Reibungsgesperre. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Reibungsgesperre mit einem Aussen ring und einem Nabenstück und mit zwi schen diesen Teilen angeordneten Sperr- elementen.
Es sind Reibungsgesperre dieser Art be kannt, bei denen als Sperrelement Kugeln, Rollen oder Walzen dienen, welche sich einerseits gegen die zylindrisch gestaltete Innenwand des Aussenringes und anderseits gegen am Nabenstück angeordnete Schräg flächen stützen.
Derartige Kugel-, Rollen- und Walzen- gesperre arbeiten, zum Beispiel bei ihrer Verwendung als Schaltwerk, auch im Ölbad bei richtiger Konstruktion sehr exakt, indem sie absolut gleichmässige Schaltvorschübe gewährleisten, haben aber den Nachteil, dass sie im Verhältnis zu ihrer Grösse nur kleine Drehmomente zu übertragen bezw. aufzu nehmen vermögen.
Dieser Nachteil ist bei den mit soge nannten Reibsegmenten ausgerüsteten Ge sperren behoben. Im Gegensatz zu den Kugel-, Rollen- und Walzengesperren stehen bei den mit Reibsegmenten ausgerüsteten Ge sperren für den Kraftfluss zwischen den Sperrelementen und dem Aussenring bezw. dem Nabenstück nicht nur Stützpunkte bezw. Stützlinien, sondern eigentliche Stützflächen zur Verfügung, so dass die-spezifischen Flä chenpressungen an den Berührungsstellen dieser Teile weit unter denjenigen bei Kugel-, Rollen- oder Walzengesperren bleiben. Diese geringe spezifische Flächenpressung an den Kontaktstellen führt jedoch bei der Ver wendung des Gesperres als Schaltwerk zu einer. bedeutenden Nachteil.
Da es sich bei derartigen als Schaltwerke dienenden Ge- sperren. iun sehr präzise und. entsprechend empfindliche Elemente handelt, müssen sie zur Verminderung des Verschleisses im Ölbad laufen. Vielfach ist auch der Zutritt von Schmieröl zu dem Gesperre gar nicht zu ver meiden, namentlich dort, wo diese in Ge triebekästen usw. von Maschinen eingebaut sind.
Während bei Kugel-, Rollen- und Wal zengesperren zu Anfang des Schalthubes, das heisst beim Belastungsbeginn jegliches <B>01</B> zufolge der sehr hohen spezifischen Pressungen an den Kontaktstellen sofort herausgepresst wird, verbleiben bei den mit Reibsegmenten ausgerüsteten Gesperren vielfach noch Ölreste zwischen den Reibungs flächen haften, so dass diese nicht sofort fas sen, woraus sich dann die bekannten ungleich mässigen Schaltvorschübe ergeben.
Ein weiterer erheblicher Nachteil der letztgenannten Gesperre ist sodann in dem Umstand zu erblicken, dass in den Gelenken der Reibsegmente immer ein gewisses Spiel vorhanden ist, das die Ungleichmässigkeit der Schalthübe weiter begünstigt.
Alle diese den erwähnten bekannten Ge sperren anhaftenden Nachteile sollen nun durch die Erfindung beseitigt werden. Zu diesem Zwecke ist bei dem erfindungs gemässen Reibungsgesperre mindestens der eine dieser Teile: Aussenring oder Naben stück, mit einer Keilringnut ausgerüstet, und sind als Sperrelemente Wälzkörper verwen det, die an den mit der Keilringnut in Be rührung stehenden Stellen eine konvex ge wölbte Oberfläche besitzen.
In der Zeichnung sind fünf beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Achsialschnitt des ersten Ausführungsbeispiels nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen quer zur Achsenrichtung verlaufenden Schnitt des Beispiels nach Fig. 1, Fig. 3 ein aus Fig. 2 ersichtliches Detail, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel nach der Linie V--V in Fig. 6, Fig. 6 einen quer zur Achsenrichtung verlaufenden Schnitt des Beispiels nach Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt des dritten Aus führungsbeispiels, Fig. 8 einen Teilschnitt des vierten Aus führungsbeispiels und Fig. 9 einen Teilschnitt des fünften Aus führungsbeispiels.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 bezeichnet 1 den Aussenring und 2 das Nabenstück des Gesperres. Der Aussenring 1 ist mit einer Keilringnut 3 ausgerüstet, wäh rend das Nabenstück 2 in bekannter Weise mit zu den Tangentialebenen geneigten Auf laufflächen 4 versehen ist. Mit 5- sind die zwischen den Teilen 1 und 2 angeordneten Wälzkörper bezeichnet. Diese sind als Wal zen ausgebildet, je deren zylindrischer Teil sich gegen eine Auflauffläche 4 des Naben stückes stützt, während die mit den Flächen der Keilringnut 3 in Berührung stehenden Stirnseiten der Walzen 5 kugelig gewölbt sind.
Die Zentren O der Wölbungsradien r jeder Walze liegen dabei auf der Walzenrota tionsachse X-X, jedoch auf der der betref fenden Stirnfläche entgegengesetzten Seite des Walzenschwerpunktes S.
Mit 6 ist ein aus einer um das Naben stück 2 geschlungenen Bandfeder gebildeter Wälzkörperkäfig bezeichnet (in Fig. 3 und 4 i ab-ewiekelt dar( (-stellt), aus welcher Finger 7 ausgestanzt und hochgebogen sind, so dass sie in montierter Lage leicht gegen die Wal zen drücken und diese dadurch mit entspre chender Pressung an der Keilringnute des Aussenringes und den Schrägflächen des Nabenstückes zur Anlage bringen. In den Federfingern 7 sind Ausnehmungen 8 aus gestanzt, durch welche bei montierter Band feder die Auflaufflächen 4 hindurchtreten.
Zu beiden Seiten der Walzen 5 ist je eine Scheibe 9 angeordnet, welche die äussern Ränder des Käfigs umschliessen und diese dadurch festhalten. Zur weiteren Arretierung des Käfigs 6 ist sodann ein im Nabenstück ' verankerter Stift 10 vorgesehen. Durch die aufgbogenen Federfinger 7 einerseits und in Rinnen des Nabenstückes 2 liegende Fe derringe 11 anderseits sind die Scheiben 9 gegen eine achsiale Verschiebung gesichert und dienen in dieser Lage zur Begrenzung des achsialen Spiels zwischen dem Naben stück 2 und den Walzen 5 bezw. dem Aussen- rin- 1.
In Fig. l und<B>2</B> ist der Aussenring 1 als treibender Teil gedacht bezw. ausgebildet. Beim Bewegen desselben in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeils A werden die Walzen 5 durch Auflaufen auf den Auflauf flächen 4 in die Keilringnut 3 hinein gedrückt, wobei sie sich (Selbsthemmung des Gesperres vorausgesetzt) verklemmen und das auf den Aussenring 1 einwirkende Dreh moment auf das Nabenstück 2 übertragen. Beim Bewegen des Aussenringes in, zum Pfeil A entgegengesetzter Richtung wird die Verklemmung der Walzen wieder gelöst; der Aussenring lässt sich frei drehen, während das, Nabenstück in Ruhe verbleibt.
Die Belastbarkeit bezw. das! zulässige Drehmoment des Gesperres berechnet sich nach der Formel: M,1 = kc. (2.r)=.2 . .z.R, Hierin bedeuten: t11,1 - das Drehmoment in cmkg, ke = eine Konstante, .abhängig von der Beschaffenheit der Druckstellen, in kg, r = der Wölbungsradius der Walzen stirnseiten rin cm, z - die Anzahl der Walzen, R = der Radius des Walzenteilkreises in cm, ,a = der Reibungskoeffizient zwischen den Walzenstirnflächen und der Keilringnute.
Aus der vorstehenden Formel erhellt, dass das beschriebene Gesperre erheblich stärker belastbar ist als zum Beispiel ein gleich grosses gewöhnliches Kugel- oder Walzengesperre, das heisst ein solches, mit zylindrischem Aussenring, bei welchem der Faktor 2 (vor ,u) ausfällt, da bei zylindrischer Gestaltung des Aussenringes der üblichen Kugel, oder Wal- zengesperre im Gegensatz zu den zwei Kon taktstellen bei dem vorstehend beschriebenen Gesperre nur eine einzige Kontaktstelle zwi schen jeder Kugel bezw. Walze und dem Aussenring vorhanden ist.
Sodann entspricht beim Kugelgesperre der Radius r dem halben Kugeldurchmesser, wogegen bei dem vorbe schriebenen Gesperre der Wölbungsradius r erheblich grösser ist als: die halbe Walzen länge. Diese Differenz wird noch bedeutend erhöht durch die- aus der Formel ersichtliche quadratische Funktion des Radius r.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 bezeichnet wieder: 1 den Aussenring, 2 das Nabenstück, 5 die Walzen, 6 den Käfig mit den Fingern 7, 9 die Distanzierungs- ; scheiben, 10 den Feder-Arretierungestift und 11 die Federringe des Gesperres. Im Gegen satz zu dem vorbesprochenen Beispiel ist hier das Nabenstück 2 als treibender Teil! gedacht und mit der Keilringnut 3, versehen, während, die Auflaufflächen 4 am Aussenring 1 an geordnet sind und auch der Käfig 6 am Aussenring befestigt ist.
Insbesondere bei der Verwendung des Ge- sperres als Schaltwerk ist es: zweckmässig,, den oszillierenden Teil mit der Keilringnute auszurüsten. Würde man dementgegen den oszillierenden Teil mit den Auflaufflächen versehen, so werden. die Walzen ständig hin und her pendeln, woraus sich infolge der Massenträgheit der Walzen uriexakte bezw. ungleichmässige Schalthübe ergeben könnten.
Im Beispiel nach Fig. 7 bezeichnet wie bei Fig. 1 und 2 wieder: 1 den Aussenring, 2 das Nabenstück mit den Auflaufflächen 4, 5, die Walzen, 6 den Käfig, 9 die Distanzie rungsscheiben und 11 die Federringe. Hier bei weist das Gesperre nach Art von soge nannten Doppelkugellagern zwei Walzen reihen auf. Dementsprechend sind auch die Keilringnuten und die Auflaufflächen je doppelt angeordnet. Statt der aus Fig. 7 er sichtlichen zwei Walzenreihen können aber auch drei oder noch mehr Reihen von Wal zen im gleichen Gesperre nebeneinander an geordnet sein, um besonders hohen Ansprü chen bezüglich der Belastbarkeit gerecht zu werden.
Bei den Beispielen nach Fig. 8 und 9 be deutet wieder: 1 den Aussenring mit der Keil ringnut 3, 2 das Nabenstück mit den Auf laufflächen 4, 5 die Walzen, 9 die Distanzie- rungsscheiben und 11 die Federringe.
Bei dem Beispiel nach Fig. 8 liegen die Zentren 0 .der Wölbungsradien r der Walzen- Stirnseiten gleich wie bei den vorbeschrie benen Beispielen auf der Walzenrotations achse X-X, jedoch nicht nur auf der der betreffenden Stirnfläche entgegengesetzten Seite des Walzenschwerpunktes S, sondern auch ausserhalb der Walze selbst. Die aus Fig. 8 ersichtliche Walze besitzt eine Be- lastungSfähigkeit, die derjenigen der strich punktiert eingezeichneten Kugeln entspricht, jedoch in den Abmessungen ungleich kleiner ist.
Im Vergleich mit einem gewöhnlichen Kugelgesperre gleicher Grösse besitzt das Ge- sperre nach Fig. 8 eine etwa zehnmal grössere Tragfähigkeit.
Noch günstiger liegen die Verhältnisse beim Beispiel nach Fig. 9, bei welchem die Zentren 0 der Wölbungsradien r ausserhalb der Walzenrotationsachse X-X liegen, so mit der Wölbungsradius noch grösser wie nach Fig. 8 ausfällt. Die Walzenstirnseiten erhalten dabei die Form von stumpfen Ke geln mit Mantelprofilen, die Bogenaus schnitte der strichpunktiert eiergezeichneten Kreise bilden.
Die Wälzkörper können auch aus Kugeln bestehen.