DE1110959B

DE1110959B - Pinch roller overrunning clutch

Info

Publication number: DE1110959B
Application number: DEZ5252A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hubert Frhr Thuengen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1955-11-30
Filing date: 1955-11-30
Publication date: 1961-07-13

Description

Klemmrollen-Fteilaufkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmrollen-Freilaufkupplung mit zwei Kränzen von Klemmrollen, die in konzentrisch zur Hauptachse angeordneten Klemmrollenkäfigen geführt sind und paarweise übereinanderliegend sich zwischen zwei konzentrischen Laufflächen verklenimen können.Pinch Roller Part Clutch The invention relates to a pinch roller one-way clutch with two rings of pinch rollers, which are arranged in concentric to the main axis Clamping roller cages are guided and in pairs one above the other between can glue two concentric running surfaces.

Es sind bereits Klemmrollen-Freilaufkupplungen bekanntgeworden, die zwei konzentrisch angeordnete Reihen zylindrischer Rollen mit ungleichen Außendurchmessem aufweisen. Derartige Ausführungen haben jedoch, bedingt durch die im Augenblick des Kuppelns auftretenden unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten der beiden LaufflÜchen, den Nachteil, daß sich die Laufflächen gegeneinander verschieben, wobei eine wenn auch kleine Rollbewegung der Klemmrollen auf den Laufflächen stattfindet. Ein Klemmen ist also hierbei nur möglich, wenn der für das Klemmen der Rollen maßgebende Klemmwinkel konstruktiv so bemessen ist, daß er kleiner ist als der Reibungswinkel der rollenden Reibung. Der Reibwert der rollenden Reibung liegt aber wesentlich niedriger als der Reibwert der ruhenden Reibung. Das bedeutet, daß bei der bekannten Kupplung der Klemmwinkel sehr klein sein muß, damit die Kupplung ihre Funktion überhaupt erfüllen kann. Bei kleinem Kleininwinkel werden aber die Druckbeanspruchungen sehr groß, so daß Verformungen und Beschädigungen der Rollen und der Laufflächen hervorgerufen werden können.There are already pinch roller one-way clutches known that two concentrically arranged rows of cylindrical rollers with unequal outside diameters exhibit. However, due to the at the moment the coupling occurring different angular speeds of the two running surfaces, the disadvantage that the treads move against each other, one if there is also a small rolling movement of the pinch rollers on the running surfaces. A clamp is therefore only possible here if the clamping angle that is decisive for the clamping of the rollers is designed so that it is smaller than the angle of friction of the rolling Friction. The coefficient of friction of rolling friction is much lower than the coefficient of friction of the static friction. This means that in the known coupling the clamping angle must be very small for the coupling to function at all can meet. With a small Kleininwinkel, however, the compressive stresses become very high large, so that deformations and damage to the rollers and treads caused can be.

Nach der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Klemmrollen-Freilaufkupplung der eingangs genannten Gattung dadurch behoben, daß je eine Klemmrolle eines Klemmrollenpaares aus zwei Sektoren mit zwei verschiedenen Radien der Klemmflächen besteht und daß diese beiden Klemmflächenradien sich zueinander etwa wie die Radien der zylindrischen Laufflächen der Kupplung verhalten.According to the invention these drawbacks are remedied by at a pinch roller one-way clutch of the above-mentioned type in that a respective clamping roller is a clamping roller pair of two sectors with two different radii of the clamping surfaces and in that these two clamping face radii to each other approximately as the radii of the cylindrical running surfaces of the coupling behavior.

Durch die Ausbildung der Klemmrollen nach der Erfindung wird erreicht, daß die zylindrischen Laufflächen im Augenblick des Kuppelns in Ruhe sind, d. h., daß sie sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit bewegen. Rollbewegungen treten also nicht auf, so daß mit dem Reibwert der Ruhe gerechnet werden kann. Demgemäß darf der Kleminwinkel entsprechend größer bemessen werden als bei den bekannten Ausführungen, und die Beanspruchungen liegen entsprechend niedriger.By designing the pinch rollers according to the invention it is achieved that the cylindrical running surfaces are at rest at the moment of coupling, i. that is, they move at the same angular velocity. Rolling movements do not occur, so that the friction coefficient of rest can be expected. Accordingly, the clamping angle can be dimensioned correspondingly larger than in the known designs, and the stresses are correspondingly lower.

In zweckmäßiger Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß der die Gegenrolle berührende Sektor der einen Klemmrolle eine ebene Klemmfläche aufweist, deren Abstand vom Rollenmittelpunkt etwa dem kleineren der beiden Klemmflächenradien entspricht.In an expedient further development of the subject matter of the invention, it is provided that the sector of the one clamping roller which is in contact with the counter roller has a flat clamping surface whose distance from the roller center is approximately the smaller of the two clamping surface radii is equivalent to.

Zum Lösen der Freilaufkupplung, auch unter Last, ist eine Einrichtung vorgesehen, die aus einem ersten Hebel zum gegenseitigen Verdrehen der die beiden zylindrischen Laufflächen enthaltenden Kupplungshälften und einem in Verbindung mit den beiden Klemmrollenkäfigen stehenden zweiten Hebel besteht, wobei der zweite Hebel beim gegenseitigen Verdrehen der Laufflächen an einem Teil des Kupplungsgehäuses anschlägt. - Der mit den beiden Käfigen in Verbindung stehende und beim Verdrehen des ersten Hebels in einer Ausnehmung des Kupplungsgehäuses anschlagende zweite Hebel ist am Laufring der Kupplung angeordnet, so daß die Kupplung durch Drehen des. ersten Hebels auch unter Last lösbar ist.To release the overrunning clutch, even under load, a device is provided which consists of a first lever for mutually rotating the coupling halves containing the two cylindrical running surfaces and a second lever connected to the two clamping roller cages, the second lever when the Treads on part of the clutch housing strikes. - The second lever, which is connected to the two cages and stops when the first lever is turned in a recess in the coupling housing, is arranged on the raceway of the coupling so that the coupling can be activated by turning the . first lever can also be released under load.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt und näher erläutert. Hierbei zeigt Abb. la die Grundform zweier Klemmrollen in einer Kupplung gemäß der ErflÜdung, -Abb. 1 einen Schnitt durch zwei Klemmrollen in Klemmstellung nach der Linie A-B der Abb. 2, Abb. 2 die Klemmrollen nach Abb. 1 in Seitenansicht, Abb. 3 eine weitere Ausführung einer Kleinmrollen-Freilaufkupplung, Abb. 4 eine Einrichtung zum-Lösen der Kupplung im Schnitt nach der Linie C-D der Abb. 5 und Abb. 5 einen Schnitt nach der Linie E-M-F der Abb. 4. Abb. la zeigt einen sektorförmigen Querschnitt aus einer Klemmrollen-Freilaufkupplung mit den beiden konzentrisch-zylindrischen Laufflächen la und 2 a, zwischen denen die beiden Klemmrollen 3 a und 7a in Klemmstellung dargestellt sind. Die Klemmrolle 3 a weist zwei sektorförmige Teilzylinderflächen 5 a und 6 a mit den Radien R und a auf. Die Rollen liegen in Ausschnitten der beiden Käfige8a und 9a. Diese werden durch eine Feder10a gegeneinander so verspannt, daß die Klemmrollen3a, 7a in Klemmbereitschaft gehalten werden.In the drawing, the invention is illustrated and explained in more detail using a few exemplary embodiments. Here Fig. La shows the basic shape of two pinch rollers in a coupling according to the ErflÜdung, -Abb. 1 shows a section through two clamping rollers in the clamping position along the line AB in Fig. 2, Fig. 2 shows the clamping rollers according to Fig. 1 in side view, Fig. 3 shows another embodiment of a small roller overrunning clutch, Fig. 4 shows a device for releasing the clutch in section along the line CD in Fig. 5 and Fig. 5 is a section along the line EMF in Fig. 4. Fig. la shows a sector-shaped cross-section from a clamping roller overrunning clutch with the two concentric-cylindrical running surfaces la and 2a, between which the two pinch rollers 3 a and 7 a are shown in the clamping position. The pinch roller 3 a has two sector-shaped partial cylinder surfaces 5 a and 6 a with the radii R and a. The rollers are located in sections of the two cages 8a and 9a. These are braced against one another by a spring 10a in such a way that the clamping rollers 3a, 7a are kept ready for clamping.

Abb. 1 stellt einen Schnitt nach der Linie A-B durch die Klemmrollen nach Abb. 2 dar. 1 ist die äußere zylindrische Kupplungsfläche einer Klemmrollen-Freilaufkupplung, 2 die innere Kupplungsfläche. 3 ist eine äußere Klemmrolle, die zwecks einfacher Herstellung aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Sie besteht aus einem Hohlzylinder 4 mit Ausschnitt 5 und einem Vollzylinder 6, der in die Bohrung des Hohlzylinders 4 eingepreßt ist. In den Ausschnitt 5 greift eine weitere Klemmrolle 7 ein, welche den Zylinder 6 berührt. Die Klemmrolle 7 berührt andererseits die innere Kupphingsfläche 2, der Hohlzylinder 4 berührt mit seiner Außenfläche die Kupplungsfläche 1. Fig. 1 shows a section along the line AB through the pinch rollers according to Fig. 2. 1 is the outer cylindrical coupling surface of a pinch roller overrunning clutch, 2 is the inner coupling surface. 3 is an outer pinch roller assembled in two parts for ease of manufacture. It consists of a hollow cylinder 4 with a cutout 5 and a solid cylinder 6 which is pressed into the bore of the hollow cylinder 4. Another pinch roller 7 engages in the cutout 5 and contacts the cylinder 6. On the other hand, the clamping roller 7 touches the inner coupling ring surface 2, the hollow cylinder 4 touches the coupling surface 1 with its outer surface.

Sämtliche äußeren Rollen 3 sind in einem Käfig 8, sämtliche Innenrollen 7 in einem Käfig 9 geführt. Die Käfige 8 und 9 sind durch Federn 10 gegeneinander verspannt, so daß die Rollen 4, 6 und 7 leicht aneinandergedrückt werden.All outer rollers 3 are guided in a cage 8, all inner rollers 7 in a cage 9. The cages 8 and 9 are braced against one another by springs 10 , so that the rollers 4, 6 and 7 are slightly pressed against one another.

In Abb. 2 ist 3 die äußere Klemmrolle mit dem Ausschnitt 5, in welchen die Klemmrolle 7 eingreift, die den Zylinder 6 berührt. Die Kleminrolle 3 stützt sich außen an der zylindrischen Kupphingsfläche 1 ab und die Klemmrolle 7 an der inneren Kupplungsfläche 2.In Fig. 2, 3 is the outer pinch roller with the cutout 5, in which the pinch roller 7 which contacts the cylinder 6 engages. The clamping roller 3 is supported on the outside on the cylindrical coupling surface 1 and the clamping roller 7 on the inner coupling surface 2.

Abb. 3 zeigt eine andere Ausführung zweier Klemmrollen, die zwischen den Kupplungsflächen 1 und 2 mit den Radien Rp R 2 eingeklemmt werden. Die größere Rolle 11 vom Außenhalbmesser R ist im Abstand a vom Kreismittelpunkt M nach einer Sehne 21 abgeschnitten. Diese Sehnenfläche berührt die kleinere Rolle 22, welche sich andererseits an der inneren Kupplungsfläche 2 abstützt.Fig. 3 shows another embodiment of two pinch rollers that are clamped between the coupling surfaces 1 and 2 with the radii Rp R 2. The larger roller 11 with the outer radius R is cut off at a distance a from the center of the circle M after a chord 21. This tendon surface contacts the smaller roller 22, which on the other hand is supported on the inner coupling surface 2.

Die Sehne 21 bildet mit der Tangente im Berührungspunkt 23 zwischen Rolle 22 und Fläche 2 den Klemmwinkel (i.. Die Abmessungen R und a der Rolle 11 und der Halbmesser r der kleinen Rolle 22 werden so gewählt, daß beim Drehen der inneren Kupplungsfläche 2 mit Sicherheit noch ein Klemmen der Klemmrollen eintritt. Der Klemmwinkel p kann dabei größer sein als der noch zulässige Klemmwinkel bei üblichen Freilaufkupplungen mit Klemmrollen, die außen an keilfönnigen Klemmflächen anliegen. Die Klemmflächen einer Freilaufkupplung nach der Erfindung werden also weniger auf Pressung beansprucht als die einer üblichen Klemmrollenkupplung.The chord 21 forms with the tangent at the point of contact 23 between roller 22 and surface 2 the clamping angle (i .. The dimensions R and a of the roller 11 and the radius r of the small roller 22 are chosen so that when the inner coupling surface 2 rotates with The clamping angle p can be greater than the still permissible clamping angle in conventional freewheel clutches with clamping rollers that rest on wedge-shaped clamping surfaces on the outside Pinch roller clutch.

Abb. 4 zeigt in Teilansicht, geschnitten nach der Linie C-D in Abb. 5, eine Einrichtung zum Lösen einer Freilaufkupplung auch bei Belastung, wobei ein Teil der Kupplung stillstehen kann, wie bei einer Rücklaufsperre.Fig. 4 shows a partial view, cut along the line CD in Fig. 5, a device for releasing an overrunning clutch even under load, whereby a part of the clutch can stand still, as with a backstop.

Abb. 5 stellt die gleiche Freilaufkupplung in einem Schnitt nach der Linie E-M-F in Abb. 4 dar.Fig. 5 shows the same overrunning clutch in a section along the line EMF in Fig. 4.

In Abb. 4 und 5 ist 29 eine Welle mit Keilnuten, worauf der innere Laufring 33 der Freilaufkupplung drehfest aufgesetzt ist. Der Ring 33 besitzt die innere zylindrische Lauffläche 34. Der äußere Laufring 31 mit der äußeren zylindrischen Lauffläche 32 ist in dem feststehenden Gehäuse 30 drehbar gelagert. Das Gehäuse 30 wird auf seiner offenen Seite durch den Deckel 46 abgeschlossen. In dem Deckel 46 ist der Stellhebel 39 drehbar gelagert. Dieser greift mit einer Rolle 40 in einen Ausschnitt 41 am äußeren Kupplungsring 31 ein. Durch Drehen des Hebels 39 aus der in Abb. 4 dargestellten Lage im Uhrzeigersinn wird der Ring 31 ebenfalls im Uhrzeigersinn verstellt.In Figs. 4 and 5 , 29 is a shaft with keyways, on which the inner race 33 of the overrunning clutch is placed in a rotationally fixed manner. The ring 33 has the inner cylindrical running surface 34. The outer running ring 31 with the outer cylindrical running surface 32 is rotatably mounted in the stationary housing 30. The housing 30 is closed on its open side by the cover 46. The adjusting lever 39 is rotatably mounted in the cover 46. This engages with a roller 40 in a cutout 41 on the outer coupling ring 31 . By turning the lever 39 clockwise from the position shown in Fig. 4, the ring 31 is also adjusted clockwise.

Zwischen den beiden zylindrischen Laufflächen 32 und 34 sind zwei konzentrische Reihen von Klemmrollen 35 und 36 eingesetzt. Die äußeren Klemmrollen 35 hegen je zwischen zwei Stegen 53 des Käfigs 37. Die inneren Klemmrollen 36 liegen zwischen den Stegen 54 des Käfigs 38. Der Käfig 37 ist mit seiner zylindrischen Fläche 20 auf dem inneren Käfig 38 gelagert. Dieser kann sich auf Lagerflächen 55 und 56 des Gehäuses 30 drehen. Die beiden Käfige 37 und 38 werden durch eine an den Zapfen 49 und 50 angreifende Feder 48 gegeneinander verspannt, so daß die Klemmrollen 35 und 36 stets in Klemmbereitschaft gehalten werden.Two concentric rows of pinch rollers 35 and 36 are inserted between the two cylindrical running surfaces 32 and 34. The outer clamping rollers 35 each rest between two webs 53 of the cage 37. The inner clamping rollers 36 lie between the webs 54 of the cage 38. The cage 37 is mounted with its cylindrical surface 20 on the inner cage 38. This can rotate on bearing surfaces 55 and 56 of the housing 30. The two cages 37 and 38 are braced against one another by a spring 48 acting on the pins 49 and 50 , so that the pinch rollers 35 and 36 are always kept ready for clamping.

Am Zapfen 52 des Außenringes 31 ist ein Lösehebel 42 angelenkt. In ein Langloch 51 des Hebels 42 greifen zwei Zapfen 43 und 47 ein, von denen der Zapfen 43 am inneren Käfig 38 und der Zapfen 47 am äußeren Käfig 37 befestigt ist. Das innere Ende 44 des Hebels 42 liegt in einem Ausschnitt 45 des Gehäusedeckels 46. Wenn sich die Welle 29 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, werden die Rollen 35 und 36 aus der Klemmstellung gelöst, und die Welle 29 kann sich mit dem inneren Kupplungsring 33 gegenüber dem äußeren Kupplungsring 31 frei drehen. Wird die Welle 29 aber ini Uhrzeigersinn gedreht, so verklernmen sich die Rollen 35 und 36 zwischen den Laufflächen 32 und 34. Da der äußere Kupplungsring 31 sich über die Teile 40, 39, 46 auf das undrehbare Gehäuse 30 abstützt, wirkt die Kupplung als Einweg-Klemmgesperre, d. h. die Welle 29 ist in einer Drehrichtung undrehbar gemacht.A release lever 42 is articulated on the pin 52 of the outer ring 31. Two pins 43 and 47 engage in an elongated hole 51 of the lever 42, of which the pin 43 is attached to the inner cage 38 and the pin 47 to the outer cage 37. The inner end 44 of the lever 42 lies in a cutout 45 of the housing cover 46. When the shaft 29 rotates counterclockwise, the rollers 35 and 36 are released from the clamping position and the shaft 29 can move with the inner coupling ring 33 opposite the Turn the outer coupling ring 31 freely. However, if the shaft 29 is rotated clockwise, the rollers 35 and 36 become jammed between the running surfaces 32 and 34. Since the outer coupling ring 31 is supported on the non-rotating housing 30 via the parts 40, 39, 46, the coupling acts as a one-way - locking device, d. H. the shaft 29 is made non-rotatable in one direction of rotation.

Soll sich die Welle 29 im Uhrzeigersinn drehen können, so wird durch Drehen des Stellhebels 39 im Uhrzeigersinn der Kupplungsring 31 durch die in den Ausschnitt 41 eingreifende Rolle 40 ebenfalls im Uhrzeigersinn um einen gewissen Winkelweg gegenüber dem Ausschnitt 45 des Gehäusedeckels 46 verdreht. Nach einer gewissen Drehung schlägt das Ende 44 des Hebels 42 an der Ausnehmung 45 des feststehenden Gehäusedeckels 46 an. Dadurch wird der Hebel 42 so verschwenkt, daß der Kupplungsring 31 und die Käfige 37 und 38 sich um verschiedene Winkel drehen, und zwar nach Maßgabe des Abstandes ihrer Eingriffszapfen 52, 47, 43 vom Abstützpunkt P des Hebelendes 44. Dadurch werden die KlemmroHen 35 und 36 aus ihrer Klemmstellung gelöst, so daß sich die Welle 29 mit dem Kupplungsring 33 im Uhrzeigersinn frei drehen kann.If the shaft 29 is to be able to rotate clockwise, the coupling ring 31 is also rotated clockwise by a certain angular path with respect to the cutout 45 of the housing cover 46 by the roller 40 engaging in the cutout 41 by rotating the adjusting lever 39 in the clockwise direction. After a certain rotation, the end 44 of the lever 42 strikes the recess 45 of the stationary housing cover 46. As a result, the lever 42 is pivoted so that the coupling ring 31 and the cages 37 and 38 rotate through different angles, in accordance with the distance between their engagement pins 52, 47, 43 from the support point P of the lever end 44. As a result, the clamping tubes 35 and 36 released from its clamping position so that the shaft 29 can rotate freely with the coupling ring 33 in a clockwise direction.

Wenn der Ring 33 über die festgeklemmten Rollen 35 und 36 auf den Außenring 31 ein Drehnionient überträgt, so wird das Lösen der Freilaufkupplung dadurch bewirkt, daß das Drehmoment auf das feststehende Gehäuse 30, 46 statt über den Stellhebel 39 über den Hebel 42 abgestützt wird. Der Ring 31 wird dabei in dem Maße entlastet, wie der Hebel 42 durch die Käfige 37 und 38 belastet wird. Durch die Ab- stützung des Hebels 42 am Gehäusedeckel 46 schwenkt der Hebel 42 um den Zapfen 52 und verdreht den Ring 31 und die Käfige 37 und 38 um verschiedene Winkel, wobei die Klemmung zwischen den Rollen 35 und 36 aufgehoben wird.When the ring 33 transmits a rotational ion to the outer ring 31 via the clamped rollers 35 and 36 , the release of the overrunning clutch is effected in that the torque is supported on the stationary housing 30, 46 instead of the actuating lever 39 via the lever 42. The ring 31 is relieved to the extent that the lever 42 is loaded by the cages 37 and 38. By the exhaust support of the lever 42 on the housing cover 46, the lever 42 pivots about the pin 52 and rotates the ring 31 and the cages 37 and 38 by different angles, wherein the clamping between the rollers 35 and 36 is canceled.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Klenunrollen-way clutch with two rings of pinch rollers, which are guided in concentric pinch roller cages and can superposed become jammed between two concentric cylindrical running surfaces in pairs, characterized in that a respective pinch roller of each clamping roller pair (3, 7 and 3 a, 7 a) of two Sectors with two different radii (R and a) of the clamping surfaces and these two clamping surface radii are related to each other approximately like the radii of the cylindrical running surfaces (1, 2 or 1 a, 2 a) of the coupling.

2. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that the sector of the clamping roller (11 ) touching the counter roller (22) has a flat clamping surface (21) whose distance (a) from the roller center (M corresponds approximately to the smaller of the two clamping surface radii (Fig . 3). 3. Overrunning clutch according to claim 1 or 2 with a device for releasing the clutch, consisting of a first lever for mutual rotation of the coupling halves containing the two cylindrical running surfaces and with a second lever which is in connection with the two clamping tube cages mutual rotation of the running surfaces abuts on part of the clutch housing, characterized in that the second lever, which is connected to the two cages (37, 38) and abuts in a recess (45) of the clutch housing (46) when the first lever (39) is rotated Lever (42) is articulated on the race (31) of the coupling so that the coupling by turning the first lever (39) also u can be released after the load (Fig. 4 and 5). References considered: British Patent Nos. 278 427, 706 345; U.S. Patent No. 2,391,350.