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Rücklaufsperre in Form einer Klemmkörper-Frei laufkupplung Die Erfindung
betrifft eine im Leerlaufzustand berührungsfreie Rücklaufsperre in Form einer Klemmkörper-Freilaufkupplung
mit stillstehendem Außenring und umlaufendem Innenring, und mit einzeln in Einkupplungsrichtung
angefederten Klemmkörpern.
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Bei bekannten Rücklaufsperren läuft der Außenring um und nimmt dabei
die Klemmkörper mit ihrem Haltekäfig mit, während das
Innenteil
feststeht und mit einem ebenfaCs feststehenden, angrenzenden Maschinenteil, z. B.
einem Getriebegehäuse, fest verbunden ist. Diese Lösungen sind naturgemäß recht
umständlich, weil in der Regel sich drehende Wellen qegen Rücklauf gesichert werden
sollen, so daß man diese Wellen dann über eine Glocke mit dem Außenring verbinden
muß, was verhältnismäßig raumaufwendia ist; konstruktiv ist es wesentlich günstiger,
den Innenring der Rücklaufsperre mit der Welle rotieren zu lassen und das Außenteil
festzuhalten. Die teschilderte Lösung, daß der Außenringunläuft und der Innenring
feststeht, ist bei dieser Xonstruktionsform notwendig, um im Leerlaufzustand eine
Abhebung der KlemmkörPer von den Klemmflächen, d. h. also eine Berührungsfreiheit
zu erreichen.
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Diese als Rücklaufsperren arbeitenden Klemmkörper-Freiläufe haben
auch bei kleineren Drehzahlen der Welle, deren Rücklauf gesperrt werden sollt eine
Gewährleistuna für die erforderliche Abhebebewegung. Bei in zwei zueinander konzentrischen
Käfigringen geführten Klemmkörpern der üblichen Farm ist dies dagegen nicht einmal
möglich. Bei diesen Xlemmkörpern tritt nämlich zunächst nur eine Entlastunq ein,
und erst im oberen Drehzahlbereich kommt es zu einer Abhebebewegung, wobei jedoch
nur ihr qeringe Spaltmaße bei dieser Abhebebewequnq erreichbar sind. Sperren mit
solchen Klemmkörpern bedürfen immer einer exakten Schmierung, weil die beansnruchten
Flächen bis zu verhältnismäßig
hohen Drehzahlen einer Reibungseinwirkung
unterliegen.
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Außerdem gibt es Rücklauf sperren mit drehbaren Rollen als Klemmkörper,
d. h. also in Form von Klemmrollen-Freilaufkupplungen. Es werden hierbei einzeln
angefederte, einseitig hohlgebohrte und exzentrisch im Innenteil gelagerte Rollen
n verwedet, die sich bei Entkupplung infolge der Fliehkraftwirkung um den Drehbolzen
schwenken. Die Klemmwirkunq entsteht zwischen dem feststehenden Außenring und dem
Lagerbolzen.
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Ein Nachteil dieser Konstruktion ist darin zu sehen, daß die Gleichmäßigkeit
des Eingriffs fertigungstechnisch schwer zu erreichen ist. Auch fälLen diese REcklaufsperrent
durch ihre Konstruktion bedingt, sehr groß aus, und es bedarf verhältnismäßig hoher
Drehzahlen, um die notwendigen Kräfte zur Einleitung der Abhebebewegung der Klemmrollen
zu erzeugen.
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Außerdem gibt es auch noch Klemmrollen-Freilaufkupplungen als Rücklaufsperren,
die mit Ausgleichsgewichten arbeiten. Es sind hierzu bereits verschiedene Lösungen
bekannt geworden, die sich jedoch alle im Prinip darin gleichen, daß die einmal
entstandene schädliche Fliehkraft der Klemmrollen durch getrennte Teile, also durch
Eegengewichtet kompensiert werden soll. Diese Lösungen sind alle verhältnismäßig
umständlich, erfordern einen großen baulichen Aufwand und sind daher nicht
universell
verwendbar, für verschiedene Anwendungfälle sogar gänzlich ungeeignet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine ebenfalls im Leerlaufzustand,
und zwar schon bei verhältnismäßig gerinqen Drehzahlen, berührungsfreie Rücklaufsperre
in Form einer Klermnkörper-Freilaufkupplung zu schaffen, bei der der Außenring stillsteht
und der Innenring umläuft, so daß man den Innenring unmittelbar mit der Welle, deren
Rücklauf gesperrt werden sollt verbinden kann.
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Diese Aufgabe soll mit konstruktiv und herstellungsmäßig ein fachen
Mitteln gelöst werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Käfig
der Klemmkörper-Freilaufkupplung aus zwei über Distanz stücke miteinander verbundenen
Scheiben besteht, die an ihren Außenrändern einander zugekehrte Borde aufweisen
unde von den Außenseiten her Schwerspannstifte eingetrieben sind, auf denen die
Klemmkörper mittels Bohrungen mit Spiel schwenkbar gelagert sind, daß ferner die
Klemmkörper beiderseits gegenüber ihren Außenklemmflächen zurückliegende seitliche
Ansätze aufweisen, deren Außen-Krümmungsradius gleich dem Innen-Radius der Borde
der den Käfig biLdenden Scheiben ist, und die sich in Leerlaufstellung flächig an
diese Bord-Innenseiten anlegen, weil die Aupenfläche jedes seitlichen Ansatzes jedes
Klemmkörpers
einen Absatz aufweist, derart, daß sich der Klemmkörper
beim Entkuppeln zuerst vom Innenring und dann infolge Verlagerung seines Schwenkpunktes
von der Anlagelinie am Außenring auf die Kante dieses Absatzes auch vom Außenring
abhebt.
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Zur Abfederung der Klemmkörper in Einkupplungsrichtung können in weiterer
Ausbildung der Erfindung zweckmäßig auf beiden Seiten jedes Klemmkörpers Spiralfedern
angebracht werden, die am einen Ende im Schlitz des Schwerspannstiftes und am anderen
Ende in einem zur Bohrung des Klemmkörpers radialen Schlitz in den seitlichen Ansätzen
des Klemmkörpers gehalten sind. Diese Spiralfedern können in stirnseitigen Ansenkungen
der seitlichen Ansätze der Klemmkörper liegen, wodurch in axialer Richtung Einbauraum
gespart wird.
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Um je nach dem Anwendungsfall, d. h. insbesondere nach Maßgabe der
angeschlossenen beweqlichen Massen, in einfacher Weise die Anfederungshaft der Klemmkörper
verändern zu können, können nach der Erfindung in jedem seitlichen Ansatz jedes
Klemmkörpers mehrerer in Umfanqsrichtung zueinander versetzte Schlitze zur Aufnahme
der Enden der Spiralfedern vorgesehen sein. Bisher war es dagegen Ublich,den Erfordernissen
nach veränderlicher Anfederunq durch unterschiedliche Federn Rechnung zu tragen.
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist es dagegen möglich, mit einer
einzigen Feder alle gewünschten, unterschiedlichen Federkräfte zu erzeugen indem
das äußere Federende in den entspechenden Schlitz des Klemmkörpers eingeführt wird
und damit die Vorspannung der Spiralfeder geändert wird.
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Dadurch, daß die seitlichen Ansätze der Klemmkörper, weil sie denselben
Radius haben wie die Innenseiten der Borde des Käfigs, sich flächig an diese Bord-Innenseiten
anleqen können, entsteht in Leerlaufstellung eine absolut sichere und gegenüber
Erschütterungen und Flattererscheinungen unempfindliche Halterung der Klemmkörper
in dieser Leerlaufstellung, in der die Klemmköraer infolge der Tatsache, daß die
Außenflächen jedes seitlichen Ansatzes jedes Klemmkörpers einen Absatz aufweist,
so daß sich der Klemmkörper beim Entkuppeln sowohl vom Innenring wie auch vom Außenring
abhebt, absolut berührungsfrei gehalten werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig, 1 ist ein Axialschnitt dadurch eine Rücklaufsperre nach der Erfinduna,
und zwar durch deren Hälfte.
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Fi«. 2 ist eine an einer Verbindungsstelle geschnittene Seitenansicht
des Käfigs der Riicklaufsperre nach der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt die Lage eines Klemmkörpers in Stirnansicht in Einkupplungsstellung.
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Fig 4 zeigt in gleicher Darstellung wie in Fig. 3 den ersten Teil
der Abhebebewegung des Klemmkörpers beim Lösen der Freilaufkupplung.
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Fig. 5 zeigt den Klemmkörper bei Beendigung der Abhebebewegung.
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Fig. 6 zeigt, in perspektivischer DarstellXung, einen Klemmkörper
und einen Ausschnitt der einen Scheibe des ihn haltenden ru ges mit dem zugehörigen
Schwerspannstift und der Spiralfeder zur Einzelanfederung des Klemmkörpers.
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In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet.
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Der Außenring' d. h. also das Außenteil der Freilaufkupplung, ist
mit 1 bezeichnet es ist mit Schrauben 2 an einem feststehenden Maschinenteil, beispielsweise
an einem Getriebegehäuse befestigt. Dieser Außenring 1 weist die innenliegende Klemmfläche
4 für die Klenunkörper 5 auf. Der Innenring 6, d. h. also das Innenteil der Kupplung,
mit der außenliegenen Klemmfläche 7 ist daqeqen mit der Welle 8, deren Rücklauf
verhindert werden
soll, drehfest verbunden
Der Käfig dieser Rlemmkörper-9æilaufkupplung besteht aus zwei Scheiben 9 und 10,
die über Distanzstücke, bei dem dargestellten Beispiel mit Innengewinde versehene
Distanzhülsen 11, und über Schrauben 12, 13 miteinander verbunden sind. In die beiden
Scheiben 9 und 10 sind von außen her Schwerspannstifte 14 eingetrieben, auf denen
(wie Fig. 1 und Fig. 3-5 erkennen lassen) mit Spiel die Klemmkörper 5 schwenkbar
gelagert sind. Durch dieses Spiel wird die, wie nachstehend noch beschrieben werden
soll, erforderliche Beweglichkeit der Klemmkörper gegenüber ihrem Schwenkpunkt gewährleistet.
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Die Abfederung der Klemmkörper 5 in Einkupplungsrichtung erfolgt durch
auf beiden Seiten jedes Klemmkörpers angebrachte Spiralfedern 15, die am einen Ende
16 in dem ( niht besonders bezeichneten) Schlitz des zugehörigen Schwerspannstifts
und am anderen Ende 17 in einem zur Bohrung des Klemmkörpers 5 etwa radialen Schlitz
18 des Klemmkörpers 5 verankert sind. Es sind mehrere derartiger Schlitze 18 auf
jeder Seite jedes Klemmkörpers 5 vorgesehen, so daß die Federn in unterschiedlichen
Stellungen und damit mit untershiedlichen Vorspannungen, im Enderaebnis also unter
Veränderung der Anfederungskraft für jeden Klemmkörper eingehängt werden können.
Dies ermöglicht eine Annassunn an
dAe Betriebsverhaltnisse des
jeweiligen Anwenungæfalls.
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Jeder Klemmkörper hat seitliche Ansätze 19, die auf der Außenseite
gegenüber den Außenklemmflächen 20 zurückliegen, auf der Innenseite dagegen gleiche
Form wie die inneren KLemmflächen 21 haben können. Die Außenfläche 22 jedes Absatzes
19 hat denselben Krümmungsradius wie der Innenradius der Borde 23, die an den Außenrändern
der beiden, den Käfig bildenden Scheiben 9 und 10, einander zugekehrt, vorgesehen
sind. Infolgedessen kann sich diese Außenseite 22 flächig gegen die Innenseite des
zugehörigen Bords 23 anlegen, siehe die Stellung nach Fig. 5 der Zeichnung. Hierauf
soll weiter unten noch zurückgekommen werden.
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Die Spralfedern 15 sitzen, wie die Figuren 1 und 6 am deutlichsten
erkennen lassen, in stirnseitigen Ansenkungen 24 der seitlichen Anätze-19 der Klemmkörper
5.
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Der aus den Scheiben 9 und 10 gebildete Käfig ist auf dem Innenring
6 drehbar gelagert und wird durch Reibschluß mitgenommen. Er liegt auf der einen
Seite (Fig. 1) an einem auf dem Innenring 6 befestigen Rinq, z. 6. Sprengring,25
an, während zwischen den auf der anderen Seite vorgesehenen Sprenqrinq 26 und den
Käfig eine Kugellager-Tellerfeder 27 eingeschaltet ist.
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Es ist dies eine Teller-feder mit verhältnismäßig flacher Kennlinie.
Über diese Tellerfederwird der Käfig vom Innenring aus über Reibschluß mitgenommen,
so daß der Käfig im Augenblick der Einkuppelbewegung der Klemmkörper einem erhöhten
Druck der Klemmkörper nachgeben, d, h. sich etwas gegenüber dem Innenring in Umfangsrichtung
bewegten kann.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre wird nachfolqend
an Hand der Fi, 3-5 beschrieben, Fig. 3 zeigt den Klemmkörper in eingekuppeltem
Zustand.
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Seine Außenklemmfläche 20 berührt die Innenklemmfläche 4 des Außenringes
1 im Punkt A, während seine Innenklemmfläche 21 die Außenklemmfläche 7 des Innenrinqes
6 im Punkt B berührt, Durch die Laqe dieser Punkte A und B zur Mittelsenkrechten
entsteht der Klemmwinkel α, Das auf den Innenring 6 einwirkende Drehmoment
ist durch einen Pfeil dargestelltt der Innenring 6 wird aber an einer Drehunq in
dieser Pfeilrichtung durch das Einkuppeln der Rücklaufsperre gehindert.
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Wenn das Drehmoment, das auf den Innenring 6 einwirkt, umgekehrt
wird (Pfeil in Fig. 4>, so wird zunächst infolge dieser Drehrichtunasumkehr die
Sperrwirkung aufgehoben.
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Mit steigender Drehzahl erhöht sich die im Schwerpunkt S des Klemmkßrpers
5 angreifende Zentrifugalkraft P und überwindet schließlich die Konstante, entgegengesetzt
wirkende und durch die Federn 15 ausgeübte Kraft P'. Diese beiden Kräfte sind in
den Fig. 4 und 5 eingezeichnet, ebenso wie der Schwerpunkt S. Der Klemmkörper bewegt
sich nun entlang seiner Außenklemmfläche 20 und schwenkt um seinen Endpunkt c, so
daß nun der mit einem Absatz 28 versehene seitliche Ansatz 19 des Klemmkörpers 5
im Punkt d an der Innenseite des Bordes 23 zur Anlage kommt. Dadurch ergibt sich
ein neuer Schwenkpunkt für den Klemmkörper, nämlich der Punkt d, und um diesen Schwenkpunkt
schwenkt der Klemmkörper bei steigender Drehzahl weiter. Dadurch entfernt sich die
äußere Klemmfläche 20 von der feststehenden Innenklemmfläche 4 des Außenringes 1,
und gleichzeitig entfernt sich bei dieser Bewegung auch die innere Klenufläche 21
von der Außenklemmfläche 7 des Innenringes 6* Der Slemmkdrper 5 schwenkt so lange
um den Punkt d, bis die gesamte Außenfläche 22 des seitlichen Ansatzes 19 an dem
Bord 23 zur Anlaqe gekommen ist, so daß dann die Endlaoc nach Fig. 5 erreicht wird.
Es herrscht damit absolute Berührungsfreiheit zwischen den Flächen des Klemmkörpers
5 und den Gegeflächen 4 am Außenring 1 bzw. 7 am Innenring 6.