DE2214840A1

DE2214840A1 - Freilaufkupplung mit klemmkoerpern

Info

Publication number: DE2214840A1
Application number: DE2214840A
Authority: DE
Inventors: Karl-Josef Hallerbeerg
Original assignee: BorgWarner Stieber GmbH
Current assignee: Stieber Antriebselemente 6834 Ketsch De GmbH
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2178664A5; IT983619B; DE2214840B2; JPS5652175B2; DE2214840C3; US3844391A; CH566492A5; GB1428476A; JPS4913551A; SE379578B

Description

DIPL.-ING. G. DAHLMAJfN PATJiNTANWAl₁T

8752 MAINASCHAFF/ ASCHAFFENBURG MAIKPAHKSTHASSE 3X43 TELEFON 0Θ081 - 26744

22.3.1972

Borg - Y/arner - Stierer GmIiH

6900 Heidelberg

Im Fuchsloch 16

Freilaufkupplung mit Klemmkörpern

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit Klemmkörpern, die zv/ischen einem Innenring mit außenzylindrischer Klemmbahn und einem konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind, durch Federkraft im Einkuppelsinn geschwenkt werden und unter Fliehkrafteinwirkung eine im Entkuppelsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen.

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Freilaufkupplungen der angeführten Art werden für verschiedene Zwecke eingesetzt, "beispielsweise als Rücklaufsperre. Dabei wird angestrebt, um den Verschleiß oder eine Erwärmung der Klemmkörper möglichst gering zu halten, die Freilaufkupplung im Leerlauf berührungsfrei auszuführen.

Es ist bekannt, die Freilaufkupplung so auszuführen, daß im Leerlauf der Innenring von den Klemmkörpern entlastet wird· Bei einer bestimmten Leerlaufdrehzahl des Außenringes werden die Klemmkörper durch, die Fliehkraft vom Innenring abgehoben.

Bei vielen Anwendungsfällen ist das innenliegende Maschinenteil die im Leerlauf sich drehende Y/elle. Damit auch in solchen Fällen eine fliehkraftbedingte Entlastung des Innenringes von den Klemmkörpern erreicht wird, ist die innenliegende v/elle mit dem Außenring der Kupplung verbunden worden. Hierfür ist eine Umkehr der Wellenenden erforderlich, indem der Innenring der Kupplung mit dem außenlisgenden Gehäuse oder dergleichen der Llaschine und die innenliegende ^v.^relle, wie bereits angeführt, mit dem Außenring der Kupplung verbunden vmrden.

Es ist außerdem eine Freilaufkupplung bekanntgeworaen, bei der nach dem Einkuppeln eine Entlastung des Innenringes erreicht wird, ohne daß eine Umkehrung der Wellenenden erforderlich ist,und die platzaufwendigen glockenförmigen Außenringe entfallen. Außerdem wird bei dieser Kupplung auch der Außenring von den Klemmkörpern entlastet. Eine solche Ausführungsform einer Freilaufkupplung ist besonders vorteilhaft, wenn der Verschleiß im Leerlauf weitestgehend ausgeschlossen

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werden soll. Erreicht werden die Vorteile bei der bekannten Freilaufkupplung dadurch, daß die Klemmkörper an wenigstens einem mit dem Innenring umlaufenden Ring abgestützt sind und eine Kippachse haben, die so angeordnet ist, daß die äußeren Klemmflächen der Klemmkörper von der zylindrischen Innenbahn des Außenringes bei der Schwenkbewegung unter Fliehkrafteinwirkung abheben. Während der Schwenkbewegung rollen die Klemmkörper mit den Flachen der Kipplager auf der Oberfläche des abstützenden Ringes ab. Es zeigte sich jedoch, daß die Freilaufkupplung nicht allen Fällen der Praxis gerecht wird. Die Fertigung der Schultern bzw. Einstiche an den Klemmkörpern ist aufwendig, und die Montage ist schwierig. Die Klemmkörper sind ungenügend in Umfangsrichtung geführt, solange nicht ein zusätzlicher Käfig vorgesehen ist. Ein solcher Käfig führt aber die Klemmkörper an ihren Außenflächen und erzeugt dabei Reibung, die die Schwenkbewegung der Klemmkörper unter der Fliehkraftwirkung behindert. Die einseitige Anfederung, die zum Einsatz kommt, bewirkt, daß die Klemmkörper beim Einkuppeln eine nicht zur Kupplungsachse parallele Lage einnehmen können.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Freilaufkupplung zu schaffen, die in ihrem Aufbau besonders einfach und robust ist, eine leichte Montage gestattet, eine Wellenumkehrung vermeidet und im Leerlauf unter Fliehkrafteinwirkung berührungsfrei am Innen- und Außenring der Kupplung wird. Außerdem soll die Kupplung auch für sehr große Durchmesser geeignet sein, z.B. für Durchmesser in der Größenordnung von 5OO mm.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Freilaufkupplung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Klemmkörper parallel zu

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mm «_£· ■»

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den Klemmflächen durchbohrt sind, durch axial gerichtete und in den seitlichen Käfigscheiben der Freilaufkupplung, die mit dem Innenring reibschlüssig verbunden sind, gelagerte Bolzen gehalten sind und gegenüber den Käfigscheiben in etwa radialer Richtung um ein geringes Spiel, das 1 bis 4 $, bevorzugt 1,5 bis 3 fo, der Klemmkörperhöhe beträgt, verschiebbar sind, so daß die Klemmkörper unter Einwirkung einer vorbestimmten Fliehkraft entgegen der auf sie einwirkenden Federkraft neben ihrer Schwenkbewegung eine Verschiebung erfahren und zunächst vom Innenring abheben, hiernach durch die in den Käfigscheiben eingesetzten Bolzen getragen werden und bei weiterer Schwenkbewegung vom Außenring abheben. Das Spiel ist so zu wählen, daß der gewünschte Effekt eintritt. Es ist so zu wählen, daß die Schwenkbewegung der Klemmkörper bei Lastenaufnahme nicht behindert wird. Mit zunehmender Klemmkörperhöhe wird das Spiel im Verhältnis zur Klemmkörperhöhe kleiner.

Bei der neuen Freilaufkupplung werden die Klemmkörper von den mit dem Innenring umlaufenden Käfigscheiben gehalten, ohne daß sie im Leerlauf am Innen- oder Außenring der Kupplung anliegen. Die Lagerung der Klemmkörper an den Käfigscheiben erfolgt in äußerst einfacher V/eise ohne den Zinsatz besonderer Konstruktionsteile. Die Verwendung von besonderen Ringen zur Abstützung der Klemmkörper und die Anordnung von gesonderten Kippachsen entfällt. Der Zusammenbau der Kupplung kann ohne zusätzlichen Aufwand vorgenommen werden.

Die Bolzen führen die Klemmkörper in Umfangsrichtung, ohne sie bei der Schwenkbewegung zu behindern.

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Gleichzeitig erfüllen die Bolzen Funktionen als Schwenkachsen und als Halterungen für die Klemmkörper.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Klemmkörper auf die Bolzen aufgeschoben sein und die 3olzenenden mit Spiel in Bohrungen in den Käfigscheiben gelagert werden. Die für den vorgesehenen Abhebevorgang der Klemmkörper von dem Innen- und dem Außenring der Kupplung erforderliche Bewegung der Klemmkörper wird durch die Lagerung der Bolzenenden mit Spiel in den Käfigscheiben ermöglicht. Die Käfigscheiben werden durch Distanzbolzen in ihrer vorgesehenen Lage gehalten. Als Distanzbolzen können, die weiter unten näher beschriebenen, als Abstützung für aie Federn dienenden Querstifte verwendet werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird je-: doch dadurch erreicht, daß die Klemmkörper mit Spiel auf den Bolzen gelagert und die Bolzenenden in die Käfigscheiben eingefügt.und vernietet sind. Hierfür sind die Bolzen an ihren Enden abgesetzt und übernehmen gleichzeitig die Funktion der Distanzbolzen, die somit entfallen können. Auf diese Tfeise werden die seitlichen Käfigscheiben miteinander verbunden, und es entsteht ein in sich geschlossener Käfig, der eine Einheit bildet und dessen Einzelteile in dieser Einheit zusammengefaßt sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erzielt, daß die Achsen der Bohrungen der Klemmkörper mit den Achsen der zylindrischen Abschnitte der mit dem Innenring zusammenwirkenden Klemmflächen der

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Klemmkörper identiscli sind. Dadurch, bleiben die Achsen der zylindrischen Abschnitte der innen liegenden Klemmflachen während der Schwenkbewegung der Klemmkörper immer in einem gleichen Abstand zur Mittelachse der Kupplung, und die Wegstrecken der Klemmkörper in Umfangsrichtung sind gleich.

Die Klemmkörper sind durch Schenkelfedern im Einkuppel sinn angefedert. Die Spiralen der Schenkelfedern um fassen die Enden der Bolzen, auf die, zweckmäßig mit Spiel, Zwischenlegscheiben aufgesteckt sind.

Die Federschenkelenden liegen an Querstiften an, die in Umfangsrichtung zwischen den Bolzen angeordnet sind.

Die Klemmkörper sind zweckmäßig an ihren auskragenden Enden mit Nasen versehen, an denen die Federquerstege anliegen und die die fliehkraftbedingte Schwenkbewegung der Klemmkörper durch Anschlag an den Querstiften begrenzen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. Λ eine Hälfte der Freilaufkupplung in der

Draufsicht;
Fig. 2 die Freilaufkupplung in der Seitenansicht

- teilweise im Querschnitt - und Fig. 3' die Schenkelfeder in der perspektivischen

Ansicht.

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Die Freilaufkupplung nach Fig. 1 "besteht im wesentlichen aus dem Innenring 1 mit der auSenzylindrisehen Klemmbahn 2, dem Außenring 3 ffiit der innenzylindrischen Klemnibahn 4 und den Klemmkörpern 5· In der Fig. ist nur eine Hälfte der Kupplung gezeigt, da "beide Hälften "bis auf die in einer Richtung angeordneten Klemmkörper 5 symmetrisch zueinander sind. Die Klemmkörper 5 werden von den Bolzen 6 gehalten, die ihrerseits mit ihren Enden 7 mit den seitlichen Käfigscheiben 8 vernietet sind. Ein Ausschnitt der Käfigscheibe 8 ist weggekrochen, um die lage und Form der Klemmkörper 5 und der Bolzen 6 zu zeigen. Die Klemmkörper 5 sind in "bekannter Weise unsymmetrisch ausgebildet. Die inneren Klemmflächen 9 liegen an eier Klemrabahn 2 des Innenringes 1 und die äußeren Klemmflächen 10 an der Klemmbahn 4 des Außenringes 3 an. Die Bolzen 6 sind mit Spiel a in die Bohrungen 11 der Klemmkörper 5 eingesetzt.

Jedem Klemmkörper 5 ist eine Schenkelfeder 12 zugeordnet, diejWie Fig. 3 zeigt, aus zwei seitlichen Spiralen 13, je einem aus jeder Spirale 13 hervorstehenden Federschenkelende 14 und einem die Spiralen 13 verbindenden Federquersteg 15 "besteht. Die Federschenkelenden 14 liegen an Querstiften 16 an. Die Federquerstege 15 sind jeweils auf den Hasen 17 der Klemmkörper 5 aufgesetzt. Die Spiralen 13 sind auf die Bolzen 6 aufgesetzt, dabei werden auf die Bolzen 6 Zwisehenlegscheiben 18 aufgeschoben, um eine Beeinträchtigung der Federkraft durch ungewolltes Verschieben eines Klemmkörpers 5 nach der einen oder anderen Seite zu vermeiden. Die Spiralen-13 sind in ihrem Durchmesser an den Durchmesser der Scheiben 18 angepaßt.

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Die Federn 12 umfassen die Klemmkörper 5 auf beiden Stirnseiten und ergeben durch ihre Ausbildung und Anordnung auf die Klemmkörper 5 symmetrisch wirkende Kräfte. Die Federn 12 drehen die Klemmkörper 5 im Einkuppelsinn, in der Fig. im Uhrzeigersinn. Die auf die Klemmkörper 5 wirkende Fliehkraft dagegen dreht die Klemmkörper 5 in entgegengesetzter Richtung. Hierfür sind die Klemmkörper 5 in bekannter Weise so geformt, daß ihre Schwerpunkte neben ihren Schwenkachsen 19 liegen.

Die Klemmkörper 5 sind mit Spiel auf den axial gerichteten Bolzen 6 gelagert. Dadurch wird die gewollte geringfügige radiale Verschiebung der Klemmkörper 5 während des Entkuppeins unter Fliehkrafteinwirkung ermöglicht. Die oben erwähnten Zwischenlegscheiben 18 sind mit gleichem Spiel auf die Bolzen aufgesetzt.

Die Nasen 17 der Klemmkörper 5 haben neben der Ausbildung als Anschlag für die Feder 12 die Aufgabe, die Schwenkwinkel der Klemmkörper 5 unter Fliehkrafteinwirkung zu begrenzen, indem die Nasen 17 an den Quer-¹ stiften 16 zum Anschlag kommen.

Der Außenring 3 ist mit Bohrungen 20 zur Aufnahme der Schrauben für den Anschluß am entsprechenden Maschinenteil versehen. Der Innenring 1 hat eine Nut 21 für die Befestigung auf einer Welle.

Die reibschlüssige Verbindung zwischen den Käfigscheiben 8 und dem Innenring 1 wird durch die Anwendung von Federringen 22 erzielt, die in entsprechende Nuten 23 am Innenring 1 eingefügt sind und an den Käfigscheiben 8 mit ihrem hervorstehenden Kranz eng anliegen.

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Die Käfigscheiben 8 sind einfache Bleehseheiben, die durch Stanzen hergestellt v/erden können. Die Verbindung der Käfigscheinen 8 erfolgt durch Vernietender Bolzenenden 7 mit den Scheiben 8, und es entsteht ein Käfig mit Klemmkörpern 5? Federn 12 und Zwischenlegscheiben 18, der eine geschlossene, vollständige, einbaubare Einheilt bildet. Aus diesem Käfig können auch keine Einzelteile herausfallen.

In der in der Zeichnung dargestellten Lage der Klemmkörper 5 sind die Schwenkachsen 19 gleichzeitig die Achsen der Bohrungen 11 der Klemmkörper 5.·Diese Achsen sind identisch mit den Achsen der zylindrischen Abschnitte der inneren Klemraflachen 9· Der Radius R der inneren Klemmfläche 9 ist bei dem Klemmkörper 5, der ohne Feder 12 gezeigt ist, eingezeichnet. Eine solche V/ahl des Radius R für die inneren Klemmflächen 9 hat zur Folge, daß die Achsen der zylindrischen Abschnitte der Klemmflächen 9 während der Schwenkbewegimg der Klemmkörper 5 unter Last immer den gleichen Abstand zur Mittelachse 24 der Kupplung haben.

In der Fig. 2 ist die Freilaufkupplung in der Seitenansicht gezeigt. Um die Zuordnung und Ausgestaltung der einzelnen Kupplungsteil zu veranschaulichen, ist die obere Hälfte der Kupplung im Querschnitt dargestellt.

Zv/ischen dem Außenring 3 und dem Innenring 1 befinden sich die Klemmkörper 5. Die Klemmkörper 5 sitzen mit Spiel a auf den Bolzen 6. Auch die Zmschenlegscheiben 18 an jeder Seite der Klemmkörper 5 sind mit Spiel auf die Bolzen 6 aufgesetzt.

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Die Bolzenenden 7 sind im Durchmesser zum Bolzen 6 abgesetzt. An den dadurch, entstandenen Schultern liegen die Käfigscheiben 8 mit ihren Innenseiten an. Die Bolzenenden 7 sind in entsprechende Bohrungen in die Käfigsclieiben 8 eingesetzt und vernietet. Die Bohrungen sind für die Vernietung angefast.

Die Federringe 22 schließen eng an die Käfigscheiben 8 an. Die reibschlüssige Verbindung der Käfigscheiben 8 mit dem Innenring 1 verhindert das Auftreten übergroßer Kräfte bein Einkuppeln.

Die Bolzen 6 haben im gezeigten Beispiel zusammengefaßt die nachstehenden Funktionen: sie führen die Klemmkörper 5 in Umfangsrichtung, ohne sie bei der Schwenkbewegung zu behindern, die bei der La st-—-auf nähme möglich ist; sie stellen die Halterungen und Schwenkachsen bei der Schwenkbewegung der Klemmkörper 5 unter Fliehkraft ein .virkung dar; sie führen mittels aufgesteckter Scheiben 18 die Schenkelfedern 12, die die Klemmkörper 5 im Einkuppelsinn anfedern; und sie verbinden die seitlichen Käfigscheiben 8, so daß ein Käfig mit Klemrckörpern 5, Scheiben 8 und Federn 12 entsteht, der eine geschlossene, einbaubare Einheit bildet.

Durch die neue Ausbildung der Kupplung entstehen während der Schwenkbewegung bei Lastaufnahme keine ■entgegengesetzt gerichteten Zwangskräfte, die auf den Käfig wirken. Die Klemmkörper 5 v/erden durch die Bolzen 6 geführt, und die bei der Schwenkbewegung auftretenden Reibungskräfte sind vernachlässigbar gering.

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Claims

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Ansprüclie

Freilaufkupplung mit Klemmkörpern, die zwischen einem Innenring mit außenzylindrischer Klemmbahn und einem konzentrischen Außenring mit innenzylindrischer Klemmbahn angeordnet sind, durch Federkraft im Einkuppelsinn geschwenkt werden und unter Fliehkraftwirkung eine im Entkuppelsinn wirkende Schwenkbewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) parallel . zu ihren Klemmflächen (9»10) durchbohrt sind, durch axial gerichtete und in den seitlichen Käfigscheiben (8) der Freilaufkupplung, die mit dem Innenring (1)· reibschlüssig verbunden sind, gelagerte Bolzen (6) gehalten sind und gegenüber den Käfigscheiben (8) in etwa radialer Richtung um ein geringes Spiel (a) verschiebbar sind, so daß die Klemmkörper (5) unter Einwirkung einer vorbestimmten Fliehkraft entgegen /ler auf sie einwirkenden Federkraft .neben ihrer Schwenkbewegung eine Verschiebung erfahren und zunächst vom Innenring (1) abheben, hiernach durch die in den Käfigscheiben (8) eingesetzten Bolzen (6) getragen werden und bei weiterer Schwenkbewegung vom Außenring (3) abheben.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) über die Bolzen (6) mit Spiel (a) in Bohrungen in den Käfigscheiben (8) gelagert sind.

5· Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) mit Spiel (a) auf den

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Bolzen (6) gelagert und die Bolzenenden (7) in die Käfigscheiben (8) eingesetzt sind.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet . daß die Bolzenenden (7) mit den Käfigscheiben

(8) vernietet sind.

5. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Bohrungen (11) der Klemmkörper (5) mit den Achsen der zylindrischen Abschnitte der mit dem Innenring (1) zusammenwirkenden Klemmflächen (9) der Klemmkörper (5) identisch sind.

6. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) durch Schenkelfedern (12), deren Spiralen (13) die Enden der Bolzen (6) einfassen, im Einkuppelsinn angefedert sind.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung der Schenkelfedern (12) auf die Bolzenenden"(6) Zwischenlegscheiben (18) aufgesteckt sind.

8. Freilaufkupplung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federschenkelenden (14) an Querstiften (16) anliegen, die in Umfangsrichtung zwischen den Bolzen (6) angeordnet sind.

9. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) an ihren auskragenden Enden JTasen (17) haben, an denen die Federquerstege (15) der Schenkelfedern (12) anliegen und die die fliehkraftbedingte Schwenkbewegung der Klemmkörper (5) durch Anschlag an den Querstiften (16) begrenzen. 309842/0049

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