DE1450158A1 - Freilaufkupplung - Google Patents

Description

& Go. G.m.b.H.
Wasueralfingen/Württ.

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Es sind Fr.e.iiauikuuplu.igen bekannt, bei. denen zwiscxien den Laufringen Klemmkörper kippbar angeordnet sind, die sicn vermittels eines federnden Bolzens gegen einen besonderen Ring im Frailaufzustand abstutzen, der sich leicht drehbar am inneren Laufring befindet (DAS 1 145 865). Hierdurch soll die Reibung im Freilaufzustand herabgesetzt werden.

Bei einem anderen nicht zum Stand der Tecimik gehörenden Vorschlag für die Konstruktion einer Freilaufkupplung ist am oder im inneren Ring gleichfalls ein loser, umlaufender Ring vorgesehen, der ein wenig voröteht, so d ß sich im Freilauf- ^ustand die Klemmkörper gegen ihn abstützen.Dieser Ring wirkt mit einem Hilfsfreilauf in der Weise zusammen, d; ß bei der Sperrung dieser Ring zuerst in Eingriff kommt. Der Ring hat seitliche Einschnitte, in die sich federnd eindrückt, was von dem Ring vorsteht. Damit kommt der gesamta Innenring an seiner Lauffläche zum Tragen.

Beide Konstruktionen sind kompliziert und erfordern insbesondere sorgsamste Toleranzeinhaltung.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die eigentümlichen Vorteile des besonderen etwas vorstehenden Ringes auszunutzen, dagegen die Nachteile des losen Ringes bzw. des Hilfsfreiiaufes zu vermeiden, d.h. die Konstruktion zu ▼ereinfachen, ohne die Vorteile aufzugeben.

Demzufolge betrifft die Erfindung eine Freilaufkupplung mit zwischen den Laufringen kippbar angeordneten Klemmkörpern.

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und einem in einer Nut des Innenringes vorgesehenen um die Klemmkörper im j?reil£iufzua"oand zu führen, wobei gemäü dieser letztere Ring als ·Stützring der Klemmkörper aus. einer gumniiartigen,federnden Masse besteht, in der Nut des Innenringes.befestigt ist, und gegenüber der Mantelfläche des Innenring-as um soviel vorste-t, daß beim Sperren des Preilaufea die Klemmkörper mit ihrer gesamten Breite an dieser Mantelfläcne zur Anlage kommen und die vorstehende Masse des Stützringes elastisch, radial,axial oder in Umfangsrichtung verdrängt wird. Praktisch steht der Ring,etwa ο,2-cyj-mm vor.

In Sonderheit wird für den Stützring eine nach dem Diisoeyanat-Polyadditionsverfahren hergestellte Kunststoffmasse mit vorzugsweise einer Shorehärte von etwa 92 genommen, wie ein solcher z.B. im Simrit-Merkbuch 1959 der Carl Preudenberg K.G.,Weinheim Seite 16/17 beschrieben ist. Der Ring wird in die Nuten eingeklebt oder einvulkanisiert. Diese Nuten werden am Innenring entweder in der Mitte oder auch an beiden ünciseiten der Lauf-d.h. der Mantelfläche vorgesehen, f/erden die Nuten in der Mitte der Lauffläche ausgespart, so erhält der Ring schlauchartig einen Hohlraum oder eine Unterlage aus einem Schaumstoff, um die vorstehende Masse radial aufzunehmen. Befinden sich die Nuten an den Endseiten, so hat der Ring die Möglichkeit,sich nach der freien Seite hin stauchend also axial auszubauchen. Eine Massenaufnanme in Umfangsrichtung ergibt eine wellenförmige Verformung des Stützringes» Die Klemmkörper sind dabei erfindungsgemäß so konstruiert, daß ihre sich am Außen- bzw. Innenring aostützenden an sich spiegelbildlich zueinander verlaufenden Kurvenstücke in seitenvertauschter Weise aus einem Kreisbogenstück mit anschließendem logarithmischen Kurvenstück, nach der Gleichung r = a.e ^*⁷ .Dabei machen die Kreisbogenstücke 3/lo bis 5/lo der gesamten Kurvenstücke aus»

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Ihre Mittelpunkte liegen auf der Schnittlinie der Berührungspunkte der Klemmkörper mit Innen-und Außenring bei der kleinsten Klemmkörperhöhe. Die Kreisbogenstücke dienen im ersten Teil dem Freilaufzustand, der übrige Teil und die logarithm mischen Kurvenstücke bewirken die Sperrung. Bei der Konstruktion sind die Klemmkörperkurvenform und die Durchnies&erdiiferenz des Sttitzringes zum Innenring in der Y/eise aufeinander abzustimmen, daß der innere Klemmwinkel zwischen Klemmkörper und Stützring nur so groß ist, daß beim Aufsetzen (Sperren) der Klemmkörper auf die innere Ringbahn, der dann vorhandene innere Klemmwinkel zwischen Klemmkörper und Innenring kleiner ist als der Reibwinkel zwischen Klemmkörper und Innenring, d.h. der langenswert des inneren Kleminwinkels muß kleiner sein als der jM -Wert der Reibung'·

Das logarithmische Kurvenstück ist so ausgelegt, daß der Winkel zwischen der Normalen im Berührungspunkt und dem Radiusvektor über dae ganze logarithmische Kurvenstück konstant ist (logarithmisciie Spirale) , so daß beim weiteren Abrollen des Klemmlcörpers die Klemmwinkel annähernd gleich bleiben.

Von besonderem Vorteil ist, den Winkel zwischen der Normalen im Berührungspunkt und dem Radiusvektor des äußeren logarithmisciaen Kurvenstückes etwas größer zu halten, als den analogen Winkel am inneren logarithmischen Kurvenstück, damit die Klenuawinkel am Innen- und Außenring annähernd gleich groß ausfallen.

Die Klemmkörperform kann sich im übrigen an die bekannten Formen, anlehnen. Sie kann im Querschnitt Dreieckform mit einer Planfläche sein, es kann aber auch für den Querschnitt eine Form mit parallelen Plant liieren und oder c.uch mit auf diesen aufgesetzten Kreissegmenten gewählt werden. Auch Können die Klemmkörper durch eine Feder oder einen Käfig zusammengehalten werden.

Die erfindun^ygemäßen Freilaufkupplungen eignen sich besonders

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für Überholdrehzah-Len von mehr als luüü U/min, und werden daher für hydraulische Strömungswandler,Überholkuppiungen bei Mehrmotorenan.trieben, Rücklauf sperren bei Pumpen, G-e blas en, Transportvorriehtungen, wie Bänder und dergl. angewendet,,

Der besondere technische Portschritt ergibt sich dadurch, daß die Herstellung und Wartung sehr einfach und leicht ist.

Auch die Reparatur ist sehr einfach. Der Verschleiß wirkt sich nämlich im wesentlidaen am Stützring aus, weil dieser zuerst bei der Sperrung wirksam wird, wobei durch das durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Klemmkörper erreichte sanfte Einsetzen des Sperrens die Neigung zum Verschleiß herabgesetzt wird. Dieser geklebte oder einvulkanisierte Ring, der sich nicht gesondert dreht und keine Relativbewegung zum Innenring ausführt, was gleichfalls den Verschleiß erniedrigt, kann durch bekannte chemische Mitiel ohne korrodierende Einflüsse auf den Innenring auf- bzw. eingebracht und ohne dessen=mechanische Beschädigung von diesem Innenring gelöst werden. Ein neuer Ring ist ohne Schwierigkeiten wieder einzusetzen und festzukleben, auch seine Bearbeitung ist ohne weiteres möglich, denn der in Präge kommende Kunststoff hat trotz seiner elastischen Eigenschaften eine für die Bearbeitung ausreichende Härte und-Standfestigkeit.

Dieser Kunststoff ist an sich für eine Reihe von Zwecken eingesetzt worden, wie aus der erwähnten Schrifttumsstelle, dem Simrit-Merkbuch, zu entnehmen ist. An eine Verwendung für Freilaufkupplungen hat man bisher nicht gedacht. Hier ist man bei den herkömmlichen Stählen geblieben, die man gerade für solche Zwecke als Kugellagerstähle besonders ausgewählt und weiter entwickelt hat. Es ist auch überraschend, daß Kunststoff der in Präge kommenden Art so hohe Federungsbeanspruchungen aushält, wie sie von einem Stützring am Innenring verlangt werden, denn diese Beanspruchung ergibt sich nicht

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allein durch die Umdrehungszahl, sondern vervielfacht sich duroh die Zahl der Klemmkörper, von denen jeder für sioh in seinem Bereich eine federung des Ringes verlangt, während die Stellen daneben ohne Beanspruchung bleiben.Die Beanspruchung kommt dem gefürchteten Walken beim Gummireifen der Kraftfahr- ^ zeuge nahe.

In der beigefügten Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.

fig. 1 zeigt einen Schnitt duroh die Freilaufkupplung mit zwei Stützringen an den Endseiten der Mantelfläche des Innenringes,

fig. 2 die entsprechende Seitenansicht,

Jig. 3 zeigt den Stützring in der Mitte der Mantelfläohe,

Pig. 4 dessen Innenring, oben mit Stützring auf elastischer Unterlage, unten hohl als Schlauch,

fig. 5 die Seitenansicht zu Pig. 3,

Pig. 6 zeigt die Klemmkörper in vergrößertem Maßstab in freilauf- und zwei Sperrstellungen.

Zwisohen Innenring 1 und Außenring 2 sind die Klemmkörper 3» verbunden duroh eine feder 4 vorgesehen. Die Stützringe haben die Positionsaahlen 9-8.

Befinden sich die Stützringe, die, wie deutlich aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, stets vorstehen, an den Seiten der Mantelfläche des Innenringes, so können sie sich seitlich axial stauchend ausbauohen. Die Seitenplatte 9 hat eine entsprechende Aussparung·

Um die Stützringe 6-8 bequem einlegen zu können, ist der Innenring zweckmäßig geteilt und besteht aus den beiden Hälften la und Ib.

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9 0 9 8 13/0686 original inspected

Der Stützring 7 liegt auf einer elastischen tJnterlage Io auf $ 21. B. Schaumkunststoff· Die Stätsrlsge J und θ weiohen radial den

Klemmkörpern bei der Sperrung awa_t der Stützring 6 staucht sich in Umlauf richtung zwischen zwei aufeinander folgenden Klemmkörper^ Die ifuten können rechteckig öder rund gehalten sein«

Die Klemmkörper 3 sind in fig, 6 in verschiedenen Stellungen darge'stellt, 3 a freilauf s teilung. _f 3 b Vind. 3 c Klemme te Hangen« Die linie Io ist die Verbindfiagslinie der Berührungspunkte &@r ' Klemmkörper am Innen- tmd AuJesriiig. Die lurvenstüeke 11 a» Il-Is. der Klemmkörper sind Kreisbogen, lie Kurvenstüeke- 12 a_s 12 te 3ind logarithmische Kurvenstück©· Sie Mittelpunkte lic» 11 # der Kreisbogen liegen auf einer Sinie 13** die die kleinste KItSaH-körperhöhe darstellt und im übrigen so _t daß die Kreisbögen ta die logarithmisehen Kurtenstücke ohne Kmok übergehen» Die beiden logarithmisehen Kurvenstück© haben einen gemeinsamen Pol 14·* Im Klemmkörper 3 b sind des weiteren eingeaeichneti Der Winkel4fzwischen der Io23ßaleri 15a vom äußeren Berühru2igs~ Punkt des Klemiskörpers sus geseiüsaiien Mittelpunkt M ton und Xnnenrißg ( nicht gezeichnet } und dem-Badius Teetsr 16a äußeren Berührüngapunkt sum BaI 14« Ber Wißkel.da zwisciien der " Normalen 15 b vom inneren Berihr-uiigspunkij des Kleaaakörpers aus gemeinsamen Mittelpunkt £f von Auäen- und Innenring und dem Radius Vector 16 b νοκ inneren Berührungspunkt sum Pol 14* entsprechend der oben angegebenen Polargleichung ist also a die Entfernung vom Pol 14 im. Anfangspunkt der logarithmisehen Kurve, der Winkel tp ist der Polarwinkel und f ist der zum < Polar (f gehörende Radiusvektor »fit ist eine Konstante, von der die Größe der Winkel «ff und 4r abhängig ist. Der Winkel zwischen der Verbindungslinie Io der Berührungspunkte und der !formalen ' IS b durch den Berührungspunkt am Innenring' ist der innere Klemmwinkel^a, der Winkel zwischen der Verbindungslinie Io der Berührungspunkte und der Normalen 15 a ist der äußere Klemmwinkel fj . Die Klemmwinkel haben eine Größe zwischen 3° und

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vorzugsweise 4°

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Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß der Klemmkörper 3a im Freilaufzustand im Punkt 17 am Stützring 5-8 aufliegt. Dreht eich nun der Außenring in der Pfeilrichtung, so kippt der Klemmkörper allmählich in die Stellung 3ΐ>· Der ursprüngliche Berührungspunkt 17 wandert auf dem Kurvenstück unter elastischer Verformung des Stützringes nach Punkt 18. Eine analoge Wanderung findet auch am Außenring statt.

Bei einer Stellung des Klemmkörpers gemäß 5 c ist der Berührungspunkt 18 noch ein Stückchen nach 19 entsprechend dem elastischen Verhalten von Eingen und Klemmkörpern gewandert.

Aus dem Abrollen der Berührungspunkte 17 nach 18 in Darstellung 3b geht das allmähliche Bindrücken des Stützringes 5-8 hervor. Solches bedeutet,daß die Kupplung sanft zum Eingreifen kommt und andererseits, daß auch der Stützring 5-8 und mit ihm der Innenring nur eine gerinne VersehleißneiüUn£ hat, was sich natüz'lich auch auf den Außenring auswirkt.

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Claims (1)

1. PAIBFTAi-JSPE U CEE

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   / 1.)y Freilaufkupplung mit zwischen den Laufringen kippbar >—s angeordneten Klemmkörpern und einem in einer Nute des Innenringes befindlichen Ring, gegen den sicn die Klemmkörper bei Beginn der Sperrung abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer guinmiartig federnden Kunststoffmasse bestehende Ring (5-8) als Stützring in der Nute des Innenririges (1) befestigt ist und gegenüber der Mantelfläche des Innenringes nur soviel vorsteht, daß beim Sperren des Freilaufes die Klemmkörper an den Innenring zur Anlage kommen und die elastisch verdrängte Masse des Stützringes radial, axial oder in Umlaufrichtung ausweicht.

   2.) Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß der Stützring (5-8) aus einer nach dem Diisocyanat-Polyauditionsverfaliren hergestellten Kunststoifmasse besteht.

   3.) Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Shoreliärte des Stützringes (5-8) etwa 92 beträgt,

   4.) Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (6-8) in der Nute des Innenringes 1. klebt oder einvuikanisiert ist.

   5.) Freilauf kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, däß^die Nute für den Stützring (6) in der Mitte der Mantelfläche u&b~~Jnnenringes ausgespart wird.

   6.)Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endseiten der Mantelfläche Je eine Nute für zwei Stützringe (5) vorgesehen sind.

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   7») !Freilaufkup.,lung nacn Anspruch i, dadurch gekeunzelchneτ, daß die Muten rechteckig oder abgerundet gehalten sind.

   8.) freilaufKupplung nacn Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß der Stützring (8) schlauchartig ausgebildet ist.

   :).) !Freilaufkupplung nach Anspruch 1, daci,urch gekennzeichnet^ daß der Stützring (7) auf einen Schaumkunststoff (lo)
   als Unterlag? aufgesetzt ist.

   lo.) !Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Innenring Seitenscheiben (y) mit einer
   Aussparung vorgesehen sind.

   lie) !Freilaufkupplung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (la, Ib) geteilt gehalten ist.

   12,) !Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dauurch .-,ekennzeichnet, daß das Maß des Vorstehens des Stützrin^es (5-8) und die
   Kurvenform der Klemmkörper so aufeinander abgestimmt sind, daß auch nach der Sperrung und Anlage der Klemmkörper
   an den Innenring der innere Kleminv/inkel kleiner ist als
   der Reibung3winkel zwischen Klemkörper und Innen- bzw.
   Außenring.

   15.) Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch geicennzeiennet, daß die Kurven der Klemmkörper (3) aus einem Kreisbogenstück (11a, lib) und einem logarithmischen Kurvenstack
   (12a,

   14.) FrailiJ.ufkUjjjilung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogenstücke (Ha,üb) 5 Zehntel bis 5 Zehntel der Gesamtlänge der Klemmkörperkurven betragen.

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   15.) Freilaufkupplung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den logarithmischen Kurvenatücken beider Seiten de3
   gleiJEikörpers ein gemeinsamer Pol (14) auf der Verbindungslinie der Hadien der Mittelpunkte (lic,lld) der Kreisbogenstücke gegeben wird.

   16.) Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das logarithmische Kurvenstück (12a) des Klemmkörpera am Außenring mit einem größeren Winkel zwischen der
   normalen und dem Radiusvektor gehalten ist als das
   logarithmische Kurvenstück (12b) des Klemmkörpers am
   Innenringο

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