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Umkehrbare Kupplung mit Winkelhebeln. Die Erfindung betrifft eine
umkehrbare Kupplung für Differentialgetriebe von Kraftmaschinen, um z. B. bei Explosionsmotoren
die Kraft von der Triebwelle auf die Arbeitswelle zu übertragen.
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Gemäß der Erfindung besteht die neue Kupplung aus Knie- oder Winkelhebeln,
die eine bestimmte von zwei Stellungen einnehmen können, um die Kupplung unter die
Kontrolle einer Feder zu bringen. Diese Winkelhebel verstellen sich dabei selbsttätig,
wenn die Bewegungsrichtung des Antriebs umgekehrt wird und lösen sich von der angetriebenen
Welle, sobald letztere sich schneller als die Antriebswelle umdreht.
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Bei der vorzugsweise in Anwendung gebrachten Ausführungsform wird
die neue Kupplung mit einem Differentialgetriebe verbunden, wie es im besonderen
für Motore mit innerer Verbrennung verwendet wird; dieses letztere besteht gewöhnlich
aus einem Schneckenantrieb, dessen Rad auf jeder Stirnfläche eine Reihe von zylindrischen
Anschlägen aufweist. - Zwischen je zwei benachbarten Anschlägen sind die Winkelhebel
vorgesehen, die sich an ihren äußeren Enden um Zapfen drehen, die an nach innen
gerichteten Ansätzen: eines. geteilten Kupplungsringes angebracht sind. Der Ring
besteht hierbei zweckmäßig aus zwei halbkreisförmigen Gliedern, die sich gegen ein
Gehäuse am Ende der Triebachse anlegen können. Die inneren Enden der Winkelhebel
besitzen Zapfen, welche in kurze radial verlaufende Schlitze eines Ringes eingreifen,
der auf einer Muffe sitzt, die selbst von der Spindel des Schneckenrades -getragen
wird. Die äußeren Enden der Winkelhebel sind mit einer rechtwinklig zur Achse der
Hebel verlaufenden Nut versehen, die die kleinen, die Winkelhebel mitnehmenden Kugeln
enthält. Die inneren Enden der Winkelhebel sind keilförmig gestaltet und legen sich
gegen eine in der Mitte angebrachte Spiralfeder in Form einer Uhrfeder; um letztere
herum sind die Winkelhebel symmetrisch angeordnet, so daß die alleinige Feder gleichmäßig
gegen sämtliche Winkelhebel angedrückt wird.
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Um die Drehungsrichtung der Kupplung umzukehren, müssen die mit den
Winkelhebeln in Eingriff stehenden Stifte um einen kleinen Zentrierwinkel in der
betreffenden Richtung gedreht werden, was durch einen Umstellhebel erfolgt. Letzterer
besteht zweckmäßig aus einem Ring, der um einen verschiebbaren Drehpunkt auf einer
Seite der Kupplung gelagert ist, was durch eine große Kugel zwischen genanntem Ring
und dem
Gehäuse erreicht werden kann. Diese Kugel trifft dabei entweder
auf das eine oder das andere Ende eines halbkreisförmigen Flansches des Umkehrringes,
wobei die Einrichtung derart getroffen ist, daß der Umkehrring in der Antriebslage
exzentrisch steht und die Kugel sich zwischen Ring und Gehäuse befindet, so daß
sie sich frei bewegen kann. Wird die Drehungsrichtung des Motors umgekehrt, so rollt
die Kugel in den sich verengenden Kanal zwischen Ring und Gehäuse und bewegt dadurch
den Ring nach innen, wobei der letztere zunächst von der Sperre frei wird - die
ihn in der einen oder anderen Normalstellung festhält - und bei fortgesetzter Drehung
um seinen Mittelpunkt von der einen auf die andere Seite übergeführt wird - vom
Mittelpunkt aus gerechnet -, so daß -die Kugel sich gegen das zweite Ende
des halbkreisförmigen Flansches legt und mit letzterem sich umdreht. In dieser Stellung
werden sämtliche Winkelhebel in die zweite Stellung übergeführt, was vermittels
einer Verbindung des Umkehrhebels mit dem Rahmen, welcher die Winkelhebelstifte
aufnimmt, geschieht, so daß die Anschläge auf der entgegengesetzten Seite wirken,
in ihre radiale- Stellung gebracht werden und die Kupplung bewegen, indem sie den
Kupplungsring gegen das Gehäuse andrücken.
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In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung
wiedergegeben und zeigt: - ` ' ` Fig. z einen Schnitt durch die Kupplung nach Linie
x-x von Fig. 2; -Fig.2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien y-y und-z-z von Fig.
z: A ist die vom Motor angetriebene Schnek kenwelle. B ist das Schneckenrad, das
auf der Achse b sitzt. C ist die angetriebene Achse des Fahrzeuges, welche durch
das Gehäuse c verlängert ist. D sind Anschläge (vier iin ganzen) von rundem Querschnitt
auf der Stirnfläche des Schneckenrades B: E sind die Winkelhebel. F ist der Kupplungsweg,
welcher im Durchmesser in zwei Segmente zerlegt ist und vier nach innen vorspringende
Ansätze f trägt, welche die äußeren Enden der Winkelhebel vermittels der Zapfen
e aufnehmen. G ist der von der Muffe g aufgenommene Ringrahmen, welcher um die Achse
b des Rades B drehbar ist und die gegen die inneren Enden der Winkelhebel E gerichteten
Stifte e1 aufnimmt. H 'ist die konzentrische Uhr-Spiralfeder, gegen die sich die
inneren Enden der Winkelhebel E stützen. J ist der ringförmige Umkehrhebel mit dem
ringförmigen Drehstück j, das zwischen den Führungen d' und den Anschlägen
D 'gleiten ,kann, so daß dadurch der Ringhebel von einer Seite seiner Mittellage
zu der anderen umgestellt werden kann. K ist das feste äußere Gehäuse der Kupplung;
welches die aufgezählten Kupplungsglieder und gleichzeitig das Differentialgetriebe
aufnimmt.
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Der ausdehnbare Kupplungsring F wird 4 in seine wirksame Anlagestellung
gegen das Gehäuse c der Triebachse C gebracht, sobald das Schneckenrad B nebst seinen
Anschlägen D sich dreht und zwar unter Vermittlung der kleinen Kugeln L, die sich
in den Aussparungen f11 des Ringes F befinden; diese Aussparungen liegen unmittelbar
über der Mitte der entsprechenden Winkelhebel, die bei e2 genutet sind, so daß,
sobald der Winkelhebel eine bestimmte Winkelstellung zum Radius des Kupplungsgehäuses
(Fig. 2) eingenommen hat, der flache Boden der Nuten e2 sich hebt und damit eine
keilförmige Aussparung für die Kugeln bildet. jede relative Bewegung zwischen dem
Ring P und dem Gehäuse c in einer Richtung ist freigegeben; eine relative Bewegung
in der anderen Richtung dagegen zwingt die Kugeln in die Nuten e2 hinein, so daß
die Winkelhebel in die Radialstellung gegen den Druck der Uhrfeder H angepreßt werden.
Die inneren Enden der Winkelhebel sind ausgespart und bilden somit einen Keil e3,
dessen Spitze an der Feder H anliegt, die selbst zwischen den Enden e4 des Winkelhebels
gehalten wird (Fig. i).
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Dreht sich das Schneckenrad B nebst seinen Anschlägen D in Richtung
des Pfeiles (Fig. 2) bei 'gehobenen Winkelhebeln, so bringt die Anfangsbewegung
die Kanten der vier Anschläge gegen die -Seitenflächen der Ansätze oder Vorsprünge
f, welche dadurch den Kopplungsring F mitnehmen. Bei der Fortsetzung dieser Bewegung
rollen die kleinen Kugeln gegen die Innenfläche des Gehäuses c und laufen in- der
Nut e2 der Winkelhebe,, bis sie auf der Mittellinie der Winkelhebel angelangt sind,
die sich dadurch radial einstellen und dabei" die Kante des Keiles gegen die Feder
H anpressen. Die Tiefe der Nuten e ist derart bemessen, daß die Kugeln in den Aussparungen
f? dann frei werden, wenn die Winkelhebel ' ihre radiale Stellung erreicht haben
und die Federn H durch die Winkelliebe, und Ansätze f den geteilten und auseinandergetriebenen
Kupplungsring F gegen die Innenfläche -des Gehäuses K schleudern, das dadurch auf
Reibung mit den Anschlägeil D und dem Schneckenrade B gekup- ; pelt
ist. -Die Umkehrung der Kupplung geschieht durch Vorschieben der inneren Enden der
Winkelhebel E auf die andere -Seite ihrer normalen Radiällage. Zti- diesem Zweck
ist auf der- Muffe -des Rahmens C eine Scheibe 1I2 aufgesetzt,- die .-sich gegen
die
Stirnfläche des Schneckenrades B stützt; die Scheibe M besitzt
an einer Seite eine Gabel m, die mit dem Zahn j1 des Umkehrhebels J in Eingriff
steht. Der Zahn j1 greift in die Nut b1 des Schneckenrades B ein; die Innenseite
der Nut b1 besitzt die Gestalt zweier Vertiefungen b2, die durch eine Rippe voneinander
getrennt sind. Der Stift j1 wird in der einen oder anderen Vertiefung b2 durch eine
Feder j2 gehalten, die sich mit ihrem anderen Ende gegen den Gleitstift j des ringförmigen
Umkehrhebels J stützt und von dem radial angeordneten Stifte der Muffe g
gehalten wird.
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Der ringförmige Umkehrhebel J ist mit einem halbkreisförmigen Flansch
j3 (Fig. 3) versehen, gegen dessen eines Ende die große Kugel N sich legt; diese
Kugel legt sich dabei vollständig frei gegen das Ende der Rippe, da der Zwischenraum
zwischen den Hebel J und der Innenseite des Gehäuses ein wenig größer, als der Durchmesser
der Kugel, wenn der Hebel steigt.
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Wird der Drehungssinn des Antriebsmotors umgekehrt, so werden sämtliche
beschriebenen Teile des Schneckenrades in entgegengesetzter Richtung gedreht, wodurch
die Kugel N zurückrollt und die Lage zwischen der Nut des Hebels J und dem Gehäuse
einnimmt. Die erste Wirkung hiervon besteht darin, daß der Gleitzapfen i nach innen
bewegt wird, so daß der Zahn j1 aus der Vertiefung b2 heraustritt, sobald die Kugel
den Zapfen i erreicht hat; der Hebel J wird dadurch frei, dreht sich um seinen Zapfen
und die weitere Bewegung der Kugel N veranlaßt den Hebel J sich so lange zu drehen,
bis der Zahn j1 das andere Ende der Nut b1 erreicht hat. Die Kugel N ist dann völlig
frei und fällt auf das andere Ende des Hebels j'; der Zahn j tritt in die zweite
Vertiefung b2 unter ,dem Druck der Feder j2 auf ;der entgegengesetzten Seite des
Hebels ein.
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Die Vorstellung des Hebels J, welcher durch den Zahn j1 und die Gabel
m auf die Scheibe M einwirkt, verursacht eine Verschiebung des Rahmens G um einen
Winkel, welcher dem Hub des Hebels J entspricht und nimmt dadurch den Stift e1 des
Winkelhebels E mit, so daß letzterer auf der anderen Seite des Radius sich legt.
Die Richtung der Einwirkung der kleinen Kugel L wird dadurch umgekehrt, so daß der
Antrieb die Kugeln wieder zwingt in die Nuten c2 einzutreten und die Hebel E in
Radialstellung bringt, in der sie den geteilten Ring F in Eingriff mit dem Gehäuse
c bringen.