DE2004457A1

DE2004457A1 - Klemmkörper Freilauf mit Fliehkraft abhebung

Info

Publication number: DE2004457A1
Application number: DE19702004457
Authority: DE
Inventors: Emil Maurer Ruprecht Dipl Ing Timtner Karlheinz Dipl Ing 6380 Bad Horn bürg P Giese
Original assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Current assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Priority date: 1970-01-31
Filing date: 1970-01-31
Publication date: 1971-08-12
Also published as: FR2075810A5; SE362289B; CH531658A; DE2004457B2; GB1272375A; US3702649A; JPS5627736B1; CA932679A

Description

ffirma Ringspann ·. Albrecht Maurer EG 6580 Bad Homburg v.d.H«. Schaberweg 32-34

Klemmkörper-]?reilauf mit Fliehkraft-Abhebung

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörper-Freilauf, dessen mit Klemmflachen versehene Klemmkörper zwischen einem Innenring mit außenzylindrischer Klemmbahn und einem dazu konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind, wobei die Klemmkörper unter Fliehkraft-Einwirkung eine im Entkuppelsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen.

109833/¥083

(10 404/5)

Ein Hauptproblem bei der Entwicklung von Freilaufen liegt darin, den Verschleiß durch gleitende Reibung im Leerlauf zu verringern. Denn schon relativ geringfügige Materialabtragungen können zu Funktionsstörungen des S^eilaufs führen. Da Freilaufe oft in Maschinen und Anlagen mit hoher Lebensdauer eingesetzt werden und in vielen Einbaufällen ein Versagen des Freilaufes gefährliche Folgen für das Bedienungspersonal haben kann, ist die Beherrschung des Verschleißproblems besonders wichtig. Es sind daher Freiläufe bekannt geworden, deren Klemmkörper ab einer gewissen Umlaufgeschwindigkeit durch die auf sie einwirkende Fliehkraft nach außen gedrückt, im Entkuppelsinn geschwenkt und dadurch von der inneren Klemmbahn abgehoben werden. Da die Klemmkörper mit dem Außenring synchron umlaufen, wird somit ,jeglicher Verschleiß im Leerlauf ausgeschlossen, sobald die zur Fliehkraftabhebung erforderliche Drehzahl überschritten ist.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt darin, daß man stets gezwungen ist, den Außenring umlaufen zu lassen. Denn infolge der die Klemmkörper nach außen drängenden Fliehkraft, unter deren Wirkung sich die Klemmkörper von der inneren Klemmbahn abheben, ist lediglich der Außenring in der Lage, die Klemmkörper durch Reibschluß mitzunehmen. Bei zahlreichen Einbaufällen, beispielsweise wenn es um eine Rücklaufsperre für eine Welle geht, ist daher eine aufwendige Einbaukonstruktion notwendig, um in Umkehrung der zunächst vorhandenen Verhältnisse die innen befindliche Welle mit dem Außen-

109833/1083

200ΛΛ57

404/5) * . - V-

ring des Freilaufes und das die Welle außen umge- . ' bende starre Gehäuse mit dem Innenring des Ereilauf es ■ zu verbinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Klemnikörper-Freilauf der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß er ohne aufwendige Einbaukonstruktion in all den Fällen eingesetzt werden kann, "bei denen im Freilaufbetrieb (Leerlaufbetrieb) das -Innenteil umläuft, während im Sperrbetrieb (Mitnahmebetrieb)

der Freilauf stillsteht oder nur langsam umläuft. H

Diese Aufgabe wird -erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmkörper mit dem Innenring kraft oder form- · schlüssig synchronisiert sind und sich mittels Kipplager an mindestens einem zu den Klemmbahnen konzentrischen Ring radial nach außen abstützen und die Kippachse so angeordnet ist, daß die Schwenkbewegung im Entkuppelsinn zu einem Abheben der äußeren Klemmflachen von der innenzylindrischen Klemmbahn des Aussenringes führt. ^: '

Die auf den Klemmkörper einwirkende Fliehkraft wird Jj

also nicht, wie "bei den bekannten Freilaufen, vom Außenring, sondern von einem dazu konzentrischen Stützring aufgenommen. Die schwenkbare Lagerung bezüglich dieses Stützringes in Verbindung mit der unsymmetrischen i'iassenverteilung der Klemmkörper ermöglicht es ihnen, unter Fliehkraft-Einwirkung eine derartige Schwenkbewegung auszuführen, daß sich dabei die äußeren Klemmflachen vom Außenring abheben. Der Stütz-

109833/1083

2Q0U57

(10 404/5) U - <-

ring befindet sich am besten direkt oder indirekt im ReibungsSchluß mit der inneren Klemmbahn des ü'reilaufes, so daß er synchron mit dieser umläuft.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kippachse der Klemmkörper in der Krümmungsachse der mit der inneren Klemmbahn zusammenwirkenden Klemmfläche anzuordnen. Bei einer derartigen Ausbildung der Klemmkörper wird maximales Abheben der äußeren Klemmfläche von der Klemmbahn des Außenringes ermöglicht, wobei die Klemmkörper auch während der Schwenkbewegung ständig in Reibschluß mit der Klemmbahn des umlaufenden Innenringes bleiben. Hierdurch ist stets ein sicheres Einkuppeln des Freilaufes aus der Leerlaufstellung heraus gewährleistet.

Die Kipplager können auch an die Klemmkörper angeformte, voll- oder teilzylindrische Wälzflächen oder durch als Schneidenlager wirkende Kanten gebildet werden.

i'ür die radiale Abstützung der Klemmkörper gibt es folgende llöglichkeiten: Zwei Abstützringe können als auf dem Innenring gelagerte Scheiben ausgebildet sein, die zwischen sich die Klemmkörper aufnehmen, und die ggf. die seitliche Jführung der Klemmkörper bilden. Der gleiche Zweck kann durch einen entsprechend ausgebildeten Käfig erreicht werden. Ks kann auch ein einzelner mitti~ angeordneter Abstützring vorgesehen werden, der durch Ausnehmungen der Klemmkörper hindurchläuft.

BAD ORIGINAL

. : " ■■ . ■" .'. -Ζ '-^: ■ 20Ö4457

(10 404/5) - -5·-

■■'"":.■■ 5 . -

Zur Synchronisation der Klemmkörper mit der Inneren Klemmbahn hat es sich neben der bereits genannten Maßnahme, die Kippachse der Klemmkörper in oder nahe · der Krümmungsachse der inneren Klemmfläche anzuordnen, als vorteilhaft erwiesen, daß' die - zwischen sich die Klemmkörper aufnehmenden Führungsscheiben mit der ..inneren Klemmbahn reibschlüssig verbunden sind, und daß der Reibschluß zwischen den Führungsscheiben und den Klemmkörperh durch Schenkelfedern erzeugt wird, die sich einer,-seits am Klemmkörper, andererseits an ^ den Führungsscheiben oder an der inneren Klemmbahn ™

abstützen. Dabei kann der Reibschluß zwischen Führungsscheiben und innerer Klemmbahn, mittels federnder Scheiben oder mittels polygonförmiger, federnder Teile axial oder radial erfolgen.. '

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen; darin zeigt: .

Figur 1 einen längs der Linie Ϊ-Ι in ■- " Figur 2 quer zur Freilaufaehse '

geschnittenen Klemmkörper-Frei-.· lauf; .

Figur 2 einen teilweisen Längsschnitt

durch die Freilaufaehse zwischen - zwei Klemmkörper^;

Figur 3 ein schematisches Schrägbild eines Klemmkörpers zwischen Innen- und Außenring; ■

BAD 109833/1083

2Ü0U57

(10 404/5) 6 ~*~

Figur 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IY in Figur 2;

Figur 5 einen längs der Linie V-? in Figur 6 quer zur Freilaufachse geschnittenen Klemmkörper-Freilauf, wobei sich ein Federschenkel am Innenring abstützt und wobei die Kipplager durch zylindrische Zapfen gebildet sind;

Figur 6 einen teilweisen Längsschnitt des Freilaufes gemäß Figur 5;

Figur 7 einen gemäß der Linie VII-VII in Figur 8 quer zur Freilaufachse geschnittenen Freilauf, wobei die Kipplager durch teilzylindrlsche Wälzflächen gebildet sind;

Figur 8 einen Querschnitt gemäß der Linie VIII VIII in Figur 7;

Figur 9 ein Schrägbild eines einzelnen Ketten-™ gliedes;

Figur 10 einen aus Kettengliedern gemäß Figur 9 zusammengesetzten Käfig zwischen Innen und Aussenring;

Figur 11 einen Querschnitt dieses Käfigs gemäß der Linie XI-XI in Figur 12;

Figur 12 einen Längsschnitt gemäß der Linie XII-XII in Figur 11;

_BAD

109833/1083

Figur 13 einen Querschnitt eines Freilaufes mit Rollen zur Synchronisierung des Stützringes und

Figur 14 einen Längsschnitt längs der linie XIY-XIY in. Figur 13.

In Figur 1 sind mehrere "benachbarte Klemmkörper 1 zwischen einer inneren, außenzylindrischen Klemmhahn 2, im folgenden auch Innenring genannt, und einer äußeren, innenzylindrischen Klemmbahn 3, im folgenden auch Außen- M ring genannt,.angeordnet. Wie am besten aus Figur 1 und 3 hervorgeht, weisen die Klemmkörper an ihren Seitenwänden angeordnete Kippkanten 4 auf . Diese Kippkanten 4 befinden sich in Anlage mit an Fuhrungsseheiben 5 und 6 angeformten Ringen 7 und 8, Ferner sitzt an einer Seir tenwand eines jedenElemnikörpers 1 eine auf einen Zapfen aufgeschobene Sehenkelfeder 9>; deieen einer Sclaetikel 10 s i ch an der Fühirungssciie ibe 5 abstUta^. wWtmmä sash der andere Schenkel 1,1 in einer Ausaefaniaag 1t_; 4öS KL§mmk6rpers-1 abstützt. Mittels AxialfeicLern 13 und 14 sind die Führungsscheiben 5 und 6 mit dem Innenring 2 verspannt.

Mt fru ist die Krümmungsachse der mit dem Innenring 2 ™

in Berührung stehenden Klemmfläche 1a und mit M₂ die Krümmungsachse der mit dem Außenring in Berührung stehenden Klemmfläche Ib bezeichnet. Der Schwerpunkt eines IClemmkÖrpers 1 ist mit S bezeichnet.

Denkt- man sich nun den Innenring 2 in der angezeigten Pfeilrichtung, also im Freilaufzustand umlaufend, während der Außenring 3 in Ruhe bleibt, so entspricht die unilaufclrelisahl der Klemmlcörper 1 aufgrund der Synchronisationsv/irkung der Führungsscheiben-5 und 6 in Verbiii»

10 9833/108 3 ■.:...■ BAD

(10 404/5) λ - ff -

dung mit den Schenkelfedern 9 der Drehzahl des Innenringes 2. Die Mitnahme der Klemmkörper 1 durch die Führungsscheiben 5 und 6 wird mit wachsender Drehzahl dadurch verstärkt, daß die im Schwerpunkt S angreifende Fliehkraft F die .Klemmkörper 1 an die Stützringe. 7 und 8 der Führungsscheiben 5, 6 drückt. Dabei entsteht durch die bezüglich dem Kipplager 4 mit dem Hebelarm a aragreifende Fliehkraft ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, das dem von der Schenkelfeder 9 herrührenden Drehmoment entgegengerichtet ist. Ab einer gewissen Umlaufdrehzahl der Klemmkörper wird das von der Fliehkraft bewirkte Drehmoment schließlich so groß, daß die Klemmkörper 1 um die Kippkante 4 im Uhrzeigersinn schwenken, wobei sich die Klemmflächen 1b vom Außenring abheben. Dann läuft der Freilauf ohne gleitende Reibung und damit verschleißfrei.

Da bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Kippkanten 4 mit der durch IVL hindurchgehenden Krümmungsachse zusammenfallen, bleiben die Klemmflächen 1a in jeder Schwenkstellung des Klemmkörpers 1 in Kontakt mit dem Innenring 2. Hierdurch ist sichere Synchronisation und rasches Einkuppeln der Klemmstücke gewährleistet.

Die in den Figuren 5 und 6 gezeigte Ausführungsform weist anstelle der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Kippkanten zylindrische Zapfen 15, 16 auf, die die Funktion des Kipplagers übernehmen. Auf das äußere Ende des Zapfens ist die Schenkelfeder 9 aufgesteckt, so daß sich die in den Figuren 5 und b gezeigten Klemmkörper 18 durch relativ einfache lierstellungsweise auszeichnen. Ein weiterer Unterschied lief;t darin, daß der Schenkel 10 der Schen-

109833/ 1083

- "..-■■ 2004*57

(10 404/5) ö - «r-

kelfeder 9 sich nicht an einer Führungsscheibe, sondern .am Innenring 2 abstützt. Die Schenkelfeder 9 vermag auch "bei dieseKAnordnung die Synchronisation der Klemmkörper mit dem Innenring zu unterstützen.

Bei Verwendung von zylindrischen Zapfen 15 und 16 als Kipplager ist es zweckmäßig, die Krümmungsachse der inneren Klemmflache 18a in die Achse der zylindrischen Zapfen 15 und 16 zu legen, wenn bei einer Schwenkung des Klemmkörpers 18 die innere Klemmfläche 18a stets mit dem Innenring ..2 in Kontakt bleiben soll.

Wie Figur 7 und 8 zeigt, können die Führungsscheiben 19 und 20 auch durch Bolzen 21 verbunden sein, die gleichzeitig zur Lagerung von in etwas abgewandelter Form einzusetzenden Schenkelfedern 9 dienen. Dabei stützt sich der eine Schenkel 10 dieser Feder an der Führungsscheibe 19 oder 20 und der andere Schenkel "11 an einer Aussparung 22 ab, die. an einem Ansatz 23 des Klemmkörpers 24 angebracht ist. Die Synchronisierung der Führungsscheiben 19, 20 und damit der Klemmkörper 24 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen polygonförmigen Draht 25» der in einer Hut 26 der Führungsscheibe 20 liegt. Der'Durchmesser des .gedachten, diesem polygonförmigen Draht einbeschriebenen Kreises ist vor dem Einbau geringer als der Außendurchmesser des Innenringes 2, so daß dieser Draht 25 die Führungsscheiben mit dem Innenring verspannt .

Austeile eines geschlossenen, einbaufertigen Käfigringes zur Aufnahme der Klemmkörper besteht auch die

109833/1083

2Ü04457

(10 404/5) _Λ - te -

Möglichkeit, den Käfigring in an sich bereits bekannter Weise in offener oder geschlossener Form aus gleichen, gelenkig aneinandergefügten Käfiggliedern zusammenzubauen, wodurch sich auf optimale Weise einheitliche Käfigteile für verschieden große Wellendurchmesser verwenden lassen. Ein solches Käfigglied, das zur Verwendung im erfindungsgemäßen Sinne entsprechend abgehandelt worden ist, zeigt Figur 9. Dieses Käfigelied 27 unterscheidet sich von den bereits bekannten Käfiggliedern durch einen Einschnitt 28, der in eingebautem Zustand eines solchen Freilaufes durch einen zur Fliehkraft ab Stützung der Klemmkörper dienenden Ring 29 durchquert wird. Eine das erste mit dem letzten Käfigglied verbindende Zugfeder 30 dient zum Anpressen der Vorsprünge 31 der Käfigglieder an den Innenring 2 zum Zweck einer besseren Synchronisation.

Die Figuren 11 und 12 zeigen einen Klemmkörperfreilauf gemäß Figur 10, jedoch mit eingesetzten Klemmstücken 32. Diese Klemmstücke 32 sind in ihrem Profil ähnlich den Klemmstücken 18, jedoch erfolgt bei ihnen die Abstützung gegenüber dem Ring 29 nicht über zwei Zapfen 15, 16 sondern über einen in der Klemmkörpermitte angeordneten Zapfen 33. Das Anfedern der Klemmkörper 32 im Einkuppelsinn erfolgt durch die Schenkelfeder 9, die in einer Aussparung 34 der einen Seitenwand des Käfiggliedes 27 untergebracht ist.

In den Figuren 13 und 14 ist gezeigt, wie der zur radialen Abstützung dienende Ring 29 mittels Rollen 35 mit Vorspannung zentriert und gleichzeitig auf die Drehzahl des Innenringes 2 synchronisiert werden kann.

109833/1083

(10 404/5)

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf exakt kreiszylindrische Klemmbahnen "beschränkt; siekann auch "bei Freiläufen angewendet werden, deren äußere Klemmbahn entsprechend dem deutschen Patent. 1 079 904 geringfügige Abweichungen von der Kreisform"aufweist, und bei Freilaufen, deren Klemmkörper nicht kreiszylindrische Klemmflächen besitzen.

1098 33/ 108 3

(10 404/5) ή&

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Klemmkörper

2 Innenring, innere außenzylindrische Klemmbahn

3 Außenring, äußere innenzylindrische Klemmbahn

4 Kippkante

^J V Führungsscheibe 6 J

V Ring

9 Schenkelfeder

¹⁰ I Schenkel 11

12 Ausnehmung 13

.. , Axialfeder

.g J zylindrischer Zapfen

17 Pührungsscheibe

18 Klemmkörper

₂₀ J Pührungsscheibe

21 Bolzen

22 Aussparung

23 Ansatz

24 Klemmkörper

25 Draht

26 Nut

27 Käfigglied

28 Einschnitt

29 Ring

30 Zugfeder

31 Vorspr· unp;

32 klemmkörper

33 Zapfen

34 Aussparung 109833/1083 3ϊ) Hollo

Claims

Patentansprüche

1» Klemmkörperfreilauf, dessen mit Klemmfläehen ver* sehene Klemmkörper zwischen einem Innenring mit außen·· zylindrischer Klemmbahn und ö&nem dazu konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind, wobei die Klemmkörper unter. Üiehkraftelnwirkung eine im Entkuppelsian wirkende Schwenkbewegung aus~ fuhren, dadurch gekennzeichnet» -. ■

daß die Klemmkörper (I, 18, 24 „ 32) mit. dem Innenring (2) kraft- oder fonjrsohlüssig synchronisiert sind und sich mittels Kipplager (4, 15, Λβ₉ 23) aa mindestens einem zu den Klemmbahnen konzentrischen Ring (7, 8, 29) radial nach außen abstützten und die Kippachse so angeordnet ist, daß die Schwenkbewegung im Entkuppelsinn zu einem Abheben der äußeren Klemmfläohen von der innenzylindrisohen Klemmbahn des Außenringes (3) führt«
2. Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 1_t dadurch ge·» kennzeichnet, daß die Kippachse der Klemmkörper nahe der KrUmmungsachse der mit der inneren Klemmbahn zu* sammenwlrkenden Klemmfläche (1a) liegt·
3. Klemmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipplager durch an die Klemmkörper angeformte voll- oder tail« zylindrische Wälzflächen (15, 16, 23, 33) gebildet sind*
4, Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 1 oder 2 ₉ gekennzeichnet, daß die Kipplager durch an die Klemm körper angeformte Kanten (4) gebildet sind*

BAD

109 8337 1083

20ÜU57

(10 404/5)
5. Kleinmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur radialen Abstützung dienende Ring (7, 8) fest mit auf dem Innenring (2) gelagerten Führungsscheiben (5, 6, 17, 19» 20) verbunden ist, die zwischen sich die Klemmkörper aufnehmen,
6. Klemmkörperfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (29) durch Ausnehmungen (28) der Klemmkörper (31) hindurchläuft»
7. Klemmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Klemmkörpern angeordnete Schenkelfedern (9) sich einerseits am Klemmkörper, andererseits an. den Führungseeheiben oder an der Klemmbahn abstützen,
8. Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Reibschluß zwischen Führungsscheiben (5, 6, 17_f 19, 20) und innerer Klemmbahn axial oder radial wirkende, federnde Scheiben (13, 14) oder polygonförmige, federnde Teile (25) vorgesehen

φ ^8ind·

freilauf
9. Klemmkörper! nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Stutaring (29) durch Rollen (35) zentriert ist und unter Vorspannung steht.

BAD ORIGINAL

109833/1 083