DE2535320B1 - Freilaufkupplung mit ueberholendem inneren klemmring mit zylindrischer laufflaeche - Google Patents

Description

Solange übliche Freilaufkupplungen mit überholendem inneren Klemmring mit zylindrischer Lauffläche lediglich als Rücklaufsperren arbeiten, bei denen der -äußere Klemmring ortsfest angeordnet ist, treten an den zugeordneten, in der Regel als einfache zylindrische Klemmrollen ausgebildeten Klemmkörpern, die in jeweils einer eine Keilbahn aufweisenden Mulde des als Außenstern ausgebildeten äußeren Klemmrings geführt sind, keine Fliehkräfte auf, weshalb dort eine leichte Anfederung der Klemmkörper in ihre Klemmstellungen dazu ausreicht, das Einwalzen der Klemmkörper in diese Stellungen sicherzustellen, wenn am inneren Klemmring ein Drehmoment entgegen der Freilauf-Drehrichtung auftritt. Wenn aber der äußere Klemmring ebenfalls mit einer mehr oder weniger großen Drehzahl umläuft, bis zu der der innere Klemmring über die Klemmkörper mitgenommen und mitgedreht werden soll, dann treten auch an den Klemmrollen oder sonstigen, beispielsweise in Käfigausnehmungen des äußeren Klemmringes geführten unrunden Klemmkörpern Fliehkräfte auf, die zur Folge haben können, daß die Klemmkörper mit einer ihre Anfederung übersteigenden Fliehkraftkomponente in ihrer Freilaufstellung verbleiben, wenn der Freilaufvorgang einmal durch ein Überholen des inneren Klemmringes eingeleitet worden war. Solange die Antriebsdrehzahl des antreibenden äußeren Klemmringes bei der Anwendung des Freilaufs stets gleich groß bleibt, kann dieser Mangel verhältnismäßig einfach durch eine entsprechend starke Anfederung der Klemmkörper in ihre Klemmstellung vermieden werden, indem die den Druckbolzen gegen den Klemmkörper belastende Feder entsprechend kräftig ausgebildet wird. Soll der Freilauf während seines Einsatzes aber mit unterschiedlichen Antriebsdrehzahlen betrieben werden, dann würde eine der größten vorgesehenen Antriebsdrehzahl entsprechende Anfederung der Klemmkörper im Falle eines Betriebes des Freilaufs mit einer niedrigeren Antriebsdrehzahl zu unerwünschten Verschleißerscheinungen an den Klemmkörpern und dem inneren Klemmring führen, wenn der letztere den äußeren Klemmring überholt.

Zur Vermeidung des letztgenannten Mangels ist durch die DT-PS 8 50 100 bereits eine der Gattung des Hauptanspruchs entsprechende Freilaufkupplung bekanntgeworden, bei der die einzelnen Klemmkörper bzw. Klemmrollen statt durch angefederte Druckbolzen durch Fliehgewichte und damit mit einer der Umlaufgeschwindigkeit des äußeren Klemmrings entsprechenden Kraftkomponente der Fliehgewichte in ihre Klemmstellungen vorbelastet werden. Unbefriedigend sind hierbei jedoch die konstruktiven Ausführungsvorschläge geblieben, weil bei der einen Ausführungsform jedem Klemmkörper unmittelbar benachbart ein Fliehgewicht zugeordnet ist, welches zwischen den beiden Klemmringen einen entsprechenden Platz beansprucht und zwangsläufig eine entsprechende Verringerung der in diesem Ringspalt unterzubringenden Zahl von Klemmkörpern nach sich zieht, während bei einer weiteren Ausführungsform an einem die Klemmrollen aufnehmenden Käfigring diametral gegenüberliegend statt Klemmrollen Fliehgewichte geführt sind, die in Verbindung mit jeweils einer nach außen anschließenden Schrägfläche des äußeren Klemmrings nach außen ausweichen können und hierdurch den Käfigring in Umfangsrichtung derart mitnehmen, daß die Klemmrollen hierbei zunehmend in ihre Klemmstellungen gedrückt werden. Bei dieser Konstruktion kommt zum Mangel der verringerten Klemmrollenzahl noch, der weitere Mangel, daß eine außergewöhnlich große Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, damit sämtliche, durch den Käfigring in Umfangsrichtung geführten Klemmrollen gegenüber der zylindrischen Lauffläche des inneren Klemmringes und den Keilbahnen des äußeren Klemmringes genau gleiche Eingriffsverhältnisse aufweisen. Damit fallen sämtliche, durch die DT-PS 8 50 100 bekanntgewordenen Freiläufe wesent-Hch komplizierter, größer und teurer aus, als vergleichbare Freiläufe ohne die vorgeschlagenen Fliehgewichte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die der Gattung des Hauptanspruchs entsprechenden Freiläufe

so zu vervollkommen, daß die angestrebte fliehkraftabhängige Vorbelastung der Klemmkörper ohne jeglichen zusätzlichen Platzbedarf innerhalb des Ringspaltes zwischen den beiden Klemmringen erreicht und für den Freilauf damit nach Möglichkeit kein größerer Platz als für vergleichbare Freiläufe ohne Fliehgewichte benötigt wird.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs wiedergegebene Lehre gelöst.

Eine so ausgebildete Freilaufkupplung unterscheidet sich von bisher üblichen Freilaufkupplungen ohne Fliehgewichte mit in ihre Klemmstellungen angefederten Klemmkörpern lediglich dadurch, daß die Druckbolzen durch ihre Federn statt unmittelbar über je einen Kipphebel nebst Stößel auf den zugeordneten Klemmkörper einwirken, wobei der eine Arm des Kipphebels zugleich ein Fliehgewicht bildet. Durch die Lagerung der Kipphebel am äußeren Umfang der äußeren Klemmringe ergeben sich an den Fliehgewichten im übrigen leicht hinreichend große Fliehkräfte, um die Stößel trotz der an diesen auftretenden gegenläufigen Fliehkräfte in der gewünschten Weise zu betätigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die DT-PS 6 21 830 ist es zwar bereits bekannt, die Klemmrollen einer Freilaufkupplung in ihre Klemmstellungen jeweils vom einen Arm eines Kipphebels her vorzuspannen, an dessen anderem, ebenfalls zugleich als Fliehgewicht wirksamem Arm eine die Vorspannkraft erzeugende und am äußeren Klemmring abgestützte Druckfeder angreift. Abgesehen davon, daß dort die ebenfalls am äußeren Klemmring gelagerten Kipphebel innerhalb des Ringspaltes zwischen den beiden Klemmringen angeordnet sind und damit wertvollen Platz beanspruchen, der sonst von weiteren Klemmrollen eingenommen werden könnte, dienen die Fliehgewichte dort im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung gerade dazu, die im Einwälzsinn der Klemmkörper wirksame Vorspannkraft der genannten Druckfedern bei angetriebenem äußerem Laufring ganz aufzuheben, damit während des Überholvorgangs zwischen den Klemmringen und den Klemmrollen möglichst keine gleitende Reibung mit entsprechendem Verschleiß auftreten kann. Abgesehen davon, daß mit den entsprechenden vorbekannten Freilaufkupplungen die bei der vorliegenden Erfindung angestrebte Wirkung nicht erzielt werden kann, lag der damaligen Erfindung nach vorstehendem auch eine ganz andere Aufgabe zugrunde, weshalb die nunmehrige Erfindung durch diesen vorbekannten Stand der Technik nicht nahegelegt werden konnte.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 die Freilaufkupplung in einem axialen Teilschnitt nach der Linie I-I der F i g. 2,

Fig.2 dieselbe Kupplung in einem Teilquerschnitt nach der Linie H-II der F i g. 1,

Fig.3 einen der Fig.2 entsprechenden Teilquerschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1,

F i g. 4 bis 6 eine abgewandelte Kipphebelausführung in einer Stirnansicht und zwei den Fig.2 und 3 entsprechende Querschnittsdarstellungen.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Freilaufkupplung besteht in üblicher Weise aus einem eine zylindrische äußere Lauffläche 1 aufweisenden inneren Klemmring 2, der im Freilauf einen äußeren, als Außenstern ausgebildeten antreibenden Klemmring 3 überholt, und aus als Zylinderrollen ausgebildeten Klemmkörpern 4, die im Ringspalt 5 zwischen den beiden Klemmringen 2 und 3 gleichmäßig verteilt jeweils an der Stelle einer zugeordneten Keilbahn 6 des äußeren Klemmringes 3 angeordnet sind.

Wie insbesondere aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist der äußere Klemmring 3 an der Stelle jedes im Verhältnis zu seinem Querschnitt in Axialrichtung der Freilaufkupplung langen Klemmkörpers 4 in einer gemäß Fig.2 schräg nach links außen führenden radialen Richtung von zwei in axialer Richtung der Kupplung mit Abstand voneinander angeordneten Stößeln 7a und Tb durchsetzt, die außen gemeinsam am äußeren Ende eines Armes 8 eines Kipphebels 9 abgestützt sind, der an der Außenseite des Klemmringes 3 über einen parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Lagerbolzen 10 schwenkbar gelagert ist. Der andere, gegenüber dem Arm 8 längere Arm 11 des Kipphebels 9 bildet zugleich ein Fliehgewicht, durch dessen Ausschwenkbewegung die Stößel Ta und Tb in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise gegen den Klemmkörper 4 im Sinne dessen Verschiebung in seine Klemmstellung zwischen der Keilbahn 6 und der Lauffläche 1 des Klemmrings 2 belastet werden.

Gemäß den F i g. 1 und 3 weist der Klemmring 3 zwischen jedem Paar von Stößeln 7a und Tb an seiner Außenseite noch eine radiale Sackbohrung 12 auf, in der über eine am inneren Ende der Bohrung abgestützte Druckfeder 13 ein Druckbolzen 14 gegen den Arm 11 so vorgespannt wird, daß über den Kipphebel 9 und die beiden Stößel 7a und Tb auf den zugeordneten Klemmkörper 4 eine bestimmte Ausgangskraft ausgeübt wird, durch welche der letztere in seine Klemmstellung (gemäß F i g. 3 nach rechts) vorgespannt wird. Diese Vorspannkraft ist lediglich so groß, daß der Klemmkörper 4 von vornherein, d. h. auch bei stillstehendem äußerem Klemmring und einem entsprechenden Betrieb der Freilaufkupplung als Rücklaufsperre, hinreichend sicher in seine Klemmstellung (gemäß F i g. 3 nach rechts) vorgespannt und somit die Rücklaufsperrung des inneren Klemmringes 2 entgegen dessen Überholrichtung (Pfeil 15 in Fi g. 3) sichergestellt wird.

Arbeitet die beschriebene Freilaufkupplung jedoch als Überholkupplung, deren äußerer Klemmring 3 mit einer unterschiedlich großen Antriebsdrehzahl angetrieben wird, mit der der Klemmring 2 und damit die Abtriebswelle 16 (vgl. Fig. 1) der Kupplung angetrieben werden soll, dann bringt der entsprechende betriebsmäßige Umlauf der Klemmkörper 4 an diesen wirksame Fliehkräfte in deren Freilaufrichtung (Pfeil 15) mit sich, die die Einrückkräfte allein auf Grund der Druckfeder 13 übersteigen können. In diesen Fällen entstehen an den Kipphebeln 9 auf Grund der Fliehgewichte von deren Armen 11 jedoch noch von der jeweiligen Drehzahl des äußeren Klemmringes 3 abhängige Drehmomente (gemäß den F i g. 2 und 3 im Gegenuhrzeigersinn), durch welche die Stößel 7a und Tb nunmehr derart gegen die Klemmkörper 4 gedrückt werden, daß die letzteren auch bei den größten vorkommenden Antriebsdrehzahlen des äußeren Klemmringes 3 noch zuverlässig in ihre Klemmstellungen gespannt bleiben. Da die durch die Fliehgewichte der Arme 11 der Kipphebel 9 bewirkten Andrückkräfte jedoch in gleicher Weise fliehkraftabhängig sind, wie die an den Klemmkörpern 4 in deren Freilaufrichtung wirksamen Fliehkräfte, läßt es sich ohne weiteres erreichen, daß an den Klemmkörpern 4

während jedes Uberholvorgangs des inneren Klemmringes 2 nur so große Einrückkräfte wirken, daß mit einem minimalen Reibungswiderstand zwischen Klemmkörpern 4, Lauffläche 1 des inneren Klemmringes 2 und Keilbahnen 6 des äußeren Klemmringes 3 die zuverlässige Wiedereinwälzung der Klemmkörper 4 in ihre Klemmstellungen gewährleistet bleibt, wenn der Überholvorgang des inneren Klemmringes 2 beendet ist und derselbe erneut vom äußeren Klemmring 3 her angetrieben werden soll.

Der in den Fig.4 bis 6 dargestellte Kipphebel 9' unterscheidet sich vom Kipphebel 9 des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, daß am freien Ende 8' seines Armes 8 um dessen Längsachse schwenkbar eine Wippe 17 gelagert ist, an deren beiden Enden 17a und 176 je einer der beiden Stößel Ta und Tb abgestützt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein selbsttätiger Ausgleich etwaiger geringfügiger Längenunterschiede der beiden Stößel Ta und Tb und gegebenenfalls zugleich ein Ausgleich etwaiger Abstandsunterschiede der von den Stößeln Ta und Tb zu überbrückenden Abstände.

Statt einer vorgenannten Wippe könnte der Kipphebel 9 auch zwei, den beiden Stößeln Ta und Tb zugeordnete Arme aufweisen, von denen einer in seiner Winkelstellung gegenüber dem anderen einstellbar ist, wobei ein vorgenannter Ausgleich durch eine entsprechende Einstellung des einstellbaren Armes herbeigeführt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Freilaufkupplung mit zwischen einem inneren, eine zylindrische Lauffläche aufweisenden und im Freilauf überholenden sowie einem äußeren Klemmring angeordneten, mit letzterem umlaufenden und proportional der an ihnen wirksamen ersten Fliehkraft in ihre Freilaufstellung vorbelasteten Klemmkörpern und mit denselben umlaufenden Fliehgewichten, die die Klemmkörper auf Grund der an ihnen wirksamen zweiten Fliehkraft entgegen der an diesen wirksamen ersten Fliehkraft in ihre Klemmstellungen belasten, dadurch gekennzeichnet, daß

a) jedes Fliehgewicht besteht aus dem einen Arm (11) eines an der Außenseite des äußeren Klemmringes (3) gelagerten Kipphebels (9),

b) zum Zusammenwirken des Fliehgewichtes mit dem Klemmkörper (4) dient ein den äußeren Klemmring (3) etwa radial durchsetzender Stößel (7), der am anderen Arm (8) des Kipphebels (9) abgestützt ist,

c) ein an sich bekannter, am äußeren Klemmring (3) über eine Feder (13) abgestützter und zur Vorbelastung des Klemmkörpers (4) in dessen Klemmstellung dienender Druckbolzen (14) greift am einen Arm (11) des Kipphebels (9) an.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (4) in an sich bekannter Weise als zylindrische Klemmrollen ausgebildet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Kipphebel (9) und einem zugeordneten, in Axialrichtung der Kupplung im Verhältnis zu seinem Querschnitt langen Klemmkörper (4) zwei mit Abstand nebeneinander angeordnete Stößel (7a und 7 b) vorgesehen sind.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (9') mit einer Vorrichtung zum Ausgleich voneinander abweichender Stößellängen und/oder von etwaigen Abstandsunterschieden der von den Stößeln (7a und 7b) zu überbrückenden Abstände versehen ist.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer am freien Ende (8') des anderen Armes (8) des Kipphebels (9') um dessen Längsachse schwenkbar gelagerten Wippe (17) besteht, an deren beiden Enden (17a und 17b) die Stößel (7a und 7b) abgestützt sind.