe 21 des Schiebers 7 an. Unter dieser Drehmomentbelastung weicht der Schieber 7 zwangsweise radial aus, so daß die Rampe 21 entlang dem Stift 12 verlagert wird, der sich wiederum auf einer Kreisbahn in Umfangsrichtung zusammen mit der Antriebswelle 2 bewegt. Dieses zwangsweise radiale Verschieben des Schiebers 7 erfolgt gegen die Federkraft der Druckfeder 10.
Figur 6 zeigt die Situation, in der der Stift 12 am Ende der Rampe 21 angelangt ist. Der Schieber 7 ist außer Eingriff mit dem Gehäuse 1. In dieser Situation halten die Finger 18 der Antriebswelle 2 die für die Drehung der Abtriebswelle 3 relevanten Klemmrollen 4 außer Eingriff mit den Klemmrampen 13 und der zylindrischen Klemmbahn 15. Außerdem schlagen die Finger 18 an die Abtriebswelle 3 an, so daß weitergehende Drehbewegungen der Antriebswelle 2 direkt auf die Abtriebswelle 3 übertragen werden. Der Schaltweg der Finger 18 zum Freischalten der Klemmrollen 4 bis zum Anschlagen der Finger 18 an die Ab- triebswelle 3 einerseits und der Rampenweg des Stiftes 12 bis zum Aufheben der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Abtriebswelle 3 andererseits sind derart aufeinander abgestimmt, daß die Mitnahme der Abtriebswelle 3 durch die Antriebswelle 2 erst dann erfolgt, wenn die formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Abtriebswelle 3 auf- gehoben ist.
Wird das Drehmoment von der Antriebswelle 2 weggenommen, werden die Finger 18 der Antriebswelle 2 in ihre Neutralstellung zurückgestellt. Unter der Rückstellkraft der Druckfeder 10 wird nun der Schieber 7 radial verschoben, bis schließlich dessen Zähne 8 in die Zähne 6 des Zahnkranzes 5 eingreifen. Werden die beschriebenen erfindungsgemäßen Klemmgesperre beispielsweise in Sitzhöhenverstellungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, liegen die Vorteile auf der Hand: Die Abtriebswelle 3 wird von dem Gewicht des Sitzes und gegebenenfalls einer darauf sitzenden Person in einer Weise belastet, daß ein Drehmoment ausgeübt wird. Dieses Drehmoment wird im Normalfall über die Klemmrollen 4 in das Gehäuse 1 eingeleitet. Ist der Sitz nicht belegt, ist das an der Abtriebswelle 3 angreifende Drehmoment reduziert. Wenn dieses Drehmoment nun überlagert wird von schwellenden Belastungen, die beispielsweise durch die Vibrationen der Verbrennungskraftmaschi- ne hervorgerufen werden, kann es sein, daß die Klemmbereitschaft der Klemmrollen 4 nicht permanent gewährleistet ist. In diesem Fall würde ein Schlupf auftreten, der im Fall der Sitzhöhenverstellung zu einer ungewollten Veränderung der Sitzhöhe führen würde. Diese ungewollte Verstellung wird nun durch die oben beschriebene formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse 1 verhindert.
Bezugszahlenliste
Gehäuse Antriebswelle Abtriebswelle Klemmrollen Zahnkranz Zähne Schieber Zähne Führung Druckfeder dreieckförmige Ausnehmung Stift Klemmrampe Klemmrampe zylindrische Klemmbahn Klemmspalt Druckfeder Finger Führung Rampe Rampe

Claims

Patentansprüche
1. Schaltbares Klemmgesperre, mit einer gegenüber einem drehfesten Teil, vorzugsweise einem Gehäuse (1 ) drehbaren Abtriebswelle (3), mit Klemmelementen, insbesondere Klemmkugel oder Klemmrolle (4), die in ihrer Klemmposition in Klemmspalte (16) hineingefedert sind, die von einer glatten Klemmbahn (15) des drehfesten Teils und von Klemmrampen (13,14) der Abtriebswelle (3) begrenzt werden, mit einer Antriebswelle (2) zum Drehen der Abtriebswelle (3), und mit einer Einrichtung zum Verlagern der Klemmelemente in eine Freigangposition , in der die
Klemmelemente zum Drehen der Abtriebswelle (3) freigeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehfest mit der Abtriebswelle (3) verbundener Schieber (7) in der Klemmposition der Klemmelemente formschlüssig mit dem drehfesten Teil verbunden und in der Freigang- position der Klemmelemente außer Eingriff mit dem drehfesten Teil ist.
2. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 1 , bei dem zwischen der Antriebswelle (2) und dem Schieber (7) ein Getriebe zum Umwandeln einer Drehbewegung der Antriebswelle (2) in eine Längsverschiebung des Schiebers (7) angeordnet ist.
3. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 1 , bei dem eine an dem Schieber (7) vorgesehene Rampe (20, 21 ) und eine an der Antriebswelle (2) vorgesehene, von der Drehachse der Antriebswelle (3) beabstandete Anlage für die Rampe (20, 21 ) vorgesehen sind.
4. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 3, bei der der radial bewegliche Schieber mit einer quer zu der Antriebswelle (2) angeordneten drei- eckörmigen Ausnehmung (11 ) versehen ist, wobei zwei aneinander sto- ßende Wände der dreieckförmigen Ausnehmung je eine Rampe (20, 21 ) bilden.
5. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 1 , bei dem der radial bewegliche Schieber (7) in einer Führung (9) geführt ist.
6. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 1 , bei dem der Schieber (7) entgegen der Federkraft einer Feder (10) außer Eingriff mit dem drehfesten Teil bringbar ist.
7. Schaltbares Klemmgesperre nach Anspruch 1 , bei dem der Schieber (7) und das als Gehäuse (1 ) ausgebildete drehfeste Teil je mit Zähnen (6, 8) versehen sind, die zum Herstellen der formschlüssen Verbindung ineinandergreifen.
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