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Klemmkörperfreilauf mit Flichkraftabhebung
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Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf mit einem zur Verbindung
mit einer Innen- oder einer Außenklemmbahn geeigneten Käfig, in dem Kleinnikorper
schwenkbar gelagert und entgegen einer Federkraft unter Fliehkraftwirkung von der
einen Klemmbahn abhebbar sind.
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Freiläufe dieser Art sind in den unterschiedlichsten Bauformen bekannt.
Nachteilig bei allen bekannten Aus führungen ist, abgesehen von sehr aufwendigen
Sonderausführungen, daß die Klemmkörper entweder nur von der Außenklemmbahn oder
von der Innenklemmbahn abheben, wobei der Käfig entsprechend mit der Innenklemmbahn
oder mit der Außenklemmbahn form- oder reibschlüssig verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Freilauf der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß der Käfig mit den Klemmkörpern als universell
verwendbares Maschinenelement sowohl zum Abheben von der Außenklemmbahn als auch
zum Abheben von der Innenklemmbahn eingesetzt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwenkachse
jedes Klemmkörpers die Schnittlinie seiner Klemm ebene mit einer Zylinderfläche
ist, die gleichen radialen Abstand von der Innen- und Außenklemmbahn hat, und daß
die Kontur der Klemmkörper derart ist, daß sie unter Fliehkraftwirkung von beiden
Klemmbahnen abheben.
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Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen, be. denen die Klemmkörper
unter Fliehkraftwirkung stets nur von einer der beiden konzentrischen Klemmbahnen
abheben, jedoch mit der andern in Benilirung bleiben oder von ihr nicht im Sinne
eines Abhebens frei kommen, gibt die Erfindung, dadurch daß die Klemmkörper sich
stets von beiden Klemmbahnen zurückziehen, die Möglichkeit, den Käfig mit den Klemmkörpern
wahlweise zur Freigabe der inneren Klemmbahn oder Freigabe der äußeren Klemmbahn
einzusetzen. Der Käfig nach der Erfindung kann daher nicht nur wahlweise mit der
Außenklemmbahn oder mit der Innenklemmbahn umlaufend eingesetzt werden, wobei die
Klemmkörper bei Erreichen der Abhebdrehzahl von der Innen- und der Außenklemmbahn
gleichzeitig abheben, sondern der Käfig kann auch als Einbauelement sowie mit Innen-und
Außenklemmbahn versehen, mit oder ohne seitliche Stützlager zu den verschiedensten
Freilaufkombinationen im Baukastensystem zusammengestellt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
daß die Krümmungsachsen der inneren und der äußeren Klemmflächen der Klemmkörper
zueinander und zur Schwenkachse für gleiche HERTZ'sche Flächenpressung an der Innen-
und Außenklemmbahn und für gleichzeitiges Abheben von beiden Klemmbahnen um gleiche
Beträge gewählt sind.
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Durch das gleichzeitige Abheben um gleiche Beträge ist gewährleistet,
daß unabhängig davon, ob der Käfig mit der Innen- oder der Außenklemmbahn umlaufend
eingesetzt wird, die Freigabe der anderen Klemmbahn stets bei der gewünschten Abhebdrehzahl
und in ausreichendem Maße erfolgt.
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Es ist weiter vorteilhaft, die Anordnung so zu treffen, daß die Krümmungsachsen
der inneren und der äußeren Klemmfläche auf verschiedenen Seiten. der Klemmebene
liegen.
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Die Klemmebene ist dabei die die beiden Klemmflächen verbindende Ebene,
in welcher erfindungsgemäß auch- die Schwenkachse liegt. Wenn die Krümmungsachsen
auf unterschiedlichen Seiten dieser Ebene lie-gen, bewegen sie sich bei einer Schwenkbewegung
zwangsläufig in entgegengesetzten Richtungen, und zwar jeweils im Sinne eines Zurückziehens
der betreffenden Klemmfläche von der zugeordneten Klemmbahn.
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Die Erfindung sieht weiter vor, daß der Käfig wahlweise auf der Innen-
oder der Außenklemmbahn zentriert. und reibschlüssig mit der betreffenden Klemmbahn
verbunden werden kann.
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Diese Ausführung liegt im Sinne des Baukastenprinzips und gestattet
eine Bevorratung mit Käfigen für die verschiedensten Verwendungszwecke, die dann
nach Bedarf lediglich zentriert und mit der betreffenden Klemmbahn in Reibschluß
gebracht zu werden brauchen.
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Eine hierfür besonders zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich
dadurch,daß der Käfig über seinen Umfang verteilt zwei Gruppen von radialen Bohrungen:
aufweist, von denen die Bohrungen der einen Gruppe nach außen und die der anderen
nach innen offen sind und, in denen federbelas-tete Bolzen zur reibschlüssigen Verbindung
mit der Außen- oder der Innenklemmbahn aufnehmbar sind. Für eine reibschlüssige
Verbindung mit der Außenklemmbahn werden nur in die nach außen offenen Bohrungen
federbelastete Bolzen eingesetzt, während.
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die nach innen offenen-tohrungen freibleiben, während für eine Verbindung
mit der Innenklemmbahn nur die nach innen offenen Bohrungen benutzt werden.
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Wegen der vorgesehenen wahlweisen Verbindung des Käfigs- mit
der
Innen- oder Außenklemmbahn ist es vorteilhaft, die Federbelastung für die Klemmkörper
in dem aus Käfig und Klemmkörpern gebildeten Aggregat vorzusehen, also unabhängig
von der jeweilig mit dem Käfig zu verbindenden Klemmbahn.
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Hierfür ist eine Ausführungsform besonders vorteilhaft, die sich dadurch
kennzeichnet, daß die Klemmkörper über beidseitig vorgesehene, Schenkelfedern tragende
Zapfen schwenkbar im Käfig gelagert sind und Eindrehungen zur Aufnahme dieser Federn
aufweisen, deren eines Ende am Klemmkörper und deren anderes Ende am Käfig festgelegt
ist. Die Eindrehung am Klemmkörper dient einerseits zur Aufnahme der Schenkelfeder,
um im Falle eines Federbruchs die angrenzenden Teilezor Folgeschäden zu bewahren
und den Freilauf selbst somit zumindest anteilig funktionsfähig zu halten. Sie trägt
aber darüber hinaus gleichzeitig zu einem wirksamen Abbau der Kantenpressungen an
den Klemmkörperenden bei, wodurch sich ein Balligschleifen der Klemmbahnen erübrigt.
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Bei der Ausgestaltung der Klemmkörper mit exzentrisch zur Schwenkachse
gelegenem Schwerpunkt wird es als vorteilhaft angesehen, daß die Klemmkörper auf
der den Schwerpunkt enthaltenden Seite von zwei Schrägflächen und einer diese verbindenden
teilzylindrischen Fläche begrenzt sind, wobei die äußere Schrägfläche steiler verläuft
als die innere, und wobei die teilzylindrische Fläche kvorzugsweise Koaxial zur
Schwenkachse liegt.
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Diese Ausführung ermöglicht einerseits eine dichte Packung der Klemmkörper
im Käfig, wobei jeder Klemmkörper in ausgeschwenkter Stellung mit seiner Vorderseite
gegen die Rückseite des nächsten Klemmkörpers bzw. ggf. gegen einen die beiden Käfighälften
verbindenden Steg anliegt, und zum anderen erhält man verhältnismäßig große Ausschwenkwinkel
zugunsten eines optimalen Lüftspiels zwischen Klemmkörper und Klemmbahn.
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Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt quer zur
Freilaufachse; und
Fig. 2, 3 und 4 jeweils axiale Teilschnitte nach
den Linien 2-2, 3-3 und 4-4 der Fig. 1, wobei jeweils in derlinken Hälfte wie in
Fig. 1 die Verbindung des Käfigs mit der Innenklemmbahn, in der rechten Hälfte dagegen
die Variante mit Verbindung des Käfigs mit der Außenklemmbahn dargestellt ist.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil eines Käfigs 1 mit zwei benachbarten
Klemmkörpern 2, die auf Zapfen 3 schwenkbar im Käfig 1 gelagert sind. Der Käfig
1 ist von zwei Käfigringen gebildet, wie unten anhand der Fig. 3 noch näher erläutert
ist, und diese beiden Hälften 5 werden durch Bolzen 4 mit zwischengeschalteten St-egen/zusammengehalten.
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Fig. 1 zeigt weiter eine allgemein mit 6 bezeichnete Einrichtung zur
reibschlüssigen Verbindung des Käfigs 1 mit einer Außenklemmbahn, die bei 7 angedeutet
ist,oder einer Innenklemmbahn 8, die in Fig. 1 mit der Innenkante des Käfigs 1 zusammenfällt.
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In Fig. 1 sind die Klemmkörper 3 in angefederter, also Sperrstellung,
dargestellt. Außerdem sind die gleichen beiden Klemmkörper 3 mit strichpunktierter
Kontur in ihrer maximal ausgeschwenkten Stellung angedeutet, wobei jeder Klemmkörper
mit seiner abgeflachten Vorderseite gegen die Rückseite des vorausgehenden Klemmkörpers
bzw. gegen einen Steg 5 anliegt.
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Es sind daher keine besonderen Anschläge zum Begrenzendes Schwenkwinkels
erforderlich, und die Klemmkörper 3 können ziemlich dicht hinereinander im Klemmkäfig
1 angeordnet werden. Es ergibt sich außerdem ein verhältnismäßig großer Schwenkwinkel
zwischen der in voll ausgezogenen Linien gez'eigten Sperrstellung und der strichpunktiert
angedeuteten ausgeschwenkten Stellung, wodurch das Ausmaß des Abhebens von den Klemmbahnen
7 und 8, also das Lüftspiel, vorteilhaft beeinflußt wird.
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Mit der Linie 9 ist eine zylindrische Fläche angedeutet, die
gleichen
radialen Abstand von der Außenklemmbahn 7 und der Innenklemmbahn 8 hat. Diese zylindrische
Fläche schneidet die Klemmebenen 10, welche durch Punkte 11' und 12' angedeuteten
Klemmlinien der Klemmflächen 11 und 12 verbinden, längs einer Linie A. Diese Linie
bestimmt die Lage der Schwenkachse, ist also zugleich die Achse der Zapfen 3. Die
Klemmflächen 11 und 12 sind hinsichtlich ihrer Krümmungsradien r1 bzw. r2 und ihrer
Krümmungsmittelpunkte M1 bzw. M2 derart zueinander sowie zur Zapfenachse A angeordnet,
daß sie gleiche HERTZ'sche Flächenpressungen an der Innen- und Außenklemmbahn 7
und 8 erfahren und darüberhinaus bei Erreichen der Abhebdrehzahl gleichzeitig um
den gleichen Betrag von den Klemmbahnen 7 und 8 abheben.
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Wie ersichtlich, liegen die Krümmungsachsen bzw. Krümmungsmittelpunkte
M und M2 auf unterschiedlichen Seiten der K1ermmebene 10.
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Die im Schwerpunkt S angreifende Fliehkraft verschwenkt die Klemmkörper
2 entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 1). Für die Geometrie der Klemmkörper 2 ist es
nicht-erforderlich, daß der Schwerpunkt S auf der Linie 9 liegt, wie in Fig. 1 gezeigt,
obgleich diese Lage einen optimalen Hebelarm ergibt. Auf der den Schwerpunkt S enthaltenden
Seite ist der Klemmkörper von zwei Schrägflächen 13 und 14 und einer diese verbindenden
teilzylindrischen Fläche 15 begrenzt. Die äußere Schrägfläche 13 verläuft wesentlich
steiler als die innere 14, um bei maximalem Ausschwenkwinkel den erforderlichen
Abstand von der Außenklemmbahn 7 zu halten. Die Schrägflächen 13 und 14 vereinfachen
die Herstellung des Klemmkörpers. Die teilzylindrische Fläche 15 dient als Anschlagfläche
für den nächstfolgenden Klemmkörper und ist deshalb konaxial zur Schwenkachse A
ausgebildet mit einem Krümmungsradius, dessen Länge vorzugsweise mit r2 übereinstimmt,
aber auch kleiner oder größer sein kann, um in Abhängigkeit von der Dichte der Klemmkörperpadkung
im Käfig den maximalen Ausschwenkwinkel zu begrenzen.
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Da die Schwenkachse A stets in der Mitte,entsprechend der Linie 9,
zwischen Außen- und Innenklemmbahn 7 bzw. 8 liegt, und wegen der Kontur der Klemmkörper
heben beide Klemmflächen 11 und 12 gleichzeitig von der Außen- und Innenklemmbahn
7
bzw. 8 ab, und zwar unabhängig davon, auf welcher der beiden
Klemmbahnen der Käfig 1 zentriert bzw. mit welcher der beiden Klemmbahnen er verbunden
ist Fig. 2 zeigt die Lagerung eines Klemmkörpers 2 im Käfig, der s-ich aus zwei
Käfigringen 1' und 1" zusammensetzt. Das aus Käfig 1 und Klemmkörpern 2 gebildete
Aggregat ist hier zwischen einem Außenring 17 mit Klemmbahn 7 und einem Innnering
18 mit Klemmbahn 8 zwischen allgemein mit 23 bezeichnete Stützlager eingebaut gezeigt
, wobei jedoch zu beachten ist, daß in dieser Figur in der rechten und linken Hälfte
verschiedene Einbauarten gezeigt sind. Ebenso wie in Fig. 3 und 4 verdeutlicht die
linke Hälfte die Ver-Windung des Käfigs 1 mit der Innenklemmbahn 8 für die innenzentrierte,
mit dem Innenring 18 umlaufende Version, während jeweils die rechte Hälfte den Käfig
1 außenzentriert, mit dem Außenring 17 umlaufend zeigt. Die Gegenüberstellung beider
Versionen verdeutlicht, daß an den Klemmkörpern und ihrer Lagerung im Käfig nichts
geändert-werden zu braucht, um den Käfig wahlweise mit dem Innenring oder dem Außenring
umlaufen zu lassen.
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Die Bolzen 3 an den axialen Enden des Klemmkörpers 2 sind in entsprechend
gestalteten Ausnehmungen 22 der Käfigringe 1 und 1" aufgenommen und dienen gleichzeitig
als Führung für Schenkelfedern 20, die mindestens teilweise in einer Eindrehung
21 des Klemmkörpers aufgenommen sind. Die freien Schenkel der Federn20 stützen sich
einerseits in einer Bohrung 19 des Käfigs und andererseits in einer Bohrung 16 des
Klemmkörpers ab. Die Eindrehung -21- schützt im Falle eines Federbruchs, ggf. in
Verbindung mit der Ausnehmung 22, angrenzende Teile vor Folgeschäden und trägt darüber
maus 'gleichzeitig zu einem wirksamen Abbau der Kantenpressungen -an den Klemmkörperenden
bei. Fig. 2 verdeutlicht außerdem, daß die Anordnung des Klemmkörpers 2 und seiner
Schwenkachse A, von der für den Käfig gewählten Einbauversion, (linke oder rechte
Hälfte der Zeichnung) unabhängig ist.
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Fig. 3 zeigt die Verbindung der Käfigringe 1 und 1" mittels der Bolzen
4, auf deren Gewindeenden Muttern 24 so weit angezogen werden, daß die beiden Käfigringe
1' und 1" den durch die Stege 5 bestimmten Abstand einhalten. Für Umlauf mit dem
Innenring 18 oder mit dem Außenring 17 werden die Käfigringe 1' bzw. 1". auf dem
betreffenden Ring zentriert und mit diesem reibschlüssig verbunden, wie nachstehend
anhand der Fig. 4 erläutert ist, wobei die Käfigringe außerdem auf ihrem Außen-
oder Innenumfang für ausreichenden Abstand d von der gegenüberliegenden Klemmbahn
7 bzw. 8 abgedreht werden.
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Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für die Einrichtung 6
zum wahlweise Verbinden des Käfigs 1 bzw. der beiden Käfigringe 1' und 1" mit dem
Innenring 18 oder dem Außenring 17. Die Einrichtung 6 weist über den Käfigumfang
verteiltzwei Gruppen von im Wechsel angeordneten radialen Bohrungen 25 und 26 auf.
Die Bohrungen 25 sind zum Innenring 18 hin offen und die Bohrungen 26 zum Außenring
17 hin.
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Sie dienen der Aufnahme von Bolzen 28, die unter der Wirkung einer
Druckfeder 27 nach außen, also zum offenen Ende hin gedrückt werden. Bolzen in den
Bohrungen 25 stellen daher eine reibschlüssige Verbindung des Käfigs mit dem Innenring
18 her, während Bolzen in den Bohrungen 26 entsprechend den Käfig 1 reibschlüssig
mit dem Außenring 17 verbinden. Je nach der gewählten Einbauart des Käfigs wird
nur die eine oder nur die andere Gruppe von Bohrungen 25 bzw. 26 mit federbelasteten
Bolzen 28 versehen, während/jeweils andere Gruppe von Bohrungen freibleibt.Der Käfig
ist also universell einsetzbar und kann ggf. mit den gleichen Klemmkörpern, wahlweise
so eingebaut werden, daß er mit dem Innenrin; 18 oder mit dem Außenring 17 umläuft,
wobei stets die Klemmkörper beim Erreichen der Abhebdrehzahl gleichzeitig von der
Außenklemmbahn 7 und der Innenklemmbahn 8 abheben.
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L e e r s e i t e