DE2235897A1

DE2235897A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE2235897A1
Application number: DE2235897A
Authority: DE
Inventors: Max M Austin; Norman B Boulton
Original assignee: National Standard Co
Current assignee: National Standard Co
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1972-07-21
Publication date: 1973-02-08
Also published as: GB1389037A; US3709339A; CA951260A

Description

NATIONAL-STANDARD COMPANY, Eighth and Howard Streets,

Niles, Michigan kS 120/ V. St. A.

Unser Zeichen: N 58*1.

Freilaufkupplung

Die Erfindung betrifft Kupplungsbänder für Freilauf-Bandkupplungen. ■

Das erfindungsgemäße Kupplungsband ist bei derartigen Bandkupplungen verwendbar, wie sie in der US-Patentschrift 2. 518 453 beschrieben werden-. Diese Patentschrift beschreibt eine Freilauf-Bandkupplung, die ein Antriebskupplungsglied und ein angetriebenes Kupplungsglied aufweist, von denen eines mit einer V-Nut ausgestattet ist, in der die schmalen, sich verjüngenden Enden einer Anzahl von einander überlappenden Kupplungsbändern angeordnet sind. Die breiten Enden dieser Kupplungsbänder sind am anderen Kupplungsglied verankert, so daß bei einer Drehung des Antriebsgliedes in einer Richtung ein angetriebenes Glied in der gleichen Richtung angetrieben wird und zwar infolge des Eingriffs der Seitenkanten der schmalen, sich verjüngenden Enden eines jeden Kupplungsgliedes mit den Seitenwandungen der V-Nut. .

Wenn beim Betrieb dieser Freilaufkupplungen die Drehung des Antriebsgliedes so erfolgt, daß die Kupplungsbänder um die V-Nut herum fest angezogen werden, so werden die darüber liegenden Abschnitte der Kupplungsbänder fest gegen die darunter liegenden

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Abschnitte benachbarter Kupplungsbänder gezogen und die Seitenkanten der Kupplungsbänder werden in einen Reibungsantriebskontakt mit den Seitenwandungen der V-Nut gedrückt.

Wenn das Antriebsglied der vorbeschriebenen Kupplung aus einem anderen Material als aus Metall besteht, wie beispielsweise aus einem wärmehärtenden Kunststoff, ist es wünschenswert, die Kräfte auf eine tangentiale Richtung zu begrenzen. Bei den bisher bekannten Kupplungen wird ein Festsitz erzielt, ehe eine große Last aufgebracht wird, und diese Kupplungen sind, wie beispielsweise die in der US-Patentschrift 2 895 577 beschriebene, nicht zufriedenstellend und zwar wegen der auftretenden Reißkräfte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine reine Tangentiallast an der Verankerungsstelle aufzubringen und einen dichten Packungssitz zu erzeugen, um Abbiegungen in den Bändern auf ein Minimum herabzusetzen, damit die Lebenszeit der Kupplung erhöht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Anzahl von Drehmomentenübertragungsbändern in überlappender Beziehung zwischen einem Antriebsglied und einem angetriebenen Glied angeordnet. Jedes Band weist eine Verankerung auf, die am breiteren Ende ausgebildet ist, wobei diese Verankerung in Schlitzen sitzt, die in der Umfangsoberflache des angetriebenen Gliedes ausgebildet sind. Jeder Schlitz hat eine Umfangslänge, die größer ist als die Dicke der Verankerung, Eine Rampenoberfläche ist vorgesehen, so daß, wenn eine Last aufgebracht wird, sich die Verankerung über dem Schlitz derart bewegt, daß die Bänder in eine dichte oder kompakte Packung gebracht werden, ehe die Verankerungen gegen die Endwandungen der Schlitze auftreffen.

Die Erfindung betrifft somit eine Freilaufkupplung, die ein Antriebsglied und ein angetriebenes Glied aufweist, von denen eines eine V-Nut hat, in der die schmalen, sich verjüngenden Enden einer Anzahl von einander überlappenden Kupplungsbänder angeordnet sind,. Ein Verankerungsglied ist an den breiten Enden der Kupplungsbänder

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angeordnet, und diese Verankerungsglieder sind ihrerseits in Schlitzen angeordnet, die im anderen Kupplungsglied ausgebildet sind, wobei diese Schlitze wesentlich länger sind als die Verankerungsglieder und zwar in Umfangsrichtung. Die Schlitze und die Verankerungsglieder sind derart geformt, daß wenn eine-Last aufgebracht wird, der Anker bei seiner Bewegung von einem Ende des Schlitzes zum anderen bewirkt, daß die Bänder straff gezogen werden und zwar zu einer dichten Packung und zwar gerade dann, wenn die Antriebsfläche des Ankers gegen die Antriebsoberfläche des Schlitzes auftrifft, um Abbiegungen in den Bändern auf ein Minimum herabzusetzen und um auch die Ausbildung radialer Kräfte im Antriebsglied auf ein Minimum herabzusetzen.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert v/erden. Es zeigen

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer erfindungsgemäßen Freilaufkupplung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eines der in Fig. 1 dargestellten Kupplungsbänder,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1, wobei der Verankerungsabschnitt eines Kupplungsbandes im Freilaufbetrieb gezeigt ist,

Fig. k eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Fig. 1, wobei der Verankerungsabschnitt eines der Kupplungsbänder in der Antrie.bsstellung gezeigt ist

und '
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Verankerungsabschnittes einer anderen Ausführungsform einer Freilaufkupplung. ⁽

In Fig. 1 ist eine Freilaufbandkupplung 10 dargestellt, die ein Antriebsglied und ein angetriebenes Glied 12 und 14 aufweist. Die

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Kupplungsbandbaugruppe ist allgemein mit 16 bezeichnet. Wie es bei Kupplungen dieser Art üblich ist, weist das angetriebene Kupplungsglied I¹I eine im Umfangsrichtung sich erstreckende, nicht dargestellte V-Nut auf, die durch zwei gegenüberliegende Flanken begrenzt wird, die nach innen aufeinander zu konisch verlaufen und die in einer Bodenwandung enden. Ein typisches angetriebenes Kupplungsglied, welches eine V-Nut aufweist, ist in der US-Patentschrift 3 275 Hl dargestellt und beschrieben. Das angetriebene Kupplungsglied 14 besteht im allgemeinen aus. gehärtetem Stahl oder aus einem ähnlichen Material, welches der Teileingriffswirkung der Kupplungsbandbaugruppe 16 widerstehen kann.

Die Kupplungsbandbaugruppe 16 weist vier identische Kupplungsbänder 17 bis 20 auf, die ineinander eingreifend und einander überlappend angeordnet sind· Jedes der Kupplungsbänder ist integral als einteiliger Bauteil hergestellt und besteht vorzugsweise aus einem Stahlfedermaterial. Das Kupplungsband 17 ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt und weist einen breiteren Endabschnitt 22 und einen schmalen Endabschnitt oder eine schmale Spitze 24 auf. Eine Verankerung 26 ist am Ende des breiten Abschnittes 22 vorgesehen und sitzt in einem der vier identischen Schlitze 28, die im Antriebsglied von Fig. 1 ausgebildet sind. Die Verankerung 26 wird dadurch gebildet, daß ein kurzes Segment des breiteren Endabschnittes 22 auf sich selbst in gewölbter Form gefaltet wird und daß bei 35 deren gemeinsame Seiten miteinander verlötet werden, um eine Antriebsoberfläche 30 und eine Freigabeoberfläche 32 auszubilden. Die Schlitze 28 sind als U-förmige Ausschnitte in der inneren Oberfläche des Antriebsgliedes 12 ausgebildet. Die Länge der Schlitze 28 in Umfangsrichtung ist wesentlich größer als die Dicke der Verankerungen 26, so daß die Kupplungsbänder atmen können. Durch Atmen ist das radiale Lösen der Bandbaugruppe 16 gemeint, wodurch ein geringes Freilaufdrehmoment erzielt wird. Es sei bemerkt, daß die Antriebsfläche der Verankerungen 26 der Kupplungsbänder im allgemeinen längs einer radialen Linie der Freilaufbandkupplung 10 angeordnet

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Ein wesentliches und kritisches Merkmal der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Schaffung einer geneigten Rampenoberfläche 3¹J, die an der äußeren Oberfläche des Kupplungsbandes 18 und zwar an der Basis der Verankerung 26 zwischen der Antriebsoberfläche 30 und dem breiteren Endabschnitt 22 vorgesehen ist. Die Rampenoberfläche 3^ ist unter einem schräg verlaufenden Winkel gegenüber einer Tangente an den inneren Radius des Antriebsgliedes 12 geneigt, so daß die Kupplungsbandbaugruppe 16 fest oder stramm gezogen wird, ehe die Antriebsfläche 30 eines jeden Kupplungsbandes gegen die Antriebsflanke des Schlitzes 28 sich anlegt. Durch diese Ausbildung ist die Kraft, die auf die Fläche 36 des Antriebsgliedes ausgeübt wird, eine tangentiale Kraft und Zerreißkräfte werden im wesentlichen ausgeschaltet.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden, wenn das Antriebsglied 12 sich in Richtung des Pfeiles zu drehen beginnt, die Kupplungsbänder 17 bis 20 um die ¹V-NUt des angetriebenen Gliedes 14 herum fest oder stramm gezogen. Wenn sich die Bänder in einer radialen Einwärtsrichtung zusammenziehen, bewegen sich die Verankerungen relativ bei der Betrachtung der Fig. 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn zur Antriebswandung 36 des Schlitzes 28 hin. Während dieser Bewegung gleitet die Rampenoberfläche 3^ gegen die innere Kante 38 der Schlitze 28·,, um das Ankerglied 32 etwas.aus dem Schlitz 28 herauszuführen und um den breiteren Endabschnitt 22 in Anlage gegen das Band unmittelbar unterhalb der Verankerung zu führen. Durch die Führungsfunktion, die die Rampenoberfläche 3¹I an jedem Band ausübt, wird die Kupplungsbandbaugruppe 16 fest oder stramm gezogen, ehe die Last auf die Antriebsoberfläche 30 eines jeden Ankers 26 übertragen wird.

Wenn in diesen Fällen das Antriebsglied 12 aus einem weicheren Material," wie beispielsweise Aluminium, hergestellt ist, muß die Ausbildung der Rampenoberflächen 3¹J an den Bändern nicht präzise

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sein, da die Federstahlbänder die Ecke 38 eines jeden Schlitzes 28 verlagern, bis die richtige Lageroberfläche ausgebildet ist, um die Verankerungen 26 während des Pestziehens der Bandpackung zu führen.

Es sei nunmehr auf Fig. 5 Bezug genommen. Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform zum Führen der Verankerung der Kupplungsbänder 16 während der Kupplung. Gleiche Teile, wie in den Fig. 1 bis M, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die mit einem Strich versehen wurden. Bei dieser Ausführungsform weist der Schlitz 28^f für jedes Kupplungsband eine Rampenoberfläche 50 auf, die an der Rückwandung ausgebildet ist. Die Rampenoberfläche 50 in Fig. 5 führt die gleiche Funktion aus wie die Rampenoberfläche 3¹* in den Fig. 3 und 4. Wenn die Banbaugruppe straff oder festgezogen wird und der Anker 26· sich entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn bewegt, so gleitet die Oberseite der Verankerung 26' längs der Rampe 50 (bei der Betrachtung der Fig. 5 nach links) und dadurch wird der Anker aus dem Schlitz 28· herausgedrückt und der breitere Endabschnitt 22' wird in Anlage gegen das Band unter der Verankerung gedrückt. Diese Funktion findet statt, ehe die Antriebsoberfläche 30 * der Verankerung 26* die Antriebsoberflache 36' des Schlitzes 28· berührt, um ganz erheblich die Kräfte herabzusetzen, die auf die Antriebsoberfläche 30' verglichen mit bekannten Ausführungen ausgeübt wird. Es sei bemerkt, daß die Kraft, die auf die Antriebsoberfläche 30' eines jeden Ankers ausgeübt wird, im wesentlichen keine radiale Komponente aufweist.

Es wurde eine neue und wesentlich verbesserte Kupplungskonstruktion geschaffen. Dadurch, da& Rampenoberflächen geschaffen wurden, durch die die Verankerung aus den Schlitzen während des Festziehens der Bandbaugruppe herausgeführt wird, und dadurch, daß die Schlitze in Umfangsrichtung. ausreichend breit gemacht sind« bewegt sich die Verankerung, von einem Ende des Schlitzes zum anderen, wobei die Bänder zu einer dichten Packung zusammengezogen werden und zwar gerade dann, wenn die Antriebsoberfläche der Verankerung

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gegen die Antriebsoberfläche des Schlitzes sich anlegt, um dadurch Abbiegungen in den Bändern auf ein Minimum herabzusetzen und um dadurch die Ausbildung von radialen Kräften im Antriebsglied ebenfalls auf ein Minimum herabzusetzen.

Claims

·- 8 Patentansprüche

Freilaufkupplung mit einem Antriebskupplungsglied und einem angetriebenen Kupplungsglied, welches koaxial zum Antriebskupplungsglied angeordnet ist, wobei eines der Kupplungsglieder eine in Umfangsrichtung sich erstreckende V-Nut in der Umfangsoberflache aufweist, die zum anderen Kupplungsglied hinweist, und wobei das andere Kupplungsglied einen axial sich erstreckenden Schlitz in seiner Umfangsoberflache aufweist, die zu der V-Nut hinweist und mit einem Momentenübertragungsband, welches einen äußeren Endabschnitt, einen inneren Endabschnitt und einen Anker aufweist, der am Ende des äußeren Endabschnittes angeordnet ist, wobei der innere Endabschnitt sich in die V-Nut hinein erstreckt und wobei der Anker innerhalb des Schlitzes angeordnet ist und wobei eine relative Drehung der Glieder in einer Richtung bewirkt, daß sich das Band festzieht und ein Drehmoment zwischen diesen Kupplungsgliedern überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schlitzes in Umfangsrichtung wesentlich größer ist als die Dicke des Ankers, daß beide Endwandungen des Schlitzes und die Antrieb- und die Freilauffläche des Ankers sich im allgemeinen in einer radialen Richtung erstrecken, daß der Schlitz oder der Anker eine Rampenoberfläche aufweist, die unter einem schrägen Winkel gegenüber einer Tangente an den inneren Umfang des anderen Kupplungsgliedes verläuft, um den Anker längs dieses schrägen Winkels zu führen und zwar währen des Festoder Strammziehens des Bandes derart, daß die Antriebsfläche des Ankers die Antriebsendwandung des Schlitzes gerade dann erreicht, wenn das Band voll festgezogen ist.
2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenoberfläche am Band an der Basis der Antriebsoberfläche des Ankers ausgebildet ist und dieser Antriebsfläche benachbart liegt.

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3. Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus gehärtetem Stahlmaterial besteht und daß das andere Kupplungsglied aus einem weicheren Material hergestellt ist.
l\. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Faltung aufweist, die am Ende des äußeren Endabschnittes ausgebildet ist, daß die äußeren, zueinander entgegengesetzt gerichteten Oberflächen der Faltung die Antriebsfläche und die Freilauffläche bilden und daß die Antriebsfläche sich im allgemeinen längs einer radialen Linie erstreckt.
5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenoberfläche durch die Rückwandung des Schlitzes gebildet wird, die die beiden Flanken des Schlitzes miteinander verbindet.
6. Freilaufkupplung mit einem Antriebskupplungsglied und einem angetriebenen Kupplungsglied, welches koaxial gegenüber dem Antrieb skupplungsglied angeordnet ist,.wobei eines der Kupplungsglieder eine sich in Umfangsrichtung erstreckende V-Nut in dem Umfang aufweist, der zum anderen Kupplungsglied hinweist und wobei das andere der Kupplungsglieder eine Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten axial sich erstreckenden Schlitze in dem Umfang aufweist, der zur V-Nut hinweist und wobei eine Anzahl von Drehmomentenübertragungsbändern vorgesehen ist, von denen jedes Band einen äußeren Endabschnitt, einen inneren Endabschnitt und einen Anker aufweist, der am Ende des äußeren Endabschnittes angeordnet ist und wobei der innere Endabschnitt sich in die V-Nut hinein erstreckt und der Anker in dem Schlitz angeordnet ist und wobei eine relative Drehung dieser Glieder in einer Richtung bewirkt, daß die Bänder sich fest anlegen und .fest gesogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines jeden Schlitzes in einer Umfangsrichtung wesentlich größer ist als die Dicke des Ankers, daß beide Flanken des Schlitzes und die Antriebs- und Freilaufoberflächen des Ankers sich im allgemeinen in radialer Richtung erstrecken,_: daß der Schlitz oder der Anker eine Rampenoberfläche aufweist, die unter einem schrä-

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-ΙΟ-gen Winkel gegenüber einer Tangente an dem inneren Umfang des äußeren Kupplungsgliedes geneigt ist, um den Anker längs des
schrägen Winkels während des Festziehens der Bänder derart zu führen, daß die Antriebsoberfläche des Ankers die Antriebsflanke des Schlitzes gerade dann berührt, wenn die Bänder voll festgezogen sind.
7. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenoberfläche an jedem der Bänder an der Basis der Antriebsoberfläche des Ankers ausgebildet ist, wobei diese Rampenoberfläche in die Antriebsoberfläche übergeht.
8. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker bei jedem Band eine Faltung aufweist, die am Ende des

• äußeren Endabschnittes ausgebildet ist, daß die äußeren entgegengesetzt weisenden Oberflächen der Faltung die Antriebs- und die Freilaufoberfläche bilden und daß sich die Antriebsoberfläche im allgemeinen längs einer radialen Linie erstreckt.
9. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenoberfläche durch die Rückwandung des Schlitzes gebildet wird, welche die beiden Flanken des Schlitzes miteinander verbindet.

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