DE1450157A1 - Klemmkoerper-Freilaufkupplung - Google Patents

Description

EESSLBE & 00. GmbH. 7083 Wasseralfingen/Württ,

den 16.1.1964

Dr. Expl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmkörperfreilaufkupplung, bei der die Klemmkörper zwischen kreiszylindrisohen konzentrischen Klemmbahnen kippbar angeordnet sind und beim Überholvorgang von einer Klemmbahn abgehoben werden.

Bekannterweise tritt bei Klemmkörper-Freilaufkupplungen, deren Klemmkörper beim Überholvorgang mit beiden Klemmbahnen in Berührung stehen, Verschleiß zwischen mindestens einer Klemmbahn und den Klemmkörpern auf. Auf der kreiszylindrischen ELemmbahn wirkt Bich der Verschleiß nur als geringe Durchmesseränderung aus, die den sogenannten Spalt zwischen Innen- und Außenklemmbahn vergrössert. Die geometrische Form der Klemmbahnen bleibt jedoch bewahrt. Anders bei den Klemmkörpern. Diese stehen anfänglich, an einer von ihnen aus betrachtet gleichbleibenden Stelle, beim Überholvorgang in Linienberührung mit der sich relativ zu ihnen bewegenden Klemmbahn, da sie ja immer eingriffsbereit sein müssen. Deshalb werden die Klemmkörper immer an dieser gleichbleibenden Stelle verschlissen. Es schleifen sich kleine Flächen an. Die geometrische Form ändert sich und damit die Eeibungswinkel, deren entscheidenden Bedeutungen für den Kupplungs- und Momentübertragungsvorgang bekannt «Lad.Auch die Spaltvergrößerung verändert die Eeibungswinkel in ungünstigem Sinne·

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Es sind Freilaufkupplungen bekannt, deren Klemmkörper durch die Zentrifugalkraft bei hohen Drehzahlen von der inneren Klemmbahn abgehoben werden, um die Reibungs- und Verschleißerscheinungen wenigstens bei hohen Überholdrehzahlen zu vermeiden. Dies wird durch die besondere Schwerpunktlage der Klemmkörper erreichte Solche Kupplungen haben jedoch den grossen Nachteil, daß sie bei hohen Drehzahlen, wenn die Klemmkörper durch die Zentrifugalkraft von der inneren Klemmbahn abgehoben worden sind, nicht mehr einschaltbar sind· Sie sind erst dann wieder einschaltbar, wenn die Drehzahl so niedrig geworden ist, daß die Klemmkörper an der inneren Klemmbahn zur Anlage kommen. Wenn sich dabei ein Klemmkörper zu früh anlegt, faßt er allein und hat das Gesamtmoment zu übertragen, was er mit Sicherheit nicht aushält. Ferner bleibt der Verschleiß bei niedereren Drehzahlen immer noch an allen Kiemmkörpern wirksam·

Es sind auch Freilaufkupplungen bekannt, in denen die Klemmkörper durch Klemmschuhe vor großem Verschleiß geschützt werden. Teilweise sind sie auch als Freilaufkupplung-Wälzlager-Kombination ausgeführt» Diese Ausführungen haben den Nachteil, daß die Klemmschuhe verhältnismäßig viel Raum beanspruchen, wodurch weniger Klemmkörper untergebracht werden können und die übertragbaren Momente, aie der tragenden Klemmkörperzahl, proportional sind, ebenfalls verhältnismäßig klein bleiben· Außerdem wird dabei die Gesamtreibung nicht verringert, sondern nur an andere Stellen verlagert.

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Es ist auch eine Freilaufkupplung bekannt, die in einer Hingnut des einen Kupplungelaufringes einen freidrehbaren Ring enthält, der jedoch nur zur Abstützung von Stiften dient, welche wiederum über Federn die Klemmkörper einzeln an beide Klemmbahnen andrücken· Im Sinne der Notwendigkeit, die Berührung der Klemmkörper mit beiden Klemmbahnen beim Überholvorgang zu vermeiden, bringt diese Ausführung keine Verbesserung. Sie Teraeidet lediglich zusätzliche Reibung der Federstifte auf der Laufbahn.

Ee ist auch die Verwendung von Hilfsfreilaufkupplungen bei βehaltbareη Freilaufkupplungen bekannt· Hierbei handelt es sich aber lediglich um Lösungen der Schaltungsprobleme selbst· Die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird von diesen Ausführungen weder in Angriff genommen noch gelöst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, bei Klemmkörper-Freilaufkupplungen die Berührung der Klemmkörper mit beiden Klemmbahnen bei Überholvorgängen in allen Drehzahlen, ohne Verwendung von Klemmschuhen, zu vermeiden, wobei die Fähigkeit dieser Freiläufe, bei jeder Drehzahl zu fassen und zu lösen, gewährleistet sein muß. Die Gesamtreibungsverluste, die bei den bisher bekannten Ausführungen der vorhandenen Klemmkörperzahl proportional waren, sollen außerdem stark herabgesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Klemmkörper-Freilaufkupplung, in der die Klemmkörper durch den Ring

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einer kleinen Hilfefreilauf kupplung τοη einer ihrer Klemmbahnen in sehr geringe» Maße abgehoben werden, eelange kein Drehmoment übertragen wird, weil der Hing einen etwas größeren Durchmesser hat, als diese Klemmbahn. Alle Klemmkörper werden, bei jeder Drehzahl τοπ einem federgurt mit der Hilfsklemmbahn- und der gegenüberliegenden Hauptklemmbahn in Berührung gehalten, damit sie alle gleiche Belatirlagen in Becug auf die anliegende Hauptklenabahn haben, von der sie abgehoben sind« Die Mitnahmerichtungen τοη Haupt- und Hilfsfreilaufkupplung sind gleich»

Wenn die übertragung eines Drehnomentee beginnt, wird «unächet die Hilfefreilaufkupplung fassen und ein rerh&ltnismäßig kleines Moment über die Klemmkörper auf die τοη ihnen berührte Haupt·· klemmbahn übertragen· Bei diese» kleinen Moment rerformt sieh der genau koneentriech tu «einer anliegenden Hauptklemmbahn gelagerte Ring der Hilfefreilaufkupplung elaetieoh unter dem Druck der Klemmkörper. Damit kernen diese gleichzeitig eur Berührung mit der «weiten Hauptkleambahm, werten gleiehmälig beansprucht

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und übertragen nun das Hauptmoment ewiechen beiden Hauptklemmbahnen·

Das lösen erfolgt in umgekehrter Weise. Die Klemmkörper werden dann τοη der iinen Hauptklemiibakn abgeheben «nd v#a Jedergurt, der mit der anderen Hauptklemmbahn straff rereimten iet, mit* genoaunen« Diese nehmen nun auch über die HilfskleÄMbahn dta Ring der Hilfeireilaufkupplung mit, während i.i· tsr die Hilfefreilaufkupplung tragende Hauptriag still stehen kann. Die

Hilf efreilauf kupplung ist mit wenigen Klemmelememten nur für

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ein kleines Drehmoment zu dimensionieren, wodurch sie nur geringen Baum beansprucht·

Sie Hilfsfreilaufkupplung wird am zweckmäesigaten als axial wirkende Freilaufkupplung ausgeführt· Sie kann aber auch als radial wirkende Freilaufkupplung ausgeführt werden· Ob sie in der Mitte oder zu beiden Seiten einer Hauptklemmbahn angebracht wird, bleibt für di· Funktionsfähigkeit gleichgültig. Wenn es auch zweckmäßig ist, die Uilfsfreilaufkupplung an der inneren Hauptklemmbahii anzubringen so ist es* doch grundsätzlich möglich, sie auch in die äußere Hauptklemmbahn einzubauen·

Welche Form die Klemmelemente der Haupt- und Hilfsfreilaufkupplung haben, ist prinzipiell gleichgültig· Alle Klemmelemente werden einzeln, z.B· durch Wendel-^Blatt-^umai- oder sonstige Federn, in Eingriffabereitechaft gehalten·

Ein wesentlicher Fortschritt gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß mit dieser Erfindung eine Freilaufkupplung geschaffen worden ist, die in ihrem Hauptteil, welcher das Hauptmoment überträgt, Tollkommen reibungs- und rerschleißfrei arbeitet und dabei bei jeder Drehzahl einwandfrei funktioniert·

Der zweite wesentliche Fortschritt besteht darin, daß die Heibungsrerluste, die der Anzahl der reibenden Klemmelemente proportional sind, nun nur noch an den äußerst wenigen Klemmelementen der Hilfsfreilaufkupplung entstehen, denn nur diese haben nooh die Gleitbewegungen des Überholvorgängeβ auszuführen. Die · Geeamtreibungsrerluete sind damit stark Termindert.

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Ein dritter wesentlicher Portschritt besteht darin, daß nun die einzigen Versehleißerseheinungen, die noch in der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung entstehen, technisch vollkommen beherrschbar sind. So können zum Beispiel die Klemmelemente der Hilfsfreilaufkupplung als Klemmkeile ausgeführt sein, da genügend Baum in Umfangrichtung für sie vorhanden ist. Durch den Ve rs chi e iß wird an ihnen der Reibungswinkel nicht verändert· Wegen der verhältnismäßig großen Länge und Fläche der Kiemmkei-Ie verteilt sich der Verschleiß auf ihre ganze Fläche, macht sich also nicht so schnell bemerkbar, wie an kleinen Flächen bzw« Berührungslinien und wird durch die große Haehstellreserve, die Klemmkeile besitzen, in seiner Wirkung ausgeglichen, so daß sehr hohe Lebensdauer erreicht wird. Bs können dabei auch je zwei Klemmkeile zusammenwirken.

Die Abbildungen zeigen Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung,

Abbildung 1 zeigt die Ansicht einer Klemmkörper-Freilaufkupplung , deren Hilfsfreilaufkupplung Klemmrollen besitzt·

Abbildung 2 stellt den Schnitt A-B von Abbildung 1 dar·

Abbildung 5 zeigt die Ansicht einer Klemmkörper-Freilaufkupplung, deren Hilfefreilaufkupplung Klemmkeile besitzt«

Abbildung 4 stellt den Schnitt c - D von Abbildung 3 dar· Abbildung 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele des Federgurtes·

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Abbildung 7 stellt den Schnitt 1 - F in Abbildung 1 dar·

Die neue Kleamfcörper-Freilaufkupplung ist nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert·

Der Innenring 1 trägt die Hilfsfreilauikupplung, die aus dem Klug 4, den Klemmrollen 5 bzw. Klemmkeilen 14 und den Blattfedern 7 die auf dem Ring 4 befestigt sind, bzw« Wendelfedern 15, die eich am Anschlag 13» der auf Hing 4 sitzt, abstützen, besteht· Der Ring 4 sitzt genau konzentrisch auf dem Innenring 1 «dt sehr geringem Laufspiel und hat einen etwas größeren Durchmesser al« der Innenring 1· Die Klemmkörper 2 werden rom Federgurt 6 bzw. 12, der mit dem Außenring 3 straff verbunden ist, •tändig mit der Hilfeklemmbahn θ des Hinges 4 und der Hauptklemmbahn 10 de· Außenringeβ 3 In Berührung gehalten« Der Ring 4 besitzt beiderseits die Eindrehungen 11, damit er unter dem Druck der Klemmkörper elastisch und zugleich federnd verformbar ist· Im Üstrholsustand dreht sich entsprechend den Abbildungen 1 und 3 der JLuflenring 3 mit dem Federgurt 6 bzw· 12, den Klemmkörpern 2 und dem Ring 4 relativ zum Innenring 1 im Uhrzeigersinn» Di« Klemmkörper 2 sind dabei τοη der Hauptklemmbahn 9 abgehoben. Die durch Federkräfte an den Ring 4 angedruckten Klemmkörper 2 verformen den Ring 4 hierbei nicht nennenswert«

Wenn der litnahmezustand beginnt, ist der Außenring 3 mit dem Federgurt 6 bzw» 12 und den Klemmkörpern 2 bestrebt, den Ring 4 relatir sum Innenring 1 Im Gegensinn des Uhrzeigers zu drehen· Dabei rerklemmen sioh jedoch die Klemmrollen 5 bzw.Klemmkeile 14

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mit dem Innenring 1 und dem Ring 4 in axialer Richtung. Dem zufolge verklemmen sich, die Klemmkörper 2 mit Ring 4 und Außenring 3. Zwischen dem Innenring 1 und Außenring 3 ist nun Reibschluß vorhanden. Wenn das übertragene Drehmoment einen gewissen, im Vergleich zum übertragbaren Drehmoment geringen Wert erreicht hat, wird der Ring 4 unter der Kraftwirkung der Klemmkörper 2 so weit verformtj daß die Klemmkörper 2 nun auf der Hauptklemmbahn 9 zur Anlage kommen. Von nun an wird das Hauptmoment von der Hauptfreilaufkupplung 1, 2, 3» 6, bzw· 1, 2, 3, 12 allein übertragen, während die Hilfsfreilaufkupplung 1, 4, 5, 7, bzw· 1, 4, 14, 15 unter ihrem geringen Moment gespannt bleibt.

Das Lösen der Freilaufkupplung erfolgt umgekehrt.

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Claims (6)

145Θ157 Patentansprüche

1. Freilaufkupplung mit zwischen konzentrischen Laufringen kippbar angeordneten Klemmkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß zum geringen Abheben der Klemmkörper (2) von einer Hauptkleimbahn (9) der Hing (4) einer in diese Hauptklemmbahn (9) eingelassenen Hilfsfreilaufkupplung (1, 4, 5, 7, bzw. 1, 4, 14, 15) verwendet wird, der genau konzentrisch zur Hauptklemmbahn (9) gelagert ist und die Mitnahmerichtung der Hauptfreilaufkupplung (1, 2, 3, 6, bzw. 1, 2, 3, 12) mit der mtnahmeriehtung der Hilfsfreilaufkupplung (1, 4, 5, 7, bzw. 1, 4, 14, 15) übereinstimmt.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß der Eing (4) einen etwas größeren Durchmesser, als der Innenring (1) hat, elastisch verformbar gestaltet ist und mit Hilfsklemmelementen (5, 14) zusammenwirkt, die sich in Sperreteilung gegen die Seitenwände der Hute im Innenring (1) abstützen.

3· Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eing (4) unter seinen Hilfsklemmbahnen (8) Eindrehungen (11) aufweist·

4_# Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hing (4) Aussparungen zur Aufnahme der Hilfsklemmelemente (5» 14) besitzt.

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5. Freilaufkupplung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klemmkörper (2) von einer Jederungseinrichtung an die Hilfsklemmbahn (8) des Ringes (4) und die Hauptklemmbahn (10) des Außenringes (3) angedrückt wird«

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückung der Klemmkörper (2) an den Ring (4·) und Außenring (3) durch Federgurte (6 bzw. 12) erfolgt, die mit dem Außenring (3) in einer radialen Mut straff verbunden sind.

7· Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (1) zur Aufnahme der Hilfsfreilaufkupplung (1, 4, 5, 7 bzw. 1, 4,. 14, 15), aus zwei Teilen besteht, die nach Einbau der Hilfsfreilaufkupplung (1, 4, 5, 7» bzw. 1,4, 14, 15) miteinander verschraubt oder anders verbunden und gesichert sind.

Wasseralfingen, den 16.1.1964

SLiJR & CO. Gm

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