DE1814968A1 - Freilaufkupplung mit kippbaren Klemmkoerpern - Google Patents

Description

• Freilaufkupplung mit kippbaren Klemmkörpern Die vorliegende Erfindung betrifft eine ireilauikupplung mit zweischen zwei konzentrieschne kreiszylindrischen Kupplungslaufflächen kippbar angeordneten, gegebenenfalls in einem Käfig geftihrten Klemmkörpern, die durch eine gemeinsame Feder in Klemmrichtung vorgespannt sind.
• Freilaufkupplungen der vorstehenden Art sind bereits bekannt und finden außer als Überholkupplung beispielsweise auch als Rücklaufsperre und Schaltwerk in weitem Maß Anwendung. ius der DAS 1 231 970 ist beispielsweise eine Preilaufkupplung bekannt, die zwischen zwei konzentrischen Laufringen kippbar in einem Käfig gefllhrte Klemmkörper besitzt, die durch eine gemeinsame Feder in Klemmrichtung vorgespannt sind, bei der die Schleifen einea mäanderförmigen gekröpften Federdrahtes die aufeinanderfolgenden Klemmkörper wechselweise umfassen und sich mit ihren Kröpfungen an radialen Zungen an den Stirnseiten des Käfigs abstützen. Dieee bekannte Freilaufkupplung hat sich in der Praxis bewährt und arbeitet völlig zufriedenstellend, hat jedoch den Nachteil, daß der mäanderförmig gekröpfte Federdraht, der zur Abfederung der Klemmkörper verwendet wird, aufgrund seiner Formgebung schwierig herzustellen und die Pullung des gekröpften Pederdrahtes mit den Klemmkörpern mühsam ist. Es ist auch bereits eine Freilaufkupplung mit zwei konzentrischen kreiszylindrischen Kupplungslaufringen und einem dazwischen angeordneten Kranz kippbarer Klemmkörper bekannt, die mit den beiden Laufringen zusAmmenwirkende gewölbte Kleminflächen sowie in Um fangsrichtung gewölbte Seitenflächen aufweisen, die an benachbarten Klemmkörpern anliegen, und die an beiden Stirnseiten mit Aussparungen versehen sind, in die zur Anfederung der Klemmkörper zwei Schlauchfedern eingelegt werden) deutsche Patentschrift 1 224 997). Bei dieser bekannten Freilaufkupplung ist nachteilig, daß sur Anfederung der Klemmkörper Jeweils zwei Federn erforderlich sind. Diese Anfederung an den Stirnseiten der Klemmkörper, die die Klemmkörper an Stellen mit geringem gegenseitigem Abstand erfaßt, hat sich außerdem in Hinblick auf die Einzelanfederung der Xlemmkörper als nachteilig erwiesen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die von den voratehenden Nachteilen frei ist bei voller Funktionssicherheit einen einfachen Aufbau aus ohne Schwierigteiten herstellbaren Teilen besitzt, leicht zusammengesetzt werden Icann und insbesondere auch ohne Beeinträchtigung der Funktionssicherheit in sehr kleinen Dimensionen hergestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird bei einer Freilaufkupplung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kleimnkbrper in ihrer der äußeren Kupplungsluffläche zugewandten Klemmfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut aufweieen, worin eine nach innen spannende Beider angeordnet ist. Dabei ist zweckmäßig, daB die Nuten sämtlicher Klemmkörper fluchten, wobei gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung die Nuten als Mittelnuten ausgebildet sind, da die Mit nut einem Verkanten der Klemmkörper entgegenwirkt.
• Zur Erzeugung der Vorspannung der Klemmkörper in Klemmrichtung kann Jede nach innen spannende Feder verwendet werden, die in der Lage istS sämtliche Klemkörper der Freilaufkupplung zu erfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausfführungsform der Erfindung wird als nach innen spannende Feder eine geachlossene Wurm- bzw. Schlauchfeder verwendet, die Erfindung ist Jedoch in keiner Weine darauf beschränkt, beispielsweise kann auch ein nach innen spannender, kreisförmig gebogener Federdraht verwendet werden. Auch ein Ring aus elastischem Kunststoffmaterial kann in Betracht gezogen werden.
• Gemäß einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung sind bei einer Freilaufkupplung der hier beschriebenen Art mit Führungskäfig für die Klemakörper die Ausnehmungen des Käfigs, worin die Klemmkörper kippbar geführt sind, so dimensioniert, daß ein Durchfallen der Klemmkörper nach innen verhindert ist, d.h. die äußeren Schultern der Klemmkörper sind in Umfangsrichtung breiter als die Käfigausnehmungen. Diese Ausführungsform ist im praktischen Gebrauch äußerst vorteilhaft, da auf diese Weise ein Zerfallen der aus Klemmkörper, Feder und äfg bestehenden X1ommeineit sicher vermieden wird. Nach innen stützen sich die Klemmkörper in den Käfigausnehmungenf ab, während ein Herausfallen der Klemmkörper nach außen durch die nach innen spannende Feder verhindert wird.
• Dies bringt ersichtlich eine erhebliche Transport- und Montagevereinfachung mit sich.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Führungskäfig der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung aus Kunststoff.
• Diese Ausführungsform der Erfindug hat sich in der Praxis als höchst wertvoll erwiesen, da der Kunststoffkäfig aufgrund seiner Elastizität einen gewissen Schutz gegen Käfigbruch bietet. Bei Überlastung und damit unter Umständen verbundenem Gleiten einiger Klemmkörper wird der Käfig nicht mehr gesprengt, sondern die Käfigstege können in bestimmten Grenzen dem Druck federnd nachgeben. Zur Herstellung der Kunststoffkäfige können alle Kunststoffarten verwendet werden, die auf Grund ihres Aufbauer und ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Festigkeit, Elastizität und Bearbeitbarkeit, dafür in Betracht kommen. 2u8 besonders geeignet haben sich verechleißfeste Polyamidkunststoffe erwiesen, beispielsweise ein unter dem Warenzeichen "Ultramid A4B" (BASF) im Handel erhältliches Produkt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die radiale Spaltweite zwischen den konzentrischen Kupplungslaufflächen der Freilaufkupplung und die ihr entsprechende Höhe der Klemmkörper etwa 4 mm oder weniger. Derart ausgestaltete erfindungsgemäße Freilaufkupplungen besitzen hohe Belastbarkeit und große Lebensdauer. Aufgrund der durch die geringe Größe bedingten gerinden Masse kann die Vorspannung in Klemmrichtung entsprechend gering gehalten werden, was den Verschleiß vermindert.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung haben die Klemmkörper der Freilaufkupplung an den Klemmflächen senkrecht zur Klemmrichtung eine Breite von etwa 8 mm und weisen eine Nut, vorzugsweise eine Mittelnut, mit einer Breite von etwa 1 mm auf.
• Die Verwendung von derartigen Klemmkörpern mit etwa 8 mm Brei te, 4 mm Höhe und einer ittelnut mit l mm Breite in Verbindung mit einer endlosen Wurfeder und einem Führungskäfig aus Kunststoff, wobei die der äußeren Kupplungsauffläche benachbarten Schultern der Klemmkörper in Umfangsrichtung breiter sind als die lichte Weite der Ausnehmungen, so daß ein Durchfallen der Klemmkörper nach innen verhindert ist, ist für bevorzugte erfindungsgemäße Freilaufkupplungen charakteristisch. Derartig ausgestaltete erfindungsgemäße Freilaufkupplungen haben in Hinblick auf Belastbarkeit, Funktionssicherheit und Lebensdauer bzw. geringem Verschleiß ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, beispielsweise sind mit einer derart ausgestalteten erfindungsgemäßen Freilaufkupplung mehrere Millionen Schaltungen erfolgreich durchgeführt worden.
• Die Verwendung der in der vorstehend angegebenen Weise dimensionierten Klemmkörper ermöglicht die Herstellung von sehr kleiner Freilaufkupplungen. Beispielsweise kann bei Verwendung von vier derartigen Klemmkörpern eine erfindungsgemäße Freilaufkupplung hergestellt werden, deren innere kreszylindrische Kupplungslauffläche einen Durchmesser von nur etwa 1 mm besitzt. Auch bevorzugte erfindungsgemäße Freilaufkupplung, die diessem Maschinenelement bisher nicht zugängliche Anwendungsgebiete erschließt, ist in vollam Maß funktionssicher.
• Bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt der Drehpunkt der Klemmkörper beim Ein- bzw. Ausrücken stets auf der äußeren Kupplungslauffläche. Da die Nut in den Klemmkörpern und damit die nach innen spannende Feder bezüglich der Klemmkörper gans außen liegt, wird die Feder im betrieb minimal gedehnt, was eine lange Lebensdauer zur Folge hat, Außerdem ist bei den erfindungsgemäßen Freilaufkupplungen der Klemmkörperabstand außen, d.h. bei der äußeren Kupplungslauffläche, am größten und damit die "Polygoform" der Feder am ausgeprägtesten, was sich günstig auf die Einselanfederung der Klammkörper auswinkt.
• Die Belag barreit der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung wird, wenn natürlich wine bestimmte Breite nicht überschritten wird, durch die die äußere Klemmfläche unterbrechende und verminderade Kut nicht beebzrächtigt, insbesondere deshalb, wail die äußere Klammfläche kleiner sein kann als die innere Flemmfläche, da einmal die äußere Klemmfläche auf Grund der Abstansverhältrisse mit einem größeren Helbelram wirkt als die innere Klemmfläche und da außerdem die äußere Klemmfläche sich im wirkungsmäßig günstiger Weise an den konkaven Teil der äußeren Kupplungslauffläche anschmiegt, währed die innere Klemmfläche an dem konvexen Teil der inneren Kupplungslauffläche anliegt, was ungünstiger ist. Beispielsweise kann, wie oben bereits erwähnt, bei einer äußeren Klemmflächenbereite senkrecht zur Klemmrichtung von etwa 8 mm die Nut etwa 1 mm breit sein. Jeder Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, Klemmflächenbereite im Verhältnis zur Nutbreite so zu dimensionieren, daß die Wirkungsweise der Freilaufkupplung nicht beeinträchtigt wird.
• Die erfindungsgemäßen Freilaufkupplungen sind gegenüber bisher bekannten Freilaufkupplungen dieser Art auch insofern vorteilhaft als aie leichter und im Betrieb geräuschärmer sind.
• Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnu8ng im einzelnen erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt einer Ausschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freilaufkupplung in Stirnansicht und Figur 2 einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt einer Ausführungsform for erfindungsgemäßen Freilaufkupplung eine Kupplungslsuffläche.
• Die in der Zeichnung darsestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung weist eine äußere bzw. innere konzentrische kreiszylindrische Kupplungslauffläche 1 bzw. 2 auf, zwischen denen Kleimukörper 4 angeordnet sind, die in einem Führungskäfig 3 kippbar geftihrt und mittels der Wurmfeder 5, die in einer Nut 7 in der der äußeren Kupplungsfläohe 1 zugewandten Klemmfläche vorhanden ißt, in Klemmrichtung vorgespannt sind. Gemäß Figur 2 ist die in der Klemmfläche 6 des Klemmkörpers 4 vorgesehene mut 7 eine Mittelnut, Die konzentrischen kreiezylindrischen Kuppliinslauffläohen können beispielsweise Laufringen angehören oder kennen auch von dem entsprechenden Maschinenteil, die innere Kupplungslauffläche beispielsweise von einer Welle, gebildet werden. Der Führungskäfig 3 ist bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform als U-fGrmiger Käfig dargestellt, wobei es sich, insbesondere bei Kunststoffkäfigen, als sehr vorteilhaft erweisen kann, wern die Seitenwände des Käfigs so hoch ausgebildet sind, daß sie bei betriebsbereiter Freilaufkupplung durch Reibungssobluß mit der äußeren Kupplungslauffläche verbunden sind, so daß sichergestellt wird, daß unabhängig davon, welche Kupplungslauffläche die treibende Fläche ist, die Klemmkärper mit der äußeren Kupplungslauffläche umlaufen. Ebensogut ist es möglich, die Käfigseitenwände nach innen umzubigen, um so gegebenenfalls einen entsprechenden Reibungsschluß mit der inneren Kpplungslauffläche herzustellen. Unabhängig von den vorstehenden Möglichkeiten können die Käfigseitenwände auch lediglich der Verstärkung dienen oder weggelassen werder. Es ist auch möglich, die Klenimkörper ohne Käfig swischen den Kupplungslaufflächen anzuordnen und in der erfindungsgem§ß vorgeschlagenen Weise in Klemmrichtung unter Vorspannung zu setzen.
• In figur 1 sind außerdem noch die Kraftverhältnisse bei der Vorspannung der Klemmkärper 4 in Klemmrichtung durch die nach innen spannende Feder 5 veranschaulicht. PR stellt dabei die raRisl nach innen wirkende Federkraft dar, während 9 die Drehkraftkomponente und PA die Kraftkomponente durch den Auflagepunkt des Klemmkörpers auf der inneren Kupplungslauffläche darstellen.
• Die vorliegende Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf Klemmkörper mit einer Nut in der der äußeren Xupplungslauffläche zugewandten Klemmfläche beschrieben worden, es wird jedoch darauf hingewiesen, aaß es, wenn besondere Erfordernisse vorliegen, durchaus möglich ist, bei besonders breiten Klemmflächen noph eine weitere Nut und entsprechend eine weitere nach innen spannende Feder vorzusehen. Ebenso kann es fiir spezielle Erfordernisse Zweckmäßig sein, einen Klemmkörper ohne Nut zu verwenden und dafür in der äußeren Kupplungslauffläche eine Ringnut vorzusehen, in der dann die die Xlemmkörper nach innen spannende Feder angeordnet wird. Alle diese Variationen machen vom Prinzip der vorliegenden Erfindung Gebrauch und werden als in den Rahmen der Erfindung fallend betrachtet.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Freilaufkupplung mit zwischen zwei konzentrischen kreiszylindrischen Kupplungslaufflächen kippbar angeordneten, gegebenenfalls in einem K§fig gefUhrten Klemmkörpern, die durch eine gemeinsame weder in Klemmrichtung vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (4) in ihrer der äußeren Kupplungslaufläche (1) sugewandten Klemmfläche (6) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (7) aufweisen, worin eine nach innen spannende Feder (5) angeordnet ist.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) säutlicher Klemmkörper (4) fluchten.

3. Freilaufkupplung nach sunspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) als Mittelnuten ausgebildet sind (Fig. 2).

4. Freilaufkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) als endlose, geschlossene Wurmfeder ausgebildet ist.

5. Freilaufkupplung mit Führungskäfig für die Klemmkörper nach einem der vorhergehenden AnsprUch, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schultern der Klemmkörper (4) in Umfangsrichtung breiter sind als die Ausnehmungen des Käfigs (3), worin die klemmkörper (4) kippbar geführt sind, so daß cein Durchfallen der Klemmkörper nach innen verhindert ist.

6. Freilaufkupplung mit Führungskäfig für die Klemmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Köfig (3) aus Kunststoff besteht.

7. Freilaufkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß die radiale Spaltweite swischen den konzentrischen Kupplungslauffläche (1, 2) und die ihr entsprechende Höhe der Klemmkörper (4) etwa 4 mm oder weniger betrögt.

8. Freilaufkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Xlemmkörper (4) an den Klemmflächen (z.B. 6) eine Breite von etwa 8 mm besitzen und die Nut (7) etwa l mm breit ist.

9. Freilaufkupplung mit Führungskäfig für die Klemmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) au Kunststoff besteht und vier paarweise einander gegenüberliegende Ausnehmungen besitzt, vier Klemmkörper mit einer Höhe von etwa 4 mm und einer Breite senkrecht zur Klemmrichtung von etwa 8 mm sowie einer Mittelnut mit etwa 1 mm Breite vorliegen, in die eine andlose, gerohlostene Wurmfeder eingelegt ist, und die innere kreiszylindrische Kupplungsfläche (2) einen Durchmesser von etwa 1 nmr besitzt, wobei die äußeren Schultern der Klemmkörper (4) in Umfangsrichtung breiter sind als die Ausnehmungen des Käfigs (3), so daß ein Durchfallen der klemmkörper (4) nach innen verhindert ist.