DE69725702T2

DE69725702T2 - Umkehrbare kraftübertragungsvorrichtung mit stufenlosen klemmkörpern

Info

Publication number: DE69725702T2
Application number: DE69725702T
Authority: DE
Inventors: Daniel T. Adams; Eugene F. Duval
Original assignee: CD VENTURES LLC; CD Ventures Reno LLC
Current assignee: CD VENTURES LLC; CD Ventures Reno LLC
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: DE69725702D1; JP4101880B2; WO1997027407A1; EP0876558A4; US6044944A; US5937981A; EP0876558B1; ATE252696T1; US5765669A; EP0876558A1; JP2000504396A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraft- oder Drehmoment-Übertragungsgerät, das beispielsweise als ein Schlüssel oder eine Kupplung verwendet werden kann.
Es gibt viel Stand der Technik auf dem Gebiet austauschbarer Steckschlüssel, um mechanische Befestigungsvorrichtungen entweder anzuziehen oder zu lockern. Die Mehrheit der manuell betriebenen Treiber verwenden einen Ratschenmechanismus zum Eliminieren der Entfernung und Neupositionierung des Schlüssels nach jeder Drehung des Werkzeugs. Die Ratsche ist aufgrund der Art des Mechanismus auf einen diskreten Inkrementierungswinkel beschränkt, und dieser kleine Winkel erzeugt multipliziert mit der Länge des Griffs einen minimalen Verwendungsbogen. Bei engen Zwischenräumen wird eine Ratsche nutzlos, weil der Benutzer den Griff nicht weit genug drehen kann, um zu dem nächsten Ratschenzahn zu gelangen, ohne an umgebende Hindernisse zu stoßen. Außerdem fügt die Ratschensperrklinkeneingriffnahmefederkraft dem Mechanismus einen Zug hinzu, der größer ist als das freie Drehmoment vieler gelockerter Befestigungsvorrichtungen. Somit wird die Ratsche nutzlos, während das Drehmoment der Befestigungsvorrichtung für eine Drehung von Hand unbequem stark bleibt.
Zusätzlich zu dem Stand der Technik, der bezüglich der oben erörterten Schlüssel besteht, gibt es ein Gebiet der Technik, das Bolzen verwendet, um Kraft zwischen einem inneren und einem äußeren Laufabschnitt zu übertragen. Ein Bolzen ist eine Vorrichtung, die zwischen Laufabschnitten positioniert ist, das Leistung von einem Laufabschnitt zu einem anderen überträgt, aufgrund der Verkeilungsaktion. Bei einer Kupplungsanordnung, die einen Bolzen verwendet, bewirkt die Drehung des Laufabschnitts in der entgegengesetzten Richtung typischerweise, daß die Bolzen außer Eingriff kommen, so daß die Kupplung keine Kraft mehr zwischen den Laufabschnitten überträgt.
Beispiele von Kupplungsanordnungen dieses Typs finden sich in der US-A-2,707,540, der US-A-3,184,020, der US-A-3,388,774, der US-A-2,104,320, der US-A-2,262,330 und der US-A-4,004,666.
Keines der obigen Dokumente bezieht sich jedoch auf ein Kraftübertragungsgerät, bei dem die Form von einem der Laufabschnitte bewirkt, daß sich die Kontaktspannungen reduzieren, wenn sich die Belastung erhöht.
Daher ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Drehmomentübertragungsgerät zum Koppeln konzentrischer Drehbauglieder vorgesehen, wobei ein ringförmiger innerer Laufabschnitt eine äußere Peripherieoberfläche liefert; ein ringförmiger äußerer Laufabschnitt eine innere Peripherieoberfläche liefert, die konzentrisch mit und beabstandet von der äußeren Peripherieoberfläche des inneren Laufabschnitts ist; und eine Mehrzahl von bogenförmigen Oberflächen an zumindest entweder an der äußeren Peripherieoberfläche des äußeren Laufabschnitts oder der inneren Peripherieoberfläche des äußeren Laufabschnitts gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsgerät eine Mehrzahl von Verkeilungselementen, die zwischen der inneren und der äußeren Peripherieoberfläche beweglich sind, und eine Vorspannungsfeder umfaßt, die zwischen den Verkeilungselementen angeordnet ist und dieselben in Eingriff nimmt, in abwechselnd umfangsmäßig voneinander beabstandeten verkeilten und nichtverkeilten Positionen zwischen der inneren und der äußeren Peripherieoberfläche, wodurch eine Drehmomentübertragung zwischen dem inneren und dem äußeren Laufabschnitt ermöglicht wird, wobei die nichtverkeilten Positionen konvexgeformte bogenförmige Oberflächen (36) liefern und die verkeilten Positionen konkavgeformte bogenförmige Oberflächen (36) liefern.
Die vorliegende Erfindung kann einen umkehrbaren Verkeilungselementmechanismus verwenden, wie z. B. eine Kupplung oder einen Schlüssel, um ein Drehmoment in einer Richtung zu übertragen und in anderen Richtungen freilaufend zu sein. Weil der Verkeilungselementmechanismus eine unendliche Eingriffnahme ohne Spiel in der Treibrichtung hat, kann jeder Bogen beispielsweise der Schlüsselbewegung verwendet werden, um die Befestigungsvorrichtung unabhängig von der Winkelgröße anzutreiben. Dies liegt an dem zahnlosen Entwurf eines solchen Kraftübertragungsmechanismus. Die Betriebsrichtung kann durch einen einfachen Hebel hin- und hergeschaltet werden. Dieses Kraftübertragungsgerät kann beispielsweise einen Schlüssel oder eine Kupplung umfassen.
Ausführungsbeispiele können entweder Rollen oder Bolzen oder Zylinder oder eine Kombination einiger derselben oder aller derselben als Verkeilungselemente umfassen und innerhalb der Wesensart der Erfindung liegen. Ferner bedeutet die Verwendung des Begriffs Verkeilungselement, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel Rollen und/oder Bolzen und/oder Zylinder verwendet werden können. Ferner soll jedes Ausführungsbeispiel, das bezüglich einer der Rollen oder der Bolzen oder der Zylinder beschrieben ist, ein gleichartiges Ausführungsbeispiel abdecken, das mit den jeweils anderen der Rollen oder Bolzen oder Zylinder entwickelt wurde.
Bei einer Entwicklung der Erfindung umfaßt der innere Laufabschnitt eine Mehrzahl von Bögen bzw. bogenförmigen Abschnitten.
Bei einer weiteren Entwicklung der Erfindung können die Bögen entweder konkav, konvex, flach oder rampenartig sein, oder jede Kombination dieser geometrischen Merkmale. Ferner können die Bögen je nach Wunsch entweder auf dem inneren Laufabschnitt oder dem äußeren Laufabschnitt oder beiden angebracht sein.
Bei einer weiteren Entwicklung der Erfindung kann unter Verwendung eines Vorspannungsmechanismus das Verkeilungselement in einer Vorwärtsposition zum Vorspannen eines Geräts in einer Vorwärtsrichtung und in einer Rückwärtsposition zum Vorspannen eines Geräts in einer Rückwärtsposition plaziert sein.
Bei einer weiteren Entwicklung der Erfindung kann das Verkeilungselement in einer neutralen Position plaziert sein, die es ermöglicht, daß sich der innere und der äußere Laufabschnitt frei bewegen, ohne den anderen zu beeinträchtigen.
Figuren
1 ist eine schematische Draufsicht eines Rollenschlüssels oder einer Kupplung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, mit dem Gehäuse entfernt.
2 ist eine Unteransicht des Ausführungsbeispiels von 1, mit dem Gehäuse entfernt.
2a ist ähnlich wie 1, aber mit Bögen auf dem inneren und dem äußeren Laufabschnitt.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Federvorspannungsmechanismus.
4a und 4b sind schematische Darstellungen eines Schlüssel- oder Kupplungsausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die zwei Kontaktwinkel zeigen.
5 ist ein Diagramm, das einen äußeren Kontaktwinkel über einer Gesamtradialinterferenz für einen 2°-Anfangskontaktwinkel im Leerlauf zeigt.
6 ist ein ähnliches Diagramm wie 5 für verschiedene Anfangskontaktwinkel.
7 ist ein Diagramm des äußeren Kontaktwinkels über der Gesamtradialinterferenz für verschiedene Typen von Bogen auf dem inneren Laufabschnitt.
8 ist eine Zusammensetzung der obigen Diagramme von Kontaktwinkel über Gesamtradialinterferenz für eine bevorzugte bogenförmige Anordnung auf einem inneren Laufabschnitt.
9 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Bogenanordnung auf einem inneren Laufabschnitt.
10 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Schlüssel- oder Kupplungsausführungsbeispiels der Erfindung, mit dem Gehäuse entfernt.
11 ist eine Vergrößerung eines Teils des Ausführungsbeispiels von 10.
12 ist eine schematische Darstellung noch eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels des Schlüssels oder der Kupplung der Erfindung.
13a und 13b sind alternative Ausführungsbeispiele der Erfin dung, gezeigt in einer linearen Konfiguration.
14 ist eine schematische Draufsicht noch eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Verkeilungselemente Federaussparungen aufweisen.
15a, 15b u. 15c sind schematische Darstellungen einer Feder eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
16 ist eine zusammengesetzte Ansicht der Elemente von 14 und 15c.
17 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Verkeilungselements der Erfindung.
18 ist noch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Schlüssels oder der Kupplung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, gezeigt in der Draufsicht mit dem Gehäuse entfernt.
19 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel des Ausführungsbeispiels der Erfindung von 18.
20a bis 20d zeigen schematisch umkehrbare Aspekte einer Rol le/eines Bolzens, eines Schlüssels oder einer Kupplung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
21 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das nicht umkehrbar ist.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels: Schlüsselausführungsbeispiel mit Rollen
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung des Schlüssels 30, das in 1 und 2 beschrieben ist, ist ein 1/2-Zoll-Antriebsmodell, das skaliert werden kann, um andere Antriebsgrößen in den Standard-Zoll- und -Metrik-Reihen zu erzeugen. Obwohl dieses Ausführungsbeispiel als ein Schlüssel beschrieben ist, ist klar, daß dieses Ausführungsbeispiel gleichermaßen eine Kupplung oder ein anderes Kraftübertragungsgerät oder Drehmomentübertragungsgerät sein könnte. Dieses Ausführungsbeispiel könnte auch neu entworfen werden, um ein lineares Gerät zu sein. Unabhängig davon, wie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschrieben sind, kann das erfindungsgemäße Konzept ferner in jeder der obigen Umgebungen verwendet werden. Der Schlüsselantriebskopf 32 ist innerhalb der Größenhüllen der derzeit auf dem Markt verfügbaren Standardratschenschlüssel. Der Schlüssel 30 verwendet zwölf Verkeilungselemente, die bei diesem Ausführungsbeispiel Rollen 34 sind, um die Drucklast aufgrund von zwölf Verkeilungsbögen 36 in der Nabe gemeinschaftlich zu verwenden. Die Rollen 34 kommen sowohl mit dem äußeren Kupplungslaufabschnitt 38 als auch dem Nabenbogen in Kontakt, die einen Kontaktwinkel definieren. Andere Ausführungsbeispiele verwenden eine andere Anzahl von Rollen und andere Kontaktwinkel. Andere Ausführungsbeispiele könnten alternativ oder zusätzlich Bögen auf dem äußeren Laufabschnitt aufweisen. Durch Positionieren der Bögen 36 auf dem inneren Nabenlaufwerk 40 anstatt in dem inneren Laufwerk 38, sind beide der Hertzschen Interaktionen zwischen den Rollen 34 und der tragenden Oberfläche 36, 38 von dem Konkav-auf-Konvex-Typ anstatt dem Konvex-auf-Konvex-Typ. Dies reduziert Spitzenstreß erheblich und ermöglicht eine gleichmäßigere Last in dem System. Die Rollervorspannungsfeder 42 (3) ist entworfen, um jede Rolle 34 unabhängig in eine richtige Verkeilungsposition zu treiben, um sicherzustellen, daß jede Rolle 34 Eingriff nimmt und das Gesamtdrehmoment durch alle Rollen 34 gemeinschaftlich verwendet wird. Dieses Merkmal gleicht geometrische Ungenauigkeiten und Herstellungstoleranzen aus. Durch Drehen der Vorspannungsfeder 42 werden die Rollen 34 von einer Verkeilungsposition zu der anderen bewegt (d. h. von einem Ende des Bogens zu dem anderen) und ändern somit die Betriebsrichtung des Schlüssels. Die Rollenpositionen können nur geändert werden, wenn der Schlüssel 30 kein Drehmoment trägt, weil die Vorspannungsfeder sehr geringe Kräfte an die Rollen liefert. Die Feder wird sich nur verbiegen, anstatt die Rollen aus ihrer Verkeilungssituation mit hoher Last zu zwingen.
In 2a sind Bögen 36, 37 auf dem inneren Laufabschnitt 40 und dem äußeren Laufabschnitt 38 dargestellt. Ein solches Ausführungsbeispiel liegt innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung mit dem Vorteil der Bögen, wie es hierin ausgeführt ist.
Drehmomentübertragungsgerät mit Bögen mit mehreren Radien
4 bis 9 erklären, wie ein Kraftübertragungsgerät 44 mit Bögen mit mehreren Radien arbeitet. 4a, b zeigen zwei Kontaktwinkel, die dafür und für die anderen Ausführungsbeispiele der Erfindung vorteilhaft sind, wie es mit Bezug auf diese und die folgenden Figuren erklärt wird. Die 4a, b zeigen den äußeren Laufabschnittkontaktwinkel 49 mit der Rolle 50 in zwei Positionen bezüglich der konkaven Bögen 46 des inneren Laufabschnitts.
4a stellt die Rolle 50 bezüglich des Bogens 46 mit einem kleinen Kontaktwinkel 49 dar, der bestehen würde, wenn die Rolle von der neutralen Position in die Zone der Radien R₁ oder R₂ von 9 bewegt wird. Der Punkt 51 ist der Äußere-Laufabschnitt-Kontaktpunkt. Der Punkt 53 ist der Innere-Laufabschnitt-Kontaktpunkt. Der Punkt 55 ist die Mitte der Rolle 50. Der Punkt 57 ist die Mitte des inneren Laufabschnitts. 4b stellt die Rolle 50 bezüglich des Bogens 46 mit einem größeren Kontaktwinkel dar, während die Rolle durch die Zone der Radien R₃ und R₄ von 9 bewegt wird. In 4a ist der Kontaktwinkel klein, um sicherzustellen, daß zwischen der Rolle und dem Laufabschnitt kein Gleiten auftritt. In 4b ist der Kontaktwinkel höher, damit der Schlüssel hohe Lasten tragen kann und Oberflächenbelastungen minimieren kann.
5 zeigt ein Diagramm, wie sich der Kontaktwinkel verändert, wenn eine Kupplung belastet wird. Das Beispiel ist für eine Kupplung mit konkaven Bögen mit festem Radius. Der Leerlauf-Kontaktwinkel ist 2°, was für dieses Ausführungsbeispiel bevorzugt wird. Die Rolle rollt den Bogen hinauf, wenn die Kupplung belastet ist, aufgrund der Deformation. Diese Bewegung bringt die Rolle in eine Position, wo sie zwischen dem inneren und äußeren Laufabschnitt gequetscht wird. Die X-Achse (Gesamtradialinterferenz) des Diagramms ist die Quetschungsmenge oder Interferenz zwischen einer Rolle und dem inneren und äußeren Laufabschnitt. Die Y-Achse ist der Kontaktwinkel zwischen der Rolle und dem äußeren Laufabschnitt (äußerer Kontaktwinkel). Das Diagramm zeigt, daß die Rolle gequetscht wird während dieselbe den Bogen hinaufrollt, und sich der Kontaktwinkel erhöht. Bei diesem Beispiel hat die Rolle einen Durchmesser von 5/16 Zoll, der Radius des Bogens ist 0,65 Zoll und der innere Durchmesser des äußeren Laufabschnitts ist 1,3 Zoll. Es ist außerdem anzumerken, daß bei etwa 0,0035 Zoll Interferenz, die Kontaktbelastung etwa 450.000 psi ist und bei etwa 0,0068 Zoll, die Kontaktbelastung etwa 650.000 psi beträgt.
Alle der Kurven in 6 sind symmetrisch. Beispielsweise ist die Kurve mit einem 2° Anfangswinkel gleich wie die 0° Anfangswinkelkurve, nur um etwa 0,0005 Zoll nach links verschoben. Dies bedeutet, daß, wenn für einen 2° Anfangskontaktwinkel entworfen wird, Schwankungen bei der Teilgröße, Exzentrizitäten und Lagerspiel den tatsächlichen Kontaktwinkel beeinträchtigen werden. Falls es ein diametrales Spiel von nur 0,001 Zoll in dem Lager gibt, das den inneren Laufabschnitt bezüglich des äußeren Laufabschnitts positioniert, kann sich der innere Laufabschnitt radial um 0,0005 Zoll verschieben. Selbst wenn alle anderen Teile geometrisch perfekt sind, werden die Bögen auf einer Seite des inneren Laufabschnitts 0,0005 Zoll näher zu dem äußeren Laufabschnitt sein, und die Bögen auf der gegenüberliegenden Seite des inneren Laufabschnitts werden 0,0005 Zoll weiter entfernt von dem äußeren Laufabschnitt sein. Mit einem nominalen 2° Anfangskontaktwinkel ist der tatsächliche Anfangskontaktwinkel 0° auf einer Seite des inneren Laufabschnitts und 2,7° auf der äußeren Seite des inneren Laufabschnitts.
Der Anfangskontaktwinkel ist sehr wichtig. Ein Anfangskontaktwinkel von 0° entspricht null Spiel zwischen den Teilen. Bei null Spiel kann die Kupplung nicht in die umgekehrte Richtung gleiten und blockiert. Bei einem Winkel von mehr als etwa 3° oder 4° kann die Rolle auf dem Ölfilm gleiten, der die Teile schmiert. Dieselbe kann sich schließlich durch den Film beißen, wenn die Kupplung belastet wird, aber selbst wenn dieselbe dies tut, kann es sein, daß nicht alle Rollen gleichzeitig greifen und die Last nicht gleichmäßig gemeinschaftlich verwenden.
6 zeigt, daß sich der Kontaktwinkel mit einem konkaven Bogen mit einem festen Radius von 0,65 Zoll schnell mit der radialen Position des Bogens ändert, für Kontaktwinkel unter 3°.
7 zeigt ein Diagramm des Kontaktwinkels über der Radialinterferenz für Bögen mit unterschiedlichen festen Radien. Es ist anzumerken, daß der konkave Bogen mit kleinerem Radius zu einem Kontaktwinkel führt, der sich sehr schnell erhöht. Ein Bogen mit flachem oder unendlichem Radius führt zu einem Kontaktwinkel, der sich langsamer ändert, falls der Bogen konvex ist, wird sich der Kontaktwinkel noch weniger verändern. Wie bei dem obigen Beispiel für 5 hat die Rolle einen Durchmesser von 5/16 Zoll, der innere Durchmesser des äußeren Laufabschnitts ist 1,3 Zoll und der Anfangskontaktwinkel beträgt 2°.
Die ungefähre Radialinterferenz, die 450.000 psi Kontaktbelastung für die verschiedenen Bogenradien entspricht, ist wie folgt. Die Kontaktbelastung erreicht etwa 450.000 psi bei etwa (1) 0,0023 Zoll für einen Beförderungsbogen mit einem Radius von 0,7 Zoll, (2) bei etwa 0,0025 Zoll für einen Beförderungsbogen mit einem Radius von 1,3 Zoll, (3) bei etwa 0,0031 Zoll für einen flachen Bogen und (4) bei etwa 0,0035 Zoll für einen konkaven Bogen mit einem Radius von 0.65 Zoll. Es ist anzumerken, daß, je konvexer der Bogen ist, um so geringer die Interferenz, um die gleiche Belastung zu erzeugen.
8 und 9 setzen alle vorherigen Beispiele zusammen. Ein Bogen, der mit einer konvexen Oberfläche mit kleinem Radius beginnt, erzeugt eine Kontaktwinkelkurve, die sich kaum ändert. Als Folge wird die Kupplung, der Schlüssel oder das Kraftübertragungsgerät zuverlässig Eingriff nehmen. Der Entwurf ist tolerant gegenüber Neigungen in dem Lager und Toleranzen in den Teilen. Das Beispiel in 8 zeigt einen Bogen 46, der sich von einem Radius von 0,7 Zoll konvex, R₁, zu 1,3 Zoll konvex, R₂, ändert. Der größere konvexe Radius R₂ trägt dazu bei, die Kontaktbelastung niedrig zu halten, wenn die Kupplung belastet wird. Der Kontaktwinkel ändert sich immer noch nicht sehr schnell mit der Radiusoberfläche R₂ mit 1,3 Zoll. Dies ermöglicht noch größere Toleranzen und Lagerzwischenräume.
Die konkave Oberfläche mit dem 0,17 Zoll Radius R₃ folgt den konvexen Oberflächen R₁, R₂. Der Kontaktwinkel erhöht sich sehr schnell mit der kleinen konkaven Oberfläche R₃. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Rollen 50 diese konkave Oberfläche R₃ erreicht, sollten alle der Rollen 50 in Eingriff sein und nicht gleiten. Sobald alle Rollen in Eingriff sind, ist ein hoher Kontaktwinkel gewünscht, weil die Kräfte in der Kupplung mit höheren Kontaktwinkeln kleiner sind. Falls der konkave Radius R₃ mit 0,17 Zoll fortgesetzt wird, würde der Kontaktwinkel zu einem Wert ansteigen, der es ermöglichen würde, daß die Kupplung bei hoher Last lose wird. Deswegen folgt dem kurzen konkaven Radius R₃ mit 0,17 Zoll eine konkave Oberfläche R₄ mit einem Radius von 0,65 Zoll. Dies erzeugt eine relativ flache Kontaktwinkelkurve sicher unterhalb eines Werts, bei dem die Kupplung verrutschen würde.
Für 8 weist die Rolle einen Durchmesser von 5/16-Zoll auf, und der innere Durchmesser des äußeren Laufabschnitts beträgt 1,3 Zoll. Wie es für dieses Ausführungsbeispiel offensichtlich ist, sind die Verkeilungselemente alle Rollen. Anders ausgedrückt, die Kontaktoberfläche des Verkeilungselements mit dem inneren Laufabschnitt und die Kontaktoberfläche des Verkeilungselements mit dem äußeren – Laufabschnitt weisen den gleichen Radius auf, mit dem gleichen Mittelpunkt, und definieren somit eine Rolle.
Allgemeiner gesagt, mit Bezugnahme auf 9, die Bögen haben keinen konstanten Radius. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder Bogen symmetrisch um seine Mittellinie. Auf jeder Seite der Mittellinie hat der Bogen vier unterschiedliche Radien. Der Anfangsradius ist ein konvexer Radius. Der nächste Radius hat einen größeren konvexen Radius und tangiert den ersten Radius. Der dritte Radius ist konkav mit einem Radius, der nur etwas größer ist als der Radius der Rolle. Der dritte Radius tangiert den zweiten Radius. Schließlich ist der vierte Radius konkav mit einem größeren Radius als dem dritten Radius. Derselbe tangiert den dritten Radius. Anders ausgedrückt, die Mitte jeder Bogenkonfiguration ist konvex und symmetrisch um die Mittellinie. Ruf jeder Seite des konvexen Abschnitts sind konkave Abschnitte ebenfalls symmetrisch um die Mittellinie. Obwohl dieses Ausführungsbeispiel vier unterschiedliche Abschnitte zeigt, zwei konvexe und zwei konkave auf jeder Seite der Mittellinie, kann jede Anzahl von Abschnitten auf jeder Seite der Mittellinie plaziert sein und innerhalb der Wesensart der Erfindung liegen.
Somit ist es das Grundkonzept, eine komplexe Bogenform zu definieren, wobei die Form eine zuverlässige Verkeilungselementeingriffnahme erreicht und eine Last ohne Verrutschen oder eine ungleiche Lastverteilung, wenn sich das Verkeilungselement während der Last und Verwendung entlang des Bogens bewegt. Bei dem Ausführungsbeispiel in 9 trägt die schnelle Änderung von einer konvexen Form zu einer kleinen konkaven Oberfläche dazu bei, daß der Kontaktwinkel hoch wird, um die Kräfte zu verringern, bevor auf den Laufabschnittoberflächenbelastungen ein zu hoher Pegel erreicht wird. Die schnelle Änderung zu einer größeren konkaven Oberfläche an dem Ende verhindert, daß der Kontaktwinkel zu groß wird, wo die Kupplung verrutschen würde.
Die Rolle in 9 ist in einer Position gezeigt, die einem Leerlauf der Kupplung entspricht. Eine Feder (nicht gezeigt) würde die Rolle nach rechts drücken, so daß die Rolle sowohl den inneren Laufabschnitt als auch den äußeren Laufabschnitt berührt. Die Kupplung ist belastet, durch Drehen des inneren Laufabschnitts im Gegenuhrzeigersinn bezüglich des äußeren Laufabschnitts. Wenn die Kupplung belastet ist, rollt die Rolle entlang des Bogens des inneren Laufabschnitts, während sich die Deformation erhöht. Die Rolle rollt entlang den vier Kurven aufeinanderfolgend, während das Drehmoment erhöht wird.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Laufabschnitte aus 8620-gehärtetem legiertem Stahl gebildet. Vorzugsweise sind die Laufabschnitte auf Rockwell C60 gehärtet, bei einer Tiefe von 20 Millimeter. Der Kern des Laufabschnitts ist auf Rockwell C40 gehärtet. Die Rollen sind 52100 gehärteter legierter Stahl.
Schlüsselausführungsbeispiel mit nockenförmigem Verkeilungselement
Der Nockenschlüssel 54, der hier beschrieben wird, ist ein 1/2-Zoll-Antriebsmodell, das skaliert werden kann, um andere Antriebsgrößen in den Standard Zoll- und Metrik-Reihen zu erzeugen. Der Schlüsselantriebskopf 56 ist innerhalb der Größenhüllen der derzeit auf dem Markt verfügbaren Standardratschenschlüssel. Der Schlüssel 54 verwendet sechs Verkeilungselemente oder Nocken 58, um die Kompressionslast aufgrund des Verkeilens gegen den äußeren Laufabschnitt 60 des Schlüssels und deren jeweilige Schwenkstifte 62 gemeinschaftlich zu verwenden (11). Jede Nocke kommt in Kontakt sowohl mit dem äußeren Kupplungslaufabschnitt 60 als auch dessen Schwenkstift 62, mit einem Betätigungswinkel von vorzugsweise 6°. Durch Übereinstimmen eines passenden Krümmungsradius der Nocke 58 zu dem Radius des äußeren Kupplungslaufabschnitts 60 sind Hertzsche Belastungen stark reduziert, zugunsten von Standardoberflächenlagerbelastungen. Dies reduziert Spitzenlasten erheblich. Die Nockenvorspannungsfeder (wie z. B. in dem äußeren Ausführungsbeispiel gezeigt) ist entworfen, um jede Nocke unabhängig in eine richtige Verkeilungsposition zu treiben, um sicherzustellen, daß jede Eingriff nimmt, und das Gesamtdrehmoment durch alle Nocken gemeinschaftlich verwendet wird. Dieses Merkmal gleicht geometrische Ungenauigkeiten und Herstellungstoleranzen aus. Durch Drehen der Vorspannungsfeder werden die Nocken 58 von einer Verkeilungsposition zu der anderen bewegt, und ändern somit die Betriebsrichtung des Schlüssels.
Die Positionen der Nocke 58 können nur geändert werden, wenn der Schlüssel kein Drehmoment trägt, weil die Vorspannungsfeder sehr geringe Kräfte an die Rollen liefert. Die Feder wird sich nur verbiegen, anstatt die Nocken aus ihrer stark belasteten Verkeilungssituation zu zwingen.
Um ANSI/ASME Drehmomenttragefähigkeiten zu erreichen, sind die Lagerbelastungen nahe den Ertragsbeschränkungen vieler üblicher Stähle. Unter einem Drehmoment von 400 inlbs sind Kontaktbelastungen in der Größenordnung von 120 ksi ersichtlich. Legierte Stähle mit hoher Festigkeit mit einsatzgehärteten Oberflächen werden für die Nocken, den Schlüsselkörper, die Schwenkstifte und andere lasttragende Komponenten des Mechanismus verwendet, um diesen Lasten standzuhalten.
Kraftübertragungsgerät mit nockenförmigem Verkeilungselement und einem bogenförmigen Laufabschnitt
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Verkeilungselemente 64 einen einheitlichen Durchmesser aufweisen, mit unterschiedlichen Krümmungsradien auf jeder Seite. Wie es in 12 ersichtlich ist, beginnen der größere Radius R₁ der äußeren Oberfläche des Verkeilungselements und der kleinere Radius R₂ des Verkeilungselements der inneren Oberfläche von der gleichen Mitte und beschreiben somit einen konstanten Durchmesser. Der größere Krümmungsradius gegen den äußeren Laufabschnitt 66 verringert die Kontaktbelastung auf dem äußeren Laufabschnitt. Die Bögen 68 auf dem inneren Laufabschnitt 70 halten die Kontaktbelastung gering.
Eine Flachstelle 72 auf einer oder beiden Seiten jedes Verkeilungselements 64 liefert Platz für mehr Kontaktpunkte. Dies verringert die Kontaktbelastung. Andere Kombinationen sind möglich, beispielsweise könnten einige Verkeilungselemente Flachstellen aufweisen, und einige könnten rund sein.
Die dargestellten Geräte umfassen einen inneren Laufabschnitt 70 und einen äußeren Laufabschnitt 66 und eine Mehrzahl von nockenförmigen Verkeilungselementen 64. Es ist klar, daß dieses Gerät beispielsweise als Teil des Antriebsmechanismus eines Schlüssels verwendet werden kann, oder um Kraft oder ein Drehmoment von einem beweglichen Teil zu einem anderen zu übertragen, wie es mit einer Kupplung erreicht werden würde. In 17 liegt das Verkeilungselement 74 zwischen dem äußeren Laufabschnitt 76 und dem inneren Laufabschnitt 78. Der Bolzen weist Radien R₁ und R₂ auf, die durch feste, aber voneinander beabstandeten Mitten definiert sind. Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt einen Bolzen (ein Verkeilungselement, das keinen konstanten Durchmesser über die Kontaktoberflächen aufweist).
Mit Bezugnahme auf 13a und 13b sind mehrere Elemente dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Zunächst ist zu sehen, daß die inneren Laufabschnitte 80 und die äußeren Laufabschnitte 82 gerade sind und parallel zueinander vorgesehen sind. Dies zeigt, daß dieses Ausführungsbeispiel und auch das andere Ausführungsbeispiel nicht zwischen zentrierten und runden Laufabschnitten vorgesehen sein müssen. Gerade oder parallele Laufabschnitte mit einem Verkeilungselement zwischen denselben fallen auch in den Schutzbereich und die Wesensart der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die inneren Laufabschnitte bogenförmig. Solche linearen Geräte könnten beispielsweise als Bremsgerät oder als ein Antirückschlaggerät benützt werden.
Wie es in 13a und 13b ersichtlich ist, ist der konstante Durchmesser zwischen den Oberflächen beibehalten, die die oberen und unteren parallelen Laufabschnitte kontaktieren. Es ist anzumerken, daß eine Vielzahl von Formen definiert sein kann, die diesen konstanten Durchmesser beibehalten (unter Verwendung von Radius R₁ und R₂), und somit in die Wesensart und den Schutzbereich der Erfindung fallen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kraftübertragungsgeräts 84 mit nockenförmigen Verkeilungselementen ist in den 14 bis 16 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist offensichtlich, daß die Verkeilungselemente 86 aufgeweitet geformt dargestellt sind, wobei die Verkeilungselemente einen ersten und zweiten Federhohlraum 88, 90 aufweisen, um die Feder 92 aufzunehmen, die die Bolzen 86 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung vorspannen kann.
15a, 15b und 15c stellen die Bildung einer Feder 92 dar, die mit einem solchen Kraftübertragungsgerät verwendet werden könnte, wie es in 14 gezeigt ist. Die Feder 92 kann beispielsweise aus geeigneten Materialien gestanzt werden, wie es in 15a gezeigt ist, und dann können die einzelnen Federn in Position gebogen werden, wie es in 15b gezeigt ist. Zwei dieser Geräte können dann zusammengeführt werden, um die Anzahl von Federn zu verdoppeln, wie es in 15c gezeigt ist. Diese Anordnung kann dann in das Kraftübertragungsgerät plaziert werden, wie es in 16 gezeigt ist, um die Bolzen in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung vorzuspannen.
Die Federn liefern eine Wiederherstellungskraft an jedes Verkeilungselement, und helfen dem Element dabei, die richtige Ausrichtung beizubehalten.
Kraftübertragungsgerät mit Dual/Bolzenanordnung
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung kann unter Verwendung der Verkeilungselementanordnung von einem der äußeren Ausführungsbeispiele derselben konfiguriert werden. Durch Verwenden zwei dieser Geräte und Plazieren derselben, beispielsweise, Rückseite an Rückseite, kann ein umkehrbares Gerät konfiguriert werden und Mehrlasttragefähigkeit aufweisen, mit der Erhöhung der Anzahl von Verkeilungselementen. Eine solche Anordnung ist jedoch aufwendiger und der Kompromiß ist eine größere Lasttragefähigkeit aber ein erhöhtes Volumen. Bei dieser Anordnung würde ein Gerät eingestellt, um in eine Vorwärtsrichtung zu treiben, während das andere Gerät im Leerlauf ist. Dann würde das andere Gerät verwendet, um in eine Rückwärtsrichtung zu treiben, während das erste Gerät im Leerlauf ist. Eine Kombination von zwei unidirektionalen Kraftübertragungsgeräten, wie es in 21 dargestellt ist, könnte verwendet werden, um dieses Gerät zu erzeugen.
Kraftübertragungsgerät mit Verkeilungselementkontaktoberflächen mit unterschiedlichen Radien
Dieses Ausführungsbeispiel des Verkeilungselementgeräts, der Kupplung oder des Schlüssels 94 verwendet zwölf Verkeilungselemente 96, von denen jedes zwei radial geformte Flächen oder Oberflächen (R₁, R₂) aufweist, mit einer gemeinsamen Bogenmitte. Die äußere Fläche 98 hat einen größeren Krümmungsradius (R₁) als der Radius (R₂) der inneren Fläche 100, um die Hertzschen Belastungen gegen den großen Radius des äußeren zylindrischen Laufabschnitts 102 zu reduzieren. Die inneren Flächen 100 der Verkeilungselemente 96 haben kleinere Radien (R₂) und wirken gegen Bögen 104 auf dem inneren Laufabschnitt 106. Durch sorgfältiges Auswählen dieser Radien (R₁, R₂) können, wie bei diesem Ausführungsbeispiel zu sehen ist, die Pegel der Hertzschen Belastungen auf den äußeren und inneren Laufabschnitt 102, 106 für eine höchstmögliche Lastübertragung optimiert werden, wobei der Radius des Bogens 104 nahe der Größe des Radius R₂ der Fläche 100 des bogenförmigen Verkeilungselement ist, die den Bogen 104 kontaktiert. Der Bogen kann vorzugsweise einen Radius aufweisen, der etwa gleich oder größer ist als derjenige des Radius R₂ der Fläche 100. Die Verkeilungselemente 96 sind positionsmäßig durch einen flexiblen Elastomer-Ring 108 positioniert. Der flexible Ring oder Käfig 108 hält die Verkeilungselemente 96 radial ausgerichtet, aber der Ring ist biegsam, um eine gewisse Torsionsdrehung der Verkeilungselemente um ihre Radienmitte zu ermöglichen. Durch Zwingen der Verkeilungselemente 96 zu einer Seite der Bögen 104 kann das Gerät 94 als eine Ein-Weg-Überholkopplung in jeder Drehrichtung wirken. Die Verkeilungselemente 96 verkeilen, wenn der äußere Laufabschnitt 102 angetrieben wird, so daß die Verkeilungselemente 96 versuchen, den Bogen 104 hinaufzurollen (was die Verkeilungselemente nicht tun können), und dieselben werden zurückgleiten, wenn der äußere Laufabschnitt 102 die Verkeilungselemente 96 zwingt, den Bogen 104 hinunterzurollen (was die Verkeilungselemente tun können). Ein Satz von Antriebsbaugliedern 110, der in den flexiblen Ring zwischen die Verkeilungselemente gegossen ist, kann verwendet werden, um den Käfig in jeder Richtung bezüglich des inneren Laufabschnitts vorzuspannen und somit zu bestimmen, in welcher Richtung der Schlüssel, die Kupplung oder das Gerät 94 arbeitet. Dieses Gerät 94 könnte in einem Stecktreibschlüssel verwendet werden. Alle der Verkeilungselemente sind in einer Vorwärtsrichtung verriegelt dargestellt. Folglich bewirkt das Drehen des äußeren Laufabschnitts, daß sich der innere Laufabschnitt dreht und nicht bezüglich des äußeren Laufabschnitts verrutscht.
Kraftübertragungsgerät mit Verkeilungselementfedervorspannungsmechanismus
Dieses Ausführungsbeispiel (19) der Verkeilungselementkupplung 102 verwendet zwölf Verkeilungselemente 114, von denen jedes zwei radialgeformte Flächen R₁, R₂ aufweist, mit einer gemeinsamen Bogenmitte und mit einem Verkeilungselementpositioniergerät, das eine Feder 116 umfaßt, die zwischen den einzelnen Verkeilungselementen 114 positioniert ist. Diese Federn 116 sind bei diesem Ausführungsbeispiel gabelbeinförmig und symmetrisch. Ansonsten ist dieses Ausführungsbeispiel ähnlich wie das vorhergehende Ausführungsbeispiel. Die Verkeilungselemente 114 sind durch einen Ring aus Federn 116 positionsmäßig positioniert. Diese Federn 116 halten die Verkeilungselemente 114 radial ausgerichtet, aber die Federn ermöglichen eine gewisse Torsionsdrehung der Verkeilungselemente um ihre Radienmitte. Durch Zwingen der Verkeilungselemente zu einer Seite der Bögen kann die Kupplung als eine Ein-Weg-Überholkupplung in jeder Drehrichtung wirken, wie es oben erörtert ist.
19 zeigt alle der Verkeilungselemente in einer Vorwärtsrichtung verriegelt. Wenn sich somit der äußere Laufabschnitt 180 dreht, dreht sich der innere Laufabschnitt 120 in der gleichen Richtung (im Gegenuhrzeigersinn). 19 stellt ein Verkeilungselement 102 ebenfalls in einer umgekehrten Verriegelungsposition dar. Wenn alle Verkeilungselemente in der umgekehrten Verriegelungsposition sind, bewirkt der äußere Laufabschnitt 118, daß sich der innere Laufabschnitt 120 dreht, aber nun in der entgegengesetzten Richtung (im Uhrzeigersinn).
Umkehrbares Kraftübertragungsgerät
In 20a wird jedes Verkeilungselement 124 durch eine Feder gedrückt (schematisch 126). Die Pfeile zeigen die Richtung der Kraft auf jedes Verkeilungselement. Es ist anzumerken, daß die Kräfte alle bezüglich des inneren Laufabschnitts 128 im Uhrzeigersinn sind. Bei dieser Konfiguration kann sich der äußere Laufabschnitt 130 bezüglich des inneren Laufabschnitts 128 im Gegenuhrzeigersinn drehen. Falls der äußere Laufabschnitt 130 im Uhrzeigersinn gedreht wird, verriegelt er mit dem inneren Laufabschnitt und treibt denselben im Uhrzeigersinn an.
In 20b wird jedes Verkeilungselement durch eine Feder 126 gedrückt. Die Pfeile zeigen die Kraftrichtung auf jedes Verkeilungselement. Es ist anzumerken, daß die Kräfte alle bezüglich des inneren Laufabschnitts 128 im Gegenuhrzeigersinn sind. Bei dieser Konfiguration kann sich der äußere Laufabschnitt 130 bezüglich des inneren Laufabschnitts 128 im Uhrzeigersinn drehen. Falls der äußere Laufabschnitt 130 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, verriegelt er mit dem inneren Laufabschnitt 128 und treibt denselben im Gegenuhrzeigersinn an.
In 20c sind die Verkeilungselemente 124 an Positionen zwischen den Uhrzeigersinn- und Gegenuhrzeigersinnbeschränkungen positioniert, die in 20a und 20b gezeigt sind. Bei dieser Konfiguration können die Verkeilungselemente den Zwischenraum zwischen dem inneren Laufabschnitt 128 und dem äußeren Laufabschnitt 130 nicht überbrücken. Als Folge ist der äußere Laufabschnitt frei, um sich in jeder Richtung bezüglich des inneren Laufabschnitts zu drehen.
In 20d ist aus Klarheitsgründen nur ein Verkeilungselement 124 gezeigt. Die Ansicht zeigt, wie der Kontakt zwischen dem Verkeilungselement und beiden Laufabschnitten nicht beeinträchtigt ist durch die Winkelausrichtung der Verkeilungselemente, da das Verkeilungselement einen konstanten Durchmesser aufweist. Eine Linie 132, die zwischen den Kontaktpunkten auf dem inneren Laufabschnitt und dem äußeren Laufabschnitt gezogen ist, ist dargestellt. Falls der Kontaktwinkel durch die Winkelausrichtung der Verkeilungselemente beeinträchtigt wurde, müßte die Ausrichtung gesteuert werden, um den Kontaktwinkel in annehmbaren Grenzen zu halten. Ein zu kleiner Kontaktwinkel belastet die Teile zu sehr. Falls der Kontaktwinkel zu groß ist, verrutscht die Kupplung.
Unidirektionales Kraftübertragungsgerät
Dieses Ausführungsbeispiel stellt ein unidirektionales Kraftübertragungsgerät 134 dar, das einen stärkeren Entwurf ermöglicht. Jedes Verkeilungselement 136 hat eine Oberfläche mit großem und kleinem Radius (R₁, R₂) mit einer gemeinsamen Mittellinie. Mit diesem unidirektionalen Entwurf ist es möglich, etwa 50% mehr Verkeilungselemente einzufügen als bei dem umkehrbaren Entwurf. Der unidirektionale Entwurf ist etwa 50% stärker als die umkehrbare Kupplung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die unidirektionalen Verkeilungselemente 136 zwischen dem inneren Laufabschnitt 138 und dem äußeren Laufabschnitt 140 positioniert. Eine Mehrzahl von flachen Federn 142 drückt jedes Verkeilungselement 136 in die Gegenuhrzeigersinnrichtung, um das Verkeilungselement in Kontakt mit sowohl der Oberfläche des inneren als auch des äußeren Laufabschnitts zu sichern. In der Gegenuhrzeigersinnrichtung des Pfeils 144 verriegelt das Verkeilungselement den äußeren und den inneren Laufabschnitt, so daß sich der innere Laufabschnitt im Gegenuhrzeigersinn mit dem äußeren Laufabschnitt dreht. In der Uhrzeigersinnrichtung des Pfeils 146 tritt keine Verriegelung auf und der innere Laufabschnitt dreht sich frei bezüglich des äußeren Laufabschnitts.

Claims

Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) zum Koppeln konzentrischer Drehbauglieder, wobei ein ringförmiger innerer Laufabschnitt (40) eine äußere Peripherieoberfläche liefert; ein ringförmiger äußerer Laufabschnitt (38) eine innere Peripherieoberfläche liefert, die konzentrisch mit und beabstandet von der äußeren Peripherieoberfläche des inneren Laufabschnitts (40) ist; und eine Mehrzahl von bogenförmigen Oberflächen (36) an zumindest entweder der äußeren Peripherieoberflächen des inneren Laufabschnitts (40), oder der inneren Peripherieoberfläche des äußeren Laufabschnitts (38) gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungsgerät eine Mehrzahl von Verkeilungselementen (34), die zwischen der inneren und der äußeren Peripherieoberfläche beweglich sind, und eine Vorspannungsfeder (42) umfaßt, die zwischen den Verkeilungselementen (34) angeordnet ist und dieselben in Eingriff nimmt, in abwechselnd umfangsmäßig voneinander beabstandeten verkeilten und nicht verkeilten Positionen zwischen der inneren und der äußeren Peripherieoberfläche, wodurch eine Drehmomentübertragung zwischen dem inneren und dem äußeren Laufabschnitt (38, 40) ermöglicht wird, wobei die nicht verkeilten Positionen konvex geformte bogenförmige Oberflächen (36) liefern und die verkeilten Positionen konkav geformte bogenförmige Oberflächen (36) liefern.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mehrzahl von Verkeilungselementen (34) umkehrbar ist.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 2, das ferner einen Schlüssel umfaßt.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 2, das ferner eine Kupplung umfaßt.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der bogenförmigen Oberflächen (36) konkav sind.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der bogenförmigen Oberflächen (36) eine komplexe Oberfläche umfassen.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Oberflächen (36) eine mittlere konvexe Oberfläche mit zumindest einer konkaven Oberfläche aufweisen, die zu der mittleren konvexen Oberfläche benachbart ist.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Oberflächen (36) eine mittlere konvexe Oberfläche mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweisen, und wobei eine erste und eine zweite konkave Oberfläche an dem ersten beziehungsweise dem zweiten Ende der konvexen Oberfläche positioniert sind.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche aus einer konkaven Oberfläche besteht, die mit einem kleineren konkaven Radius definiert ist, der sich zu einem größeren konkaven Radius ändert.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Mehrzahl von Verkeilungselementen (34) einen konstanten Durchmesser aufweisen.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verkeilungselement (64) eine erste Kontaktoberfläche und eine zweite Kontaktoberfläche, einen ersten Radius (R1), der zumindest einen Teil der ersten Kontaktoberfläche beschreibt, und einen zweiten Radius (R2) aufweist, der zumindest einen Teil der zweiten Kontaktoberfläche beschreibt, und wobei der erste Radius und der zweite Radius eine gemeinsame Mitte aufweisen.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verkeilungselement (64) eine erste Kontaktoberfläche und eine zweite Kontaktoberfläche, einen ersten Radius, der zumindest einen Teil der ersten Kontaktoberfläche beschreibt, und einen zweiten Radius aufweist, der zumindest einen Teil der zweiten Kontaktoberfläche beschreibt, und wobei der erste Radius eine erste Mitte und der zweite Radius eine zweite Mitte aufweist, und die erste Mitte von der zweiten Mitte beabstandet ist.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsfeder (42) die Mehrzahl von Verkeilungselementen (34) entweder in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung vorspannen kann.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung der umkehrbaren Verkeilungselemente (34) das Gerät sowohl in einer Vorwärtsrichtung als auch einer Rückwärtsrichtung arbeiten kann.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder die innere Peripherieoberfläche (38) oder die äußere Peripherieoberfläche (40) eine komplexe Form aufweist, um das Verrutschen zu minimieren und die Belastung zwischen den Verkeilungselementen (34) und der inneren Peripherieoberfläche und der äußeren Peripherieoberfläche zu maximieren.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder die innere Peripherieoberfläche (38) oder die äußere Peripherieoberfläche (40) eine komplexe Form aufweist, um folgendes zu liefern: einen anfänglich niedrigeren Kontaktwinkel zwischen den Verkeilungselementen (34) und entweder der inneren Peripherieoberfläche (38) oder der äußeren Peripherieoberfläche (40), und einen finalen höheren Kontaktwinkel zwischen den Verkeilungselementen (34) und entweder der inneren Peripherieoberfläche (38) oder der äußeren Peripherieoberfläche (40).
Ein Drehmomentübertragungsgerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, das ferner folgende Merkmale umfaßt: einen zweiten inneren Laufabschnitt; einen zweiten äußeren Laufabschnitt; und eine zweite Mehrzahl von Verkeilungselementen, die zwischen dem zweiten inneren Laufabschnitt und dem zweiten äußeren Laufabschnitt positioniert sind, und bei dem die Mehrzahl der Verkeilungselemente ein Drehmoment in einer Vorwärtsrichtung übertragen und die zweite Mehrzahl von Verkeilungselementen ein Drehmoment in einer Rückwärtsrichtung übertragen.
Ein Drehmomentübertragungsgerät gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Verkeilungselementen den inneren Laufabschnitt bezüglich des äußeren Laufabschnitts für die Vorwärtsrichtung sperren und die zweite Mehrzahl von Verkeilungselementen den zweiten inneren Laufabschnitt bezüglich des zweiten äußeren Laufabschnitts in der Rückwärtsrichtung sperren.
Ein Drehmomentübertragungsgerät (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsfeder (42) eine Mehrzahl von Federfingern umfaßt, die einstückig mit der Feder (42) sind.