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Freilaufkupplung mit Klemmrollen Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung
mit Klemmrollen, die je eine Ringrille aufweisen, in welche je eine die Klemmrolle
im Einkuppelsinn belastende Biegefeder mit geringem axialem Spiel eingreift, ferner
mit einem zylindrischen Laufring und einem dazu koaxial angeordneten Klemmstern
mit schwach keilförmig ansteigenden Klemmbahnen und je einer Steilschulter an jeder
Klemmbahn, an welcher die Klemmrolle im Freilaufzustand anliegt. Von derartigen
Freilaufkupplungen wird verlangt, daß sie als überholkupplung oder Schaltwerkselement
große Drehmomente übertragen können, dabei aber axial und radial möglichst klein
sind.
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Eine bekannte Freilaufkupplung der eingangs genannten Bauart besitzt
in Ausnehmungen des Klemmsternes eingelassene Gleitsteine, die zur axialen Festlegung
und Führung in die Rille jeder Klemmrolle eingreifen und die unter der Wirkung von
in Radialbohrungen des Klemmsternes untergebrachten Schraubenfedern die Klemmrollen
im Einkuppelsinn belasten (französische Patentschrift 1158 658): Diese Anordnung
bedingt eine große radiale Bauhöhe.
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Eine andere bekannte Freilaufkupplung, bei der die Klemmrdllen durch
Borde des Außenringes axial festgelegt und geführt sind, verwendet zur Anfederung
der Klemmrollen Biegefedern, die mit ihrem einen Ende am Klemmstern befestigt sind
(französische Patentschrift F726 504). Diese Anordnung erfordert einen großen gegenseitigen
Abstand der Klemmrollen, hat also eine geringe Rollenanzahl und weist wegen der
am Außenring vorgesehenen Borde auch eine große axiale Baulänge auf.
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Eine weitere bekannte Freilaufkupplung. arbeitet mit einem außermittig
in einem Wellendurchbruch angeordneten Rollenpaar, welches über eine Drahtbiegefeder
verbunden ist, die in eine Ringrille der Klemmrollen eingreift (USA.-Patentschrift
3 064 777). Diese Ausführung arbeitet mit nur zwei Klemmrollen, die sich gegeneinander
abstützen, und sie ist demzufolge nicht geeignet, größere Drehmomente zu übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die axiale Festlegung und
Führung der Klemmrollen ausschließlich über die Biegefedern zu erreichen, und die
Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Kopfschleifen der haarnadelförmig gebogenen
Federn mit geringem Axialspiel in eine die Steilschultern in Umfangsrichtung durchsetzende
Nut eingreifen, und daß von den Federschenkeln der eine sich am Klemmstern abstützt,
der andere in die Ringrille der Klemmrolle hineinragt und die Klemmrolle am zylindrischen
Laufring der Kupplung andrückt. Um die wirksame Länge der haamadelförmig gebogenen
Federn zu vergrößern und eine flache Federkennlinie zu erreichen, sind in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung die Kopfschleifen der Federn in einer Ebene liegende
Doppelschleifen, die in die Ringrillen der benachbarten Klemmrollen hineinragen
können, um dadurch die Führung der Klemmrollen noch sicherer zu gestalten.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand von Zeichnungen
in Ausführungsbeispielen erläutert.
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In den F i g. 1 und 2 ist eine Freilaufkupplung im Axialschniitt und
im Seitenschnitt dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus dem Außenring 1 mit
zylindrischer Laufbahn 1', dem mit schwach keilförmig ansteigenden Klemmbahnen 2
.und Steilschultern 3 versehenen Klemmsternen 4 und den zylindrischen Klemmrollen
5. Wie deutlicher aus den F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, welche die in F i g. 1
und 2 dargestellte Freilaufkupplung in größerem Maßstab veranschaulichen, sind die
Klemmrollen 5 mit einer mittig angeordneten Ringrille 6 versehen. In diese Ringrille
6 greifen die Schenkel. 7' und 7'.' einer haarnadelförmig gebogenen Blattfeder 7
ein, die sich durch eine alle Steilschultern 3 des Klemmsternes 4 in Umfangsrichtung
durchsetzende Nut 8 erstreckt und mit ihrer Kopfschleife 7"' in die Ringrille der
benachbarten Klemmrolle 5 hineinragt. Auf diese Weise können die Federn 7 neben
ihrer eigentlichen Aufgabe, nämlich dem Anfedern der Klemmrollen 5 am zylindrischen
Laufring 1, zusätzlich auch die axiale Festlegung und Führung der Klemmrollen
5 übernehmen, so daß dafür keine weiteren Mittel erforderlich sind.
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Eine abgeänderte Blattfederform ist in F i g. 5 gezeigt, wobei zur
Vergrößerung der wirksamen Federlänge und zur Erzeugung einer flachen Federkennlinie
die Kopfschleifen 7"' der Federn 7 als in einer Ebene liegende Doppelschleifen ausgebildet
sind.
Eine weitere Besonderheit ist in den Fig. 6 und 7 schematisch
veranschaulicht. Je nachdem, ob die Freilaufkupplung überwiegend im Leerlauf arbeitet
oder aber eine exakte Schalttätigkeit auszuführen hat, werden die im Rillengrund
der Klemmrolle 5 anliegenden freien Schenkelenden 7x der Federn 7 mehr oder weniger
.stark nach außen abgewinkelt. Bei Freilaufkupplungen, die während des größten Teiles
ihrer Laufzeit im Leerlauf arbeiten, soll insbesondere bei höherer Leerlaufdrehzahl.
die. Leerlaufreibung klein sein, damit Erwärmung und Leistungsverlust klein bleiben.
Es ist außerdem erwünscht, daß sich die Klemmrolle von der keilförmig ansteigenden
Klemmbahn 2 am Klemmstern 4 abhebt, um an-dieser Stelle, die in Klemmstellung immer
von der Rolle berührt wird, Verschleiß zu verhindern. Diese Forderung:=wird .-erfüllt;-
wenn- gemäß Fig. 6 der mit a bezeichnete Winkel des im Rillengrund der Klemmrolle-5
anliegenden Federschenkelendes 7x kleiner ist als 11°, da dann die in Klemmrichtung
wirkende Komponente der Federkraft PK2 kleiner ist als@die Reibungskraft PR 2- zwischen
dem Außenring l_ und der Klemmrolle 5, so daß die Klemmrolle sich in Richtung
auf die Steilschulter 3 zu bewegt, bis sie an dieser anliegt. In dieser-Stellung
hat sich die Kleminrölle 5 von der Klemmbahn 2 um einen Betrag A abgehoben und liegt
nur noch mit leichtem Druck an der Laufbahn 1' und der Steilschulter 3 an. Beim
Wechsel der relativen Drehrichtung der beiden Laufringe wird die Rolle 5 .durch
die .Reibung am Außenring 1-in Klemmrichtung bewegt, bis sie auch die innere .Klemmbahn
2 wieder berührt und damit die Klemmwirkung eintritt.
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Für eine Freilaufkupplung, die eine exakte Schalttätigkeit auszuführen
hat, wählt man den Schenkelwinkel a wesentlich größer als 11°, wie F i g. 7 zeigt.
Die in Klemmrichtung wirkende Komponente der Federkraft PK1 ist in diesem Fall größer
als die zwischen -dem Außenring 1 und den Klemmrollen 5 wirkende Leerlaufreibung
PR 1, so daß die Klemmrolle 5 immer in Kontakt mit der Außenlaufbahn 1' und der
Klemmbahn 2 bleibt. Bei einem Wechsel der Drehrichtung bzw. der Relativgeschwindigkeiten
tritt also sofort die Klemmwirkung ein.
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Eine zerlegbare Freilaufkupplung hat zur Voraussetzung; daß die Klemmrollen
5 mit dem Klemmstern 4 so verbunden sind, daß sie sich zwar frei bewegen
können, aber auch bei entferntem Außenring 1 mit dem Klemmstern 4 verbunden bleiben.
Wie die F i g. 8 und- 9 zeigen, wird dies in einfacher Weise dadurch erreicht, daß
ein Sprengring 9 von außen in die Ringrillen 6 der Klemmrollen 5 eingelegt wird.
An .Stelle eines Sprengringes kann auch ein elastischer geschlossener Ring (z. B.
aus Kunststoff oder Gummi) oder eine Schlauchfeder verwendet werden, um die Klemmrollen
5 auf dem Klemmstern 4 zu halten, ohne jedoch die für eine einwandfreie Funktion
der Freilaufkupplung erforderliche Bewegung der Klemmrollen 5 zu beeinträchtigen.
Die beschriebene Ausbildung einer Freilaufkupplung ermöglicht es, viele. Klemmrollen
mit einer im Verhältnis zur Gesamtbreite der Kupplung großen wirksamen Rollenlänge
unterzubringen. Dadurch ergeben sich für die Kupplung günstige Abmessungen, zumal
auch die radiale Bauhöhe der Kupplung im Verhältnis zum Rollendurchmesser klein
ist, weil die Federn keinen zusätzlichen Bauraum erfordern. Alle Bauteile der Kupplung
sind einfach herzustellen, und auch der Zusammenbau und die Montage der Kupplung
gestalten sich günstig.