DE202019107247U1

DE202019107247U1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE202019107247U1
Application number: DE202019107247.4U
Authority: DE
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: DE112020004300A5; WO2021129975A8; WO2021129975A1

Abstract

Freilaufkupplung mit einem mit einem Kranz von in einem Ringspalt (16) aufgenommenen Klemmelementen (18) und einem Laufring (14; 14a), der den Ringspalt begrenzt und eine Klemmkontur (22) für die Klemmelemente bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Klemmelemente (18) haltender Käfig (20) und ein koaxial zu dem Laufring (14; 14a) angeordnetes Axiallager (36) in einer gemeinsamen, im Durchmesser abgestuften Hülse (10) aufgenommen sind, die einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, an deren innerem Umfang die Klemmkontur (22) gebildet ist, und einen Abschnitt (30) mit größerem Durchmesser hat, der das Axiallager (36) aufnimmt, und dass die Klemmelemente (18) mit ihren inneren Scheiteln eine zylindrische Fläche definieren, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser eines Innenrings (42) des Axiallagers (36) übereinstimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einem mit einem Satz von in einem Ringspalt aufgenommenen Klemmelementen und einem Laufring, der den Ringspalt begrenzt und eine Klemmkontur für die Klemmelemente bildet.
Freilaufkupplungen dieser Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und dienen beispielsweise dazu, zwei alternativ einsetzbare Antriebsquellen, beispielsweise die Motorwelle eines Verbrennungsmotors und einen Elektromotor, mechanisch mit demselben Verbraucher zu koppeln und dabei Rückwirkungen der schneller laufenden Antriebsquelle auf die langsamer laufende Antriebsquelle zu vermeiden. Die Freilaufkupplung kann dabei zugleich die Funktion einer Lagerhülse erfüllen, mit der eine Welle gelagert wird, die mit mindestens einem der antreibenden und angetriebenen Elemente verbunden ist.
In einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, dass die beiden Elemente, die durch die Freilaufkupplung miteinander gekoppelt werden, auch in einer festen Axialposition relativ zueinander gehalten werden. Dazu wird bisher zumeist ein getrennt von der Freilaufkupplung hergestelltes und axial versetzt zu dieser angeordnetes Axiallager eingesetzt.
Aus US 5 595 272 A ist eine Freilaufkupplung der eingangs genannten Art bekannt, die gemeinsam mit einem Axial-Rillenkugellager in einer zylindrischen Hülse aufgenommen ist. Eine Welle, die in dieser Lageranordnung gelagert wird, hat einen Abschnitt mit größerem Durchmesser, der den Innenring der Freilaufkupplung bildet, während ein Innenring des Axiallagers auf einem angrenzenden Abschnitt der Welle sitzt, der einen kleineren Durchmesser hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Freilaufkupplung zu schaffen, mit der sich eine besonders kleinbauende und einfach herzustellende zu montierende Lageranordnung realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein die Klemmelemente haltender Käfig und ein koaxial zu dem Laufring angeordnetes Axiallager in einer gemeinsamen, im Durchmesser abgestuften Hülse aufgenommen sind, die einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, an deren innerem Umfang die Klemmkontur gebildet ist, und einen Abschnitt mit größerem Durchmesser hat, der das Axiallager aufnimmt, und dass die Klemmelemente mit ihren inneren Scheiteln eine zylindrische Fläche definieren, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser eines Innenrings des Axiallagers übereinstimmt.
Erfindungsgemäß ist somit das Axiallager baulich in die Freilaufkupplung integriert, so dass auf ein zusätzliches Axiallager verzichtet werden kann. Die gesamte Lageranordnung kann auf einem zylindrischen Abschnitt einer Welle montiert werden. Der innere Lagerring des Axiallagers sitzt dann im Passsitz auf einem Längsabschnitt der zylin drischen Umfangsfläche dieser Welle, während ein angrenzender Längsabschnitt dieser Umfangsfläche den Innenring der Freilaufkupplung bildet. Die Welle kann somit einen einheitlichen Durchmesser aufweisen, so dass sie sich einfacher herstellen lässt. Da die Klemmelemente in einem Käfig in der abgestuften Hülse gehalten sind, kann die gesamte Lageranordnung als vormontierte Einheit bereitgestellt und dann axial auf den zylindrischen Abschnitt der Welle aufgeschoben werden. Mit Hilfe des Axiallagers können trotz kleiner Dimensionierung der gesamten Lageranordnung hohe Axialkräfte aufgenommen werden. Durch die abgestufte Hülse werden das Axiallager und die Freilaufkupplung baulich zusammen gehalten, und an der Übergangsstelle zwischen den Abschnitten der Hülse mit kleinerem und größerem Durchmesser wird eine Schulter gebildet, mit der sich die Hülse axial an einem Außenring des Axiallagers abstützen kann. Da der mit der Klemmkontur versehene Ringspalt der Freilaufkupplung und der Ringraum für das Axiallager unmittelbar aneinander angrenzen und miteinander in Verbindung stehen, wird eine zuverlässige Schmierung und Abdichtung beider Komponenten erleichtert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die abgestufte Hülse kann beispielsweise durch ein Tiefzielteil gebildet werden. Dabei ist es möglich, im Tiefziehprozess die Klemmkontur für die Klemmkörper unmittelbar an der inneren Umfangsfläche des betreffenden Abschnitts der Hülse auszubilden.
In einer anderen Ausführungsform kann die Klemmkontur jedoch auch durch ein separates hülsenförmiges Bauteil gebildet werden, das ebenfalls im Tiefziehverfahren hergestellt werden kann und das dann zusammen mit dem Käfig und den Klemmkörpern in die abgestufte Hülse eingesetzt wird.
Das Axiallager kann ein Rillenkugellager sein, mit dem sich auch hohe Radialkräfte übertragen lassen. Der Außenring des Lagers kann im Presssitz in dem im Durchmesser erweiterten Abschnitt der Hülse gehalten sein.
Die abgestufte Hülse kann so gestaltet sein, dass sie eine formschlüssige Verdrehsicherung und/oder eine formschlüssige axiale Sicherung der Lageranordnung ermöglicht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen axialen Schnitt durch eine Freilaufkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Schnitt längs der Linie II - II in 1; und
3 einen axialen Schnitt durch eine Freilaufkupplung gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

In 1 ist eine hülsenförmige Freilaufkupplung 10 gezeigt, die fest in einer nicht gezeigten Umgebung montiert ist und ein Lager für eine Welle 12 bildet. Die Freilaufkupplung lässt eine Drehung der Welle 12 nur in einer Richtung zu, während sie eine Drehung in Gegenrichtung blockiert.
Die Freilaufkupplung 10 weist einen äußeren Laufring 14 auf, der an einem Ende, rechts in 1, durch eine Stirnwand abgeschlossen ist und der mit der zylindrischen Umfangsfläche der Welle 12 einen Ringspalt 16 bildet, der einen Satz von Klemmelementen, in diesem Beispiel Klemmrollen 18, sowie einen diese Klemmrollen haltenden Käfig 20 aufnimmt. Die äußere Umfangsfläche der Welle 12 bildet eine zylindrische Lauffläche für die Klemmrollen 18. Die innere Umfangsfläche des Laufrings 14 ist dagegen nicht zylindrisch, sondern bildet eine Klemmkontur 22 für die Klemmrollen, wie in der Schnittdarstellung in 2 zu erkennen ist. In diesem Beispiel bildet die Klemmkontur 22 für jede Klemmrolle 18 eine Tasche 24, in der die Breite des Ringspaltes 16 so vergrößert ist, dass sie größer ist als der Durchmesser der Klemmrollen. In Uhrzeigerrichtung schließt sich an jede Tasche 24 eine Rampe 26 an, längs derer die Breite des Ringspaltes auf einen Wert abnimmt, der kleiner ist als der Durchmesser der Klemmrollen.
Wenn sich die Welle 12 im Uhrzeigersinn in 2 dreht, so laufen die Klemmrollen 18 auf die Rampen 26 auf und gehen in Klemmung, so dass das Drehmoment von der Welle 12 auf den Laufring 14 übertragen wird. Dreht sich dagegen die Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn, so treten die Klemmrollen in die Taschen 24 ein, so dass die Klemmung aufgehoben ist und die Welle 12 sich frei drehen kann, ohne dass ein Drehmoment auf Laufring 14 übertragen wird.
Der Laufring 14 ist Teil einer abgestuften Hülse 28, die einen sich axial an den Laufring 14 anschließenden Abschnitt 30 mit größerem Durchmesser aufweist. Am Übergang zwischen dem Laufring 14, der hier den Hülsenabschnitt mit kleinem Durchmesser bildet, und dem Abschnitt 30 wird eine radiale Schulter 32 gebildet. Die Schulter 32 und die Umfangswand des Abschnitts 30 begrenzen einen Ringraum 34. In diesem Ringraum 34, der den Ringspalt 16 axial verlängert, ist ein Axiallager 36 aufgenommen, das im gezeigten Beispiel als Rillenkugellager ausgebildet ist und Kugeln 38 als Wälzkörper aufweist. Die Kugeln 38 sind in einem Käfig 40 gehalten. Ein Innenring 42 des Rillenkugellagers hat einen Innendurchmesser, der so an den Außendurchmesser der Welle 12 angepasst ist, dass der Innenring im Presssitz auf der Welle gehalten werden kann. Ein Außenring 44 des Rillenkugellagers ist mit Presspassung und drehfest in die zylindrische Umfangswand des Abschnitts 30 der Hülse 28 eingesetzt und stützt sich axial an der Schulter 32 ab.
Im gezeigten Beispiel ist die abgestufte Hülse 28 ein Tiefziehteil, bei dem im Tiefziehprozess auch die Klemmkontur 22 gebildet wird. Am in 1 linken Ende ist die Hülse 28 offen, und sie weist lediglich radial vom Rand der Umfangswand abstehende Lappen 46 auf, die eine formschlüssige Verdrehsicherung und axiale Sicherung der Hülse 28 erlauben.
Die gesamte Freilaufkupplung 10, ohne die Welle 12, kann als vormontiertes Bauteil hergestellt werden, bei dem der Käfig 20 mit den Klemmrollen 18 fest im Laufring 14 gehalten und durch den Innenring 42 des Axiallagers 36 zusätzlich in axialer Richtung gesichert ist. Die inneren Scheitel der in dem Käfig 20 gehaltenen Klemmrollen 18 definieren eine zylindrische Fläche, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser der Welle 12 (und folglich auch mit dem Innendurchmesser des Innenrings 42 des Axiallagers) übereinstimmt. Die vormontierte Einheit lässt sich deshalb beispielsweise von links in 1 auf die Welle 12 aufschieben, bis der Innenring 42 des Axiallagers 36 im Presssitz auf der Welle gehalten ist. Die Klemmrollen 18 liegen dann am Außen umfang der Welle 12 an, die dann die innere Begrenzung des Ringspaltes 16 bildet.
3 zeigt eine Freilaufkupplung gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel. Der wesentliche Unterschied gegenüber der zuvor beschriebenen Freilaufkupplung besteht darin, dass die Klemmkontur 22 durch einen Laufring 14a gebildet wird, der getrennt von der Hülse 28 ausgebildet ist und im Passsitz in einem Abschnitt 14b der abgestuften Hülse 28 sitzt. Der Laufring 14a weist auf der vom Axiallager 36 abgewandten Seite eine ringförmige Stirnwand auf, die an der Stirnwand der Hülse 28 anliegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5595272 A [0004]

Claims

Freilaufkupplung mit einem mit einem Kranz von in einem Ringspalt (16) aufgenommenen Klemmelementen (18) und einem Laufring (14; 14a), der den Ringspalt begrenzt und eine Klemmkontur (22) für die Klemmelemente bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Klemmelemente (18) haltender Käfig (20) und ein koaxial zu dem Laufring (14; 14a) angeordnetes Axiallager (36) in einer gemeinsamen, im Durchmesser abgestuften Hülse (10) aufgenommen sind, die einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, an deren innerem Umfang die Klemmkontur (22) gebildet ist, und einen Abschnitt (30) mit größerem Durchmesser hat, der das Axiallager (36) aufnimmt, und dass die Klemmelemente (18) mit ihren inneren Scheiteln eine zylindrische Fläche definieren, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser eines Innenrings (42) des Axiallagers (36) übereinstimmt.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei dem das Axiallager (36) ein Axial-Wälzlager ist.
Freilaufkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Axiallager (36) ein Rillenkugellager ist.
Freilaufkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Klemmelemente (18) Klemmrollen sind.
Freilaufkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die abgestufte Hülse (28) ein Tiefziehteil ist.
Freilaufkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Laufring (14) unmittelbar durch einen Abschnitt der Hülse (28) gebildet wird, der einen kleineren Durchmesser hat als der Abschnitt (30), der das Axiallager (36) aufnimmt.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Laufring (14a) getrennt von der Hülse (28) ausgebildet und passend in diese eingesetzt ist.