DE2446518C3

DE2446518C3 - Käfig für Klemmkörper-Freilaufkupplungen

Info

Publication number: DE2446518C3
Application number: DE2446518A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Duncan Cheadle Cheshire Oldfield
Original assignee: RENOLD Ltd WYTHENSHAWE MANCHESTER LANCASHIRE GB
Current assignee: RENOLD Ltd WYTHENSHAWE MANCHESTER LANCASHIRE GB
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2246772B2; CA1002891A; DE2446518A1; IT1046663B; US3937310A; GB1430284A; DE2446518B2; FR2246772A2; JPS5855368B2; JPS50111460A; BR7408048D0; ES430499A2; AU7375874A; AR206898A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für Klemmkör^ pCr'Freilaufkupplurigen clef im Oberbegriff des Anspruchs L beschriebenen Art.

' ~" Bei einem bekannten derartigen Käfig für Klemmkörper-Freilaufkupplungen (DE-OS 2027763) kann durch Verringerung der Druckkraft zwischen jedem Klemmkörper und dem Innenring der Kupplung bzw. durch Verringerung des Druckanstiegs zwischen jedem Klemmkörper und dem Innenring bei Freilauf des Außenrings die zulässige Freilaufgeschwindigkeit des Außenrings in bezug auf die Freilaufgeschwindigkeit des Innenrings vergrößert bzw. verbessert werden. Die Klemmkörper werden hierbei di'^rch die ihnen jeweils zugeordnete Einzelfeder im Einrücksinne angefedert. Der Anpreßdruck der Klemmkörper am Innenring bei Freilauf des Außenrings ergibt sich dabei als Ergebnis einer Kräftebilanzierung, in der die auf einen jeden Klemmkörper einwirkende Zentrifugalkraft mit wachsender Freilaufdrehzahl eine ansteigende Teilkomponente zum Anpreßdruck beisteuert, während andererseits die von der Einzelfeder erzeugte zweite Teilkomponente für den Anpreßdruck mit

M wachsender Freilaufdrehzahl des Außenrings abnimmt. Dies ermöglicht es, den Klemmkörpern über die ihnen zugeordneten Einzelfedein einen Anpreßdruck zu vermittein, wie er bei Stillstand des Außenrings und niedrigen Freilaufdrehzahlen desselben erwünscht ist, andererseits jedoch den Anpreßdruck auch bis hin zu verhältnismäßig hohen Freilaufdrehzahlen des Außenrings auf einem gleichmäßigen und niedrigen Wert zu halten, bei dem r.ur geringe Erwärmung und Versciileiß eintreten. Bei diesem, eine verbesserte Freilaufgeschwindigkeit des Außenrings in bezug auf die Freilaufgeschwindigkeit des Innenrings aufweisenden Käfig, sind die Einzelfedern in der Weise zwischen den in den Käfigausnehmungen angeordneten Klemrnkörpern angeordnet, daß eine gegenseitige Anlage benachbarter Klemmkörper unter keinen Betriebsbedingungen möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem unter Beibehalt seiner Vorteilhaftigkeit hinsichtlieh einer verbesserten Freilaufgeschwindigkeit des Außenrings in bezug auf die F, ,"'laufgeschwindigkeit des Innenrings ein Überspringen der Klemmkörper durch Begrenzung der Kippbewegung in der Antriebsphase der Kupplung vermieden ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs ! gelöst. Dadurch, daß bei dieser Ausgestaltung die Ausnehmungen gegeneinander axial versetzt im Käfig angeordnet sind, sind durch den damit einhergehenden axialen Versatz der Klemmkörper und der F.in/elfedern Anlageflächen der Klemmkörper in Bereichen zwischen den Einzelfedern geschaffen, die zur Begrenzung der Kippbewegung der Klemmkörper herangezogen werden können, um sie in der Antriehsphase der Kupplung in gegenseitige Anlage /u bringen.

Hs ist /war schon ein Kufig fur Klemmkörpcr-Freilaufkupplungen bekannt (CiB-PS I (>7<>syy). bei dem benachbarte Klemmkörper /ur Verhinderung eines Überspringen* in gegenseitige Anlage gelangen können. jedoch erfolgt hierbei die Anfederung der Klemmkörper nicht durch Kin/elfcdern. sondern durch ein Paar paralleler, in sich geschlossener, ringförmiger Schraubenfeder!!, diö seitlich bzw, aii den axialen Enden der Klemmkörper angreifen,

tu weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Käfig Vöii zwei seitlich aneiniindcrgreiizcnd vereinigt ten Ringteilen gebildet sein, die lösbar vereinigt und durch Federclips in gegenseitiger Verbindung gchal-

ten sein können. Hierbei können die beiden Ringteile ineinandergreifende Bereiche zur Winkelzentrierung sowie ferner ineinandergreifende Bereiche zur gegenseitig konzentrischen Zentrierung aufweisen.

In besonders einfacher Weise können die beiden Ringteile von Guß- bzw. Spritzformkörpern gebildet sein oder solche umfassen, wobei die Formkörper aus Kunststoff bestehen können.

Ferner können die Klemmkörper und der Käfig Verriegelungsbereiche aufweisen, die in Abwesenheit von Kupplungsringen mittels der Federn in gegenseitigen Verriegelungseingriff überführbar sind. Die Verriegelungsbereiche verhindern sodann eine radial nach innen gerichtete Verschiebung der Klemmkörper in bezug auf den Käfig.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Käfigs für Klemmkörper-Freilaufkupplungen,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilbereich einer Siimansicht in größerem Maßstab, aus der ein Bereich de:, Käfigs, drei der Klemmkörper und zwei Federn ersichtlich sind,

Fig. 4 eine Stirnansicht eines der Klemmkörper, die sämtlich identisch ausgebildet sind,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine der Federn, die sämtlich identisch ausgebildet sind,

Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 6 in Fig. 3,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 3,

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 9 eine Stirnansicht entsprechend Fig. 3 in kleinerem Maßstab, die den teilweise in Fig. 3 veranschaulichten Käfig insgesamt zeigt,

Fig. IO eine Stirnansicht eines Bereichs eines weilcren Käfigteils,

Fig. 11 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 11 in Fig. K),

Fig. 12 einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. K),

Fig. 13 einen Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. K),

Fig. 14 eine Stirnansicht entsprechend Fig. K) in kleinerem Maßstab, die den beioichsweise in Fig, K) veranschaulichten Käfigteil insgesamt zeigt, und

Fig. 15 bereichsweise eine Reihe benachbarter Paare von Klemmkörpern in einem Käfig, der in einem Ringraum zwischen konzentrischen, inneren und äußeren zylindrischen Laufflächen eines Innen- und eines Außenrings einer Freilaufkupplung angeordnet ist, wobei die verschiedenen Stellungen der Klemmkörper zur Darstellung kommen.

Wie sich zunächst aus Fig. 15 der Zeichnung ergibt, besteht die Freilaufkupplung aus einem Außenring 10 und einem Inncnri'ig 11, wobei in dem ringförmigen Zwischenraum 12 'wischen den einander gegenüherlicgendcn zylindrischen Flächen des Innen- und Außenrings Klemmkörper S ringförmig in Umfangsrich-Uing angeordnet u'\d in bezug auf die Radialebenen im Svescnllichen ir) der in vollen Linien veranschau^ lichten Stellung fiif eine normale Drehmomentübertragung zwischen Jem treibenden und dem getriebenen Laufring geneigt bzw, gekippt sind, Die in gestrichelten Linien Veranschaulichte Stellung dr.r Klemmkörper stellt deren Kippgrenzstellung in der Antriebsphase der Kupplung dar, während die in Strichpunktierten Linien wiedergegebene Stellung der Klemmkörper deren Kippgrenzstellung irn entgenengerichteten Sinn zeigt, wie sie unter bestimmten Bedingungen während einer Freilaufphase der Kupplung auftreten kann.

Die radial inneren und äußeren Stirnflächen 20 und 22 der Klemmkörper sind konvex und in der Weise ausgebildet, daß in der normalen, drehmomentübertragenden Stellung der Klemmkörper die radial innere Stirnfläche eines jeden Klemmkörpers eine untere Kante 24 aufweist. Beim Bestreben der Klemmkörper, eine exaktere Radialstellung einzunehmen,

π nimmt ihre Gesamthöhe zu. Hieraus resultiert das Bestreben der Klemmkörper, die Breite des Zwischenraums 12 zu übersteigen, wodurch die Klemmkörper zwischen den Kupplungsringen zur Antriebsübertragung verklemmt bzw. verkeilt v/erden.

Für jeden Klemmkörper ist eine Einzelfeder 26 vorgesehen, die die Klemmkörper in leichte Berührung mit dem 'nnen- und Auße ,ing drücken, wenn u\c>c stationär sind. Jede Feder ί.^-si'zt einen langgestreckten Arm 28 von geringem Gewicht, der an ei-

2) nem radial inneren Ende verankert ist und nach außen in den Zwischenraum 12 mit einem Winkel zur Radialebene zu seinem anderen freien Ende verläuft, welches am Klemmkörper angreift. Der Arm 28 übt somit eine kleine Kraft auf den Klemmkörper im Zwi-

jo schenraum 12 aus, die eine radial nach innen gerichtete Komponente besitzt. Hierdurch wird die Stirnfläche 20 des Klemmkörpers in eine im wesentlichen linienförmige Berührung mit dem Innenring 11 auf einer in axialer Richtung der Kupplung verlaufenden

η Linie gedruckt, wobei die Kraft der Feder bestrebt ist, den Klemmkörper um eine im wesentlichen linienförmige Berührungszone zwischen seiner Stirnflache 22 und dem Außenring 10 zu kippen, die sich ebenfalls in Axialrichtung der Kupplung erstreckt.

Die Freilaufbewegung des Innenpngs rrfolgt in Richtung des Pfeils Y, und die Klemmkörper dei Klemmkörperkäfig und die Federn bleiben sämtlich !ationär. falls sich der Außenring dann im Stillstand befindet. Zwischen den Klemmkörpern und dem In-

4-, nenring findet eine leichte Reibung statt.

Die Freilaufbewegung des Außenrings erfolgt in Richtung des Pfeils X unter Mitnahme de? Klemmkörper, des Käfigs und der Federn. Nur der Innenring kann stationär bleiben. Der Arm 28 einer jeden Feder wird durch die im Schwerpunkt des Federarms wirkende Zentrifugalkraft nach außen gdrückt und so die auf den zugehörigen Klemmkörper einwirkende Federkraft des Fcü'erarms 28 vermindert. Der Schwerpunkt jedes Klemmkorpers ist so gelegt, daß ei bei einer Freilaufbewegungdes Außenrings nahe oder auf einer Radiallinie durch die Beruhrungslinic der äußeren Stirnfläche 22 des Klemmkörper« mit dem Außenring 10 liegt. Dadurch wird der Reibungsdruck zwischen dem Klemmkörper und dem Innenring bei Freilauf des Außenrings geringfügig erhöht. Diese Erhöhung wird O¹MKh die Verringerung der Federkraft durch die auf den Federarm wirkende Zentrifugalkraft bei Freilauf des Außenrings ausgeglichen. Die vorstehend wegen des besseren Verständnisses beschriebene

Freilaufkupplung bildet für sich nicht Gegenstand der Erfindung.

Wie nun an f.uind der Fig. 1 bis 14 beschrieben wird, sind die Klemmkörper 5 jeweils lose in fenster*

artigen Ausnehmungen 42 in einem als Ganzes mil 40 bezeichneten ringförmigen Käfig angeordnet, der seinerseits im Zwischenraum 12 angeordnet ist. Die Ausnehmungen öffnen sich radial nach innen und radial nach außen, und zwar radial nach außen durch einen Umfangsring von Einzelöffnungen 44, wobei die äußeren Enden der Klemmkörper in den radial äußeren Öffnungen 44 für die Klemmkörpcrkippbewegung aufgenommen und geführt sind. Der Käfig umfaßt axial mit Abstand voneinander angeordnete Stirnwände 46 und sich quer zwischen diesen an deren Au-■ßenumfäng erstreckende Querstückc 50, die die Öffnungen 44 begrenzen. Innerhalb jeder Stirnwand sind Federbefestigungen 54 örtlich begrenzt an diesen in der Weise gehalten, daß sie axial gerichtete Flachen 58 für einen Eingriff mit benachbarten axialen Stirnflächen abwechselnder Klemmkörper darbieten, jeder Befestigungskörper 54 besitzt einen geraden Schlitz 60, der vom inneren zum äußeren Umfang des Käfigs unter einem kleinen Winkel zur Radialcbene Verlauft und sich auch an der Mache 58 öflnel. In jedem Schlitz 60 (vgl. Fig. 3) ist eine Feder 26 angeordnet. Die Feder besitzt U-Form mit einem weiteren Federarm 29, der durch einen abgerundeten Bereich 31 mit dem Federarm 28 vereinigt ist. Der Arm 29 ist leicht gebogen und durch Fedcrklcmmung im Schiit? 60 festgelegt, wobei der abgerundete Bereich 31 eng passend an einem entsprechend bogenförmigen Bereich des Befestigungskörpers 54 anliegt. Der Federarm 28 erstreckt sich somit vom Innenumfang des Käfigs nach außen und besitzt eine solche Länge, daß er nahezu vollständig entlang der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Fläche 59 des Befestigungskörpers 54 zur radial inneren Fläche des bcnachhartcn Querstücks 50 verläuft, wenn er zur Anlage an der Fläche 59 voll ausgelenkt ist.

Die Feder 26 besitzt eine axiale Breite, die etwas geringer als die axiale Tiefe ihres Befestijiungsschlitzc 60 ist. und ist daher auf eine Seite des Käfigs beschränkt, um am zugehörigen Klemmkörper örtlich an einer Seite anzugreifen.

Die radial äußeren Finden der Klemmkörper 5 sind mit kiinvex gekrümmten seitlichen l.agcrflächen 70 versehen, deren Radien b/w Boecn an den in Umfangsrichlung verlaufenden ebenen und parallel einander gegenüberliegenden Flachen der Öffnungen 44 gleiten Die Klemmkörper besitzen eine Qucrschnittxform in radialen Ebenen, die einen eingeschnürten Bereich /wischen einander gegenüberliegenden Hohlrundungen 72 und 74 in der in Umfangsrichtung vorauslaufendcn b/w. nachlaufenden Seite der Klemmkörper aufweist Die vorauslaufendc Seite jedes Klemmkörper¹, weist einen cinstukkigi-n. nach vorn vorspringenden Bereich bzw. eine Nase 76 auf. die eine .he nc Oucrberuhrungsflache 78 darbietet, die im wesentlichen in radialer Richtung von der F.ckc 24 zur Hohlrundung 72 verläuft und eine in Umfangsrichtung vordere Fortsetzung des Klemmkörper %'on beträchtlichem Ausmaß darstellt. Die Verlängerung76 erstreckt sich über das Axialmali de Klemmkörper und hai radial nach außen eine beträchtliche Flohe Die Fläche 78 ist daher verhältnismäßig «roß und stellt cmc Anschlag- b/w. Berührungsfläche /ur Verhinderung eines Uberspringcns der Klemmkörper dar.

Die gegenüberliegende, in Umfangsrichtung nach hinten weisende Seite des Klemmkörper ist mit einer cinsiückigL-n. nach rückwärts gerichteten Verfange -

rung 82 in Form eines massiven Ansatzes versehen, dessen Umriß winkelförmig verläuft, indem eirtG radial nach außen gerichtete Fläche 83 nach unten von der Hohlrundung 74 ausgeht und sich daran eine ra^ dial nach innen gerichtete Fläche 84 bis zu einer Linie in der Nähe der radial inneren Endfläche des Klemrnkörpers anschließt. Die Verlängerung 82 besitzt wiederum in Umfangsrichtung nach hinten ein beträchtliches Ausmaß und erstreckt sich über das Axialmaß des Klemmkörpers. Diese nachlaufende Fläche 83 kann mit dem Kleinnikörperring, d. h. mit dem benachbarten Querstück 50 zusammenwirken, um die Kippbewegung des Klemmkörpers zu begrenzen, die anderenfalls zu einem Herausspringen des Kletnmkörpers führen könnte. Diese Stellung ist in strichpunktierten Linien in Fig. 15 veranschaulicht.

Die Ausmaße der vorderen Nase 76 und der hinteren Verlängerung 82 sind derart, daß deren Flächen 78 und 84 in flachen bzw. ebenen Flächenberührungseingriff gelangen, wie es in gestrichelten Linien in Pig. i 5 dargestellt ist, um das Kippen der Klemmkörper in Überspringrichtung zu begrenzen.

Um diesen Begrenzungseingriff der Klemmkörper in den ringförmig im Käfig gehaltenen Klemmkörper!! trotz des Vorhandenseins der Einzelfedern 26 zu ermöglichen, sind die Klemmkörper versetzt, wodurch jedes benachbarte Paar von Klemmkörpern in axialer Richtung des Klemmkörperkäfigs einen gegenseitigen Versatz aufweist. Die Federn 26 sind jeweils an dem Überlap^-tingshereich benachbarter Klemmkörperpaare gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Die Federn 26 sind daher in gleicher Weise gestaffelt bzw. versetzt angeordnet

Die Federn 26 wirken auf die abgerundeten Bereiche der Verlängerungen 82 zwischen deren Flachen 83 und 84 Obgleich die Federn örtlich an einer Stelle an den Klcmnikörpcrn angreifen, die von der Mittelebene senkrecht zur Drehachse des Käfigs axial versetzt ist. sind die Klemmkörper daran gehindert, sich mit ihren Kippachsen aus der parallelen Ausrichtung mit der F¹ afigachsc auf Grund der Flächen 58 und der einander gegenüberliegenden Innenflächen der Stirnwände 4 6 des Käfigs zu verdrehen, die flach an den S'irnflacncn der Klemmkörper angreifen.

Wie F ig ^ zeigt, sind die Federbefestigungskörper 54 an ihren in I 'mfangsrichtung nachlaufenden Seiten konkav ausgebildet, um die Verlängerungen 76 unter dem liinfluB der Federn 26 aufzunehmen, wenn der Käfig nicht mit den I.aufringcn 10 und Il versehen ist. Dies verhindert ein Herausfallen der Klemmkörper aus dem Käfig durch die radial innere Öffnung des Käfigdurchgangs insbesondere dann, wenn der Käfig zwischen die Kupplungsringc 10 und lic' »gesetzt wird

Wie sich insbesondere aus F- ig. 2 ergibt, besteht der Käfig 40 aus zwei von Guß- bzw. Spritzformkörpern aus Kunststoff gebildeten Ringtcilen 41 und 43, von denen jedes eine Seitcnumkehrung des anderen ist. abgesehen von einigen kleineren Unterschieden, die im folgenden erwähnt werden. Die Ringleilc 41 und 43 sind an Verbindungsstellen in den Querslücken 50 zusammengepaßt, von denen jedes aus zwei Teilen b/w. Bereichen gebildet ist. die jeweils mit den Ringteflen 41 und 43 einstückig ausgebildet sind. Die Ringteile 41 und 43 sind durch Federclips 45 zusammengehalten, deren Finden in Umfangseinschnitten 47 an den äußeren Umfangskanten der Ringteile 41 omi 43 unicreebrachi sind. Die Bereiche der Qucr-

stücke 50 am Ringteil 41 sind mit 50' und die Bereiche der Querstücke 50 des Rfffgteils 43 mit 50" bezeichnet.

Um die Ringteile 41 und 43 in Ümfangsrichtung gegenseitig zu zentrieren, sind acht mit gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete benachbarte Paare der Bereiche 50', die mit 50'a bezeichnet sind, mit Zähnen versehen, v/ährend die entsprechenden Be-' reiche 5Q>", die mit 50"o bezeichnet sind, Radial· schlitze zu!· Aufnahme der Zähne aufweisen.

Um die Ringteile 41 und 43 in radialer Richtung

gegenseitig zu zentrieren, sind weitere acht der Bereiche 50", die mit 5Ö"6 bezeichnet sind, örtlich zur Bildung eirief Stufe ausgedreht, während die entsprechenden Bereiche 50', die mit SÖ'b bezeichnet sind, in gleicher Weise komplementär abgestuft sind, so daß eine sich überlappende Stoßfuge zwischen den Bereichen S0"b und 5O'ö gebildet ist.

Vier Schlitze 49 sind oben an vier dhcinandcrgrenzenden Bereichen 50' und 50", die mit 50'c und 50"c bezeichnet sind, zur Aufnahme der Clips 45 gebildet.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

1J0 239/189

Claims

Patentansprüche:

1. Käfig für Klemmkörper-Freilaufkupplungen mit fensterartigen, auf den Umfang gleichmäßig verteilten Ausnehmungen, in denen jeweils ein durch eine Einzelfeder angefederter Klemmkörper angeordnet ist, wobei jede Feder bei Freilauf des Außenringes unter Einwirkung einer suf sie einwirkenden Zentrifugalkraft auf ihren Klemmkörper eine sich mindernde Federkraft ausübt, und wobei der Schwerpunkt eines jeden Klemmkörpers nahe an oder in der Radialebene durch die Berührungslinie zwischen dem Klemmkörper und dem Außenring bei dessen Freilauf angeordnet ist, derart, daß die auf den Klemmkörper bei Freilauf des Außenringes einwirkende Zentrifugalkraft in Verbindung mit der auf den Klemmkörper wirkenden Federkraft einen geringen Anpreßdruck zwischen dem Klemmkörper und dem Innenring zumindest innerhalb eines vorbestimmten Frc'iaufgeschwindiglceitsbereichs des Außenrings aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Ausnehmungen (42) gegeneinander axial versetzt im Käfig (40) angeordnet sind und

b) die Klemmkörper zur Begrenzung ihrer Kippbewegung in der Antriebsphase der Kupplung in gegenseitige Anlage bringbar sind.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er von zwei seitlich aneinandergrenzend ve. Jnigten Ringteilen (41, 43) gebildet ist.

3. Käfig nach Anspnrrh 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine beiden Ringteile (41, 43) lösbar vereinigt und durch Fe^rclips (45) in gegenseitiger Verbindung gehalten sind.

4. Käfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringteile (41, 43) ineinandergreifende Bereiche (50Ό, 50"a) zur Winkelzentrierung besitzen.

5. Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringteile (41.43) ineinandergreifend^ Bereiche (50' b, SO' b) zur gegenseitig konzentrischen Zentrierung aufweisen.

6. Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringteile (41, 43) von Guß- bzw. Spritzlormkörpern gebildet sind oder solche umfassen.

7. Käfig nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper aus Kunststoff bettehen.

8. Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (5) und der Käfig (40) Verriegclungsbereiche (76, 54) aufweisen, die in Abwesenheit von Kupplungsringen (10. 11) mittels der Federn (26) in gegenseitigen Verriegclungseingriff überführbar sind.