-
Freilaufkupplung Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, bestehend
aus einem inneren und einem äußeren Laufring, die durch einen an den Laufringen
anliegenden Gleitlagerring in konzentrischem Abstand voneinander gehalten sind,
und einem zwischen den Laufringen angeordneten Kranz von Klemmkörpern, die in einem
einen Abstand zu den Laufringen frei lassenden Käfig geführt sind.
-
Freilaufkupplungen, die gleichzeitig als Lager dienen, sind in vielfacher
Ausgestaltung bekannt und spielen in der Technik, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik,
eine bedeutende Rolle, wobei die Forderung nach gedrängterer Bauweise bei gleichbleibender
oder größerer Lastaufnahme immer dringender wird.
-
Bei einer bekannten Freilaufkupplung dieser Art sind beiderseits der
Klemmkörper Wälzlager in Lagerkörpern angeordnet, die am äußeren Laufring der Kupplung
befestigt sind, wobei die Wälzlager auf dem inneren Laufring gelagert sind. Zwischen
den Laufringen sind die Klemmkörper in Käfigen geführt. Da die Lager außerhalb des
eigentlichen Kupplungsteils liegen, wird die axiale Länge der Kupplung verhältnismäßig
groß, was in vielen Fällen nicht tragbar ist.
-
Es ist ferner bekannt, zwischen den Laufringen abwechselnd Lager-
und Klemmkörper anzuordnen. Hierbei kann natürlich nur eine um die Lagerkörper verminderte
Anzahl Klemmkörper vorgesehen werden, was nur auf Kosten der Leistungsübertragung
geht.
-
Eine andere bekannte Kupplung weist zwei beiderseits der Laufringe
angeordnete Scheiben auf, die mit dem äußeren Laufring fest verbunden sind und auf
Ansätzen des inneren Laufringes drehbar gelagert sind. Die eine dieser Scheiben
ist an einem auf der die Kupplung tragenden Welle drehbar angeordneten Zahnrad befestigt,
so daß auch dieses mit zur Lagerung herangezogen wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichzeitig als Lager
dienende Freilaufkupplung zu schaffen, die bei verhältnismäßig kleinen axialen und
radialen Abmessungen eine größere Leistungsübertragung gewährleistet, als dies bisher
möglich war.
-
Zu diesem Ziel sieht die Erfindung bei einer Freilaufkupplung der
eingangs erwähnten Art vor, daß der Gleitlagerring einen U-förmigen Querschnitt
aufweist, dessen offene Seite axial gerichtet ist und in radialem Abstand angeordnete
Schenkel aufweist, die zwischen dem Käfig und den Laufringen, diese auf Abstand
haltend, liegen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstands
ist vorgesehen, das mindestens an einem der Laufringe eine Reibungshemmvorrichtung
angreift, welche aus zwei oder mehr am Kupplungsumfang gleichmäßig verteilten Schleifern
besteht, die mit wenigstens einem der Käfige fest oder lösbar verbunden sind und
durch Öffnungen der Gleitlagerringe hindurchgreifend an der ihnen zugeordneten Kupplungslauffläche
schleifend anliegen.
-
Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in
den Zeichnungen, die nachfolgend beschrieben werden sollen, gezeigt.
-
In den Zeichnungen zeigt Fig.1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie
2-2 der Fig.1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht gemäß
einem Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der
Linie 4-4 der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht
einer abgewandelten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kuplung, Fig.6 eine
geschnittene Teilansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig.7 eine teilweise
geschnittene Ansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kupplung.
In den verschiedenen Ansichten sind die einander entsprechenden
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemäße Freilaufkupplung
besteht aus einer Mehrzahl von kippbaren Klemmstücken 11, einem äußeren starren,
ringförmigen Käfig 12, einem inneren starren ringförmigen Käfig 13 und einem ringförmigen
gekröpften Federband 14. Neben den axialen Stirnflächen der Kupplung 10 befinden
sich zwei Lagerringe 15 und 16, die nachfolgend ausführlicher beschrieben werden.
In den Käfigen 12 und 13 befinden sich Öffnungen 17 und 18, durch die sich die Klemmstücke
11 in radialer Richtung erstrecken. Die in Umfangsrichtung weisenden Flächen der
Klemmstücke 11 und der Öffnungen 17 und 18 sind so ausgebildet, daß sie innerhalb
des Kippbereichs der Klemmstücke 11 miteinander in Berührung bleiben. Das zwischen
dem äußeren Käfig 12 und dem inneren Käfig 13 liegende gekröpfte Federband 14 weist
Öffnungen 19 auf, durch die sich die Klemmstücke 11 hindurch erstrecken. Die Kupplung
10 ist mit den Lagerringen 15 und 16 zwischen einem äußeren Laufring mit einer zylindrischen
Oberfläche 20 und einem inneren Laufring mit einer zylindrischen Oberfläche
21 angeordnet.
-
An jedem der Klemmstücke 11 befinden sich zwei exzentrische zylindrische
Keilflächen 22 und 23, die an den Oberflächen 20 und 21 des äußeren
bzw. inneren Laufringes zur Anlage kommen. An dem gekröpften Federband 14 sind federnde
Zungen 24 ausgebildet, welche in die Öffnungen 19 hineinragen und federnd an den
Klemmstücken 11 zur Anlage kommen. Form, und Arbeitsweise der Klemmstücke 11, der
Käfige 12 und 13 und des Federbandes 11 sind bei Freilaufkupplungen an sich bekannt.
-
Die Erfindung betrifft die Lagerringe 15 und 16 und ihre Anordnung
in der Kupplung 10. Der in Fig. 2 gezeigte Lagerring 15 besteht aus geeignetem Lagerwerkstoff,
wie beispielsweise Bronze, und hat einen U-förmigen Querschnitt. Die radial außen
bzw. innen liegenden Schenkel 25 und 26 des Lagerringes umfassen die Ringteile
der Käfige 12 und 13.
-
Am Schenkel 25 ist eine äußere zylindrische Fläche 27 vorgesehen,
die als Lagerfläche die äußere Laufringfläche 20 berührt. Der Schenkel
26 ist mit einer zylindrischen Oberfläche 28 versehen, welche als Lagerfläche
an der Oberfläche 21 des inneren Laufringes zur Anlage kommt. Vorzugsweise sollen
ääe Lagerringe 15 und 1ö gegenüber aer rläcne zu des äußeren Laufringes ein
kleineres Spiel haben als gegenüber der Oberfläche 21 des inneren Laufringes.
-
Der Schenkel 25 des Lagerringes 15 weist eine zylindrische
Oberfläche 29 auf, die der Außenfläche 30 des äußeren Käfigs 12 gegenüberliegt.
Die Innenfläche 31 liegt der Stirnfläche 32 des Käfigs 12 gegenüber. Der Abstand
dazwischen beträgt einige hundertstel Millimeter. Zur Erläuterung ist er in den
Zeichnungen übertrieben dargestellt.
-
Der Schenkel 26 des Lagerringes 15 weist eine zylindrische
Innenfläche 33 auf, die einer Fläche 34 des inneren Käfigs 13 gegenüberliegt. Die
Innenfläche 31 liegt ebenfalls der Stirnfläche 35 des Käfigs 13 gegenüber. Auch
hier ist der Abstand zum Zwecke der Erläuterung vergrößert dargestellt. Doch ist
hier aus nachfolgend noch zu erläuternden Gründen der Abstand größer als zwischen
dem Käfig 12 und dem Lagerring 15. Der Lagerring 16 ist seinem Aufbau nach dem Ring
15 ähnlich und weist Schenkel 36, 37 auf, welche die Ringteile der Käfige 12 und
13 in der oben beschriebenen Weise umfassen. Die äußere zylindrische Oberfläche
38 liegt als Lagerfläche eng an der äußeren Laufringoberfläche 20 an, eine zylindrische
Oberfläche 39 kommt als Lagerfläche an der inneren Laufringoberfläche 21 zur Anlage.
Eine zylindrische Innenfläche 40 liegt einer Außenfläche 41 des äußeren Käfigs 12
und einer Innenfläche 42 einer Stirnfläche 43 des Käfigs 12 gegenüber.
-
Der Schenkel 37 des Lagerringes 16 weist eine zylindrische Innenfläche
44 auf, die einer Oberfläche 45 des inneren Käfigs 13 gegenüberliegt. Die Innenfläche
42 liegt ebenfalls der Stirnfläche 46 des Käfigs 13 gegenüber. Die relativen Abstände
zwischen den Käfigen 12 und 13 und dem Lagerring 16 sind die gleichen wie die Abstände
bei dem Ring 15.
-
Die Freilaufkupplung 10 wird zwischen der äußeren Lauffläche 20 und
der inneren Lauffläche 21 so angeordnet, daß der eine Laufring gegenüber dem anderen
in einer festgelegten Richtung frei laufen kann. Hierbei haben die Klemmstücke 11
zwischen den Laufflächen 20 und 21 eine minimale radiale Länge. Das gefaltete Federband
14 sorgt dafür, daß die Klemmstücke 11 so vorgespannt werden, daß die Oberflächen
22 und 23 an. den äußeren und inneren Laufflächen 20 und 21 gleiten.
Wenn die relative Drehrichtung der Laufringe umgekehrt wird, kippen die Klemmstücke
11 so, daß sie sich zwischen der äußeren Lauffläche 20 und der inneren Lauffläche
21 zu maximaler radialer Länge aufrichten und auf diese Weise die beiden Laufringe
miteinander kuppeln. Die Käfige 12 und 13, welche mit ihren Öffnungen 17 und 18
die Klemmstücke 11 umfassen, sorgen dafür, daß die Klemmstücke 11 phasengleich kippen.
Die Schenkel 25 und 26 bzw. 36 und 37 der Lagerringe 15 und 16 sind gegenüber den
Käfigen 12 und 13 mit geringem Spiel angeordnet, wodurch ein radialer Versatz der
Käfige begrenzt wird.
-
Wie bereits erwähnt, ist der axiale Abstand zwischen dem inneren Käfig
13 und den Lagerringen 15 und 16 größer als der axiale Abstand zwischen dem äußeren
Käfig 12 und den Ringen 15 und 16. Dadurch wird, wenn die Ringe 15 und 16 unbeabsichtigt
gegen die Kupplung 10 verschoben werden, verhindert, daß die Ringe 15 und 16 die
beiden Käfige 12 und 13 gleichzeitig berühren können. Es ist somit unmöglich gemacht,
daß die Käfige 12 und 13 über die Ringe 15 und 16 mechanisch miteinander verbunden
werden.
-
Ein Vorteil der Lagerringausbildung mit U-förmigem Querschnitt liegt
darin, daß die die Käfige 12 und 13 überlappenden Schenkel die Käfige 12 und 13
gegenüber den Laufringen 20 und 21 zentrieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
daß man Klemmstücke von größerer axialer Länge und dementsprechend größerer Belastbarkeit
bei vorgegebenem Einbauraum für die Kupplung anwenden kann.
-
Bei bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, die durch Reibung hervorgerufene
Hemmung der Käfige 12 und 13 gegenüber den Laufflächen 20 und 21 zu vergrößern.
Diesem Zweck dienen die gewandelten Ausführungsformen gemäß Fig. 5 bis` Bei der
ersten Abwandlung gemäß Fig. 5 ist der äußere Käfig 12' mit einem Schleifschuh 47
versehen, der, wie Fig. 6 zeigt, in Draufsicht eine T-förmige Gestalt aufweist und
dazu dient, an der äußereg-.
Lauffläche 20 Reibung zu erzeugen.
Der Schleifschuh 47 des Käfigs 12' erstreckt sich durch einen in dem Lagerring 16
vorgesehenen Öffnungsschlitz 48. Die Größe der Reibung, den der T-förmige Schleifschuh
47 an der äußeren Lauffläche 20 ausübt, hängt von dem Federungsvermögen des Werkstoffs
ab, aus dem der Käfig 12' hergestellt ist.
-
In ähnlicher Weise ist der innere Käfig 13' mit einem T-förmigen Schleifschuh
50 versehen, der an der inneren Lauffläche 21 Reibung verursacht. Dieser T-förmige
Schleifschuh 50 erstreckt sich durch einen in dem Lagerring 16 vorgesehenen Öffnungsschlitz
51.
-
Die Aufgabe der Reibung zwischen den T-förmigen Schleifschuhen 47,
50 und den Laufflächen 20, 21 besteht darin, die Klemmstücke 11 entgegen der Wirkung
des Federbandes 14 in eine entkuppelte Stellung zu kippen, wenn die Kupplung 10
im Freilauf arbeitet. Diese zusätzliche Hemmung an der Kupplung 10 hat den Vorteil,
daß sie den Reibungsverschleiß zwischen den Laufflächen 20 und 21 und den Klemmstücken
11 vermindert. Des weiteren sorgt diese Reibung über die Käfige 12' und 13' dafür,
daß die Klemmstücke 11 in eine eingekuppelte Stellung gekippt werden, wenn sich
die relative Drehrichtung der Laufflächen umkehrt.
-
Bei der Ausführungsform der Kupplung gemäß Fig. 7 wird die Reibung
zwischen dem äußeren Ring 12' und der äußeren Lauffläche 20 in gleicher Weise wie
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 hervorgerufen; ein T-förmiger Schleifschuh
47 erstreckt sich durch einen in, dem Lagerring 16 vorgesehenen öffnungssehlitz
48. Die Reibung zwischen dem inneren Käfig 13 und der inneren Lauffläche 21 wird
hervorgerufen durch eine sehnenartige, auf den inneren Käfig 13 aufgesteckte Hemmfeder
52, die als Schleifer am Laufring 21 anliegt. Bei der Schleiferausbildung nach Fig.
5 wie auch bei der nach Fig. 7 wird die axiale Baulänge der Kupplung gegenüber der
Ausführung nach Fig. 1 bis 4 nicht erhöht, und auch die hohe Belastbarkeit der Kupplung
bleibt erhalten.