DE2212507A1 - Freilaufkupplung - Google Patents

Description

Freilaufkupplung

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einem ersten Teil mit einer Bohrung und einen zweiten, innerhalb der Bohrung angeordneten Teil, dessen Umfang einen Abstand zur Innenwand der Bohrung aufweist« Kupplungen mit diesen Merkmalen werden als Einwegkupplungen oder Überholkupplungen verwendet. Zu diesen Kupplungen gehören insbesondere die Kupplungen nach der Walzenbauart, wie sie in der US-PS 3 184 020 beschrieben ist.

Eine bekannte Freilaufkupplung der Walzenbauart umfaßt ein äußeres Teil mit einer Bohrung, das mit einem gewissen Abstand ein inneres Teil umgibt, wobei eine Anzahl von Walzen in dem Zwischenraum zwischen den beiden Teilen angeordnet ist. Eines der beiden Teile weist für jede Walze einen Mitnehmer oder eine keilförmige Rampe auf, die dazu ddaien, die Walzen zwischen den Teilen zu verteilen bzw, zu blockieren, wenn die

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Kupplung ein Drehmoment übertragen soll_o Bei dieser bekannten Freilaufkupplung der Walzenbauart weisen die einzelnen Walzen einen Abstand zueinander auf, wobei sich jeweils zwischen einem Paar benachbarter Walzen eine Feder oder ein anderes Steuerteil befindet, das seine zugehörige Walze auf die keilförmige Rampe in Blockier— stellung drückt. Da die Walzen einen Abstand zueinander haben, ist die Anzahl der zum Blockieren zur Verfugung stehenden Walzen vermindert, wenn sie mit der Anzahl von Walzen verglichen wird, die insgesamt in den Zwischenraum untergebracht werden könnte, so daß die Drehmomentkapazität der Freilaufkupplung ebenfalls vermindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Freilaufkupplung der Walzenbauart zu schaffen, deren Drehmomentübertragungskapazität wesentlich vergrößert ist und die darüberhinaus in der Herstellung billiger ist als bekannte Freilaufkupplungen dieser Bauart»

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anzahl von Walzen, die zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil um das zweite Teil herum angeordnet sind und sich gegenseitig berühren, wodurch eine auf eine der sich berührenden Walzen in Umlaufrichtung angebrachte Kraft auf Grund der Berührung zwischen den Walzen auf eine benachbarte Walze übertragen wird, und durch eine Anzahl von keilförmigen Rampen an einem der Teile, wobei die Rampen mit den Walzen im Sinne eines Verkeilens und Blockierens der Walzen zwischen dem ersten und zweiten Teil zusammenwirken, wenn die Walzen in eine bestimmte Umlaufrichtung gedrückt werden.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ge-* hört, daß bei ihr der zur Verfügung stehende Raum soweit wie

möglich für Walzen ausgenutzt wird, daß entweder keine oder im Vergleich mit bekannten Freilaufkupplungen der Walzenbauart nur sehr wenige Federn zur Walzensteuerung verwendet werden und daß bei ihr gegebenenfalls eine neue Kombination aus Walze und Feder zur Anwendung kommt.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung Steuerteile verwendet werden, so handelt es sich dabei in der Regel lediglich um ein oder zwei Steuerteile, und die von den Steuerteilen auf die Walzen übertragenen Kräfte werden auf Grund der Tatsache, daß sich die Walzen untereinander Seite an Seite berühren, von einer Walze zur nächsten übertragen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläuterte Es zeigeni

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Quei'schnitt durch ein Aisführungsbeispiel der erfindungs gemäß en Freilaufkupplung?

Fig. 2 eine teilweise Ansicht der Innenseite der Kupplung, wobei das innere, wellenartige Teil der Kupplung zur besseren Darstellung der Kupplungswalzen weggelassen ist;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung}

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplung;

5 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung}

Figo 6 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung;

Fig» 7 einen Schnitt nach VII-VII in Fig. 2}

Fig. 8 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung, und

Figo 9 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung.

Die Walzenkupplung 1 in den Fig. 1 und 2 umfaßt ein inneres, wellenartiges Teil 2 mit einem zylindrischen Umfang 3t das von einem äußeren, nabenartigen Teil 4 mit einer Bohrung 5 umgeben ist, in der das wellenartige Teil 2 angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Teil 2 und dem Teil k bestehen bleibt. Eine Anzahl von Walzen 6 ist in der Bohrung

5 zwischen dem Teil 2 und dem Teil kangeordnet.

Die Walzen 6 werden zwischen den Teilen 2 und k durch Seitenflansche 15 an den Randen des äußeren Teils k in Stellung gehalten. Die Seitenflansche 15 ragen über die Enden der Walzen

6 hinaus. Außerdem sollten die Walzen 6 durch eine geeignete Haltevorrichtung in Stellung gehalten werden, um zu verhindern, daß die Walzen vor ihrem Zusammenbau mit dem inneren Teil 2 herausfallen. In der dargestellten Form sind die Enden der

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Walzen zu kleinen Zapfen 16 verringert, und die Seitenflansche 15 weisen Lippen 17 auf, die nach innen über die' Zapfen 16 der Walzen gerichtet sind, wie aus Fig. 7 zu ersehe'n ist«

Die Innenseite des hohlen,'nabenartigen Teils k weist eine Anzahl von keilförmigen Zähnen 18 auf, die um die Achse des Teils k herum so angeordnet sind, daß jeweils ein keilförmiger Zahn .18 mit einer Walze 6 zusammenwirkt. Jeder keilförmige Zahn weist eine vordere, keilförmige Rampe bzw. Oberfläche 19 sowie eine hintere, nicht keilförmige Oberfläche bzw. einen Anschlag 20 auf«, Die vordere, keilförmige Rampe 19 bildet einen verhältnismäßig kleinen Winkel mit einer Ebene, die an der Stelle des Umfangs 3» die der keilförmigen Rampe 19 benachbart ist, tangential zum Umfang 3 des wellenförmigen Teils ausgerichtet ist, so daß sich eine Walze 6 zwischen der keilförmigen Rampe und dem Umfang 3 des wellenartigen Teils 2 verkeilt, wenn die Walze 6 in Ge ge nuhrzeigerxL chtung bewegt wird (Fig. 1)_O Dieses Verkeilen der Walzen 6 kann entweder dadurch verursacht werden, daß das wellenartige Teil 2 versucht, sich in Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen, oder dadurch, daß das äußere, nabenartige Teil h versucht, sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen» Die auf diese Weise verkeilten Walzen 6 verbinden die Kupplungsteile und ermöglichen somit einen Antrieb über die Kupplung.

Der hintere, nicht keilförmige Anschlag bzw. die Oberfläche 20 bildet einen wesentlich größeren Winkel mit einer Ebene, die nahe dem nicht keilförmigen Anschlag 20 tangential zum Umfang 3 des wellenartigen Teils 2 ausgerichtet ist, so daß eine Walze 6 zwischen den zwei Teilen 2 und 4 nicht eingeklemmt bzw. verkeilt werden kann, wenn sie gegen den nicht

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keilförmigen Anschlag 20 gewälzt wird₀ In diesem Zustand ist die Kupplung offen und nimmt somit die Freilaufstellung ein. Die Drehrichtung der Kupplungsteile beim Freilauf hängt davon ab, welches Teil daö antreibende Teil ist« Bei Freilauf kann das wellenartige Teil 2 sich in Uhrzeigerrichtung drehen, während das äußere, nabenartige Teil k sich in Gegenuhrzeigerrichtung drehen kann, wie in Fig. 1 angedeutet ist.

Das erste Ausführungsbeispiel nach den Fig« 1 und 2 enthält keinerlei Steuerteile wie z,B« Federn, die die Walzen 6 in die Keilrichtung drücken» Es ist festgestellt worden, daß bei gewissen Anwendungsfällen keinerlei Steuerteile erforderlich sind, insbesondere dann, wenn die Abmessungen der Kupplungsteile genau eingehalten werden«

Sobald das Drehmoment auf die Kupplung in einer solchen Richtung wirkt, daß die Walzen verkeilt werden können, ist es lediglich erforderlich, daß eine einzelne Walze in einer Blockierstellung verkeilt wird. Diese verkeilte Walze z.wingt auch die übrigen Walzen 6 auf zwei Weisen in eine verkeilte Stellung«, Erstens wird die Bewegung einer Walze auf die gesamte Gruppe von Walzen übertragen, da alle Walzen 6 miteinander in Berührungskontakt stehen« Zweitens verschiebt eine einzelne verkeilte Walze das innere Teil 2 und das äußere Teil k aus ihrer konzentrischen Anordnung, was dazu führt, daß die der eingekeilten Walze diametral gegenüberliegenden Walzen eher eingeklemmt bzw. verkeilt werden, als es normalerweise der Fall wäre. Diese Wirkung der Walzen beim Verkeilen kann als eine Kettenreaktion gekennzeichnet werden. Die Stellungen der einzelnen Walzen hängen voneinander ab, so daß das Verkeilen einer einzelnen Walze bewirkt, daß alle übrigen Walzen in ihre verkeilte Stellung bewegt werden.

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Es ist festgestellt worden, daß es erforderlich ist, daß die Abmessungen der verschiedenen Elemente der Freilaufkupplung verhältnismäßig genau eingehalten werden, damit das erste Ausführungsbexspiel der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung zufriedenstellend arbeitet.

In einigen Fällen ist es angebracht, ein oder mehrere Steuerelemente zu verwenden, die die Walzen 6 in ihre Keilstellung drücken«. Ein zweites Ausführungsbexspiel einer Freilaufkupplung 23 ist in den Fig_e 3 und k dargestellt* Darin wird als Steuerelement eine Federwalze 25 iti Form einer Spiralfeder verwendet, deren Durchmesser im entspannten Zustand etwas größer als der Durchmesser der Walzen 6 ist«, Auf Grund ihres größeren Durchmessers liegt die Federwalze 25 an dem hinteren, nicht keilförmigen Anschlag 20 des benachbarten keilförmigen Zahnes 18 an und ist bestrebt, die Walzen gegen die vordere, keilförmige Rampe 19 der Zähne 18 zu drücken« Darüberhinaus ist die übergroße Federwalze 25 bestrebt, das wellenartige Teil 2 von der Federwalze 25 weg in eine exzentrische Stellung zu drücken, so daß die der Federwalze 25 diametral gegenüberliegenden Walzen 6 beim Verkeilen oder Blockieren des wellenartigen Teils 2 unterstützt werden, wenn dieses sich in der Sperrichtung zu drehen versucht· Darüberhinaus wirkt die Federwalze 25 ebenso wie die übrigen Walzen 6_t in dem sie auf die vordere, keilförmige Rampe 19 des keilförmigen Zahns 18 aufrollt, so daß das wellenartige Teil 2 blockiert wird und sich nicht in seiner Sperrichtung drehen kann« Wie in Fig. h dargestellt, hat die Federwalze 25 zapfenfönnige Enden 26 wie auch die Walzen 6» Die Walzen 6 und die Federwalze 25 können auch mittels einer anderen Vorrichtung als der in den Zeichnungen dargestellten in ihrer Stellung gehalten werden,

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Bei dem dritten, in den Fig, 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel 30 der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ist die Federwalze 25 ersetzt durch eine Blattfeder 32, die zwischen den Teilen 2 und k angeordnet ist und in Schlitzen 33 festgelegt ist» Die Schlitze 33 sind in den am äußeren, nabenartigen Teil k angebrachten Seitenflanschen 15 vorgesehen« Die Blattfeder 32 ist in der Gruppe von Walzen 6 dort eingefügt, wo normalerweise eine Walze wäre, und ist so angeordnet, daß sie die Walzen 6 in der Richtung drückt, in der sie auf die vorderen, keilförmigen Rampen 19 der keilförmigen Zähne 18 geschoben werden. Da die Walzen 6 sich sämtlich weiter an Seite berühren, drückt eine einzelne Blattfeder 32 sämtllcheWalzen 6 gegen ihre zugehörigen keilförmigen Zähne 18„

Bei einigen Anwendungsfällen kann es angebracht sein, daß zwei oder drei Blattfedern 32 um die Achse der Freilaufkupplung herum mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet sind«

Ein viertes Ausführungsbeispiel 3'+ der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ist in Fig. 8 dargestellt,, Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel 3k sind die keilförmigen Zähne 18 auf dem Umfang des inneren, vellenartigen Teils 2 statt an dem äußeren, nabenartigen Teil k angeordnet, wie dies bei dem ersten, in den Fig_e 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist« Im übrigen ist der Aufbau des vierten Ausführungsbeispiels 3^ identisch mit dem des eisten Ausführungsbeispiels.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel 36 der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung in Fig. 9 ^t eine der Walzen 6 durch eine elastisch federnde Walze 37 ersetzt, die einen etwas größeren

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Durchmesser als die Walzen 6 hat, und im wesentlichen so wirkt, wie die Federwalze 25 des zweiten Ausführungsbeispiels. Die elastisch federnde Walze 37 kann aus Gummi oder einem ähnlichen, elastischen PolymerJsationsprodukt bestehen«

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerteils ist eine hohle Stahlwalze mit so großer Elastizität bzw« Federkraft, daß sie ähnlich wie die Federwalze 25 des zweiten Ausführungsbeispiels in den Fig, 3 und 4 oder wie die elastisch federnde Walze 37 i*¹ Fig« 9 wirkt.

Obwohl einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und im einzelnen erläutert sind, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt andere Ausführungsbeispiele und Abwandlungen, die von der Lehre dieser Erfindung Gebrauch machen,,

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Claims (1)

1. Ansprüche

   Freilaufkupplung mit einem ersten Teil exner Bohrung und einem zweiten, innerhalb der Bohrung angeordneten Teil, dessen Umfang einen Abstand zur Innenwand der Bohrung aufweist, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Walzen (6), die zwischen dem ersten Teil (k) und dem zweiten Teil (2) um das zweite Teil herum angeordnet sind und sich gegenseitig berühren, wodurch eine auf eine der sich berührenden Walzen in Umlaufrichtung aufgebrachte Kraft auf Grund der Berührung zwischen den Walzen auf eine benachbarte Walze übertragen wird, und durch eine Anzahl von keilförmigen Rampen (19) an einem der Teile, wobei die Rampen mit den Walzen im Sinne eines Verkeilens und Blockierens der Walzen zwischen dem ersten und zweiten Teil zusammenwirken, wenn die Walzen in eine bestimmte Umlaufrichtung gedrückt werden.

   2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Rampen (p) am ersten Teil (k) in der Bohrung (5) angebracht sind,

   3· Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmigen Rampen (19) auf dem Umfang (3) des zweiten Teils (2) angebracht sind,

   k* Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Teil (25,32,37) eine der sich berührenden Walzen (6) berührt, und in die bestimmte Umlaufrichtung drückt, wodurch eine Mehrzahl der sich berührenden Walzen in diese bestimmte Umlaufrichtung gedrückt wird.

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   Freilaufkupplung nach Anspruch k_f dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Teil eine Feder (25, 32) ist, die die in der bestimmten Umlaufrichtung letzte Walze der Anzahl sich, berührender Walzen berührt,

   6. Freilaufkupplung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (32) zu an den die keilförmigen Rampen

   (19) tragenden Teil {k) verankert ist.

   7· Freilaufkupplung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine elastische Federwalze (25) ist, die einen größeren Durchmesser als die Walzen (6) hat und zwischen den Walzen angeordnet ist, wobei sie die sich berührenden Walzen in der bestimmten Umlaufrichtung drückt, in dem sie sich auf einen zwischen den keilförmigen Rampen (19) am zugehörigen Teil angebrachten Anschlag

   (20) stützt.

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