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Bezeichnung der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einem zwischen zwei
Klemmbahnen gebildeten Spalt- oder Ringraum, in welchem Klemmkörper mit zur
Kontaktierung der Klemmbahnen vorgesehenen Kontaktflächen angeordnet
sind. Ebenso betrifft die Erfindung einen für eine solche Freilaufkupplung
geeigneten Klemmkörper.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Freilaufkupplung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der
DE 1 142 254 B bekannt.
Diese Freilaufkupplung weist ein elastisches ringförmiges Blechband
als Klemmkörperkäfig auf, worin
die einzelnen Klemmkörper
geführt
sind, wobei Federzungen derart an den einzelnen Klemmkörpern anliegen,
dass diese im Sinne des Einkuppelns mit einer Kraft beaufschlagt
werden. Werden die konzentrischen kreiszylindrischen Klemmflächen im
Freilaufsinne relativ zueinander bewegt, so werden die Klemmkörper mittels
der Federzun gen in permanenter Anlage an den Klemmflächen gehalten.
Hieraus resultiert eine nicht vernachlässigbare Gleitreibung zwischen
den Klemmkörpern
und mindestens einer der Klemmflächen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer Klemmkörperfreilaufkupplung
mit besonders geringer Reibung bei geringem Bauraumbedarf zu ermöglichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Freilaufkupplung
weist konzentrische Klemmbahnen mit einem jeweils in der Art einer
Rille gekrümmten
Profil auf. In dem zwischen den Klemmbahnen gebildeten Ringraum
sind Klemmkörper
angeordnet, deren zur Kontaktierung der Klemmbahnen vorgesehene
Kontaktflächen
in Anpassung an die konkave Krümmung
der Klemmbahnen ebenfalls ein gekrümmtes, konvexes Profil aufweisen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Freilaufkupplungen mit zylindrischen Klemmbahnen und linienförmiger Anlage
der Klemmkörper
an den Klemmbahnen ist somit eine punktförmige Anlage der Klemmkörper an den
Klemmbahnen möglich.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine mit
einer Axialwälzlagerung kombinierte
Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 33 gelöst. Zwei
eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisende Laufbahnen dieser Freilaufkupplung
sind im Wesentlichen in zueinander parallelen Ebenen angeordnet.
Zwischen den Laufbahnen sind Wälzkörper und
Klemmkörper
angeordnet, wobei die auch als Klemmbahnen fungierenden Laufbahnen
ein abgerundetes, rillenförmiges
Profil aufweisen. An dieses Profil angepasst weisen auch die Klemmkörper abgerundete
Kontaktflächen
auf.
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Weiter
wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen Axialfreilauf
mit den Merkmalen des Anspruchs 37 gelöst. Unter einem Axialfreilauf
wird allgemein eine Vorrichtung verstanden, die eine lineare Bewegung
eines ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil nur in einer
bestimmten Verschieberichtung zulässt. Prinzipiell ist ein Axialfreilauf
beispielsweise aus der
DE
40 06 496 A1 bekannt.
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Der
erfindungsgemäße Axialfreilauf
ermöglicht
eine lineare Bewegung eines eine erste rillenförmige Klemmbahn aufweisenden
Bauteils relativ zu einem eine zweite rillenförmige Klemmbahn aufweisenden
Bauteil in einer ersten Richtung, während eine lineare Bewegung
in der entgegengesetzten Richtung durch zwischen den Klemmbahnen
angeordnete Klemmkörper
blockiert wird. Auch in diesem Fall sind die Kontaktflächen der
Klemmkörper
dem gekrümmten
Profil der Klemmbahnen angepasst, so dass eine nur punktförmige Anlage
der Klemmkörper an
den Klemmbahnen möglich
ist, wobei der Krümmungsradius
der rillenförmigen
Klemmbahnprofile mindestens so groß ist wie der in der entsprechenden Ebene,
also senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klemmkörper, gemessene Krümmungsradius
der Kontaktflächen
der Klemmkörper.
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Ferner
wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen Klemmkörper mit
den Merkmalen des Anspruchs 39 gelöst. Dieser zur Verwendung in
einem Freilauf nach Anspruch 1, 33 oder 37 geeignete Klemmkörper weist
jeweils zur Kontaktierung einer Klemmbahn vorgesehene Kontaktflächen auf,
die in jeder Richtung gekrümmt,
das heißt nicht
in ein Ebenstück
verbiegbar, sind. In anderen Worten: Jeder Punkt der Kontaktfläche weist
eine von Null verschiedene gaußsche
Krümmung
auf, wobei die gaußsche
Krümmung
als das Produkt des minimalen inversen Krümmungsradius' und maximalen inversen
Krümmungsradius' definiert ist. Eine
an eine Kontaktfläche
des Klemmkörpers
angelegte Ebene berührt
somit den Klemmkörper
nur an einem einzigen Punkt. In dem Merkmal, dass die Kontaktfläche des
Klemmkörpers
nicht zu einer ebenen Fläche
abrollbar ist, drückt
sich die die Ansprüche
1, 33, 37 und 39 verbin dende allgemeine erfinderische Idee aus. Die
folgenden Ausführungen
beziehen sich, soweit anwendbar, auf jeden dieser Ansprüche.
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Die
Klemmbahnen der Freilaufkupplung sind vorzugsweise in der Art von
Laufbahnen eines Kugellagers oder Pendelrollenlagers ausgebildet.
Im Fall der Laufbahnform eines Kugellagers kann entweder das Profil
der Laufbahn eines Rillenkugellagers oder das Profil der Laufbahn
eines Vierpunktlagers gegeben sein. In Abhängigkeit hiervon liegt der
Klemmkörper
an einem Punkt bzw. an zwei Punkten an der Klemmbahn an. Unabhängig vom
genauen Profil der Klemmbahnen sind die in Klemmposition befindlichen
Klemmkörper
bevorzugt mit einem Klemmwinkel zwischen 2° und 5° im zwischen den Klemmbahnen
gebildeten Ring- oder Spaltraum angeordnet. Dies gilt sowohl für rotationssymmetrische
Klemmbahnen als auch für
lineare Klemmbahnen. Rotationssymmetrische Klemmbahnen können an
der Oberfläche
eines Innenrings oder eines Außenrings gebildet
sein, welcher auf eine Welle aufpressbar bzw. in eine Bohrung einpressbar
ist. Durch eine Rändelung
des Innenrings oder Außenrings
kann das maximal zwischen der Freilaufkupplung und einem Anschlussbauteil übertragbare
Drehmoment erhöht
werden. Dies gilt insbesondere für
Anschlussbauteile, beispielsweise Gehäuse, aus Leichtmetall-Legierungen
oder Kunststoffen.
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Im
Fall von radial zwischen einer Innenklemmbahn und einer Außenklemmbahn
angeordneten Klemmkörpern
weisen die genannten Oberflächen
bzw. Teile der Freilaufkupplung vorzugsweise eine derartige Geometrie
auf, dass, ausgehend von einer konzentrischen Anordnung von Innenklemmbahn
und Außenklemmbahn,
die Klemmkörper
ohne Verlagerung der Achsen der Klemmbahnen in den zwischen diesen
gebildeten Ringraum einfädelbar sind.
Es ist also keine so genannte Sichelmontage erforderlich. Deshalb
sind die Klemmkörper
in besonders dichter Anordnung im Ringraum positionierbar. Die Schmiegung
der Klemmkörper
an der Innenklemmbahn stimmt nicht notwendigerweise mit der Schmiegung
der Klemmkörper
an der Außenklemmbahn überein.
Bevorzugt ist die Differenz zwischen dem Krümmungsradius der Klemmbahn
und dem in der selben Richtung gemessenen Krümmungsradius des Klemmkörpers an
der Außenklemmbahn
geringer als an der Innenklemmbahn.
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Allgemein
ist die Schmiegung folgendermaßen
definiert: Schmiegung = (Rillenradius – Rollkörperradius)/Rollkörperradius,wobei
im vorliegenden Fall als „Rollkörperradius" der im Profil des
Klemmkörpers
gemessene Krümmungsradius
einzusetzen ist. Das Klemmkörperprofil wird
dabei in einer Ebene betrachtet, die normal zu Bewegungsrichtung
des Klemmkörpers
ist.
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Beim
Einkuppeln der Freilaufkupplung, das heißt bei ansteigendem Drehmoment
zwischen dem Innenring und dem Außenring beziehungsweise bei ansteigender
Kraft zwischen linearen Klemmbahnen, wird der Klemmkörper etwas
geschwenkt. Dieser Vorgang wird als Einwälzen des Klemmkörpers bezeichnet.
Vorzugsweise ist der Klemmkörper
derart gestaltet, dass sich die Schmiegung zur Innenklemmbahn und/oder
zur Außenklemmbahn
beim Einwälzen ändert, wobei
bei höherem
Drehmoment eine kleinere (engere) Schmiegung gegeben ist. Auf diese
Weise wird einem starken Anstieg der Flächenpressung zwischen Klemmkörper und
Klemmbahn bei hohem Drehmoment entgegengewirkt.
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Die
am Innen- und Außenring
gebildeten Klemmbahnen stimmen hinsichtlich Harte und Werkstoff
mit den Kontaktflächen
der Klemmkörper
in diversen vorteilhaften Ausgestaltungen nicht überein. Während die Klemmbahnen vorzugsweise
aus Wälzlagerstahl
gebildet sind, sind die Klemmkörper
beispielsweise aus Sinterstahl, einsatzgehärtetem Wälzlagerstahl oder keramischen
Werkstoffen gefertigt. Klemmkörper
und Klemmbahnen können
in gleicher oder unterschiedlicher Weise beschichtet sein. Gehärtete Klemmkörper sind
bevorzugt über
ihren Querschnitt nicht einheitlich gehärtet, wobei die Kontaktflächen eines
jeden Klemmkörpers
wälzlagerhart sind,
während
der Klemmkörper
im restlichen Querschnitt nur vergütet ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Freilaufkupplung, unabhängig davon,
ob sie rotativ oder linear wirkt, einen die Klemmkörper führenden
Käfig auf.
Im Fall relativ zueinander rotierbarer Klemmbahnen sind die Klemmkörper vorzugsweise fliehkraftabhebend
im Käfig
gelagert. In besonders bevorzugter Weise ist dabei die Lagerung
der Klemmkörper
derart gestaltet, dass die Klemmkörper bei fliehkraftbedingtem
Abheben den Kontakt zu beiden Klemmbahnen verlieren. Soll dagegen
eine Klemmwirkung gezielt erst bei höheren Drehzahlen aufgebaut
werden, so kann die Lagerung der Klemmkörper im Käfig auch derart gestaltet sein,
dass die Klemmkörper
mit steigender Drehzahl des Käfigs verstärkt an die
Klemmbahnen angedrückt
werden. Dies wird auch als fliehkraftandrückende Lagerung der Klemmkörper im
Käfig bezeichnet.
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Die
Lagerung der Klemmkörper
im Käfig weist
bevorzugt für
jeden Klemmkörper
eine definierte Drehachse auf. Diese kann beispielsweise in Form von
einer im Käfig
gehaltenen, den Klemmkörper durchdringenden
Steckachse gegeben sein. Ebenso kann der Klemmkörper seitliche Ausformungen
aufweisen, welche in Öffnungen
des Käfigs
schwenkbar gehalten sind. Abweichend von diesen Ausgestaltungen
ist es auch möglich,
den Klemmkörper
derart im Käfig
zu lagern, dass eine Drehachse nicht gegenständlich, sondern lediglich im
geometrischen Sinne existiert. In jeglicher Ausgestaltung der schwenkbaren
Lagerung des Klemmkörpers
im Käfig
ist die Drehachse vorzugsweise innerhalb des Käfigs elastisch verlagerbar.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung dient der Käfig zugleich der Führung von
Wälzkörpern, wobei
es sich vorzugsweise um Kugeln, Tonnenrollen oder Kugelrollen handelt.
Eine Kugelrolle ist ein Wälzkörper, welcher
jeweils zwei von einer Kugelform abflachte, parallel zueinander
angeordnete Seitenflächen
aufweist und prinzipiell beispielsweise aus der
DE 43 34 195 A1 bekannt
ist. Unabhängig
von der Form der Wälzkörper bilden
die Klemmbahnen der Freilaufkupplung zugleich die Laufbahnen der Wälzkörper, wobei
vorzugsweise die Wälzkörper und Klemmkörper mit
ungleichmäßigen Abständen im Käfig angeordnet
sind.
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Abweichend
von der vorstehend erläuterten Ausführungsform
ist es auch möglich,
eine Klemmkörper
und Wälzkörper umfassende
Freilaufkupplung ohne Käfig
auszubilden. Diese Ausführungsform zeichnet
sich durch eine besonders hohe Tragfähigkeit aus. Sowohl in der
Ausführungsform
mit Käfig
als auch in der Ausführungsform
ohne Käfig
ist die Anzahl der Wälzkörper vorzugsweise
höher als
die Anzahl der Klemmkörper.
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Die
Wälzkörper und
Klemmkörper
sind nicht notwendigerweise aus denselben Werkstoffen gefertigt.
Des Weiteren kann die Schmiegung der Klemmkörper von der Schmiegung der
Wälzkörper abweichen,
wobei in vorteilhafter Ausgestaltung die Schmiegung der Klemmkörper geringer
als die Schmiegung der Wälzkörper ist.
Damit rollen die Wälzkörper aufgrund
ihrer großen
Schmiegung mit reibungsarm ab, während
bei den Klemmkörpern durch
deren vergleichsweise kleine Schmiegung die Flächenpressung gering gehalten
wird.
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Die
vorstehenden Ausführungen
gelten sowohl für
eine Freilaufkupplung mit linearer Lagerung, d.h. für einen
Axialfreilauf, als auch für
eine Freilauflaufkupplung mit rotativer Lagerung. Im Fall eines
als Axiallager ausgebildeten Rotativlagers umfasst die Freilaufkupplung
vorzugsweise vier durch mindestens drei Ringe gebildete Laufbahnen,
wobei in zwei Ebenen Wälzkörper angeordnet
sind. In mindestens einer dieser Ebenen sind zusätzlich Klemmkörper angeordnet,
welche die Freilauffunktion sicherstellen. Im Extremfall kann für diese
Funktion, ebenso wie in den anderen Bauformen der Freilaufkupplung, bereits
ein einziger Klemmkörper
ausreichend sein. Eine gleichmäßigere Verteilung
von Belastungen wird jedoch durch den Einbau mehrerer Klemmkörper erzielt.
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Allgemein
weist die in unterschiedlichen Bauformen realisierbare Freilaufkupplung
mehrere zumindest im Wesentlichen zueinander parallele Laufbahnen
auf, zwischen welchen in der Art einer Linearkompaktführung oder
einer Kugelbüchse
Wälzkörper sowie
zusätzlich
Klemmkörper
angeordnet sind, wobei die Laufbahnen ein abgerundetes Profil und
die Klemmkörper
hiermit zusammenwirkende abgerundete Kontaktflächen aufweisen.
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Das
der Laufbahn angepasste abgerundete Profil des Klemmkörpers ist
nicht notwendigerweise vollständig
kreisbogenförmig.
Vielmehr ist der Krümmungsradius
im Randbereich des Profils, das heißt in der Nähe der Kanten, welche an ebene
Stirnflächen des
Klemmkörpers
grenzen, vorzugsweise etwas verringert. Bei einem solchen torusförmigen Profil liegt
der Klemmkörper
am größten Teil
der Laufbahn linienförmig
an, wobei der Krümmungsradius
des Klemmkörpers
in diesem Bereich mit dem Rillenradius der Laufbahn übereinstimmt.
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Die
Klemmkörper
sind vorzugsweise derart geformt, dass ihre Kontaktflächen mindestens
eine logarithmische Spirale beschreiben. Vorzugsweise haben die
Schnittlinien zwischen verschiedenen, zueinander parallelen durch
den Klemmkörper
gelegten Ebenen und den Kontaktflächen des Klemmkörpers die
Form von Ausschnitten aus logarithmischen Spiralen verschiedener
Größe. Klemmkörper, deren
innere und äußere Klemmkurven
Abschnitte ein und derselben logarithmischen Spirale bilden, sind
beispielsweise in der
DE
10 2005 002 252 A1 beschrieben.
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Jede
Kontaktfläche
eines Klemmkörpers
ist vorzugsweise derart räumlich
gekrümmt,
dass sich an jedem Punkt der Kontaktfläche in beliebigen zueinander
orthogonalen Richtungen gemessene Krümmungsradien um höchstens
den Faktor 3, insbesondere höchstens
den Faktor 2, unterscheiden. Die konvexe Wölbung der Kontaktflächen des Klemmkörpers senkrecht
zu dessen Bewegungsrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung derart
ausgeprägt,
dass die Größe zweier
zwischen den Kontaktflächen
angeordneter zueinander spiegelsymmetrischer, in der Regel ebener
Stirnflächen
des Klemmkörpers
jeweils maximal 90%, vorzugsweise maximal 80%, der Größe einer
mittig zwischen den Stirnflächen
angeordneten Querschnittsfläche
des Klemmkörpers
beträgt.
Insgesamt weist der Klemmkörper vorzugsweise
eine taillierte Form auf.
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Nachfolgend
werden mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 in
perspektivischer Ansicht eine Freilaufkupplung mit integrierter
Lagerung,
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2a, 2b Details
eines für
die Freilaufkupplung nach 1 geeigneten
Käfigs,
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3a, 3b in
verschiedenen Seitenansichten einen Klemmkörper der Freilaufkupplung nach 1,
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4a, 4b in
verschiedenen Schnitten die Freilaufkupplung nach 1,
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5a, 5b in
Schnitten analog 4a, 4b ein
Linearlager mit integrierter Freilauffunktion, und
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6a, 6b in
Schnitten analog 4a, 4b eine
Freilaufkupplung mit integriertem Axiallager.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt
eine Freilaufkupplung 1, welche als Klemmkugellager 2 ausgebildet
ist. Ein Innenring 3 mit einer Innenklemmbahn 4 und
ein Außenring 5 mit
einer Außenklemmbahn 6 begrenzen einen
Ringraum 7, in dem Klemmkörper 8 sowie Wälzkörper 9 angeordnet
sind. Zur Führung
der auch als Klemmkugeln bezeichneten Klemmkörper 8 sowie der Wälzkörper 9,
nämlich
Kugeln, ist ein Käfig 10 vorgesehen,
welcher lediglich in vereinfachten Ausschnitten in den 2a, 2b dargestellt
ist. Die Kugeln 9 und Klemmkörper 8 kontaktieren
dieselben Klemmbahnen 4, 6, welche wie bei einem
Rillenkugellager ein in Axialrichtung gekrümmtes Profil aufweisen. Hinsichtlich
des radialen und axialen Bauraums stimmt die Freilaufkupplung 1 mit
einem herkömmlichen
Rillen kugellager überein.
Vorzugsweise entsprechen die Außenabmessungen
der Freilaufkupplung 1 den Außenabmessungen von nach DIN genormten
Rillenkugellagern. Durch Entfernung der Klemmkörper 8 aus dem Käfig 10 entstünde aus
der Freilaufkupplung 1 ein funktionsfähiges Rillenkugellager. Würde man
umgekehrt die Wälzkörper 9 aus der
Freilaufkupplung 1 entfernen oder durch Klemmkörper 8 ersetzen,
so wäre
das Ergebnis ein so genannter Klemmkugelfreilauf. Im Gegensatz zum Klemmkugellager 2 nach 1 hätte ein
solcher Klemmkugelfreilauf keine Radiallagerungsfunktion.
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Der
Käfig 10 weist,
wie aus den 2a, 2b ersichtlich
ist, zur Führung
der Klemmkörper 8 und
der Wälzkörper 9 zumindest
annähernd
gleichartig geformte Aussparungen 11 auf. Innerhalb der Aussparungen 11 sind
die Klemmkörper 8 schwenkbar
gelagert, wobei im Ausführungsbeispiel
nach 2a, 2b eine zur Klemmkörperlagerung
vorgesehene Drehachse 12 durch zapfenförmige, in die Aussparung 11 ragende
Erhebungen bestimmt ist. Um die Klemmkörper 8 permanent mit
einer Kraft in Richtung zu deren Klemmposition zu beaufschlagen, können nicht
dargestellte Federelemente vorgesehen sein.
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Die 3a zeigt
einen Klemmkörper 8 in seitlicher
Ansicht, d.h. mit Blickrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Klemmkörpers 8.
Der in 3a dargestellte Klemmkörper 8 ist
insbesondere für
die Freilaufkupplung 1 nach 1 geeignet;
in diesem Fall ist die Blickrichtung nach 3a parallel zur
Achse der Freilaufkupplung 1. Ebenso eignet sich der Klemmkörper 8 jedoch
auch für
weitere, untenstehend anhand der 5a bis 6b noch
näher erläuterte Bauformen
von Freilaufkupplungen. In 3b ist
der Klemmkörper 8 in
Frontansicht, bezogen auf die Anordnung nach 1 also in
tangentialer Blickrichtung, dargestellt.
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An
ebene Stirnflächen 13 des
Klemmkörpers 8 schließen Kontaktflächen 14, 15 in
den zur Kontaktierung der Innenklemmbahn 4 bzw. der Außenklemmbahn 6 vorgesehenen
Bereichen an. Bei den Kontaktflächen 14, 15 handelt
es sich um zweiachsig gekrümmte,
d.h. nicht zu einer ebenen Fläche
abrollbare, Oberflächen.
Eine im Bereich der maximalen radialen Ausdehnung des Klemmkörpers 8,
d.h. mittig zwischen den Stirnflächen 13 liegende
Kontaktlinie 16 beschreibt eine einzige logarithmische
Spirale 17. Ebenso weisen Schnittlinien zwischen außermittig
zwischen den Stirnflächen 13 angeordneten,
zu diesen parallelen Ebenen und den Kontaktflächen 14, 15 abschnittsweise
die Form einer logarithmischen Spirale auf. Die in der seitlichen
Ansicht (3a) sowie der Frontansicht (3b)
erkennbaren Krümmungsradien
der Kontaktflächen 14, 15 sind
mit R2 beziehungsweise mit R1 bezeichnet. An jedem Punkt der Kontaktflächen 14, 15 sind
die Krümmungsradien
R1, R2 endlich.
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Der
Abstand zwischen den sich spiegelsymmetrisch gegenüber liegenden
Stirnflächen 13 des Klemmkörpers 8 ist
als Klemmkörperbreite
BK bezeichnet. Diese ist wesentlich geringer
als der Durchmesser der Kugeln 9, so dass es bei konzentrisch
zueinander angeordneten Ringen 3, 5 möglich ist,
die Klemmkörper 8 in
den Ringraum 7 einzufädeln.
Im Vergleich zur Bestückung
eines Rillenkugellagers mit Kugeln kann daher die Freilaufkupplung 1 wesentlich dichter
mit Klemmkörpern 8 und
Wälzkörpern 9 bestückt werden.
Insbesondere ist es möglich,
zusätzlich
zur maximal mittels Sichelmontage positionierbaren Anzahl an Wälzkörpern 9 mehrere
Klemmkörper 8 im
Ringraum 7 anzuordnen. Die Freilaufkupplung 1 weist
somit mindestens die axiale und radiale Tragfähigkeit eines herkömmlichen
Rillenkugellagers gleicher Baugröße auf.
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Die
Massenverteilung des taillierten, eine Einschnürung 18 aufweisenden
Klemmkörpers 8 sowie
die Anordnung der Drehachse 12 sorgen dafür, dass
der Klemmkörper 8 bei
ausreichender Drehzahl des Käfigs 10 sowohl
von der Innenklemmbahn 4 als auch von der Außenklemmbahn 6 fliehkraftbedingt abhebt.
Der Klemmkörper 8 dreht
sich dabei entgegen die in 4 durch
einen Pfeil gekennzeichnete Klemmrichtung, wobei die Schwenkbewegung
des Klemmkörpers 8 durch
die Form der Aussparung 11 des Käfigs 10 begrenzt ist.
Mit abgehobenen Klemmkörpern 8 weist
die Freilaufkupplung 1 eine mit einem Rillenkugellager
entsprechender Größe vergleichbare
Reibung auf. Solange die Klemmkörper 8 an
den Klemmbahnen 4, 6 anliegen, d.h. die für das Abheben
der Klemmkörper 8 erforderliche
Grenzdrehzahl des Käfigs 10 nicht
erreicht ist, tritt zwar eine Gleitreibung zwischen dem Klemmkörper 8 und
den Klemmbah nen 4, 6 auf, jedoch ist diese Gleitreibung
wesentlich geringer als bei einem herkömmlichen Klemmkörperfreilauf
mit zylindrischen Klemmflächen.
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Die 4a, 4b zeigen
die Freilaufkupplung 1 nach 1 mit in
Klemmbereitschaft befindlichem Klemmkörper 8 in zwei Schnitten.
Der Käfig 10 ist
auch in den 4a, 4b der Übersichtlichkeit halber
nicht dargestellt.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung mit kombinierter Lagerungs- und Freilauffunktion ist in den 5a, 5b dargestellt.
In diesem Fall handelt es sich um eine als Axialfreilauf 19 ausgebildete
Freilaufkupplung 1. Die Klemmbahnen 4, 6 werden
hierbei durch parallel zueinander angeordnete Führungselemente 20 gebildet.
Der mindestens eine Klemmkörper 8 sorgt
dafür,
dass eine Relativverschiebung zwischen den Führungselementen 20 nur
in eine Richtung möglich
ist. Zusätzlich
zu den Klemmkörpern 8 sind
zwischen den Führungselementen 20 auch
Kugeln oder Kugelrollen als Wälzkörper 9 angeordnet,
welche die Klemmbahnen 4, 6 als Laufbahnen nutzen.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 6a, 6b ist eine Freilaufkupplung 1 wie
im Ausführungsbeispiel
nach den 1, 4a, 4b mit
einer Rotativlagerfunktion, jedoch ohne radiale, sondern mit axialer
Lagerung, ausgebildet. Die zugleich als Laufbahnen für Wälzkörper 9 fungierenden
rillenförmigen
Klemmbahnen 4, 6 sind in diesem Fall an der Oberfläche von
Lagerringen 21 ausgebildet, welche bevorzugt spanlos hergestellt
sind. Ist zusätzlich zu
den zwei in 6a, 6b sichtbaren
Lagerringen 21 ein dritter, zu diesen paralleler Lagerring 21 vorgesehen,
wobei in zwei Ebenen Wälzkörper 9 und in
mindestens einer dieser Ebenen Klemmkörper 8 angeordnet
sind, so bildet die Freilaufkupplung 1 ein doppelwirkendes
Axiallagers mit Freilauffunktion.
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- 1
- Freilaufkupplung
- 2
- Klemmkugellager
- 3
- Innenring
- 4
- Innenklemmbahn
- 5
- Außenring
- 6
- Außenklemmbahn
- 7
- Ringraum
- 8
- Klemmkörper
- 9
- Wälzkörper
- 10
- Käfig
- 11
- Aussparung
- 12
- Drehachse
- 13
- Stirnfläche
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- Kontaktfläche
- 16
- Kontaktlinie
- 17
- logarithmische
Spirale
- 18
- Einschnürung
- 19
- Axialfreilauf
- 20
- Führungselement
- 21
- Lagerring
- BK
- Klemmkörperbreite
- R1
- Krümmungsradius
- R2
- Krümmungsradius