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Die Erfindung betrifft einen Klemmkörper-Freilauf, dessen mit Klemmflächen versehene Klemmkörper zwischen einem Innenring mit aussenzylindrischer Klemmbahn und einem dazu konzentrischen Aussenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind, wobei die Klemmkörper unter Fliehkraft-Einwirkung eine im Entkuppelsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen.
Ein Hauptproblem bei der Entwicklung von Freiläufen liegt darin, den Verschleiss durch gleitende Reibung im Leerlauf zu verringern. Denn schon relativ geringfügige Materialabtragungen können zu Funktionsstörungen des Freilaufes führen. Da Freiläufe oft in Maschinen und Anlagen mit hoher Lebensdauer eingesetzt werden und in vielen Einbaufällen ein Versagen des Freilaufes gefährliche Folgen für das Bedienungspersonal haben kann, ist die Beherrschung des Verschleissproblems besonders wichtig. Es sind daher Freiläufe bekanntgeworden, deren Klemmkörper ab einer gewissen Umlaufgeschwindigkeit durch die auf sie einwirkende Fliehkraft nach aussen gedrückt, im Entkuppelsinn geschwenkt und dadurch von der inneren Klemmbahn abgehoben werden.
Da die Klemmkörper mit dem Aussenring synchron umlaufen, wird somit jeglicher Verschleiss im Leerlauf ausgeschlossen, sobald die zur Fliehkraftabhebung erforderliche Drehzahl überschritten ist.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt darin, dass man stets gezwungen ist, den Aussenring umlaufen zu lassen. Denn infolge der die Klemmkörper nach aussen drängenden Fliehkraft, unter deren Wirkung sich die Klemmkörper von der inneren Klemmbahn abheben, ist lediglich der Aussenring in der Lage, die Klemmkörper durch Reibschluss mitzunehmen. Bei zahlreichen Einbaufällen, beispielsweise wenn es um eine Rücklaufsperre für eine Welle geht, ist daher eine aufwendige Einbaukonstruktion notwendig, um in Umkehrung der zunächst vorhandenen Verhältnisse die innen befindliche Welle mit dem Aussenring des Freilaufes und das die Welle aussen umgebende starre Gehäuse mit dem Innenring des Freilaufes zu verbinden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Klemmkörper-Freilauf der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, dass er ohne aufwendige Einbaukonstruktion in all den Fällen eingesetzt werden kann, bei denen im Freilaufbetrieb (Leerlaufbetrieb) der Innenteil umläuft, während im Sperrbetrieb (Mitnahmebetrieb) der Freilauf stillsteht oder nur langsam umläuft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Klemmkörper mit dem Innenring kraft- oder formschlüssig synchronisiert sind und sich mittels Kipplager an mindestens einem zu den Klemmbahnen konzentrischen Ring radial nach aussen abstützen und die Kippachse so angeordnet ist, dass die Schwenkbewegung im Entkuppelsinn zu einem Abheben der äusseren Klemmflächen von der innenzylindrischen Klemmbahn des Aussenringes führt.
Die auf den Klemmkörper einwirkende Fliehkraft wird also nicht, wie bei den bekannten Freiläufen, vom Aussenring, sondern von einem dazu konzentrischen Stützring aufgenommen. Die schwenkbare Lagerung bezüglich dieses Stützringes in Verbindung mit der unsymmetrischen Massenverteilung der Klemmkörper ermöglicht es ihnen, unter Fliehkraft-Einwirkung eine derartige Schwenkbewegung auszuführen, dass sich dabei die äusseren Klemmflächen vom Aussenring abheben. Der Stützring befindet sich am besten direkt oder indirekt im Reibungsschluss mit der inneren Klemmbahn des Freilaufes, so dass er synchron mit dieser umläuft.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kippachse der Klemmkörper in der Krümmungsachse der mit der inneren Klemmbahn zusammenwirkenden Klemmfläche anzuordnen. Bei einer derartigen Ausbildung der Klemmkörper wird maximales Abheben der äusseren Klemmfläche von der Klemmbahn des Aussenringes ermöglicht, wobei die Klemmkörper auch während der Schwenkbewegung ständig in Reibschluss mit der Klemmbahn des umlaufenden Innenringes bleiben. Hiedurch ist stets ein sicheres Einkuppeln des Freilaufes aus der Leerlaufstellung heraus gewährleistet.
Die Kipplager können auch an die Klemmkörper angeformte, voll- oder teilzylindrische Wälzflächen oder durch als Schneidenlager wirkende Kanten gebildet werden.
Für die radiale Abstützung der Klemmkörper gibt es folgende Möglichkeiten : Zwei Abstützringe können als auf dem Innenring gelagerte Scheiben ausgebildet sein, die zwischen sich die Klemmkörper aufnehmen, und die gegebenenfalls die seitliche Führung der Klemmkörper bilden. Der gleiche Zweck kann durch einen entsprechend ausgebildeten Käfig erreicht werden. Es kann auch ein einzelner mittig angeordneter Abstützring vorgesehen werden, der durch Ausnehmungen der Klemmkörper hindurchläuft.
Zur Synchronisation der Klemmkörper mit der inneren Klemmbahn hat es sich neben der bereits genannten Massnahme, die Kippachse der Klemmkörper in oder nahe der Krümmungsachse der inneren Klemmfläche anzuordnen, als vorteilhaft erwiesen, dass die zwischen sich die Klemmkörper aufnehmenden Führungsscheiben mit der inneren Klemmbahn reibschlüssig verbunden sind, und dass der Reibschluss zwischen den Führungsscheiben und den Klemmkörpern durch Schenkelfedern erzeugt wird, die sich einerseits am Klemmkörper, anderseits an den Führungsscheiben oder an der inneren Klemmbahn abstützen. Dabei kann der Reibschluss zwischen Führungsscheiben und innerer Klemmbahn mittels federnder Scheiben oder mittels polygonförmiger, federnder Teile axial oder radial erfolgen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen ; darin zeigt : Fig. l einen längs der Linie
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zwischen Innen- und Aussenring; Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2 ; Fig. 5 einen längs der Linie V-V in Fig. 6 quer zur Freilaufachse geschnittenen Klemmkörper-Freilauf, wobei sich ein Federschenkel am Innenring abstützt und wobei die Kipplager durch zylindrische Zapfen gebildet sind ; Fig. 6 einen teilweisen Längsschnitt des Freilaufes gemäss Fig. 5 ; Fig. 7 einen gemäss der Linie VII-VII in Fig. 8 quer zur Freilaufachse geschnittenen Freilauf, wobei die Kipplager durch teilzylindrische Wälzflächen gebildet sind ; Fig. 8 einen Querschnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 7 ;
Fig. 9 ein Schrägbild eines einzelnen Kettengliedes ; Fig. 10 einen aus Kettengliedern gemäss Fig. 9 zusammengesetzten Käfig zwischen Innen- und Aussenring; Fig.11 einen Querschnitt dieses Käfigs gemäss der Linie XI-XI in Fig. 12 ; Fig. 12 einen Längsschnitt gemäss der Linie XII-XII in Fig. 11 ; Fig. 13 einen Querschnitt eines Freilaufes mit Rollen zur Synchronisierung des Stützringes und Fig. 14 einen Längsschnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 13.
In Fig. 1 sind mehrere benachbarte Klemmkörper --1-- zwischne einer inneren, aussenzylindrischen Klemmbahn--2--, im folgenden auch Innenring genannt, und einer äusseren, innenzylindrischen Klemmbahn - -3--, im folgenden auch Aussenring genannt, angeordnet. Wie am besten aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, weisen die Klemmkörper an ihren Seitenwänden angeordnete Kippkanten --4-- auf. Diese Kippkanten-4befinden sich in Anlage mit an Führungsscheiben --5 und 6--angeformten Ringen--7 und 8--. Ferner
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-9--,- 13 und 14--sind die Führungsscheiben-5 und 6-mit dem Innenring --2-- verspannt.
Mit--zist die Krümmungsachse der mit dem Innenring--2--in Berührung stehenden Klemmfläche --1a-- und mit --M2-- die Krümmungsachse der mit dem Aussenring in Berührung stehenden
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--1b-- bezeichnet.- l-auf Grund der Synchronisationswirkung der Führungsscheiben--5 und 6--in Verbindung mit den Schenkelfedern--9--der Drehzahl des Innenringes--2--.
Die Mitnahme der Klemmkörper --1-- durch die Führungsscheiben--5 und 6--wird mit wechselnder Drehzahl dadurch verstärkt, dass die im Schwerpunkt - S-- angreifende Fliehkraft --F-- die Klemmkörper --1-- an die Stützringe --7 und 8-der Führungsscheiben--5, 6--drückt. Dabei entsteht durch die bezüglich dem Kipplager--4--mit dem Hebelarm--a--angreifende Fliehkraft ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, das dem von der Schenkelfeder --9-- herrührenden Drehmoment entgegengerichtet ist.
Ab einer gewissen Umlaufdrehzahl der Klemmkörper wird das von der Fliehkraft bewirkte Drehmoment schliesslich so gross, dass die Klemmkörper-l-um die Kippkante --4-- im Uhrzeigersinn schwenken, wobei sich die Klemmflächen --1b-- vom Aussenring abheben. Dann läuft der Freilauf ohne gleitende Reibung und damit verschleissfrei.
Da bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Kippkanten --4-- mit der durch --M1-- hindurchgehenden Krümmungsachse zusammenfallen, bleiben die Klemmflächen --1a-- in jeder Schwenkstellung des Klemmkörpers --1-- in Kontakt mit dem Innenring--2--. Hiedurch ist sichere Synchronisation und rasches Einkuppeln der Klemmstücke gewährleistet.
Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform weist an Stelle der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Kippkanten zylindrische Zapfen-15, 16-auf, die die Funktion des Kipplagers übernehmen. Auf das äussere Ende des Zapfens--15--ist die Schenkelfeder--9--aufgesteckt, so dass sich die in den Fig. 5 und 6
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Synchronisation der Klemmkörper mit dem Innenring zu unterstützen.
Bei Verwendung von zylindrischen Zapfen--15 und 16--als Kipplager ist es zweckmässig, die Krümmungsachse der inneren Klemmfläche --18a-- in der Achse der zylindrischen Zapfen--15 und 16-zu legen, wenn bei einer Schwenkung des Klemmkörpers--18--die innere Klemmfläche --18a-- stes mit dem Innenring--2--in Kontakt bleiben soll.
Wie Fig. 7 und 8 zeigt, können die Führungsscheiben--19 und 20--auch durch Bolzen--21-verbunden sein, die gleichzeitig zur Lagerung von in etwas abgewandelter Form einzusetzenden Schenkelfedern
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diesem polygonförmigen Draht einbeschriebenen Kreises ist vor dem Einbau geringer als der Aussendurchmesser des Innenringes-2--, so dass dieser Draht--25--die Führungsscheiben mit dem Innenring verspannt.
An Stelle eines geschlossenen, einbaufertigen Käfigringes zur Aufnahme der Klemmkörper besteht auch die Möglichkeit, den Käfigring in an sich bereits bekannter Weise in offener oder geschlossener Form aus gleichen,
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