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Freiiaufkupplung Gegenstand der Erfindung ist eine f n bei den Kraftf
luB-rJ chtungen wirksame i m Bedarfsfall susrtickbare' Freilaufkupplung. Gemäß der
Erfindung ist zur kraftschlüssigen Verba ndung des treibenden ml t dem getriebenen
Tei 1 ein i.n bezug auf beide Teile um die gemeinsame Achse drehbares %wischenteil
vorgesehen, welches sowohl mit dem treibenden als auch mit dem getriebenen Tei 1
über mindestens je eine an sich bekannte aus Schrägfläche und Andrückrolle bestehende
Freilaufkupplung kuppelbar Ist. Um die Kupplung wahlweise ausrücken zu können, ist
In Wei terbi.ldüng der Erfindung die auszurückende AndrUekrolle auf einer Achse
gelagert, di.e von einem um di e
gemeinsame Drehachse
frei. drehbaren AusrUcktei l ge-
tragen wird. Das Ausrücken der Kupplung
erfolgt durch Abbremsen des Ausrücktells. Zu diesem Zweck kann dieser
ml.t
einem Zahnkranz versehen sein, In welchen eine
schaltbare Sperrklinke eingreift.
Der AusrUcktei1 kann auch durch Reibung abgebremst werden.
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Weitere Merkmale der Erf i rdung sind i r. den Unteransprüchen
gekennzeichnet und werden lm folgenden an-
hand einiger AusfUhrungsbel.spiele
der neuen Frei.laufkupplung erläutert. HJ erl n zei gt _ Figur 1 einen achsparallelen
Svhnitt durch eine ers Ausfiihrungsforrn und Figur 2 den hierzu gehörigen
SchnItt senkrecht zur Irehac@hs@.: in Höhe der Scbnitt.linl.e 11-11 in Figur 1.
Figur
3 zeigt einen der Figur 1 entsprechen-
den Schnitt einer weiteren
Ausführungsform der neuen
Frellaufkupplung.
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Auf der Welle 1 sitzt frei drehbar das Kupplungslager 3, mit dem das
Zahnrad 5 fest verbunden, beispielsweise
aufgeschrumpft, i.st. Die Welle 1
und das Zahnrad 5 sind die miteinander zu kuppelnden Teile. Der zwischen der Welle
1 und dem Kupplungslager 3 angeordnete Kupplungsri ng 2 Ist mit keinem dieser beiden
Teile starr gekuppelt, sondern in der einen.Drehrichtung über
je eine
jeweils aus einer Andrückrolle und einer Schrägfläche bestehenden, an sich bekannten
Freilaufkupplung kraft =:ctilüssJj g kuppelbar. Wie aus Fi gur 2 lei cht ersJ chtli.ch
ist, wird jeweils in der einen Richtung die Kraft vom treibenden Teil über den Zwischenring
auf
den anzutreibenden Teil übertragen, während die Kupplung i n der anderen
Drehrichtung aufgehoben ist, also freiläuft. Nimmt man beispielsweise
an, daß die Welle 1
als treibender Teil im Gegenuhrzeigersinn
entsprechend
dem Pfeil L umläuft, so wird die Rolle 17 i.n
den durch
den Außendurchmesser der Welle 1 und die Schrägfläche 18
i
m Zwi.schenri ng 2 gebildeten keilförmigen Ei nsehni tt gedrückt und nimmt infolge
ihrer Reibung den Ring 2 mit. In gleicher Weise wird das Drehmoment
vom Zwisehenri.ng 2
über eine weitere Schrägfläche
13 und eine Rolle 12 auf
das Kupplungslager 3 übertragen.
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Wird die Welle 1 abgebremst oder übersteigt aus anderen Gründen
die Drehzahl des Kupplungslagers 3 diejenige der Welle 1, so lösen sich
die Rollen 12 und 17 aus den
Klemmkerben, und der Kupplungsteil 3 läuft
im Freilauf auf der Welle 1. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich,
wenn
das Kupplungslager 3 bzw'. das Zahnrad 5 im Uhrzeigersi.nn,
also i.n Richtung des Pfeiles R, als treiben-
der Teil umläuft und
über die Rolle 12, den Zwischen-
ring 2 und die Rolle 17 die Welle 1 mi
tnimmt . _ Auch hier
läuft di.e Welle 1 frei., sobald ihre
Drehzahl di.e jeni ge des Zahnrades 5 übersteigt.
Um die
Kupplung auch in der der Freilaufriehtung ent-
gegengesetzten Richtung
bei Bedarf lösen zu können, ist
gemäß der Erfindung die
auszurückende AndrUckrolle 12
oder 17 in den durch die Schrägflächen
13 bzw. 18 und
die angrenzenden Flächen des Kupplungslagers
3 bzw.
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der Welle 1 definierten Klemmkerben nicht frei beweg-
lieh,
sondern auf einer Achse 14 bzw. 19 gelagert, die
von einem um
die gemeinsame Drehachse frei drehbaren Ausrückteil 8 getragen
wird. Das Ausrücken der Kupplung
erfolgt dann durch Abbremsen bzw.
Anhalten der AusrüekscheJbe B. Zu diesem Zweck Ist auf
dieser ein Zahnrad 7
mit einem Zahnkranz 11 befestigt, beispielsweise
aufge-
schrumpft. Sobald die Kupplung gelöst werden soll, wird
die
Betätigungsspule 23 für die Sperrklinke 21 einge-
schaltet. Der
Anker 21 wird durch den das Joch 22 durch-
fließenden Magnetfluß angezogen
lind greift mit seinem freien Ende in die Verzahnung 11 des Rades
7 ein. Je
nachdem, welche der Rollen 12 und 17 auf einer von der
Abrückscheibe
8 getragenen Achse 14 bzw. 19 gelagert
und welche frei bewegli.ch.ist,
kann sich beim Anhalten
der Ausrückscheibe 8 die auf der Achse 14
oder 19 ge-
lagerte Rolle 12 oder die auf der Achse 19 gelagerte
Rolle
17 nicht mehr um die gemeinsame Drehachse 1 drehen.
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Nimmt man wiederum an, daß bis dahin die Welle 1 als
treibender
Tei 1 I m Gegenuhrzei gersi nn I n Richtung des
Pfeiles
L umläuft, so führt das Festhalten der Rolle 17
durch die AusrUcksaheibe
8 dazu, daß die kraftschlüssige Kupplung zwischen der Welle
1 und dem Zwischenteil 2
aufgehoben wird.'Der Zwischenring 2 versucht
zunächst weiterzulaufen, so daß die Rolle 17 die an der Rückfront
der Klemmkerbe eingelegte Feder 20 zusammerulrUckt, und wenn dies
geschehen ist, das weitere Rotieren der
Zwischenscheibe 2 verhindert.
Dies wiederum hat zur
Folge, daß sich die frei bewegliche Rolle
12 aus der durch die Sehrägf1äehe 13 und die Innenwand
des Kupplungslagers 3
gebildeten Kerbe läst und gegen die
Feder 15 gedrückt wird. Damit ist die` Klemmverbindung
zwischen den Teilen 2 und 3 aufgehoben, und das Kupplungslager
3 kann im Freilauf i n M chtung._des Pfeiles I. weiterlaufen.
Die
Welle 1'und das Kupplungslager 3 sind also nicht -mehr miteinander
verbunden, sondern frei gegeneinan-
der drehbar. In der Gegenrichtung
entsprechend dem
Pfeil R war dies, wie das oben bereits erläutert
wurde,
aufgrund der Frei laufet genschaften ohnehin möglich.
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Erst wenn hierbei die Drehzahl des Teils 1 unter
die-
jenJ Se des Teils 3 absinkt, wird letzteres bls,
auf die Drehzahl des Teils 1 abgebremst. Durch die Federn
15
und. 20 erreicht man eine Beschleunigung des Kupplungsvorgangs,
weil die Andruckroller. über diese federn ständig mit de"
Zwischenscheibe 2 und der Welle 1 bzw.
dem Kupplungslager 3 in Berührung
gehalten werden.
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Die Größe des übertragbaren Drehmoments hängt außer
von der Oberflächenbeschaffenheit der sich berührenden Teile, also
der Welle, des Zwi.sohenringes, der An- . druckrollen und des
Kupplungslagers auch von der Grös-
se des Einlaufwinkels zwischen
der jeweiligen Schräg-
fläche 13 bzw. 18 und der gegenüberliegenden
Innenwand des Kupplungslagers 3 bzw. Außenwand der Welle 1 ab.
Dieser
Winkel wird zwischen den Tangenten an die AndrUckrolle im Berührungspunkt
mit den genannten Flä-
chen bestimmt.
Bei. umgekehrter BetrI.ebweise,
d.h. bei im antreibendem Zahnrad 5, ist die Rolle 12 auf der
von
der Ausrüoksohei.be 8 getragenen Achse 14 gelagert,
und die Rolle 7 läuft frei. tias Blockieren der AndrUckrolle
12 führt dann ebenfalls zum Freilauf der
Welle 1. Auch hier
wird nämlich durch die Rolle 12
zunächst der ZwIschenring
2 festgehalten, so das
die weiterlaufende welle 1 die Rolle 17
gegen die
Feder 20 drückt und dadurch die Kupplung zwischen
den
Teilen 2 und 1 aufgehoben wird. Von den beiden Rollen
12
und 17 ist je nach der gewünschten Übertragüng$-rIchtung der Kupplung jeweils
eine auf einer von der
Auarückschelbe 8 getragenen Achse 14 bzw.
19 gelagert, während die andere' I n der betreffenden Kleomkerbe frei
rollen
kann.
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Die axiale Baulänge der Freilaufkurplung läßt sich,
wie
ohne weiteres erst chtlich i.st, dadurch verringern,
daß einerseits
der Zahnkranz 11 unmittelbar auf die
Ausrückscheßbe 8 und andererseits
der Zahnkranz 9 in Höhe des Zwischenringes 2 auf das Kupplungslager 3
aufgesetzt
wird oder Bestandteil dieser Bauteile ist. Eine andere Abwandlung besteht
darin, daS anstelle des
Zahnrades 5 eine sich in der Fortsetzung
der auf der
Welle 1 aufsJtzenden Nabe des Kupplungslagers 3 erstreckende Hohlwelle
als treibender oder angetriebener Teil dient.
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Eine weitere Ausführungsform der neuen Freilaufkupplung
ist in Figur 3 dargestellt. Hier dient die Kupplung
zum lösbaren
Verbinden zweier glei.chachsi.ger Wellen 31
und 33. Das mit
den beiden Andruckrollen 34 und 39 zusammenwirkende Zwischentell
32 ist hier hUlaanförmig gestaltet und erstreckt sich über dIe Endteile
beider
Wellen. Es ist außen umgeben von einem topfförmigen
Teil 38, welches in seinem Hoden die Achse 40 für
die
Rolle 39 halten kann. Fest verbunden mit dem Teil 38
ist die Ausrückscheibe 37, in der die Achse 35 für die AndrUakrolle
34 befestigt werden kann. Je nach Kraftrichtung ist
auch hier eine der beiden. Rollen 34
und 39 auf einer
vom AuarUektell 37 baw. 38 tonen Achele gelagert, während
die andere Rolle frei. ab-
rollen kann. Sowohl das Ausrüoktefl
37, 3$ als auch der Zwischenring 32 sind an sich auf den dellen
31. und 33 frei- drehbar. Die Kupplung erfolgt In der gleichen
Weise,
wie zuvor anhand der Figuren 1 und 2 .besohrteben, Uber
die Andruckrollen 34 und 39 und entsprechende Schrägflächen im Zwischenring
32. Auch das Lösen der Kupplung und der Frei laufbetri.eb in Gegenrichtung
erfolgen in entsprechender Weise. Die Ausrückschelbe
37
kann mit Hilfe eines Zahnkranzes oder asch auf anders
Weise; beispielsweise durch eine Reibungsbremse, fest-
gehalten
werden.
Auch bei. dieser Ausführungsform
können als treiben-
der und als getriebener Teil eine Welle
und eine
Hohlwelle vorgesehen sein. Wie in der Zeichnung
gestriegelt
angedeutet ist, läßt sich die Welle 31
als Hohlkelle ausbilden, durch die
die Welle 36 hindurchragfi. Das Abbremsen des Ausrückteils
braucht
nicht an dessen äußeren Umfang, sondern kann ebenso gut an e3-:er
Stirnfläche erfolgen. Die Ausrückteile 8 bzw. 3?, 38 sind zweckmäßig mit
Lagerbohrungen für die Achsel Gelder Rollen oder Rollengruppen versehen,
in
welche je nanh Kraftübertragungsrichtung der Kupp-
lung die Achse(n)
entsprechend eingesetzt werden.
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Ein wesentlicher Vorteil der neuen Frei1aufkupplung
liegt in ihren geringen Abmessungen und den gegenüber
Magnetkupplungen
vergleichbarrer Leistungsfähigkeit verringerten Massen. Die neue greilaufkupplung
eignet sich daher besonders als schaltbare Kleinstkupplung für feinmeehani.sehe,
elektrotechnische und optische
Geräte, beispielsweise zur Umschaltung
der AntrJebsgeschwi ndi gkei t des Aufzeichnungsträgers i
n Regi striergeräten. Aus Gründen möglichst guter Laufeigenschaften
ist es ratsam, die einzelnen aus Andrüekrolle und Schrägfläche
bestehenden Kupplungselemente gleichmäasi.g übet den Umfang
des Zwiechenteils zu verteilen,
insbesondere dann, wenn mehr
als ein solches Kupplungsglied zwischen den einzelnen Teilen vorgesehen
ist.