DE2004457B2

DE2004457B2 - Klemmkoerperfreilauf kupplung mit fliehkraftabhebung

Info

Publication number: DE2004457B2
Application number: DE19702004457
Authority: DE
Inventors: Emil Maurer Ruprecht Dipl Ing Timtner Karlheinz Dipl Ing 6380 Bad Homburg Giese
Original assignee: Ringspann Albrecht Maurer Kg, 6380 Bad Homburg
Priority date: 1970-01-31
Filing date: 1970-01-31
Publication date: 1972-01-05
Also published as: SE362289B; US3702649A; JPS5627736B1; CH531658A; FR2075810A5; GB1272375A; CA932679A; DE2004457A1

Description

Die Krfindung betrifft eine Klemmkörperfreilauf-Kupplimg mit zwischen zylindrischen Klemmbahnet! angeordneten Klemmkörpern, wobei die Körper unter Fliehkrafteinwirkung eine im Entkuppclsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen.

Derartigt' bekannte Freilaufkupplungen sind so eingerichtet, daß die äußern Klcmmbahn im Leerlauf umlauft und die innere Klemmbahn stillsteht und es sind dabei außerdem die Klemmkörper so ausgebildet, daß sie ab einer gewissen Umlaufgeschwindigkeit durch die auf sie einwirkende Fliehkraft nach außen uedrüekt, im Entkuppelsinn geschwenkt und dadurch von der inneren Klemmbahn abgehoben werden. Da die Klemmkörper mit der äußeren Klemmbahn synchron umlaufen, wird somit jeglicher Verschleiß im Leerlauf ausgeschlossen, sobald die zur Fliehkraftabhebung erforderliche Drehzahl über-

schritten ist. Damit wird der Verschleiß durch gleitende Reibung im Leerlauf erheblich verringert, was deshalb erwünscht ist. weil schon relativ geringfügige Materialabtraaungen zu Funktionsstörungen oder einem Versagen des Freilaufs mit gefährlichen Folgen

für das Bedienungspersonal führen können.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt darin, daß man stets gezwungen ist, die äußere Klemmba'r.n 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 die äußere Klemmbahn in der Lage, die Klemmkörper durch Reibschluß mitzunehmen. Bei zahlreichen Einbaufällen, beispielsweise wenn es um eine Rücklaufsperre fir eine Welle geht, ist daher eine aufwendige Einbaukonstruktion notwendig, um in Umkehrung der zunächst vorhandenen Verhältnisse die innen befindliche Welle mit der äußeren Klemmbahn und das die Welle außen umgebende starre Gehäuse mit der inneren Klemmbahn des Freilaufs zu verbinden.

Durch die USA.-Patentschrift 2 181 700 ist außerdem eine Freilaufkupplung bekannt, bei der ein der Führune und Distanzierung der Klemmkörper diencnder Käfig fest mit der inneren Klemmbahn verbunden ist "Auch hier läuft jedoch im Leerlauf die äußere Klemmbahn um. so daß dieser Freilauf ebenfalls keine Lösung des vorbeschriebenen Problems bieten kann. Dies "selbst dann nicht, wenn man sich für den Fall des Leerlaufs die äußere Klemmbahn stillstehend und die innere Klcmmbahn umlaufend denkt. Denn die Massenverteilung der einzdn.·. Klemmkörper bezüglich ihrer Schwenkachse ist mgewählt, daß die Klemmkörper gegen die Wirkung

von sie in Arbeitsstellung drängenden Federn bei höheren Drehzahlen mit einer Anschlagnasc in Anlasie an die äußere Klcmmbahn geraten und auf diese· gleiten. Dies führt jedoch wieder zu einem Verschleiß der äußeren Klcmmbahn.

Schließlich sind eine Reihe von weiteren Freilaufgestaltimgen beispielsweise nach der USA. PatentschnM^2 886 152 und 2 VW 7<>3. der französischen Patentschrift 303 012 und der britischen Patent schrift 1 0^l'7 393 bekannnt. bei denen im Lcerlau entweder die innere oder die äußere Klemmbahi umlaufen bzw. stillstehen kann. Allen diesen Frei laufen ist jedoch gemeinsam, daß sie bei Leerlau infolge der auf sie wirkenden Fliehkräfte gegen dii äußere Klcmmbahn bewegt werden, so daß es allen falls bei umlaufender äußerer Klemmbaliii zur Ab Hebung son der inneren Klcmmbahn. niemals abe bei umlaufender innerer Klcmmbahn zur Abhebim von der äußeren Klcmmbahn kommen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dahei eine Klemmkörperfreilauf-Kupplung der eingang erwähnten Art so zu gestalten, daß sie ohne auf wendige Einbaukonstruktion in all den Fällen einge setzt werden kann, bei denen im Freilaufbetrie

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!leerlaufbetrieb) die inhere Klemmbah'i umlauft. zur Freilaufaehse geschnittene Klemmkörperfreilaut-

»Aälirend im Spenbeirieb (Mimahmebetrieh) der Kupplung abgewandelter Bauart.

!■'reilaut sullsieht oder nur langsam un läuft. I- i c. t> einen teilweisen Längsschnitt des I-reilauls

Diese Aufgabe wird ertindungsgcmäß dadurch ge- gemäß Fig. x

i.'M. daß die Klemmkörper mil der inneren Klemm- s F i n. 7 eine gemäß der Linie VlI-VlI in I-i g. S

'»ahn krau- oder formschlüssig \erblinden sind und quer zur Freilaufaehse geschnittene Klcmmkörper-

-ich muteis Kipplager an mindestens einem zu den freilauf-Kupplung nach einer dritten Ausführungs-

klemmbahuen konzentrischen Ring radial nach form.

.:iißen abstützen und die Kippachse so angeordnet ist. F i ü. !S e^;nen Querschnitt gemäß der Linie

• laß die Schwenkbewegung im Entkuppelsinn zu io ^x 111 -\'l 11 in F ig. 7 und

.■•'mein Abheben der äußeren Klemmflächen der F i g. 4 einen Axialschnitt durch eine Klemmkör-

Nlemmkörper \on der äußeren Klemmbahr. führt. perfreilauf-Kupplung nach einer weiteren erfindungs-

Die aiii die Klemmkörper einwirkende Fliehkraft gemäßen Ausführungr.form.

·.>. ird also nicht \on der äußeren Klemmbahn, son- In F i g. 1 sind mehrere benachbarte Klemmkördern \on einem da/u kon/entrischen Stützring auf- 15 per 1 zwischen einer inneren Klommbahn 2. im genommen. Die schwenkbare Lagerung bezüglich folgenden auch Innenring genannt, und einer äußeren dieses Stützringes in Verbindung mit der unsyrnme- Klemmbahn 3. im folgenden auch Außenring gemischen Massenverteilui'.g der Klemmkörper ermög- nannt, angeordnet. NVie am besten .^s Fig. I und ? Hebt es ihnen, unter Fliehkrafteinwirkung eire der- hervorgeht, weisen die Klemmkörper an ihren Seitenartige Schwenkbewegung auszuführen, daß sich dabei 20 wänden angeordnete Kippkanten 4 auf. Diese Kipp- .ac äußeren Klemmflächen der Klemmkörper von der kanten 4 befinden sich in Anlage mit an Führungsaußeren Klemmbahn abheben. Der Stützring befindet scheiben 5 und 6 angeformten Ringen 7 und 8. Ferner -ich am besten direkt oder indirekt im Reibschluß sitzt an eüier Seitenwand eines jeden Klemmkörpers 1 !.lit der inneren Klemmbahn des Freilaufs. eine auf einen Zapfen aufgeschobene Schenkelfeder9.

Es hat sich als \orteilhaft erwiesen, die Kippachse 25 deren einer Schenkel 10 sich an der Führungsscheibe 5

ιLt Klemmkörper nahe dem Mittelpunkt des Krüm- abstützt, während sich der andere Schenkel 11 in

mungsradius der mit .'er inneren Klemmbahn zu- einer Ausnehmung 12 des Klemmkörpers 1 abstützt,

•-immenwirkenden Klemmtläche anzuordnen. Bei Mittels Axialfedern 13 und 14 sind die Führungs-

■einer derartigen Ausbildung der Klemmkörper wird scheiben 5 und 6 mit dem Innenring 2 verspannt,

maximales Abheben deren äußerer Klemmfläche von 30 Mit M₁ ist die Krümmungsachse der mit dem

der äußeren Klemmbahn ermöglicht, wobei die Innenring 2 in Berührung stehenden Klemmfläche

Klemmkörper auch während der Schwenkbewegung 1 α und M., die Krümmungsachse der mit dem Außen-

s'.äudig in Reibverschluß mit der inneren Klemmbahn ring in Berührung stehenden Klemmfläche 1 b der

bleiben. Hierdurch ist stets ein sicheres Einkuppeln Klemmkörper bezeichnet. Der Schwerpunkt eines

des l-'ivilaufs aus der Leerlaufstellung heraus gewähr- 35 Klemmkörpers 1 ist mit S bezeichnet.

leistet. Denkt man sich nun den Innenring 2 in der ange-

Die Kipplager können an die Klemmkörper auge- zeigten Pfeilrichtung, also im Freilaufzustand um-

;\«nute, voll- oder teilzylindrische Wälzfläehen oder laufend, während der Außenring 3 in Ruhe bleibt, so

Kanten sein. entspricht die Umlaufdrehzahl der Klemmkörper 1

Andererseits kann der zur radialen Abstützung 40 auf Grund der Synchronisationswiikung der FiIhdienende Ring fest mit auf der inneren Klemmbahn rungsscheiben 5 und 6 in Verbindung mit den Scheniielagerten Führungsscheiben verbunden sein. Es kelfedern 9 der Drehzahl des Innenringes 2. Die kann jedoch auch der Ring durch Ausnehmungen Mitnahme der Klemmkörper 1 durch die Führungstier Klemmkörper hindurchlaufen. dabei durch scheiben 5 und 6 wird mit wachsender Drehzahl R.'Ilen zentriert sein und unter Vorspannung stehen. 45 dadurch verstärkt, daß die im Schwerpunkt S an-

Ferner hat es sich als j.weckmäßig erwiesen, daß greifende Fliehkraft Γ die Klemmkörper 1 an die an den Klcmmkörpern angeordnete Schenkelfeder!! Stützringe 7 und 8 der Führungsscheiben 5 und 6 sich einerseits am Klemmkörper, andererseits an den drückt. Dabei entsteht durch die bezüglich dem Führungsseheiben oder an .!er inneren Klemmbahn Kipplager 4 mit dem Hebelarm« angreifende Fliehabstützen. 50 kraft ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, das dem

Schließlich ist es zweckmäßig, daß für den Reib- von der Schenkelfeder 9 herrührenden Drehmoment

sehluß zwischen Fühlungsscheiben und innerer entgcgengerichtel ist. Ab einer gewissen Umlaiil-

Kiemmbalin axial oder radial wirkende, federnde drehzahl der Klemmkörper wird das von der Flieh-

Scheiben oder polygonfömiige. federnd·.· Teile vor- kraft bewirkte Drehmoment schließlich so groß, daß

gesehen sind. 55 die Klemmkörper I um die Kippkante 4 im Uhr-

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Aus- zeigersinu schwenken, wobei sich die Klemmflächen

führungsbeispieleti näher erläutert, die in der Zeich- \b vom Außenring abheben. Dann läuft der Freilauf

nung dargestellt sind. Es zeigt ohne gleitende Reibung und damit verschleißfrei.

F i g. I eine längs der Linie I-I in F i g. 2 quer zur Da bei den gezeigten Ausführungsbcispielcn die

Freilaufaehse geschnittene Klemmkörpcrfreilauf- 60 Kippkanten 4 mit der durch M₁ hindurchgchcn-

Kupplung. den Krümmungsachse zusammenfallen, bleiben die

F i g. 2 einen teilweise Längsschnitt durch die Klemmflächen ία in jeder Schwcnkstcllung des

Freilaufaehse zwischen zwei Klcmmkörpern, Klemmkörpers 1 in Kontakt mit dem Innenring 2.

F ig. 3 ein schematisches Schrägbild eines Klemm- Hierdurch ist sichere Synchronisation und rasches

körpers zwischen innerer und äußerer Klcmmbahn. 65 Einkuppeln der Klemmstücke gewährleistet.

F i g. 4 einen Querschnitt längs dei Linie IV-IV in Die in den F i g. 5 und 6 gezeigte Ausführungs-

F i g. 2, form weist an Stelle der in den F i g. I bis 4 ge-

F i ι;. 5 eine längs der Linie V-V in F i g. 6 quer zeigten Kippkanten zylindrische Zapfen 15 und 16

auf. die die Funktion des Kipplagers übernehmen. Auf das äußere Ende des Zapfens 15 ist die Schenkelfeder 9 aufgesteckt, so daß sich die in den F i g. 5 und 6 gezeigten Klemmkörper 18 durch relativ einfache Herstellungsweise auszeichnen. Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß der Schenkel 10 der Schenkelfeder 9 sich nicht an einer Führungsscheibe, sondern am Innenring 2 abstützt. Die Schenkelfeder 9 vermag auch bei dieser Anordnung 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 Klemmfläche 18« in die Achse der zylindrischen Zapfen 15 und 16 zu legen, wenn bei einer Schwenkung des Klemmkörpers 18 die innere Klemmfläche 18 a stets mit dem Tnnenring in Kontakt bleiben soll.

Wie F i g. 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 und 20 und damit der Klemmkörper 24 erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen polygonförmigen Draht 25. der in einer Nut 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 rr.it dem Innenring verspannt.

ίο F i g. 9 zeigt einen Axialschnitt durch eine Klemmkörperfreilauf-Kupplung mit Klemmstücken 35. die in ihrem Profil ähnlich den Klemmstücken 18 sind. Jedoch erfolgt hier die Abstützung gegenüber einem Ring 29 nicht über zwei Zapfen 15 und 16. sondern über eine entsprechende mittlere Einkerbung 30 mit Wälzfläche 31. Das Anfedern der Klemmkörper 35 im Einkuppelsinn erfolgt durch die Schenkelfeder 9, die in einer Aussparung 34 einer der Führungsscheiben 32, 33 untergebracht ist.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf exakt kreiszylindrische Klemmbalinen beschränkt; sie kann auch bei Freiläufen angewendet werden, deren äußere Klemmbahn entsprechend der deutschen Patentschrift 1 079 904 geringfügige Abweichungen von der Kreisform aufweist, und be^; Freilaufen, deren Klemmkörper nicht kreiszylindrische Klemmflächen besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmkörperfreilauf-Kupplung mil zwischen zylindrischen Klemmhahnen angeordneten Klemmkörper!!, wobei die Klemmkörper unter Fliehkrafieinwirkung eine im Entkuppelsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen, dadurch g e k e η η ζ e i c h net. daß die Klemmkörper (1. 18. 24, 35) mit der inneren Klemmbahn (2) kraft oder formschlüssig verbunden sind und sich mittels Kipplager (4, 15. 16, 23) an mindestens einem zu den Kiemmbahnen konzentrischen Ring (7. 8. 29) radial nach außen abstützen und die Kippachs: so angeordnet ist. daß die Schwenkbewegung im Entkuppelsinn zu einem Abheben der äußeren Klemmflächen (1 b) von der äußeren Klemmbahn (3) führt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse der Klemmkörper nahe dem Mittelpunkt (Ai₁) des Krümmungsradius der mit der inneren Klemmbahn zusammenwirkenden Klemmfläche (1 a) der Klemmkörper liegt.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipplager durch an die Klemmkörper angeformte, voll- oder teilzylindrische Wälzflächen ('5, 16, 23, 31) gebildet sind.

4. Kupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kipplager durch an die Klemmkörper angeformte Kante-η (4^λ gebildet sind.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß der zur radialen Abstützung dienende Ring (7.8) fest mit auf der inneren Klemmbahn (2) gelagerten Führungsscheiben (5.6. 17. 19. 20) verbunden ist.

6. Kupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (29) durch Ausnehmungen (30) der Klemmkörper(35) hindurchläuft.

7. Kupplung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (29) durch Rollen zentriert ist und unter Vorspannung steht.

8. Kupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an den Klemmkörper!! angeordnete Schenkelfeder!! (9) sich einerseits am Klemmkörper, andererseits an den Führungsscheiben oder an der inneren Klemmbahn (2) abstützen.

^l>. Kupplung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß für den Reihschluß zwischen Fülminpsselieihen (5. 6. 17. 19. 20. 32. 33) und innerer Klemmbahn axial oder radial wirkende, federnde Scheiben (13. 14) oder polygonförmisie. federnde Teile (25) vorgesehen sind.