DE102005026092A1 - Freewheel assembly, for a rotating hub on a shaft, has radially sprung locking rollers on the shaft working with structured recesses at the hub inner circumference - Google Patents

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Abstract

The roller freewheel assembly, to lock and release a hub (6) on a shaft (1) in one rotary direction, has at least one sprung locking roller (11) sliding radially outwards at the circumference (7) of the shaft. At least one recess (16) is at the inner circumference (8) of the hub, to work with the locking roller, with a freewheel flank (17) in one direction and a locking flank (18) in the other direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollen-Freilauf-Vorrichtung für die drehrichtungsabhängige Sperrung und Freigabe eines koaxial auf einem Wellenteil drehbar gelagerten Nabenteils.The The invention relates to a roller-freewheel device for the direction of rotation-dependent blocking and releasing a coaxially rotatably mounted on a shaft portion Hub part.

Ein solcher Freilauf hat die Funktion, den Kraftschluss einer Rotationsverbindung in einer Drehrichtung aufzuheben. Bei bekannten Rollen-Freilauf-Vorrichtungen werden dazu Rollen von Federn in einer Drehrichtung in einen sich verengenden Spalt zwischen Wellen- und Nabenteil gedrückt. Treibt das Wellenteil das Nabenteil in Richtung der Federkraft an, so werden die Rollen eingeklemmt und es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung. Beim Antrieb in der entgegengesetzten Richtung wird diese kraftschlüssige Verbindung aufgehoben.One Such freewheel has the function of the frictional connection of a rotational connection to lift in one direction. In known roller-freewheel devices are to roles of springs in one direction of rotation in a narrowing Gap between shaft and hub pressed. Drives the shaft part the hub part in the direction of the spring force, so are the roles clamped and it creates a positive connection. When driving in the opposite direction becomes this non-positive connection canceled.

Von Nachteil bei diesen bekannten Rollen-Freilauf-Vorrichtungen ist die Tatsache, dass an die Maßgenauigkeit der sich verengenden Spalte relativ hohe Anforderungen zu stellen sind, damit alle über den Umfang verteilten Rollen gleichmäßig in Eingriff zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung gelangen. Eine definierte Kraftübertragung ist insoweit nicht unproblematisch. Ferner sind die in Umfangsrichtung über den Innenumfang des außenliegenden Nabenteils verteilten Federlager mit den anschließenden Spaltwänden relativ komplex geformt und insoweit aufwändig herzustellen.From Disadvantage of these known roller-freewheel devices is the fact that to the dimensional accuracy the narrowing column relatively high demands are all over the circumferentially distributed rollers evenly engaged for production the non-positive Get connected. A defined power transmission is not so far unproblematic. Furthermore, in the circumferential direction over the Inner circumference of the outside Nabenteils distributed spring bearing relative to the subsequent split walls complex formed and so costly to produce.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rollen-Freilauf so auszugestalten, dass er bei definiertem Ansprechverhalten hinsichtlich drehrichtungsabhängiger Sperrung und Freigabe konstruktiv vereinfacht wird.outgoing from the described disadvantages of the prior art is the Invention the object of the invention to design a roller freewheel so that it has defined response with respect to direction-dependent blocking and release is structurally simplified.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst, wonach vorgesehen sind,

  • – mindestens eine in radialer Richtung verlagerbar im Bereich des Außenumfangs des Wellenteils gelagerte, radial nach außen federbeaufschlagte Sperr-Rolle, und
  • – mindestens eine mit der Sperr-Rolle kooperierende Eingriffsausnehmung im Bereich des Innenumfangs des Nabenteils, die eine zur Umfangsrichtung flache Freilauf-Flanke und eine zur Umfangsrichtung steile Sperr-Flanke aufweist.
This object is achieved by the features stated in the characterizing part of claim 1, which provide
  • - At least one displaceable in the radial direction in the region of the outer periphery of the shaft part mounted, radially outwardly spring-loaded locking roller, and
  • - At least one cooperating with the locking roller engaging recess in the region of the inner circumference of the hub part, which has a circumferential freewheeling flank and a steep peripheral edge to the circumferential direction locking edge.

Die Freilauf- und Sperr-Funktion des Rollen-Freilaufes wird also im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr durch eine periphere Verlagerung von Rollen in einem sich verengenden Spalt, sondern durch eine einfache Radialbewegung der Rollen in Kooperation mit einer zwei definierte Flanken aufweisenden Eingriffsausnehmung hervorgerufen. In der Freilaufrichtung kann die mindestens eine Sperr-Rolle über die flache Freilauf-Flanke ohne Sperrwirkung radial zurückverlagert werden, wodurch keine Drehmomentübertragung stattfindet. Bei umgekehrter Drehrichtung schlägt die Sperr-Rolle in der Eingriffsausnehmung an die steile Sperr-Flanke an, wodurch die Drehbarkeit zwischen Wellen- und Nabenteil aufgehoben und damit eine Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Teilen möglich wird.The Freewheeling and locking function of the roller freewheel is thus in Contrary to the state of the art no longer by a peripheral Shifting roles in a narrowing gap, but through a simple radial movement of the roles in cooperation with a caused two defined flanks engaging recess. In the freewheeling direction, the at least one locking roller on the flat freewheel flank shifted back radially without blocking effect which means no torque transmission takes place. When the direction of rotation is reversed, the locking roller beats in the engagement recess to the steep barrier edge, whereby the rotation between Shaft and hub part canceled and thus a torque transmission between these two parts possible becomes.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anordnung von Sperr-Rolle/-n bzw. korrespondierender/-n Eingriffsausnehmung/-en in kinematischer Umkehr auch am Innenumfang des Nabenteils bzw. Außenumfang des Wellenteils erfolgen kann. Ferner ist anzumerken, dass die Begriffe "Wellenteil" und "Nabenteil" lediglich zur Differenzierung der entsprechenden Bauteile im Rollen-Freilauf so gewählt sind. Diese Teile können durch jedwede zueinander drehbare innere und äußere Maschinenbauteile gebildet werden.It It should be noted that the arrangement of locking roller / -n or Corresponding / n engagement recess / s in kinematic reversal also take place on the inner circumference of the hub part or outer circumference of the shaft part can. It should also be noted that the terms "shaft part" and "hub part" only for the differentiation of the corresponding components so selected in the roller freewheel are. These parts can formed by any mutually rotatable inner and outer machine components become.

Bevorzugte Ausführungsformen der Rollen-Freilauf-Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:preferred embodiments the roller-freewheel device are specified in the subclaims, their characteristics, details and advantages from the following Description based on the attached Drawings become clear. Show it:

1 einen Querschnitt durch eine Rollen-Freilauf-Vorrichtung und 1 a cross section through a roller-freewheel device and

2 einen Axialschnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 1. 2 an axial section along the section line AA after 1 ,

Die gezeigte Rollen-Freilauf-Vorrichtung weist als Ganzes mit 1 bezeichnetes Wellenteil auf, das auf einer in 1 zentral dargestellten Welle 2 mit Hilfe einer angedeuteten Verblockung 3 rotationsfest verbunden ist.The shown roller-freewheel device has as a whole with 1 designated shaft part on, which on an in 1 centrally represented shaft 2 with the help of an indicated blocking 3 is rotationally fixed connected.

Auf einer den zylindrischen Grundkörper 4 des Wellenteils 1 auf einer Teillänge umlaufenden Ringschulter 5, die einstückig mit dem Wellenteil 1 ausgebildet ist, ist ein ringförmiges Nabenteil 6 unter entsprechend geringem Lagerspiel zwischen dem Außenumfang 7 der Ringschulter 5 und seinem Innenumfang 8 drehbar gelagert. Am Außenumfang des Nabenteils 6 ist eine umlaufende Verzahnung 9 vorgesehen.On one the cylindrical basic body 4 of the shaft part 1 on a partial length encircling annular shoulder 5 , which are integral with the shaft part 1 is formed, is an annular hub part 6 under correspondingly small clearance between the outer circumference 7 the ring shoulder 5 and its inner circumference 8th rotatably mounted. On the outer circumference of the hub part 6 is a circumferential interlocking 9 intended.

Gleichmäßig über den Außenumfang 7 der Ringschulter 5 des Wellenteils 1 verteilt sind darin sechs in radialer Richtung verlaufende, die Ringschulter 5 axialparallel durchsetzende Lagertaschen 10 eingeformt, in denen jeweils eine Sperr-Rolle 11 in radialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Sperr-Rollen 11 sind dabei mit ihrer Rotationsachse 12 parallel zur gemeinsamen Drehachse 13 von Wellen- 1 und Nabenteil 6 gerichtet. Die Breite b der Lagertaschen 10 ist etwas größer als der Durchmesser der Sperr-Rollen 11, ihre Tiefe t ausgehend von der Mündungsöffnung zum Außenumfang 7 hin entspricht etwa dem doppelten Durchmesser der Sperr-Rollen 11. Zwischen dem Grund 14 der Lagertaschen 10 und den Sperr-Rollen 11 ist jeweils eine in 2 in Seitenansicht erkennbare Bandfeder 15 eingesetzt, die sich am Grund 14 abstützt und die zugeordnete Sperr-Rolle 11 in radialer Richtung nach außen beaufschlagt.Uniform over the outer circumference 7 the ring shoulder 5 of the shaft part 1 distributed in it are six extending in the radial direction, the annular shoulder 5 axially parallel passing through storage bags 10 molded, in each of which a locking roller 11 is mounted displaceably in the radial direction. The locking rollers 11 are there with their axis of rotation 12 parallel to the common axis of rotation 13 from wave 1 and hub part 6 directed. The width b of the storage bags 10 is slightly larger than the diameter of the locking rollers 11 , Its depth t from the mouth opening to the outer periphery 7 towards approximately twice the diameter of the locking rollers 11 , Between the reason 14 the storage bags 10 and the locking rollers 11 is one in each case 2 in side view recognizable band spring 15 used that are at the bottom 14 supports and the associated lock roller 11 acted upon in the radial direction to the outside.

Entsprechend den Sperr-Rollen 11 sind am Innenumfang 8 des Nabenteils 6 sechs Eingriffsausnehmungen 16 gleichmäßig verteilt, deren auf die Umfangsrichtung bezogene Kontur aus 1 deutlich wird. Demnach weist jede Eingriffsausnehmung 16 eine flache Freilauf-Flanke 17 und eine steile Sperr-Flanke 18 auf. Beide Flanken 17, 18 gehen in einer Innenrundung 19 ineinander über, deren Innenradius dem Außenradius der Sperr-Rollen 11 entspricht. Der Winkel W17 der Freilauf-Flanke 17 zu einer Tangente am Außenumfang 7 des Wellenteils 1 beträgt etwa 15°, der entsprechende Winkel W18 der Sperr-Flanke 18 liegt bei etwa 60°. Die Eingriffsausnehmung 16 weist eine Tiefe auf, die dem Radius der Sperr-Rolle 11 in etwa entspricht.According to the lock rollers 11 are on the inner circumference 8th of the hub part 6 six engagement recesses 16 evenly distributed, whose related to the circumferential direction contour 1 becomes clear. Accordingly, each engaging recess 16 a flat freewheel flank 17 and a steep barrier edge 18 on. Both flanks 17 . 18 go inside a rounding 19 into each other, the inner radius of the outer radius of the locking rollers 11 equivalent. The angle W 17 of the freewheel flank 17 to a tangent on the outer circumference 7 of the shaft part 1 is about 15 °, the corresponding angle W 18 of the barrier edge 18 is about 60 °. The engagement recess 16 has a depth corresponding to the radius of the locking roller 11 roughly equivalent.

Die Funktion der Rollen-Freilauf-Vorrichtung gemäß den beigefügten 1 und 2 ist wie folgt zu erläutern:
Bei Freilauf-Betrieb, also etwa bei stillstehendem Wellenteil 1 und sich im Uhrzeigersinn drehenden Nabenteil 6 schnappen die Sperr-Rollen 11 zwar unter der Beaufschlagung durch die Bandfedern 15 beim Vorbeilauf der jeweiligen Eingriffsausnehmung 16 dort hinein, werden aber über die flachen Freilauf-Flanken 17 wieder in die Lagertaschen 10 zurückgedrückt.The function of the roller-freewheel device according to the attached 1 and 2 is explained as follows:
For freewheel operation, that is about when the shaft part is stationary 1 and clockwise rotating hub part 6 grab the locking rollers 11 admittedly under the influence of the band springs 15 when passing the respective engagement recess 16 get in there, but over the flat freewheel flanks 17 back in the storage bags 10 pushed back.

Insoweit ist das Nabenteil 6 im Wesentlichen frei drehbar auf dem Wellenteil 1 und es ist kein Drehmoment übertragbar.In that regard, the hub part 6 essentially freely rotatable on the shaft part 1 and no torque is transferable.

Bei einem Drehantrieb der Welle 2 und des Wellenteils 1 im Uhrzeigersinn werden beim Vorbeilauf des Wellenteils 1 am ruhenden oder relativ dazu langsamer rotierenden Nabenteil 6 wiederum die Sperr-Rollen 11 in die entsprechenden Eingriffsausnehmungen 16 hineingedrückt, wobei die Sperr-Rollen 11 entlang der flachen Feilauf-Flanken 17 in die Eingriffsausnehmung 16 hineinwandern. Dann schlagen die Sperr-Rollen 11 an der steilen Sperr-Flanke 18 an und werden dadurch gegen die auf der radial gegenüberliegenden Seite jeder Sperr-Rolle 11 liegende Kante 20 (1) der jeweiligen Lagertasche 10 gedrückt. Dadurch entsteht in der Rollen-Freilauf-Vorrichtung eine Selbsthemmung zwischen Wellen- 1 und Nabenteil 6, wodurch beide Bauteile zur kraftschlüssigen Verbindung und damit Drehmomentübertragung miteinander gekoppelt sind.With a rotary drive of the shaft 2 and the shaft part 1 clockwise when passing the shaft part 1 at the dormant or relatively slow rotating hub part 6 turn the locking rollers 11 in the corresponding engagement recesses 16 pushed in, with the locking rollers 11 along the flat Feilauf flanks 17 into the engagement recess 16 into hike. Then hit the locking rollers 11 on the steep barrier edge 18 and are thereby against the on the radially opposite side of each locking roller 11 lying edge 20 ( 1 ) of the respective storage bag 10 pressed. This results in the roller-freewheel device self-locking between shaft 1 and hub part 6 , whereby both components for non-positive connection and thus torque transmission are coupled together.

Claims (8)

Rollen-Freilauf-Vorrichtung für die drehrichtungsabhängige Sperrung und Freigabe eines koaxial auf einem Wellenteil (1) drehbar gelagerten Nabenteils (6), gekennzeichnet durch – mindestens eine in radialer Richtung verschiebbar im Bereich des Außenumfangs (7) des Wellenteils (1) gelagerte, radial nach außen federbeaufschlagte Sperr-Rolle (11), und – mindestens eine mit der Sperr-Rolle (11) kooperierende Eingriffsausnehmung (16) im Bereich des Innenumfangs (8) des Nabenteils (6), die eine zur Umfangsrichtung flache Freilauf-Flanke (17) und eine zur Umfangsrichtung steile Sperr-Flanke (18) aufweist.Roller-freewheel device for the rotational direction-dependent blocking and release of a coaxial on a shaft part ( 1 ) rotatably mounted hub part ( 6 ), characterized by - at least one displaceable in the radial direction in the region of the outer periphery ( 7 ) of the shaft part ( 1 ) mounted, radially outwardly spring-loaded locking roller ( 11 ), and - at least one with the locking roller ( 11 ) cooperating engagement recess ( 16 ) in the region of the inner circumference ( 8th ) of the hub part ( 6 ), which has a freewheel flank ( 17 ) and a locking edge which is steep to the circumferential direction (US Pat. 18 ) having. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Freilauf-Flanke (17) einen Winkel (W17) von etwa 15° zur Tangente am Innenumfang (8) des Nabenteils (6) einnimmt.Roller-freewheel device according to claim 1, characterized in that the flat freewheel flank ( 17 ) an angle (W 17 ) of about 15 ° to the tangent on the inner circumference ( 8th ) of the hub part ( 6 ) occupies. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die steile Sperr-Flanke (18) einen Winkel (W18) von etwa 60° zur Tangente am Innenumfang (8) des Nabenteils (6) einnimmt.Roller-freewheel device according to claim 1 or 2, characterized in that the steep locking edge ( 18 ) an angle (W 18 ) of about 60 ° to the tangent on the inner circumference ( 8th ) of the hub part ( 6 ) occupies. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilauf- und die Sperr-Flanke (17, 18) über eine dem Radius der Sperr-Rolle (11) entsprechende Innenrundung (19) ineinander übergehen.Roller-freewheel device according to one of the preceding claims, characterized in that the freewheel and the locking edge ( 17 . 18 ) over a radius of the locking roller ( 11 ) corresponding inner rounding ( 19 ) merge. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr-Rolle (11) mit zur Drehachse (13) von Wellen- und Nabenteil (1, 6) paralleler Rotationsachse in einer Lagertasche (10) im Wellenteil (1) radial verschiebbar gelagert ist.Roller-freewheel device according to one of the preceding claims, characterized in that the locking roller ( 11 ) with the axis of rotation ( 13 ) of shaft and hub part ( 1 . 6 ) parallel axis of rotation in a storage bag ( 10 ) in the shaft part ( 1 ) is mounted radially displaceable. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeaufschlagung der Sperr-Rolle (11) über eine zwischen ihr und dem Grund (14) der Lagertasche (10) eingesetzte Druckfeder (15) erfolgt.Roller-freewheel device according to claim 5, characterized in that the spring loading of the locking roller ( 11 ) about one between her and the reason ( 14 ) of the storage bag ( 10 ) used compression spring ( 15 ) he follows. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder durch eine Bandfeder (15) gebildet ist.Roller-freewheel device according to claim 6, characterized in that the compression spring by a strip spring ( 15 ) is formed. Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier bis acht, vorzugsweise sechs Sperr-Rollen (11) und Eingriffsausnehmungen (16) gleichmäßig über den Umfang von Wellen- und Nabenteil (1, 6) verteilt angeordnet sind.Roller-freewheel device according to one of the preceding claims, characterized that four to eight, preferably six locking rollers ( 11 ) and engagement recesses ( 16 ) evenly over the circumference of shaft and hub part ( 1 . 6 ) are arranged distributed.
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