DE1575824B1

DE1575824B1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE1575824B1
Application number: DE19671575824
Authority: DE
Inventors: Michel Dossier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-02-23
Filing date: 1967-02-21
Publication date: 1971-05-13
Also published as: FR1476723A; US3447650A; GB1180271A

Description

Bei diesen bekannten Freilaufkupplungen müssen io drehung der Reibbacken in bezug auf die Keilrampen Fluchtungsfehler zwischen den beiden zu verbinden- aufweisende Kupplungshälfte und zur Begrenzung der den Kupplungshälften unbedingt vermieden werden, Zusammendrückung der Federn vor.
um ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Kupplung zu Durch die erfindungsgemäße Kupplung wird in eingewährleisten. Schon eine geringfügige radiale ReIa- fächer Weise erreicht, daß Fluchungsfehler, d. h. zum tivbewegung zwischen den beiden Kupplungshälften 15 Beispiel eine radiale Verlagerung zwischen den beihat ein einseitiges Andrücken der Reibelemente an
die Kupplungstrommel zur Folge, was zu unerwünschter Reibung und vorzeitigem Verschleiß führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus wenigen

Teilen aufgebaute betriebssichere Freilaufkupplung 20 radial gegenüber der Trommel, so drücken die Keilzu schaffen, die gegenüber Fluchtungsfehlern der bei- klotze, die in Richtung dieser radialen Verschiebung

den Kupplungshälften, die Funktionsfähigkeit der Kupplung und damit die Lebensdauer nicht nachteilig beeinflussen. Verschiebt sich die Nabe der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung

den Kupplungshälften weitgehend unempfindlich ist und eine gleichmäßige Druckverteilung in der zur Drehmomentübertragung bestimmten Reibfläche bewirkt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Ringraum zwischen den beiden Kupplungshälften ringsegmentförmige Reibbacken angeordnet sind, die über die radial beweglichen Keilliegen, die ringsegmentförmigen Reibbacken weiter auseinander und die Keilklötze, die in entgegengesetzter Richtung dieser radialen Verschiebung liegen, weichen nach innen zurück und. ermöglichen eine Annäherung der ringsegmentförmigen Reibbacken, so daß sich im Ergebnis keine radiale Bewegung der ringsegmentförmigen Reibbacken nach außen und damit kein größeres oder ungleichmäßiges Andrücken

klotze miteinander in Verbindung stehen und an einer 30 der ringsegmentförmigen Reibbacken an die Innenzylindrischen Reibfläche der äußeren Kupplungs- fläGhe der Trommel ergibt. Das entsprechende Ergeb

hälfte anliegen, wobei die mit den Keilrampen an der inneren Kupplungshälfte zusammenwirkenden Keilklötze über selbstausrichtende Druckstücke auf Spreizflächen, die an den einander benachbarten Enden der Reibbacken keilförmig in emer quer zu den Keilrampen an der inneren Kupplungshälfte verlaufenden Richtung ausgebildet sind, spreizend einwirken.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die selbstausrichtenden Druckstücke aus je einem abgeflachten Zylinder bestehen, der mit seiner abgeflachten Seite an der keilförmigen Spreizfläche am Ende, des Reibbackens und mit seinem zylindrischen Teil in einer hohlzylindrischen Vertiefung des Keilklotzes anliegt.

Die zugrundeliegende Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß in dem Ringraum zwischen den beiden Kupplungshälften ringsegmentförmige Reibbacken angeordnet sind, die über die radial beweglichen Keilklötze miteinander in Verbindung stehen und einer zylindrischen Reibfläche der inneren Kupplungshälfte anliegen, wobei die mit den Keilrampen an der äußeren Kupplungshälfte zusammenwirkenden Keilklötze mit Nasen, die in einer quer zu den Keilrampen verlaufenden Richtung keilförmige Spannflächen aufweisen, über selbstausrichtende Druckstücke auf die einander benachbarten Enden der Reib- backen zusammenspannend einwirken.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die selbstausrichtenden Druckstücke aus je einem abgeflachten Zylinder bestehen, der mit seiner abgeflachten Seite an der keilförmigen Spannfläche einer der beiden Keilklotznasen und mit seinem zylindrischen Teil in einer zylindrischen Bohrung am Ende des Reibbackens anliegt.

Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Druckstücke je eine keilförmige Stirnfläche und eine ballige Rückenfläche aufnis wird bei der zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Kupplung erreicht.

Die selbstausrichtenden Druckstücke können in bezug auf die Keilklötze schwenken, um auch bei einer Verkeilung der Kupplungshälften ein sicheres Funktionieren der Kupplung zu gewährleisten. Diese Druckstücke können mit den Keilstücken bzw. den ringsegmentförmigen Reibbacken über eine zylindrische Berührungsfläche in Eingriff kommen. Diese Fläche kann jedoch auch sphärisch ausgebildet sein, um nicht nur die Translationsbewegung der Achsen der Naben und der Trommeln auszugleichen, sondern auch Winkelabweichungen.

Die die Keilklötze in Spannrichtung der Keilflächen belastenden Federn sorgen in vorteilhafter Weise für eine dauernde Berührung der ringsegmentförmigen Reibbacken mit der Reibfläche und verhindern Antriebsverzögerungen. Durch Anschlagstücke wird bei einer Beschleunigung im Freilaufdrehsinn ein zu großes Auseinanderklaffen der sich berührenden Flächen verhindert.

Solche Druckfedern und Anschlagstücke zwischen einer Kupplungshälfte und den Reibbacken sind bereits an sich bekannt (deutsche Patentschrift 915402).

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem schematischen Querschnitt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung ebenfalls in einem schematischen Querschnitt.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 1 wird ein Kuppeln in nur einer Drehrichtung zwischen einer Nabe A und einer Trommel M mit einer gemeinsamen Achse O derart mittels eines Zwischenringes bewirkt, daß eine Mitnahme erfolgt, wenn sich die Nabe A in der Richtung des Pfeils F um die Achse O gegen-

über der Trommel M zu drehen sucht, wahrend in der entgegengesetzten Richtung eine Freilaufwirkung auftritt. Der Zwischenring wird durch ringsegmentförmige Reibbacken U, V, die mit der Innenfläche der Trommel M (Umdrehungsfläche um die Achse O) in Berührung stehen, und durch Keilklötze C gebildet, welche zwischen den ringsegmentförmigen Reibbacken angeordnet sind und an fest mit der Nabe A verbundenen Keilrampen K anliegen, wobei diese Keilklötze mit selbstausrichtenden Druckstücken versehen sind, die eine satte Anlage an den benachbarten Reibbacken gewährleisten und weiter unten näher beschrieben sind.

Wenn sich die Nabe A in der Richtung des Pfeiles F zu drehen sucht, drücken die Keilrampen K die Keilklotze C mittels der Druckstücke S, T zwischen die Reibbacken U, V, wodurch diese gegen die Innenfläche der Trommel M mit einer Kraft gedrückt werden, welche um so größer ist, je kleiner die Schräglage α der Keilrampen gegenüber dem Teilkreis und je kleiner der Winkel y der Keile ist.

Es tritt kein Gleiten unter Belastung auf, wenn der von der vereinten Wirkung der Keilklötze und der Keilrampe herrührende Kraftvervielfachungsfaktor so bemessen ist, daß das Grenzgleitmoment der Reibbacken an der Trommel größer als das Lastmoment ist, und zwar bei einem beliebigen Wert dieses Lastmoments.

Es läßt sich, berechnen, daß z. B. für einen Reibundskoeffizienten von 0,1 Winkel α und y von 10 bzw, 20° dieser Bedingung entsprechen.

Damit jedoch die Mitnahme unverzögert erfolgt, ist es wesentlich, daß, wenn die Relativbewegung im Mitnahmesinn beginnen soll, alle Teile in der Kraftübertragungsrichtung miteinander in Berührung stehen, was erfindungsgemäß durch Federn E sichergestellt wird, die zwischen der Nabe und den Reibbacken angeordnet sind und eine Tangentialkraft ausüben, welche an den Reibbacken zu ziehen und über diese die Keilklötze in der dem Pfeil F entgegengesetzten Richtung zu verschieben sucht.

Ferner sind an den Reibbacken und an der Nabe Anschläge B und D vorgesehen, welche gegebenenfalls die Amplitude des Rückgangs der Zwischenteile im Freilaufsinn für den Fall begrenzen, daß die Nabelt in diesem Sinn einer solchen Beschleunigung ausgesetzt wird, daß die Federn nicht ausreichen, um die Teile in ihrer Lage zu halten.

Diese Anschläge sind wie die Federn an dem in bezug auf die Mitnahmerichtung F hinten liegenden Enden der Reibbacken angeordnet.

Wenn die Freilaufbewegung beginnt, drücken die Keilrampen nicht mehr auf die Keilklötze, so daß diese ihre Berührung zwischen den Reibbacken in dem Maß lösen, in welchem die Federn E dieses zulassen. Das Restreibungsmoment im Freilaufbetrieb ist also gleich dem Moment der von den Federn ausgeübten Kräfte in bezug auf die Achse O.

Damit jedoch kein Klemmwiderstand dieses Lösen behindert, müssen die Winkel λ und γ größer als der Reibungswinkel bzw. das Doppelte des Reibungswinkels sein, was insbesondere mit den oben angegebenen Werten von 10 und 20° der Fall ist.

Es ist zweckmäßig, die Reibung zwischen den Reibbacken und der Trommel zu vergrößern, aber die Reibung zwischen Keilklotz, Keilrampe und Reibbacken zu verringern. Der Keilklotz und die Druckstücke können z. B. hartverchromt oder durch Behandeln in einer Schmelze eines Alkalicyanids im Gemisch mit einer schwefelhaltigen Verbindung gehärtet werden. Die Reibbacken können mit Reibbelägen versehen werden, ihre Berührungsflächen mit der Trommel können doppelkonisch sein, usw.

Um die Bildung eines Ölfilms zwischen den Reibbacken und der Trommel zu verhindern, können ballige Oberflächen benutzt werden. Die Reibbacken können z. B. Reibflächen mit Querschnitten in der Form von Kreisabschnitt aufweisen oder ihre Halbmesser können etwas kiemer als der der Innenfläche der Trommel sein.

Die Reibbacken können auch mit axialen Nuten versehen werden, welche sich mit den in die Reibfläche der Trommel eingeschnittenen Umfangsnuten kreuzen und die Berührungsfläche in Felder unterteilen.

Die Keilrampen K sind eben oder zylindrisch (Umdrehungsflächen um die Achse O). Die benachbarten Reibbacken U und V liegen an einem Keilklotz C mit ihren Endflächen an, welche weiter unten G und H genannt sind und miteinander einen mittleren Winkel γ bilden. Diese Spreizflächen haben ein gerades oder kreisförmiges Profil.

Die selbstausridhtenden Druckstücke S und T sind insbesondere für den Fall bestimmt, daß die Achsen der beiden Kupplungshälften etwas gegeneinander versetzt sind. Sie gestatten, alle Anlageteile trotz der Abweichungen zwischen den Achsen der Nabe und der Trommel in voller Berührung zu halten.

Diese selbstausrichtenden Druckstücke S, T können in bezug auf die Keilklötze schwenken, an welchen sie über Umdrehungsflächen anliegen. Diese Flächen sind im allgemeinen zylindrisch, sie können jedoch auch sphärisch ausgebildet sein, um nicht nur Parallelversatz der Achsen der Nabe und der Trommel auszugleichen, sondern auch Winkelabweichungen. Der Winkel γ ist durch die Flächen G, H der Reibbacken U und V definiert, auf welche sich die Druckstücke S und T automatisch einstellen.

Diese Druckstücke können anstatt an der Stelle der Flächen G und H an der Stelle der Flächen H und K oder auch G und K vorgesehen werden, und die Ausnehmungen, in welchen sie schwenken, können sowohl in die benachbarten Teile U, V, A als auch in den Keilklotz C selbst eingeschnitten sein. Diese selbstausrichtenden Druckstücke haben den zusätzlichen Vorteil, daß sie ebene Anlagefläc'hen für die Keilrampe K und die Anlageflächen H und G der Reibbacken U und V ermöglichen, was die Bearbeitung erleichtert.

Durch Abschrägungen wird eine Beschädigung der Reibflächen vermieden. Die Anzahl der Reibbacken und Keilklötze kann von der in der Zeichnung dargestellten verschieden sein. Die Rollen von Nabe und Trommel können vertauscht werden, d. h. die Keilrampen können in die Trommel eingeschnitten sein, wobei dann die Reibfläche an der Nabe ausgebildet ist.

Die ringsegmentförmigen Reibbacken bewirken eine exponentielle Zunahme des Reibmoments mit dem Umschlingungsbogen. Dieser ist nicht auf 180° beschränkt, wie bei den in der Zeichnung dargestellten Beispielen, die zwei Reibbacken mit einem etwa 180° betragenden Umschlingungsbogen zeigen. Es können nämlich Reibbacken benutzt werden, welche durch mehrere aneinander angelenkte Glieder gebildet werden und ihre Wirkung auf eine vollständige

Umfangslänge oder auf mehrere Umfangslängen ausüben.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 kann die Fliehkraft die Kupplung von einer gewissen Geschwindigkeit an lösen.

Die Kupplung weist wieder zwei ringsegmentförmige Reibbacken U, V auf, die durch zwei Keilklötze C verbunden sind, welche sich bei dieser Ausführungsform gegen eine an der Trommel M vorgesehene Keilrampe 2ζ legen. Jeder Keilklotz legt sich i,o über zwei Nasen C₁, C₂ gegen die Reibbacken U, V und steht unter der Wirkung einer Feder E.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Enden der Reibbacken U, V mit frei, einstellbaren Druckstücken P₅ Q versehen; diese sind Zapfen, welche in Bohrungen der Reibbacken drehbar gelagert sind. Die ebenen Flächen dieser Druckstücke gleiten an den entsprechenden ebenen Flächen der Nasen C₁, C₂ wie die Druckstücke 5, T in F i g. 1 an den Flächen G und H. ao

Die so mit der Nabe A gekuppelte Trommel M kann sich frei gegenüber dieser im Sinn des Pfeiles F drehen, aber nicht im entgegengesetzten Sinn.

Wenn A undrehbar ist, wirkt die Kupplung als Rückdrehsperre. Jenseits einer bestimmten Drehzahl der Trommel M in der erlaubten Richtung spreizt die Fliehkraft die Reibbacken von der Nabe A trotz der Wirkung der Federn E ab. Die Federn können so abgeglichen oder eingestellt werden, daß diese Drehzahl auf einen gewünschten Wert eingestellt wird.

Wenn die Reibbacken U und V auf diese Weise von der Nabe A abgespreizt werden, bietet die Kupplung der Drehbewegung im erlaubten Sinn keinen Widerstand.

Ist Ä die Welle eines Anlassers und M mit der anzulassenden Brennkraftmaschine verbunden, so löst die Kupplung, sobald die sich in Richtung F schneller als A drehende Trommel M die Drehzahl der Fliehkraftabspreizung der Reibbacken U, V erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Freilaufkupplung mit zwei Kupplungshälften, von denen sich die eine innerhalb der anderen befindet, wie eine innere Nabe und eine äußere Trommel, wobei in dem Ringraum zwischen der äußeren und inneren Kupplungshälfte Keilklötze angeordnet sind, die mit in Umfangsrichtung ansteigenden Keilrampen, die an einer der beiden Kupplungshälften ausgebildet sind, zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum zwischen den beiden Kupplungshälften (A, M) ringsegmentförmige Reibbacken (U, V) angeordnet sind, die über die radial beweglichen Keilklötze (C) miteinander in Verbindung stehen und an einer zylindrischen Reibfläche der äußeren Kupplungshälfte (M) anliegen, wobei die mit den Keilrampen (K) an der inneren Kupplungshälfte (A) zusammenwirkenden Keilklötze über selbstausrichtende Druckstücke (S, T) auf Spreizflächen (G, H), die an den einander benachbarten Enden der Reibbacken keilförmig in einer quer zu den Keilrampen an der inneren Kupplungshälfte verlaufenden Richtung ausgebildet sind, spreizend einwirken ()

g)

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstausrichtenden Druckstücke (S, T) aus je einem abgeflachten Zylinder bestehen, der mit seiner abgeflachten Seite an der keilförmigen Spreizfläche (G bzw. H) am Ende des Reibbackens (i/bzw. V) und mit seinem zylindrischen Teil in einer hohlzylindrisc'hen Vertiefung des Keilklotzes (C) anliegt.
.

3. Freilaufkupplung mit zwei Kupplungshälf-.ten, von denen sich die eine innerhalb der anderen befindet, wie eine innere Nabe und eine äußere Trommel, wobei in dem Ringraum zwischen der äußeren und inneren Kupplungshälfte Keilklötze angeordnet sind, die mit in Umfangsrichtung ansteigenden Keilrampen an einer der beiden Kupplungshälften zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum zwischen den beiden Kupplungshälften (A, M) ringsegmentförmige Reibbacken (17, V) angeordnet sind, die über die radial beweglichen Keilklötze (C) miteinander in Verbindung stehen und an einer zylindrischen Reibfläche der inneren Kupplungshälfte (A) anliegen, wobei die mit den Keilrampen (K) an der äußeren Kupplungshälfte (M) zusammenwirkenden Keilklötze mit Nasen (C₁, C₂), die in einer quer zu den Keilrampen verlaufenden Richtung keilförmige Spannfläühen aufweisen, über selbstausrichtende Druckstücke (P, Q) auf die einander benachbarten Enden der Reibbacken zusammenspannend einwirken (F i g. 2).

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstausrichtenden Druckstücke aus je einem abgeflachten Zylinder ■bestehen, der mit seiner abgeflachten Seite an der keilförmigen Spannfläche einer der beiden Keilklotznasen (C₁, C₂) und mit seinem zylindrischen Teil in einer zylindrischen Bohrung am Ende des Reibbackens (U bzw. V) anliegt.

5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (5, T bzw. P, Q) je eine keilförmige Stirnfläche und eine ballige Rückenfläche aufweisen, wobei die Rückenfläche als Ausschnitt einer Kugelfläche ausgebildet ist und an einer hohlkugeligen Gegenfläche am Ende eines der beiden Reibbacken (U, V) anliegt.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (E) die Keilklötze (C) in Spannrichtung der Keilflächen belasten.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge (D) zur Begrenzung der Relativdrehung der Reibbacken (U, V) in bezug auf die die Keilrampen (K) aufweisenden Kupplungshälfte (A oder M) und zur Begrenzung der Zusammendrückung der Federn (F) vorgesehen sind. -

Hierzu 1 Blatt^Zeichnungen