DE2214840C3

DE2214840C3 - Freilaufkupplung mit Klemmkörpern

Info

Publication number: DE2214840C3
Application number: DE2214840A
Authority: DE
Inventors: Karl-Josef 6831 Plankstadt Hallerberg
Original assignee: Stieber Antriebselemente 68775 Ketsch GmbH; BorgWarner Stieber GmbH
Current assignee: Stieber Antriebselemente 6834 Ketsch De GmbH
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1981-03-26
Also published as: JPS4913551A; FR2178664A5; US3844391A; GB1428476A; IT983619B; SE379578B; DE2214840B2; JPS5652175B2; CH566492A5; DE2214840A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit parallel zu ihren Klemmflächen durchbohrten Klemmkörpern, die zwischen einem Innenring mit außenzylindrischer Klemmbahn und einem konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet »ind und die durch Federkraft im Finkuppelsinn und durch Fliehkraft im Entkuppelsinn geschwenkt werden und die durch axial gerichtete und in den seitlichen Käfigscheiben der Freilaufkupplung, die mit dem Innenring reibschlUssig verbunden sind, angeordnete Stifte Oftsgebiinden gehalten sind.

Freilaufkupplung der angeführten Art werden für verschiedene Zwecke eingesetzt, beispielsweise als Rücklaufsperre. Dabei wird angestrebt, um den Verschleiß oder eine Erwärmung der Klemmkörper möglichst gering zu halten, die Freilaufkupplung im Leerlauf berührungsfrei auszuführen.

Es ist bekannt, die Freilaufkupplung so auszuführen.

daß im Leerlauf der Innenring von den Klemmkörpern entlastet wird. Bei einer bestimmten Leerlaufdrehzahl des Außenringes werden die Klemmkörper durch die Fliehkraft vom Innenring abgehoben.
■> Bei vielen Anwendungsfällen ist das innenliegende Maschinenteil die im Leerlauf sich drehende Welle. Damit auch in solchen Fällen eine fliehkraftbedingte Entlastung des Innenringes von den Klc-mmkörpern erreicht wird, ist die innenliegende Welle tritt dem

to Außenring der Kupplung verbunden worden. Hierfür ist eine Umkehr der Wellenenden erforderlich, indem der Innenring der Kupplung mit dem außenliegenden Gehäuse oder dergleichen der Maschine und die innenliegende Welle, wie bereits angeführt, mit dem Außenring der Kupplung verbunden wurden.

Es ist außerdem eine Freilaufkupplung bekanntgeworden, bei der nach dem Auskuppein eine Entlastung des Innenringes erreicht wird, ohne daß eine Umkehrung der Wellenenden erforderlich ist, und die platzaufwendigen glockenförmigen Außenringe entfallen Außerdem wird bei dieser Kupplung auch der Außenring von den Klemmkörpern entlastet. Eine solche Ausführungsform einer Freilaufkupplung ist besonders vorteilhaft, wenn der Verschleiß im Leerlauf weitestgehend ausgeschlossen werden soll. Erreicht werden die Vorteile bei der bekannten Freilaufkupplung dadurch, daß die Klemmkörper an wenigstens einem mit dem Innenring umlaufenden Ring abgestützt sind und eine Kippachse haben, die so angeordnet ist. daß die

w äußeren Klemmflächen von der zylindrischen Innenbahn des Außenringes bei der Schwenkbewegung unter Fliehkrafteinwirkung abheben. Während der Schwenkbewegung rollen die Klemmkörper mit den Flächen der Kipplager auf der Oberfläche des abstützenden Ringes

'5 ab. Es zeigte sich jedoch, daß die Freilaufkupplung nicht allen Fällen der Praxis gerecht wird. Die Fertigung der Schultern bzw. Einstiche an den Klemmkörpern ist aufwendig, und die Montage ist schwierig. Die Klemmkörper sind ungenügend in Umfangsrichtung geführt, solange nicht ein zusätzlicher Käfig vorgesehen ist. Ein solcher Käfig führt aber die Klemmkörper an ihren Außenflächen und erzeugt dabei Reibung, die die Schwenkbewegung der Klemmkörper unter der Fliehkraftwirkung behindert. Die einseitige Anfederung. die zum Einsatz kommt, bewirkt, daß die Klemmkörper beim Einkuppeln eine nicht zur Kupplungsachsc parallele Lage einnehmen können.

Es ist schließlich auch eine Freilaufkupplung bekannt, bei der die Klemmkörper von Schwerspannstiften

^ς° ortsgebunden gehalten werden. Die Stifte verhindern daß die Klemmkörper die ihnen zugewiesene Lage verändern. Die Schwenkbewegung der Klemmkörper erfolgt jedoch ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Kupplung durch Ansätze an den

⁵ⁱ Klemmkorpern, die auf Borden der Kafigschciben abrollen

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Freilaufkupplung /u schaffen, die in ihrem Aufbau besonders einfach und robust ist. eine leichte Montage gestattet, eine Wellenumkehrung vermeidet und im Leerlauf unter Fliehkrafteinwirkung berührungsffei am Innen- und Außenring der Kupplung wird. Außerdem soll die Kupplung auch für sehr große Durchmesser geeignet sein, z. B. für Durchmesser in der Größenord

^b5 nung von 500 mm.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Freilaufkupplung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Klemmkör-

per gegenüber den Käfigscheiben in radialer Richtung um ein geringes Spiel von 1% bis 4%. bevorzugt 1,5% bis 3%, der Klemmkörperhöhe verschiebbar sind und bei der durch Fliehkraft bewirkten entkuppelnden Schwenkbewegung sowie im ausgeschwenkten Zustand sich an Bolzen abstützen. Das Spiel ist so zu wählen, daß die Schwenkbewegung der Klemmkörper bei Lastenaufnahme nicht behindert wird. Mit zunehmender Klemmkörperhühe wird das Spiel im Verhältnis zur Klemmkörperhöhe kleiner. iu

Bei der neuen Freilaufkupplung werden die Klemmkörper von den mit dem Innenring umlaufenden Käfigscheiben gehalten, ohne daß sie im Leerlauf am Innen- und Außenring der Kupplung anliegen. Die Lagerung der Klemmkörper an den Käfigscheiben erfolgt in äußerst einfacher Weise ohne den Einsatz besonderer Konstruktionsteile. Die Verwendung von besonderen Ringen zur Abstützung der Klemmkörper und die Anordnung von gesonderten Kippachsen entfällt. Der Zusammenbau der Kupplung kann ohne ;>o zusätzlichen Aufwand vorgenommen werden. Die Bolzen führen die Klemmkörper in Umfan£;^;.richtung. ohne sie bei der Schwenkbewegung zu behindern. Gleichzeitig erfüllen die Bolzen Funktionen als Schwenkachsen für die Klemmkörper.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die Klemmkörper mit Spiel auf den Bolzen gelagert und die Bolzenenden in die Käfigscheiben eingefügt und vernietet sind. Hierfür sind die Bolzen an ihren Enden abgesetzt und übernehmen jo gleichzeitig die Funktion von Distanzbolzen für die Käfigscheiben. Auf diese Weise werden die seitlichen Käfigscheiben miteinander verbunden, und es entsteht ein in sich geschlossener Käfig, der eine Einheit bildet und dessen Einzelteile in dieser Einheit zusammenge- ü faßt sind.

Die Klemmkörper sind durch Schenkelfedern im Einkuppelsinn angefedert. Die Spiralen der Schenkelfedern umfassen die Enden der Bolzen, auf die. zweckmäßig mit Spiel, Zwischenlegscheiben aufgesteckt sind. Die Federschenkelenden liegen an Querstiften an. die in Umfangsrichtung zwischen den Bolzen angeordnet sind.

Die Klemmkörper sind zweckmäßig an ihren auskragenden Enden mit Nasen versehen, an denen die Federquerstege anliegen und die du fliehkraftbedingte Schwenkbewegung der Klemmkörper durch Anschlag an den Querstiften begrenzen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles s*·¹ die Erfindung näher erläutert, Es /eigi

F 1 g. 1 ";ine Hälfte d„r Freilaufkupplung in der Draufsicht.

Fig. 2 die Freilaufkupplung in der Seitenansicht — teilweise im Querschnitt — und

F1 g. 3 die Schenkelfeder in der perspektivischen Ansicht.

Die Freilaufkupplung nach F i g. 1 besteht im wesentlichen aus dem Innenring 1 mit der außenzylindrischen Klemmbahn 2, dem Außenring 3 mit der innenzylindrischen Klemmbahn 4 und den Klemmkörpern 5. in der Figur ist nur eine Hälfte der Kupplung gezeigt, da beide Hälften bis auf die in einer Richtung angeordneten Klemmkörper 5 symmetrisch zueinander sind. Die Klemmkörper 5 werden von den Bolzen 6 gehalten, die ihrerseits mit ihren Enden 7 mit den seitlichen Käfigscheiben 8 vernietet sind. Ein Ausschnitt der Käfigscheibe 8 ist weggebrochen, um die Lage und Form der Klemmkörper 5 und der Bolzen 6 zu zeigjn. Die Klemmkörper 5 sind in bekannter Weise unsymmetrisch ausgebildet Die inneren Klemmflächen 9 liegen an der Klemmbahn 2 des Innenringes 1 und die äußeren Klemmflächen 10 an der Klemmbahn 4 des Außenringes 3 an. Die Bolzen 6 sind mit Spiel a in die Bohrung 11 der Klemmkörper 5 eingesetzt.

Jedem Klemmkörper 5 ist eine Schenkelfeder 12 zugeordnet, die, wie F i g. 3 zeigt, aus zwei seitlichen Spiralen 13, je einem aus jeder Spirale 13 hervorstehenden Federschenkelende 14 und einem die Spiralen 13 verbindenden Federquersteg 15 besteht Die Federschenkelenden 14 liegen an Querstiften 16 an. Die Federquerstege 15 sind jeweils auf den Nasen 17 der Klemmkörper 5 aufgesetzt. Die Spiralen 13 sind auf die Bolzen 6 aufgesetzt; dabei werden auf die Bolzen 6 Zwischenlegscheiben 18 aufgeschoben, um eine Beeinträchtigung der Federkraft durch ungewolltes Verschieben eines Klemmkörpers 5 nach der einen oder anderen Seite zu vermeiden. Die Spiralen 13 sind in ihrem Durchmesser an den Durchmesser dpr Scheiben 18 angepaßt.

Die Federn 12 umfassen die Klemmkörper 5 auf beiden Stirnseiten und ergeben durch ihre Ausb.ldung und Anordnung auf die Klemmkörper 5 symmetrisch wirkende Kräfte. Die Federn 12 drehen die Klemmkörper 5 im Einkuppelsinn, in der Figur im Uhrzeigersinn. Die auf die Klemmkörper 5 wirkende Fliehkraft dagegen dreht die Klemmkörper 5 in entgegengesetzter Richtung. Hierfür sind die Klemmkörper 5 in bekannter Weise so geformt daß ihre Schwerpunkte neben ihren Schwenkachsen 19 liegen. Die Klemmkörper 5 sind mit Spiel auf den axial gerichteten Bolzen 6 gelagert. Dadurch wird die gewollte geringfügige radiale Verschiebung der Klemmkörper 5 während des Entkuppeins unter Fliehkrafteinwirkung ermöglicht Die oben erwähnten Zwischenlegscheiben 18 sind mit gleichem Spiel auf die Bolzen 6 aufgesetzt.

Die Nasen 17 der Klemmkörper 5 haben neben der Ausbildung als Anschlag für die Feder 12 die Aufgabe, die Schwenkwinkel der Klemmkörper 5 unter Fliehkrafteinwirkung zu begrenzen, indem die Nasen 17 an den Querstiften 16 zum Anschlag kommen.

Der Außenring 3 ist mit Bohrungen 20 zur Aufnahme der Schrauben für den Ansch'uß am .""ntsprechenden Maschinenteil versehen. Der Innenring 1 hat eine Nut 21 für die Befestigung auf einer Welle.

Die reibschlüssige Verbindung rwischen den Käfigscheiben 8 und dem Innenring 1 wird durch die Anwendung von Federringen 22 erzielt, die in entsprechende Nuten 23 am Innenring 1 eingefügt sind und an den Käfigscheiben 8 mit ihrem hervorstehenden Kranz eng anliegen.

Die käfigscheiben 8 sind einhehe Blechscheiben. d;e durch Sianzen hergestellt werden können Die Verbindung der Käfigscheiben 8 erfolgt durch Vci nieten der Bolzenendcn 7 mit den Scheiben 8. und es entsteht ein Käfig mit Klemmkörpern 5. Federn 12 und Zwischenlegscheiben 18, ^Her eine geschlossene, vollständige, einbaubare Einheit bildet. Aus diesem Käfig können auch keine Einzelteile herausfallen.

In der in der Zeichnung dargestellten Lage der Klemmkörper 5 sind die Schwenkachsen 19 gleichzeitig die Achsen der Bohrungen 11 der Klemmkörper 5. Diese Achsen sin 1 identisch mit den Achsen der zylindrischen Abschnitte der inneren Klemmflächen 9. Der Radius R der inneren Klemmfläche 9 ist bei dem Klemmkörper 5, der ohne Feder 12 gezeigt ist.

eingezeichnet. Eine solche Wahl des Radius R für die inneren Klemmfläthen 9 hat zur Folge, daß die Achsen der zylindrischen Abschnitte der Klemmflächen 9 während der Schwenkbewegung der Klemmkörper 5 unter Last immern den gleichen Abstand zur Mittelachse 24 der Kupplung haben.

In der Fig. 2 ist die Freilaufkupplung in der Seitenansicht gezeigt. Um die Zuordnung und Ausgestaltung der einzelnen Kupplungsteil zu veranschaulichen, ist die obere Hälfte der Kupplung im Querschnitt wargestellt.

Zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 1 befinden sich die Klemmkörper 5. Die Klemmkörper 5 sil/en mit Spiel ;/ auf den Bolzen 6. Auch die Zwischcnlegscheiben 18 an jeder Seite der Klemmkörper 5 sind mit Spiel auf die Bolzen 6 aufgesetzt.

Die Bolzenendcn 7 sind im Durchmesser zum Bolzen β abgesetzt. An den dadurch entstandenen Schullern liegen die Käfmscheibcn 8 mit ihren Innenseiten an. Die Holzenenden 7 sind in entsprechende Bohrungen in die Käfigscheiben 8 eingesetzt und vernietet. Die Bohrungen sind für die Vernietung angefast.

Die lederringe 22 schließen eng an die Käfigscheiben 8 an. Die reibschlüssige Verbindung der Käfigscheiben 8 mit dem Innenring 1 verhindert das Auftreten übergroßer Kräfte beim Einkuppeln.

Die Bolzen 6 haben im gezeigten Beispiel zusammengefaßt die nachstehenden Funktionen:
-, Sie führen die Klemmkörper 5 in I Jmfangsrichtung, ohne sie bei der Schwenkbewegung zu behindern, die bei der Lastaufnahme möglich ist;
sie stellen die Halterungen und .Schwenkachsen bei der Schwenkbewegung der Klemmkörper 5 unter Flich-

in krafteinwirkungdar;

sie führen mittels aufgesteckter Scheiben 18 die Schenkelfedern 12. die die Klemmkörper 5 im F.inkuppclsinn anfcdern; und sie verbinden die seitlichen Käfigscheiben 8. so daß ein Käfig mit Klemmkörpern 5.

|-, Scheiben 8 und Federn 12 entsteht, der eine geschlossene, einbaubare Einheit bildet.

Durch die neue Ausbildung der Kupplung, entstehen während der Schwenkbewegung bei I.astaufnahme keine entgegengesetzt gerichteten Zwangskräfte, die

_>ii auf den Käfig wirken. Die Klemmkörper 5 werden durch die Bolzen 6 geführt, und die .bei der Schwenkbewegung auftretenden Reibungskräfte sind vernachlässigbar gering.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Freilaufkupplung mit parallel zu ihren Klemmflächen durchbohrten Klemmkörper^, die zwischen einem Innenring mit außenzylindrischer Klemmbahn und einem konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind und die durch Federkraft im Einkuppelsinn und durch Fliehkraft im Entkuppelsinn geschwenkt werden und im voll entkuppelten Zustand berührungsfrei zum Innen- und zum Außenring sind und die durch axial gerichtete und in den seitlichen Käfigscheiben der Freilaufkupplung, die mit dem Innenring reibschlüssig verbunden sind, angeordnete Stifte ortsgebunden gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) gegenüber den Käfigscheiben (8) in radialer Richtung um ein geringes Spiel (a) von 1% bis 4%, bevorzugt 1,5% bis 3%, der Klemmkörperhöhe verschiebbai sind und bei de ι durch Fliehkraft bewirkten entkuppelnden Schwenkbewegung sowie im ausgeschwenkten Zustand sich am Bolzen (6) abstützen.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenenden (7) mit den Käfigscheiben (8) vernietet sind.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) durch Schenkelfedern (12), deren Spiralen (13) die Enden der Bolzen (6) einfassen, im Einkuppelsinn angefedert sind.

4. Freila"fkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung der Schenkelfedern (12) auf die Bolzvnendet. (6) Zwischenlegscheiben (18) aufgesteckt sinü

5 Freilaufkupplung nach . nspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federschenkelenden (14) an Querstiften (16) anliegen, die in Umfangsrichtung zwischen den Bolzen (6) angeordnet sind.

b. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) an ihren auskragenden Enden Nasen (17) haben, an denen die Federquerstege (15) der Schenkelfedern (12) anliegen und die die fliehkraftbedingte Schwenkbewegung der Klemmkörper (5) durch Anschlag an den Querstiften (16) begrenzen.