DE2400918A1

DE2400918A1 - Ueberholkupplung

Info

Publication number: DE2400918A1
Application number: DE2400918A
Authority: DE
Inventors: John Hugh Kerr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1974-07-18
Also published as: FR2213436B1; FR2213436A1; CA1000074A; JPS49101765A; GB1454422A; US3895700A

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH Β — 8 MÜNCHEN 22 Dfpl.-lng. K. GUNSCHMANN ϊ'"^"αΜ

Dr. rer. not. W. KÖRBER 9 / (Ί Π Q Dipl.-fng. J. SCHMIDT-EVERS Z H U U 3 I PATENTANWÄLTE

9. Januar 1974

JOHF HUO-H KERR
MoGarry Drive
Kitchener, Ontario
Kanada

P at entanmeldung

Überholkupplung

Die Erfindung "betrifft Kupplungen, die "bezüglich ihrer Wirkungsweise bekannten Überholkupplungen ähneln, bei denen Nocken bzw. Klemmstücke und mit Rampen zusammenarbeitende Rollen vorhanden sind.

Genauer gesagt sind durch die Erfindung Überholkupplungen geschaffen worden, bei denen Schnecken- und Schneckenradelemente vorhanden sind, die so ausgebildet sind, daß sie praktisch die gleiche kinematische Aufgabe erfüllen wie die Nocken bzw. Klemmstücke oder die mit Rampen zusammenarbeitenden Rollen, welche bei den bekannten Überholkupplungen vorhanden sind, die in en U.S.A.-Patentschriften 3 320 006, 3 320 007, 3 184 020 und 3 194 368 beschrieben sind.

Diese bekannten Überholkupplungen sind so ausgebildet, daß ein Drehmoment jeweils zwischen' einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring der betreffenden Kupplung bei einer bestimmten Drehrichtung durch eine Klemmwirkung von Nocken bzw. Klemmstücken oder Rollen übertragen "werden kann, wobei von zwischen den Klemmstücken oder Rollen einerseits und den Laufringen andererseits auftretenden Reibungskräften Gebrauch gemacht wird; jedoch

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arbeiten diese Kupplungen mit einer Überhol- oder Freilaufbewegung, wenn das antreibende Element gegenüber dem anzutreibenden Element in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Bei allen diesen Überholkupplungen ist zum Hervorrufen der Klemmwirkung eine Relativbewegung zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebenen Element erforderlich, wenn ein ReibungsSchluß erzielt werden soll, und die Größe der Relativbewegung zwischen dem angetriebenen Element und dem antreibenden Element der Kupplung richtet sich nach der Größe des durch die Kupplung zu übertragenden Drehmoments. Außerdem führen die Trägheitskräfte, die beim Einrücken einer solchen Überholkupplung zur Wirkung kommen, dazu, daß eine kinematische Hysterese, d.h. ein unprogrammiertes Ansprechen der Klemmstücke oder Rollen auf die Klemmwirkung, auftritt, und hierdurch wird die Anwendbarkeit von Überholkupplungen dieser Bauart auf Fälle beschränkt, in denen sich während einer Minute weniger als 300 Einrückvorgänge abspielen.

Wenn man die Nocken bzw. Klemmstücke oder Rollen und die Rampen solcher Überholkupplungen kinematisch durch auf bestimmte Weise ausgebildete Schnecken- und Schneckenradelemente ersetzt, ist es möglich, eine Kupplung so auszubilden, daß die kinematische Verriegelung zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebenen Element zwangsläufig und unabhängig vom Auftreten bestimmter Reibungskräfte bewirkt wird, daß nahezu keine Relativbewegung mehr zwischen den beiden Elementen erforderlich ist, um einen zwangsläufigen Eingriff herbeizuführen, und daß das Auftreten einer kinematischen Hysterese vermieden wird, so daß sich die Anwendbarkeit einer solchen Kupplung nicht auf Fälle beschränkt, in denen sich innerhalb einer Minute Einrückvorgänge in einer bestimmten Anzahl abspielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestimmte Ausführungsformen von Schnecken- und Schneckenradelementen zu schaffen, die so zusammenarbeiten, daß ihre Verwendung bei Überholkupplungen möglich ist, ferner bestimmte

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kinematische Konstruktionen von Überholkupplungen mit Schnecken- und Schneckenradelementen zu schaffen, die sich anstelle von Überholkupplungen bekannter Art verwenden lassen, bei denen es dem antreibenden Element nicht möglich ist., das angetriebene Element zu überholen, und bestimmte kinematische Bedingungen für Überholkupplungen mit Schnecken- und Schneckenradelementen festzulegen, bei denen eine Betätigung von außen derart möglich ist, daß das antreibende Element das anzutreibende Element entweder antreibt oder überholt, wobei es dem angetriebenen Element in der gleichen Weise wie bei den bekannten Überholkupplungen das antreibende Element zu überholen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind durch die Erfindung zwei zusammenarbeitende Elemente in Form einer Schnecke und eines Schneckenrades geschaffen worden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die kongruenten Flächen der Gänge der Schnecke und der Zähne des Schneckenrades so geneigt sind, daß eine Drehung des Schneckenrades gegenüber der Schnecke in einer bestimmten Richtung bewirkt, daß sich die Schnecke ungehindert um ihre Achse drehen kann, während eine Drehbewegung des Schneckenrades gegenüber de.? Schnecke in der entgegengesetzten Richtung durch die Steigerung des Anstiegs der kongruenten Flächen des bzw. jedes Gangs der Schnecke und der Zähne des Schneckenfades verhindert wird, durch deren Vorhandensein die Schnecke praktisch aus einer normalen, bei beiden Drehrichtungen des Schneckenrades "ungehindert drehbaren Schnecke" in eine "selbsthemmende Schnecke" verwandelt wird, sobald versucht wird, das Schneckenrad in mindestens einer der möglichen Drehrichtungen zu drehen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Steigungswinkel des bzw. jedes Gangs einer

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ein Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke und dem Umhüllungswinkel;

Fig. 2 die verschiedene dynamische Eigenschaften aufweisenden, allgemein kegelstumpfförmigen Abschnitte einer ein Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke;

Fig. 5 ein in beiden Richtungen drehbares Schneckenrad in Verbindung mit einer es teilweise umhüllenden Schnecke;

Fig. 4- ein nur in einer Richtung drehbares Schneckenrad in Verbindung mit einer es teilweise umhüllenden Schnecke;

Fig. 5 ein nur in einer Richtung drehbares Schneckenrad in Verbindung mit einer gewöhnlichen geraden Schnecke;

Fig. 6 und 7 eine Anordnung, deren Wirkungsweise derjenigen einer Überholkupplung bekannter Art entspricht;

Fig. 8 bis 10 eine von außen betätigbare Überholkupplung ;

Fig. 11 bis 13 verschiedene Kombinationen von Schnecken- und Schneckenradelementen, die Überholkupplungen bilden; und

Fig. 14 und 15 die Beziehung zwischen dem Eingriffswinkel und dem Umhüllungswinkel.

Der konstante Steigungswinkel des bzw. jedes Gangs einer Schnecke ist bei der gebräuchlichen Paarung einer Schnecke mit einem Schneckenrad eine Funktion der Anzahl der Anfangspunkte der Schneckengänge der Schnecke und des Untersetzungsverhältnisses zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad. Die Änderung des Steigungswinkels des bzw. jedes Gangs einer das zugehörige Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke gegenüber seinem größten Wert, der an einem Punkt auf dem bzw. jedem Gang vorhanden ist, dessen

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Lage durch eine Linie bestimmt wird, die durch die Achse des Schneckenrades und im rechten Winkel zur Achse der Schnecke verläuft, ist eine Funktion des Ausmaßes, in dem die Schnecke das Schneckenrad umhüllt. Bildet das Schneckenrad das antreibende Element, ist die Schnecke dann selbsthemmend, wenn der Tangens des Steigungswinkels des bzw. jedes Gangs kleiner ist als der Eeibungsbeiwert zwischen den beiden Elementen, und die Schnecke ist dann ungehindert drehbar, d.h. nicht selbsthemmend, wenn der Tangens des Steigungswinkels des bzw. jedes Gangs größer ist als der Eeibungsbeiwert zwischen den beiden Elementen. Hieraus folgt, daß jede Schnecke, die das zugehörige Schneckenrad teilweise umhüllt, allgemein kegelstumpfförmige Abschnitte aufweist, die bezüglich ihrer Neigung zur Selbsthemmung unterschiedliche dynamische Eigenschaften haben, wobei die Neigung zur Selbsthemmung in dem Ausmaß zunimmt, in dem sich das Ausmaß vergrößert, in welchem die Schnecke das Schneckenrad umhüllt.

Fig. 1 veranschaulicht diese charakteristische An- derung der Steigungswinkel der verschiedenen Abschnitte von vier das zugehörige Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecken, wobei das Ausmaß der Umhüllung für einen sich über einön Winkelbereich von 90° erstreckenden Teil des Schneckenrades dargestellt ist, und wobei die Messung dieses Winkelbereichs an einer Linie beginnt, die durch die Achse der betreffenden Schnecke und die Achse des Schneckenrades verläuft. Wenn der Eeibungsbeiwert der Getriebeelemente gemäß Fig. 1 in den Bereich fällt, der sich zwischen ■ einem Steigungswinkel von 7,5° und einem Steigungswinkel von 10° erstreckt, sind gemäß den Kurven in Fig. 1 die Schneckenabschnitte, deren Steigungswinkel oberhalb dieses Bereichs liegen, frei drehbar, während die Schneckenabschnitte, deren Steigungswinkel unterhalb dieses Bereichs liegen, eine Selbsthemmung bewirken. Fig. 2 zeigt teilweise in- einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt eine Schnecke 1, die ein Schneckenrad 2 teilweise

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umhüllt; hierbei entspricht die charakteristische Änderung des Steigungswinkels der Gänge der Schnecke 1 der Kurve C in Fig. 1. In Fig. 2 sind in den geschnitten gezeichneten Teil der Schnecke 1 die Schneckenabschnitte eingezeichnet, die sich bezüglich ihrer dynamischen Eigenschaften unterscheiden. Würde man die Berührung zwischen den beiden Getriebeelementen jeweils auf bestimmte Abschnitte der Schnecke beschränken, könnte man erreichen, daß die Schnecke entweder als selbsthemmende Schnecke oder als frei drehbare Schnecke arbeitet.

Ein zweiter Faktor, der bei einer Schnecke und einem Schneckenrad, insbesondere bei einer Anordnung mit einer das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke, einen gewissen oder sogar vorherrschenden Beitrag liefert, welcher die Schaffung einer Überholkupplung ermöglicht, ist die Neigung derbbetreffenden kongruenten Zahn- und Gangflächen der beiden Getriebeelemente, die während des Freilaufbetriebs bzw. der Hemmung zwischen den Getriebeelementen eine Rolle spielt. Je größer die Heigung bzw. der Anstieg, d.h. praktisch der Eingriffswinkel zwischen den kongruenten Flächen ist, der an den Zähnen des Schneckenrades gemessen wird, desto stärker ist die Neigung des Schneckenrades, sich an der Schnecke zu verankern. Dies macht sich in einem noch stärkeren Ausmaß bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen bemerkbar, bei denen jeweils eine Schnecke 1, ein Schneckenrad 2, eine Freilaufbewegung zulassende Lagerkugeln 5» ein die Schnecke tragender Dorn 4 und ein Bolzen 5 zum Unterstützen des die Schnecke tragenden Dorns- vorhanden sind. Das Schneckenrad nach Fig. 3 kann sich in beiden Eichtungen drehen, da die Schnecke bei beiden Paaren von kongruenten Flächen Eigenschaften hat, die denjenigen des in Fig. 2 dargestellten Schneckenabschnitts ähneln, bei welchem eine ungehinderte Drehung möglich ist. Bei der Anordnung nach Fig. 4 kann sich dagegen das Schneckenrad 2 nur in einer Richtung drehen, denn das eine Paar kongruenter Flächen

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hat Eigenschaften, die denjenigen der entsprechenden Flächen ähneln, welche gemäß Fig. 2 zu dem eine freie Drehbewegung ermöglichenden Abschnitt gehören, während die kongruenten Flächen des zweiten Paars stärker geneigt sind. Hierbei ist angenommen, daß eine Berührung zwischen benachbarten Flächen der beiden Getriebeelemente im Selbsthemmungszustand nur innerhalb der stärker geneigten Flächen vorhanden ist.

Da ferner die kongruente Berührung zwischen dem bzw. jedem Gang der das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke und den Zähnen der Schnecke dazu neigt, zwischen einer vollen Linienberührung an einem Punkt auf dem bzw. jedem Gang, der durch eine Linie bestimmt ist, welche durch die Achse des Schneckenrades und im rechten Winkel zur Achse der Schnecke verläuft, und einer vollen Zahnberührung am äußeren Ende des das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schneckenabschnitts zu variieren, wenn die Zähne

des Schneckenrades eine Form haben, die dem äußeren Profil des bzw. jedes Schneckengangs entspricht, befinden sich diejenigen Selbsthemmungsflächen zwischen den beiden Getriebeelementen, denen die größere Bedeutung zukommt, an dem genannten Ende der Schnecke. Auf ähnliche Weise wird das Ausmaß, in dem der Anstieg der betreffenden Flächen die Neigung zur Selbsthemmung bei einer das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke am Ende der Schnecke verstärkt. Somit ist die Neigung einer das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke, eine Selbsthemmung zu bewirken, eine Funktion des keibungsbeiwertes zwischen den beiden Getriebeelementen, der Anzahl der Anfangspunkte der Schneckengänge, des Untersetzungsverhältnisses zwischen den beiden Getriebeelementen, der Grundsteigung der kongruenten Flächen der Getriebeelemente sowie des Ausmaßes, in dem die Schnecke das Schneckenrad umhüllt. Eine einfache Analyse der Anordnungen nach Fig. 3 und 4 läßt erkennen, daß die Grundsteigung der kongruenten Flächen in Beziehung zum Ausmaß der Umhüllung des Schneckenrades durch die Schnecke den ausschlaggebenden Faktor bildet,

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durch dessen entsprechende Wahl es möglich ist, Überholkupplungen zu schaffen, bei denen die Verriegelungselemente durch die Schneckenräder umhüllende Schnecken gebildet werden. Aus Fig. 5» wo eine gerade Schnecke 1 dargestellt ist, die mit einem Schneckenrad 2 zusammenarbeitet, ist ersichtlich, daß die Grundsteigung der kongruenten Flächen den einzigen maßgebenden Faktor darstellt, nach dem sich das Zusammenarbeiten der Getriebeelemente richtet. Zwar bieten beide Arten von Schnecken bestimmte Vorteile, doch besteht der wichtigste Vorteil einer das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke darin, daß es möglich ist, die kongruenten Selbsthemmungsflächen derart geneigt anzuprdnen, daß sie praktisch parallel zu der äußersten Fläche des Kopfkegelstumpfes der Schnecke werden, wie es in Fig. 4- gezeigt ist, wenn man dafür sorgt, daß die Berührung zwischen den geneigten Flächen des bzw. gedes Gangs der Schnecke und den Zähnen des Schneckenrades in Richtung auf das äußere Ende der Schnecke in stärkerem Maße vorherrschend wird. Dies ist bei der gewöhnlichen geraden Schnecke nach Fig. 5 nicht der Fall. Jedoch ist es möglich, die Selbsthemmungsflächen dadurch zur Wirkung zu bringen, daß man die Zahnrpofile des Schneckenrades in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise in stärkerem Maße als stumpfförmige Zähne ausbildet.

Fig. 6 und 7 zeigen den allgemeinen Aufbau einer nach Art einer bekannten Überholkupplung benutzbaren, eine Schnecke und ein Schneckenrad aufweisenden Überholkupplung, bei der die das Schneckenrad teilweise umhüllende Schnecke eine konische Kopffläche aufweist, so daß das antreibende Element 2 das angetriebene Element 6 nicht überholt, wenn sich die Elemente gemäß Fig. 6 in Richtung der Pfeile drehen; zu der Überholkupplung nach Fig. 6 und 7 gehören eine konische Schnecke 1, ein Schneckenrad 2, das mit einer Antriebswelle aus einem Stück besteht, eine Freilamfbewegung ermöglichende Lagerkugeln 3, ein mit einer Kappe versehener, die Schnecke tragender Dorn 4, der

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Hauptkörper 6 der Überholkupplung mit einer mit ihm aus einem Stück bestehenden antreibbaren Welle sowie ein den Sehneckentragdorn in seiner Lage haltender Stift 5· Fig· ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie X-X in Fig. 6.

Wenn sich gemäß Fig. 6 und 7 die Antriebswelle mit der Schnecke 2 gegenüber dem Hauptkörper 6 der Überholkupplung mit der anzutreibenden Welle in der Richtung des Pfeils in Fig. 7 dreht, der für die Freilaufbewegung gilt, stehen die kongruenten Freilaufflächen der beiden Getriebeelemente in Berührung miteinander, so daß die Schnecke it gegen die Lagerkugeln 3 gedrückt wird und sich in der die Schnecke enthaltenden Aussparung des Hauptkörpers 6 ungehindert drehen kann. Daher arbeitet die Überholkupplung jetzt im Freilauf, und der Hauptkörper 6 mit der angetriebenen Welle kann die Schnecke 2 mit der antreibenden Welle überholen.

Sobald die Schnecke 2 mit der Antriebswelle versucht, sich gemäß Fig. 7 gegenüber dem Hauptkörper 6 mit der angetriebenen Welle der Überholkupplung in der in Fig. 7 durch einen Pfeil-^bezeichneten Verriegelungsrichtung zu drehen, stehen die eine Selbsthemmung bewirkenden Flächen der beiden Getriebeelemente in Berührung miteinander, so daß die Schnecke 1 weiter in die zugehörige Aussparung des Hauptkörpers 6 hinein gedruckt wird, wobei zwischen der Sehnecke und der Umfangsflache der Aussparung des Hauptkörpers eine Verriegelung eintritt, die auf die geometrische Form der zusammenarbeitenden Flächen zurückzuführen ist. Somit ist die Überholkupplung ^etzt verriegelt bzw. in Eingriff gebracht, so daß ein Drehmoment zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebenen Element der Kupplung übertragen werden kann.

Fig. 8 und 9 zeigen den allgemeinen Aufbau einer Schnecken- und Schneckenrad-Überholkupplung, die von außen so betätigbar ist, daß das antreibende Element veranlaßt

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werden kann, das angetriebene Element anzutreiben oder aber zu überholen; hierbei kann das angetriebene Element das antreibende Element ebenso wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überholen, wenn" sich das antreibende Element 2 und das angetriebene Element 6 in der dargestellten Weise drehen; zu der Überholkupplung nach Fig. 8 und 9 gehören eine Schnecke 1, die der Schnecke nach Fig. 6 und 7 ähnelt, abgesehen davon, daß ihre axiale Bohrung mit Keilbahnen versehen ist und sich ungehindert auf einem Wellenstummel einer zweiten, das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke 7 bewegen kann, wobei eine Freilauf bewegung bei beiden Dr einrichtungen des Schneckenrades 2 möglich ist, zu dem eine Antriebswelle gehört, ferner Drucklagerkugeln 3? die mit einem Drucklagerring 4- bekannter Art zusammenarbeiten, der Hauptkörper 6 der Überholkupplung mit der zugehörigen angetriebenen Welle, ein neuartiger Drucklagerring 8 mit einer Abschrägung zum Zusammenarbeiten mit Ausrückklinken, ein Bolzen bekannter Art, der den Drucklagerring 4- in seiner Lage hält, ein Einsatzstück 10 mit einer kenischen Fläche, ein ringförmiger Abstandhalter 12, Klinken 9» ein Kupplungsring 11 sowie ein zum Einrücken dienendes Kurvenstück Fig. 10 ist ein Schnitt längs der Linie Y-X in Fig. 8 und veranschaulicht die Wirkungsweise des Kupplungsrings 11 und der Klinken 9, wobei die betreffenden Bewegungsrichtungen durch Pfeile A und B angedeutet sind.

Wird gemäß Fig. 8 und 9 das Schneckenrad 2 mit Hilfe der zugehörigen Antriebswelle gegenüber der angetriebenen Welle und dem Hauptkörper 6 der Überholkupplung gedreht, wie es in Fig. 9 durch den mit "Freilauf" bezeichneten Pfeil angedeutet ist, stehen die kongruenten Freilaufflächen der auf bekannte Weise zur Wirkung kommenden Schnecke 1 und der zweiten Schnecke 7> die in beiden Dreh- · richtungen Freilaufeigenschaften aufweist, in Berührung mit dem Schneckenrad 2, so daß sich beide Schnecken in den zugehörigen Aussparungen des Hauptkörpers 6 ungehindert drehen können, was zur Folge hat, daß die Kupplung im

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Freilauf arbeitet, und daß die angetriebene Welle die
antreibende Welle mit dem Schneckenrad auf ähnliche Weise überholen kann, wie es bezüglich der Überholkupplung nach Fig. 6 und 7 beschrieben wurde.

Wenn gemäß Fig. 8 und 9 das Sehne eic =■;-■■■■-öl 2 ait der antreibenden Welle versucht, sich gegenüber- dem Hauptkörper 6 mit der angetriebenen Welle gemäß Fig. 9 entgegen der Freilaufrichtung zu drehen, kommen die kongruenten Verriegelungs- oder Sperrflächen der Sperrschnecke 1 zur Anlage an den geneigten Sperrflächen des Schneckenrades, während die kongruenten Freilaufflächen der zweiten Schnecke 7 eine solche Lage einnehmen, daß diese Schnecke nicht in Berührung mit dem Schneckenrad steht, was durch den ring-, förmigen Abstandhalter 12 bewirkt wird. Somit ist die
Überholkupplung auf ähnliehe Weise verriegelt, wie es bezüglich der Überholkupplung nach Fig_o 6 und 7 beschrieben wurde. Wird jedoch in einem beliebigen Zeitpunkt, während die Überholkupplung nach Fig. 8 und 9 auf bekannte Weise verriegelt bzw. gesperrt ist, der Kupplungsring 11 so
verstellt, daß seine Drehachse gegenüber dem Kurvenstück nach außen verlagert wird, was durch entsprechend px-ogiaai=- mierte Vorsprünge des zylindrischen Kurvenstücks bewirkt wird, das sich in der aus Fig. 8 ersichtlichen Weise dreht, werden die Klinken 9 gemäß Fig. 10 in Richtung der Pfeile B nach innen gedruckt, so daß der Dorn 8 in Eichtung auf die Schnecke 1 vorgeschoben wird, wobei die zweite Schnecke 7 entsprechend axial bewegt wird, was zur Folge hat, daß die kongruenten Freilaufflächen der zweiten Schnecke 7 und
des Schneckenrades 2 zur Anlage aneinander gebracht werden, und daß die vorher eine Verriegelung bewirkenden
kongruenten Flächen der Schnecke 1 und des Schneckenrades 2 voneinander abgehoben werden. Dies führt dazu, daß 5©*zt das Schneckenrad 2 mit der antreibenden Welle den Haupt körper 6 mit der angetriebenen Welle der Kupplung ungehindert überholen kann, wobei sich die beiden Schnecken 1 und 7 in den zugehörigen Aussparungen des Hauptkörpers
frei drehen können, und wobei die zweite Schnecke 7 die

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Schnecke 1 über die die Schnecken verbindenden Keilbahnen antreibt. Fig. 10 zeigt die Wirkungsweise der Klinken 9> die eine Bewegung des Doms 8 derart erzwingen, daß sich die beiden Schnecken einander nähern, wobei schließlich die kinetischen Kräfte, die auf die Sperrschnecke 1 wirken, auf die zweite Schnecke bzw. die Freilaufschnecke 7 übertragen werden, sobald die Drehachse des Kupplungsrings 11 gegenüber ihrer normalen Lage gegenüber der Achse verlagert wird, um die sich die antreibende Welle 2 und die angetriebene Welle 6 drehen, welche gleichachsig angeordnet sind.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 6 und 7 sowie nach Fig. 8 bis 10 ist jeweils nur ein Satz von Bauteilen vorhanden, zu denen eine oder mehrere Schnecken und die zugehörigen Teile gehören, denn jede weitere Schnecke oder Schneckenanordnung würde im Hinblick auf die mechanische Wirkungsweise von Überholkupplungen der Schnecken- und Schneckenradbauart überzäiig sein. i'ig. 11, 12 und 13 zeigen für Anordnungen mit mehreren Baueinheiten die verschiedenen Schnecken und Schneckenräder zur Veranschaulichung des Bereichs, innerhalb dessen die Erfindung bei Überholkupplungen anwendbar ist.

Bezüglich der normalen Anwendung des Ausdrucks "Sperrschnecke" für den Fall, daß der Tangens des wirksamen Steigungswinkels des bzw. jedes Gangs der· Schnecke kleiner ist als der Reibungsbeiwert zwischen den beiden Getriebeelementen ist festzustellen, daß sich die erforderliche Vergrößerung des Anstiegs der Zähne und des bzw. jedes Gangs"der Getriebeelemente und das Ausmaß, in dem die Schnecke das Schneckenrad umhüllen muß, um eine normalerweise mit Freilauf arbeitende Schnecke in eine Sperrschnecke zu verwandeln, nach den anfänglichen Eigenschaften der beiden ^etriebeelemente richtet und sich ohne Bezugnahme auf die ursprüngliche Gestalt der Schnecke und des Schneckenrades nicht größenmäßig angeben läßt. Dagegen richtet sich die Gültigkeit des Ausdrucks "Sperrschnecke"

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dann, wenn er die Tatsache bezeichnet, daß die Schnecke eine geometrisch bedingte Verriegelung zwischen dem Schneckenrad und der Umfangsfläche der Aussparung des Hauptkörpers bewirkt, in der sich die Schnecke bei den Überholkupplungen nach Fig. 6 und 7 sowie Pig. 8 bis 10 befindet, nicht nach den anfänglichen Eigenschaften der Zähne und des bzw. jedes Stegs der beiden Getriebeelemente, so daß sich der Anstieg ohne Bezugnahme auf die ursprüngliche Form der Freilaufschnecke und des Schneckenrades angeben läßt,

Fig. 14 und 15 veranschaulichen die Beziehung zwischen der Neigung der Anlageflächen und dem UmhüTlüngsgrad bei der Anwendung dieser Größen bei Überholkupplungen der Schnecken- und Schneckenradbauart, wobei der Anstieg in der bei normalen Zahnrädern üblichen Weise als durch den Eingriffswinkel der Zähne des Schneckenrades gegeben betrachtet wird, während der Umhüllungsgrad durch den Winkel gegeben ist, der zwischen einer im rechten Winkel zur Achse der Schnecke und durch die Achse des Schneckenrades verlaufenden Linie und einem Radius des Schneckenrades liegt, welcher durch den äußersten Berührungspunkt zwischen dem Teilkreisprofil des Schneckenrades und dem Kegelmantel der das Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecke verläuft, wobei der Kopfkegel der Schnecke durch eine Linie bestimmt ist, die von dem gleichen Punkt ausgeht und durch den Punkt der normalen kleinsten Kopfhöhe der Schnecke auf der Linie verläuft, welche sich im rechten Winkel zur Achse der Schnecke und die Achse des Schneckenrades erstreckt. Diese Feststellung bedeutet nicht, daß das Gebiet der Überholkupplungen der Schnecken- und Schneckenradbauart nicht beide vorstehend gegebenen Definitionen von "Sperrschnecken¹¹ umfaßt, sondern sie soll den ganzen verfügbaren Anwendungsbereich verdeutlichen und eine klare Unterscheidung zwischen den zwangsläufigen Sperr- oder Verriegelungseigenschaften von ein Schneckenrad teilweise umhüllenden Schnecken und den normalen Schnecken ermöglichen, deren !Wirkungsweise in einem gewissen Ausmaß von Eeibungskräften abhängt.

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Ansprüche;

Claims

ANSPRÜCHE

Baugruppe mit einer Schnecke und einem in Eingriff t der Schnecke stehenden Schneckenrad, dadurch gekennzeichnet , daß die kongruenten Flächen des bzw. jedes Gangs der Schnecke (1) und der Zähne des Schneckenrades (2) so geneigt sind, daß eine Drehung des Schneckenrades gegenüber der Schnecke in einer bestimmten Richtung eine ungehinderte Drehbewegung der Schnecke um ihre Achse herbeiführt, während eine Drehbewegung des Schneckenrades gegenüber der Schnecke in der entgegengesetzten Richtung durch eine zunehmende Steigung der kongruenten Flächen des bzw. jedes Gangs der Schnecke und der Zähne des Schneckenrades verhindert wird, die praktisch die normalen Eigenschaften der Schnecke," bei denen die Schnecke bei beiden Drehrichtungen des Schneckenrades als "Freilaufschnecke" arbeitet, in die Eigenschaften einer "Sperrschnecke" verwandelt, wenn das Schneckenrad versucht, sich in mindestens einer der beiden Drehrichtungen zu drehen.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnecke (1) das Schneckenrad (2) mindestens längs eines Teils seines Umfangs umhüllt.

Überholkupplung zur Verwendung anstelle von Überholkupplungen bekannter Art, bei der das antreibende Element das angetriebene Element nicht überholt, und bei der das angetriebene Element das antreibende Element überholen kann, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere relativ zueinander drehbare Schnecken (1) und Schneckenräder (2) nach Anspruch 1 oder 2 vorhanden sind, daß diese Elemente mit Hilfe von Lagern (3) im Hauptkörper (6) der Überholkupplung gelagert sind, an dem die angetrieben« Welle befestigt ist, und daß mehrere kongruente Schnecken-

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räder auf der angetriebenen Welle gleichachsig mit ihr und konzentrisch mit dem Kauptkörper der Überholkupplung montiert sind, so daß die verschiedenen Schnecken jeweils einem der auf dem angetriebenen Element der Überholkupplung montierten Schneckenräder zugeordnet und damit kongruent sind, wobei die durch die genannten Teile gebildete Gesamtbaugruppe dem besetz der kinematischen Umkehrung unterliegt.

4. Überholkupplung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein einziges Schneckenrad (2), das mit mehreren Schnecken (1) kongruent und an dem angetriebenen Element der Überholkupplung befestigt ist.

5· Überholkupplung, die von außen derart betätigbar ist, daß es dem antreibenden Element möglich ist, das angetriebene Element zu überholen, die jedoch im übrigen entsprechend einer Überholkupplung bekannter Art zur Wirkung kommt, dadurch gekennzeichnet _r daß mehrere Paare von drehbaren Schnecken (1, 7) vorhanden sind, daß zu jedem dieser Paare eine Schnecke (1) nach Anspruch 1 oder 2 gehört, daß die zuletzt genannte Schnecke mit Keilbahnen versehen und frei verschiebbar auf einer Keilbahnei¹*. aufweisenden Verlängerungswelle der zugehörigen zweiten Schnecke (7) gelagert ist, welch letztere bei beiden Drehrichtungen gegenüber einem damit kongruenten Schneckenrad (2) als "Freilaufschnecke" arbeitet, daß die verschiedenen Paare von Schnecken mit Hilfe von Lagern (3) im Hauptkörper (6) der Überholkupplung gelagert sind, an dem das angetriebene Element der Überholkupplung befestigt ist, so daß die bei beiden Drehrichtungen als "i'reilaufschnecken" arbeitenden Schnecken durch das Drucklager des antreibenden Elements und einen Betätigungsdorn (8) verlagert werden, der seinerseits durch Klinken bz?;, Iruckstücke (9) bewegt ' wird, die dtirch einen Betätigungsriug (11) betätigbar sind, welcher sich normalerweise um die p;].eiche Achse dreht wie das antreibende Element (2) und den angetriebene Element (6) der Überholkupplung, der jedoch, dann, wenn er veranlaßt wird, sich um eine gegenüber der genannten Drehachse

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versetzte Drehachse zu drehen, die Druckstücke dadurch aufeinander zu bewegt, daß einander zugewandte kongruente konische Aussparungen auf der Innenseite des Betätigungsrings mit den äußeren Enden der Druckstücke zusammenarbeiten, wodurch eine bewegung der ^Freilaufschnecke" (7) derart hervorgerufen wird, daß die kinetischen Kräfte, welche durch die "Sperrschnecke" (1) zwischen dem antreibenden Element und dem angetriebenen Element übertragen werden, dann auf die "Freilaufschnecke" aufgebracht werden, was zur Folge hat, daß es dem antreibenden Element der Überholkupplung möglich ist, das angetriebene Element zu überholen, obwohl die Überholkupplung anderenfalls als Überholkupplung nach Anspruch 3 oder 4- zur Wirkung kommen würde, wobei die durch die genannten Teile gebildete Gesamtbaugruppe dem besetz der kinematischen U_mkehrung unterliegt.

Der Patentanwalt:

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