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Freilaufkupplung Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, die
aus einem inneren und einem äußeren Laufring, einem Kranz von zwischen den Laufringen
kippbar angeordneten Klemmstücken, welche in zwei ringförmigen konzentrischen Käfigen
geführt sind, und einer mit einem der Laufringe reibschlüssig in Berührung stehenden
Hemmvorrichtung besteht.
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Freilaufkupplungen dieser Art werden beispielsweise in automatischen
Getrieben von Kraftfahrzeugen verwendet. Dabei sind entweder die Klemmstücke selbst
oder ihre Käfige mittels einer oder mehrerer Federn so vorgespannt, daß die Klemmstücke
auch im Freilaufzustand dauernd mit den Laufringen in Berührung gehalten werden,
damit im Augenblick des Umkehrens .der Relativdrehrichtung der Laufringe die Kupplung
mit Sicherheit einkuppelt. Daraus ergibt sich aber, daß im Freilaufzustand dieKlemmstücke
ständig an den Laufringen schleifend anliegen und demgemäß verschleißen. Es hat
sich nun als vorteilhaft erwiesen, in den Kupplungen dieser Art Reibungshemmvorrichtungen
vorzusehen. Diese Hemmvorrichtungen dienen im Freilaufzustand dazu, der Federvorspannung
entgegenzuwirken, d. h., die Klemmstücke zu entlasten und dadurch den durch Reibung
zwischen den Klemmstücken und den Laufflächen hervorgerufenen Verschleiß zu vermindern.
Diese Aufgabe kann auf verschiedenen Wegen gelöst werden.
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Es ist z. B. bekannt, einzelne Teile der Klemmstückkäfige so auszubilden,
daß sich im Freilaufzustand die Käfige und damit auch die von ihnen gehaltenen Klemmstücke
auf diese besonders ausgebildeten Teile stützen, die ihrerseits an den Laufflächen
gleiten.
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Weiter ist es bekannt, in Freilaufkupplungen Zentriermittel vorzusehen,
die dazu dienen, den die Klemmstücke haltenden Käfig während des Betriebes zentrisch
zu den Laufringen zu führen. Da die obengenanntenHemmvorrichtungen mit demKlemmstückkäfig
oder, falls mehrere Käfige vorhanden sind, mit einem der Käfige verbunden sind und
an einem der Laufringe gleitend anliegen, wird im allgemeinen der betreffende Käfig
durch die Hemmvorrichtung nicht nur gebremst, sondern zugleich gegenüber dem Laufring
zentriert.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Reibungshemmvorrichtung,
die gleichzeitig neben der Hemmwirkung eine Zentnerwirkung auf den Klemmstückkäfig
ausübt, so auszubilden, daß sie auch noch nachträglich in Freilaufkupplungen eingebaut
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird für eine Freilaufkupplung der eingangs
beschriebenen Art vorgeschlagen, daß die Hemmvorrichtung aus zwei oder mehr am Kupplungsumfang
gleichmäßig verteilten, von der Seite her auf den inneren Käfig aufzusteckenden
Blattfedern besteht, wobei diese Federn etwa sehnenförmig in dem Ringspalt zwischen
dem inneren Käfig und dem inneren Laufring so angeordnet sind, daß sie sich mit
klammerartigen Ansätzen am Käfig halten und das Mittelstück jeder Blattfeder am
Laufring anliegt.
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Diese Freilaufkupplung kann vorteilhaft so ausgestaltet werden, daß
zwischen den zwei konzentrischen Käfigen ein federnder Ring angeordnet ist, welcher
mit Federzungen versehen ist, die die Klemmstücke gegen die Laufringe drücken. Dabei
ist zweckmäßigerweise für die Blattfedern eine solche Abmessung zu wählen, daß der
Reibungswiderstand am Laufring im Freilaufzustand der Kupplung die Vorspannkraft
der Federzungen überwinden kann.
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Eine solche Reibungshemmvorrichtung läßt sich leicht zusätzlich in
vorhandene Kupplungen einbauen, so daß diese ohne großen Aufwand auf Grund der verminderten
Reibungsabnutzung länger störungsfrei arbeiten können. Durch die von der Reibungshemmvorrichtung
gleichzeitig ausgeübte Zentrierwirkung wird im Freilaufzustand der Käfig, der über
die von ihm gehaltenen Klemmstücke in Wirkverbindung mit den Vorspannfedern steht,
gleichmäßig gestützt, so daß die Reibung auf Grund der den Klemmstücken erteilten
Entlastung verringert wird.
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Wie eine Freilaufkupplung nach der Erfindung beispielsweise aussehen
kann, wird an Hand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. In der Zeichnung
zeigt
Fig.1 eine Seitenansicht einer Freilaufkupplung gemäß der
Erfindung, Fig. 2 ein Teilschnitt der in Fig.1 dargestellten Freilaufkupplung in
vergrößertem Maßstabe,_ , Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Hemmfeder, die dem
Grundgedanken der vorliegenden Erfindung entsprechend ausgebildet ist, Fig.4 eine
Seitenansicht einer am inneren Käfig einer Freilaufkupplung befestigten Hemmfeder,
Fig. 5 ein Schnitt gemäß der Linie 5-5 der Fig. 4 und Fig.6 eine vergrößerte Seitenansicht
einer abgewandelten Form einer erfindungsgemäßen Hemmfeder. In allen Figuren sind
die einander entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemäße Freilaufkupplung
10 besteht aus kippbaren Klemmstücken 11, einem äußeren starren ringförmigen
Käfig 12, einem inneren starren ringförmigen Käfig 13 und einem ringförmigen
gewellten Federband 14. Die vorgenannten Teile befinden sich zwischen einer äußeren
zylindrischen Lauffläche 15 und einer inneren zylindrischen Lauffläche 16. An dem
Federband 14 sind Federzungen 17 angeordnet, die die Aufgabe haben, die Klemmstücke
11 im Sinne eines Verklemmens mit den Laufflächen 15 und 16 vorzuspannen. An dem
inneren Käfig 13 sind blattförmige Hemmfedern 18 befestigt, die neben der Hemmwirkung
die Aufgabe haben, den inneren Käfig 13 gegenüber der inneren Lauffläche 16 zu zentrieren.
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Wie die Fig. 3 zeigt, besteht die Hemmfeder 18 aus einem winklig
abgebogenen dünnen Streifen 19 mit drei im wesentlichen U-förmigen Ansätzen
20, 21 und 22. An den Stellen a und b ist der Streifen so gebogen, daß drei
geradlinige Abschnitte 23, 24 und 25 entstehen. Die Ansätze 20, 21 und 22 bilden
feste Bestandteile der Abschnitte 23, 24 und 25. Die Ansätze 20 und
21 dienen dazu, wie die Fig.4. zeigt, den inneren Käfig 13 so zu umfassen,
daß die Abschnitte 23 und 24 an der Innenseite des Käfigs 13 zur Anlage kommen.
Der Abschnitt 25 verläuft gegenüber dem Inkreis des inneren Käfigs 13 sehnenförmig.
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, ragen die Ansätze 20, 21 und 22 durch Öffnungen 26
im Käfig 13 hindurch, wenn die Hemmfedern eingebaut sind. Die Öffnungen 26 dienen
im übrigen zurAufnahme derKlemmstückell, welche sich radial durch den Käfig 13 erstrecken.
Wenn der Ansatz 22 am Käfig 13 eingehängt ist, spannt er die Feder 18 und verbiegt
den mittleren Abschnitt 25 in die in Fig.4 dargestellte gekrümmte Stellung. Es ist
erwünscht, die Feder 18 auf diese Weise zu verformen, um beim Zusammenbau das Aufschieben
der Kupplung 10 auf die innere Lauffläche 16 zu erleichtern. Dies ist bei vielen
Getrieben erforderlich, bei denen es nichtmöglichist,zurMontageeinenkonischen Dorn
oder eine besondere Führung für den inneren Laufring zu verwenden.
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Nachdem die Kupplung auf die innere Lauffläche 16 aufgesteckt ist,
wird der Abschnitt 25 der Feder 18 durch die Lauffläche 16 in die gekrümmte Lage
verformt und liegt dann zumindest über einen Teil seiner Länge an der Lauffläche
16 an. In diesem Zustand ist der Ansatz 22 vom Käfig 13 abgehoben und hat dabei
keinen Einfluß auf die Spannung der Feder 18. Auf diese Weise werden zwei oder mehr
Federn 18 mit dem Käfig 13 verbunden und diese sorgen bei gleichmäßiger Verteilung
dafür, daß der Käfig 13 gegenüber der inneren Lauffläche 16 zentriert wird. Den
äußeren Käfig 12 gegenüber der äußeren Lauffläche 15 zu zentrieren, kann durch geeignete
Mittel beliebiger Art, beispielsweise durch einen am Außenkäfig 12 angebrachten,
an.der äußeren Lauffläche 15 gleitenden Ringflansch bewirkt werden.
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Der in der oberbeschriebenen Weise zwischen dem Käfig 13 und der Lauffläche
16 und zwischen dem Käfig 12 und der Lauffläche 15 hervorgerufene Reibungsschluß
sorgt dafür, daß der Käfig 13 die Klemmstücke 11 entgegen der Wirkung des Federbandes
14 in die ausgekuppelte Stellung bewegen kann, wenn die Kupplung 10 freiläuft.
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Die Aufgabe des Federbandes 14 besteht darin, die Klemmstücke gegen
die Laufflächen 15 und 16 zu drücken, so daß die Klemmstücke 11 unmittelbar nach
einem Umkehren der Relativdrehrichtung der Laufringe 15 und 16 den Kupplungszustand
herbeiführen. Diese Aufgabe kann das Federband 14 trotz der Hemmfedern 18 erfüllen,
weil im Augenblick der Drehrichtungsumkehr der Reibungswiderstand seine Richtung
wechselt und dann die Feder 14 nicht mehr wirkungslos macht, sondern sie noch unterstützt.
Im Freilaufzustand der Kupplung jedoch besteht die Aufgabe der Hemmfeder 18 darin,
die Vorspannkraft der Feder 14 zu überwinden und damit den Reibungsverschleiß zwischen
den Klemmstücken 11 und den Laufflächen 15 und 16 zu vermindern.
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Bei bestimmten Anwendungen kann die vorgeschlagene Hemmfeder 18 am
inneren Käfig 13 auch dann verwendet werden, wenn der Außenkäfig 12 gegenüber der
äußeren Lauffläche 15 nicht zentriert ist, z. B. wenn der innere Laufring stationär
angeordnet ist und die Klemmstücke 11 an der inneren Lauffläche 16 in Anlage gehalten
werden sollen, damit sie nicht der Zentrifugalkraft unterliegen. Hierbei hält die
Hemmfeder 18 die gesamte Kupplung 10 in Berührung mit dem stillstehenden
inneren Laufring 16, während der äußere Laufring 15 mit hoher Drehzahl umläuft.
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Die Fig.6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform 18' einer Hemmfeder,
welche ohne einen mittleren Ansatz 22 ausgebildet ist. Diese abgewandelte Form läßt
sich bei einer Freilaufkupplung 10 der beschriebenen Art verwenden, wenn die Kupplung
mittels eines konischen Dorns auf eine innere Lauffläche 16 aufgesetzt werden kann.
Diese abgewandelte Hemmfeder arbeitet genauso wie die in Fig.3 beschriebene, da
der Ansatz 22, nachdem die Feder einmal an einer Lauffläche 16 anliegt, keine Aufgabe
mehr zu erfüllen hat.
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Es ist ersichtlich, daß bereits vorhandene Freilaufkupplungen entsprechend
dem Grundgedanken der Erfindung umgebaut werden können. Die beschriebenen Hemmfedern
sind einfach in der Form und zuverlässig im Betrieb. Die Hemmfedern 18 bestehen
vorzugsweise aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, so daß derReibungsverschleiß
zwischen den Federn 18 und der Lauffläche 16 verringert wird. Die in eine
Kupplung eingebauten Hemmfedern 18 haben den Vorteil, daß sie den Reibungsverschleiß
zwischen den Klemmstücken 11 und den Laufflächen 15 und 16 vermindern und hierdurch
die Lebensdauer der Freilaufkupplung vergrößern.