DE3047891A1

DE3047891A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE3047891A1
Application number: DE19803047891
Authority: DE
Inventors: Hubert Ing.(Grad.) 5204 Lohmar Geisthoff
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH; Jean Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH; Jean Walterscheid GmbH
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-07-01
Also published as: GB2089911B; JPS5925890B2; IT8105226A0; FR2496801A1; DE3047891C2; IT8107076V0; US4437553A; FR2496801B1; JPS57114042A; GB2089911A; IT1194997B

Description

Jean Walterscheid GmbH 16. Dezember 1980

Hauptstraße 150 Wi/He

5204 Lohmar/Rhld. 1 W0241.000

Freilaufkupplung

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, mit in dem einem Kupplungsteil schwenkbar angeordneten Mitnehmerkörpern, die aus einer Lagerrolle mit daran angeordneten Sperrklinken bestehen, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen.

Eine Freilaufkupplung mit in einem Kupplungsteil schwenkbar angeordneten Mitnehmerkörpern, die aus einer Lagerrolle und daran angeordneten Sperrklinken bestehen, ist bekannt (DE-PS 736891). Bei dieser Freilaufkupplung ist/sind auf der Kupplungsnabe ein oder mehrere gummielastische Tragkörper aufvulkanisiert, in denen Mitnehmerkörper gehalten sind. Die Schwenkbarkeit der Mitnehmerkörper wird durch die Elastizität der gummielastischen Tragkörper gewährleistet. In der Kupplungshülse ist an deren Innenseite ebenfalls ein gummielastischer Ring anvulkanisiert,

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der zur Aufnahme der an ihren Außenflächen mit zylindrischen Stützrollen versehenen Mitnehmerkörper mit Ausnehmungen versehen ist.

Bei der beschriebenen Freilaufkupplung ist es von Nachteil, daß sie ein hochelastisches Verhalten zeigt, was sich insbesondere beim Antrieb eines hinter einem Schlepper angehängten landwirtschaftlichen Gerätes mit einem hohen Ungleichförmigkeitsgrad ungünstig auf das Arbeitsverhalten des Gerätes auswirkt.

Darüber hinaus ist dem übertragbaren Drehmoment aufgrund der Verformbarkeit der gummielastischen Elemente Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung zu schaffen, bei der der Umschaltvorgang in die Drehmomentübertragungsposition einer Dämpfung unterworfen ist, die jedoch in Drehmomentübertragungsrichtung ein formschlüssig starres Verhalten zeigt und bei der die Mitnehmerkörper in der Überholposition mit Abstand von der Gegenbahn gehalten sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) die Lagerrollen axial länger als die Sperrklinken ausgebildet sind

b) die Lagerrollen radial aus dem die Mitnehmerkörper aufnehmenden einen Kupplungsteil vorstehen

c) mit dem anderen Kupplungsteil ein gummielastischer Ring drehfest verbunden ist

d) der gummielastische Ring mit den Lagerrollen der Mitnehmerkörper in radial gerichteter reibschlüssiger Verbindung gebildet ist.

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C.

not cHor.or Aunführung lot on von Vorteil, daß aufgrund der Verformbarkeit des gununielastischen Ringes an dessen Kontaktstelle mit den Lagerrollen eine Überlagerung aus Reibschluß und Formschluß sich einstellt. Hierdurch wird gegenüber den durch einen Reibschluß schaltbaren Freiläufen ein erheblich sicherer Umschaltvorgang erreicht und damit die Gewähr gegeben, daß alle Mitnehmerkörper gleichzeitig ihre Umschaltfunktion von der Freilauf- in die Drehmomentübertragungsposition und umgekehrt durchführen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß in der Freigangposition die Mitnehmerkörper sicher außer Eingriff zu den Ausnehmungen des anderen Kupplungsteiles gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil der erfxndungsgemaßen Freilaufkupplung ist darin zu sehen, daß diese einfach für eine andere Drehrichtung einrichtbar ist, indem die Mitnehmerkörper entsprechend anders herum eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsarten der Freilaufkupplung sind in den Unteransprüchen näher erläutert.

Durch Anordnung eines Eingriffsnockens auf den Lagerrollen der Mitnehmerkörper läßt sich der aus Reib- und Formschluß gebildete Kontakt zwischen der Lagerrolle und dem gummielastischen Ring zum Formschluß hin verschieben.

Durch eine Aufteilung der Anordnung der Mitnehmerkörper in zwei Gruppen, die in ihrer Winkellage zueinander um eine halbe Teilung der Ausnehmungen des anderen Kupplungsteil versetzt sind, werden die Einschaltdrehwinkel der Freilaufkupplung verkürzt.

Bei einer in Umfangsrichtung sich weiter als der Durchmesser der Lagerrollen erstreckenden Ausbildung der Ausnehmungen in

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dem einen Kupplungsteil, wird das Gegenteil, nämlich eine Vergrößerung des Einschaltdrehwinkels erreicht, was für bestimmte Anwendungsfälle von Vorteil ist.

Die Ausbildung der zur Drehmomentübertragung zusammenwirkenden Flächen mit einer Feinverzahnung ergibt ebenfalls sehr kurze Einschaltwinkel und bietet darüber hinaus den Vorteil, daß auf grund der in Umfangsrichtung möglichen Verformung des gummiela stischen Ringes der wahrscheinliche Eingriffsanteil der Mitneh merkörper vergrößert wird.

Die Ausbildung des 'gummielastischen Ringes mit zur Wirkfläche mit den Lagerrollen gerichteten Zähnen bewirkt eine Verringerung des Rollwiderstandes der Kupplung im Freigang.

Mit einer Ausrichtung der Zähne in einem Winkel zur Radialen kann erreicht werden, daß die Freilaufkupplung in der Freilauf richtung einen noch weiter verminderten Rollwiderstand aufweist, ohne jedoch die Wirkung beim Umschalten in die Drehmomentübertragungsposition zu verlieren.

Bei besonderen Beanspruchungsfällen kann es von Vorteil sein, die Mitnehmerkörper in Richtung Drehmomentübertragungsposition durch eine zusätzliche Feder zu beaufschlagen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Freilauf

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Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Freilauf; in der

linken Hälfte ist die Drehmomentübertragungsposition und in der rechten Hälfte die Freilaufpostion dargestellt

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Freilaufes

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Freilauf, bei

dem die Lagerrollen durch einen Eingriffsnocken versehen sind

Fig. 5 eine weitere Ausführungsart eines Freilaufes

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Freilauf mit in

den Ausnehmungen in Umfangsrichtung verschiebbar angeordneten Lagerrollen

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Freilauf mit zwei

Gruppen von Mitnehmerkörpern

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Freilauf, bei

dem der eine Kupplungsteil und die Eingriffsnocken der Mitnehmerkörper über Feinverzahnungen aufeinander einwirken

Fig. 9 einen Querschnitt des Freilaufes mit rechteckig

ausgebildeten Zähnen an der Wirkfläche des gummielastischen Ringes

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Fig. 10 einen Querschnitt durch einen Freilauf mit von

der Radialen abweichenden Zahnlücken.

Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Freilaufkupplung besteht im wesentlichen aus einer als Aufstecknabe 7 ausgebildeten
Kupplungsnabe, die über einen Schnellverschluß 6 auf z.B. der
Zapfwelle eines Schleppers gegen axiale Verschiebung sicherbar ist und einer einstückig mit einer Gelenkgabel 1 verbundenen
Kupplungshülse 2. Die Lagerrollen 5 der Mitnehmerkörper sind
in Ausnehmungen 8 der Aufstecknabe 7 drehbeweglich gehalten
(Fig. 2). An den Lagerrollen 5 sind an beiden äußeren Enden
Sperrklinken 4 vorgesehen, die radial nach außen etwa tangential mit den Lagerrollen 5 abschließen.

Im mittleren Bereich liegen die Lagerrollen 5 unter Vorspannung an einem drehfest mit der Kupplungshülse 2 verbundenen gummielastischen Ring 3 an, so daß sich eine quasi formschlüssige
Wirkverbindung sich einstellt.

Bei einer Voreilung der Kupplungshülse 2 gegen die Aufstecknabe 7 (FreilaufStellung) werden die Lagerrollen 5 der Mitnehmerkörper derart verdreht, daß die Sperrklinken 4 zur Aufstecknabe 5 hin verdreht werden, und während der gesamten Aufrechterhaltung der Freilaufposition im Abstand von der inneren Begrenzung der Kupplungshülse 2 gehalten werden.

Bei Nacheilung der Kupplungshülse 2 gegenüber der Aufstecknabe 7 werden die Sperrklinken 4 durch die Wirkverbindung zwischen
den Lagerrollen 5 mit dem gununielastischen Ring 3 nach außen
verschwenkt und können in an der Innenseite der Kupplungshülse 2 angeordnete Ausnehmungen 14 eingreifen. Durch die Radiendifferenz zwischen der Achse der Lagerrollen 5 und der Anlage der Lagerrollen 5 am gummielastischen Ring 3 (Radius der Lagerrol-

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len 5) einerseits und der Länge der Sperrklinke 4 andererseits ergibt sich eine Hebelübersetzung, die einen äußerst kurzen Verdrehwinkel zum Umsteuern des Freilaufes benötigt.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Freilaufkupplung ist mittig an den Lagerrollen 5 je eine Sperrklinke 4 angerodnet, wobei beidseitig der Sperrklinken 4 je ein gummielastischer Ring 3 auf die Lagerrollen 5 einwirkt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Freilaufkupplung sind die Lagerrollen 5 mit je einem zusätzlichen Eingriffsnocken 9 versehen, wodurch eine Verschiebung der Wirkverbindung zwischen der Lagerrolle 5 und dem gummielastischen Ring 3 in Richtung Formschluß bewirkt wird.

In Fig. 5 ist eine Ausführung einer Freilaufkupplung dargestellt, bei der an der Lagerrolle 5 eine Sperrklinke einseitig angeordnet ist, und die Wirkverbindung zwischen Lagerrolle 5 und dem gummielastischen Ring 3 auf der anderen Seite der Lagerrolle 5 gegeben ist.

In Fig. 6 ist eine Freilaufkupplung abgebildet, bei der der Aufnahme der Lagerrolle dienende Ausnehmungen 8¹ in der Aufstecknabe 7 in Umfangsrichtung länger als der Durchmesser der Lagerrollen 5 ausgebildet sind, wobei die Ausnehmungen 8¹ entgegengesetzt zur Drehung der Aufstecknabe 7 in Drehmomentübertragungsposition eine abnehmende radiale Tiefe aufweisen. Hierdurch wird bewirkt, daß einmal die Wirkverbindung zwischen Lagerrolle 5 und dem gummielastischen Ring 3 in Drehmomentübertragungsrichtung zunimmt, jedoch in Freilaufrichtung abnimmt, so daß ein relativ reibungsfreies Überlaufen der Kupplungshülse gegeben ist. Darüber hinaus wird bei dieser Ausführung der für den Umschaltvorgang notwendige Verdrehwinkel vergrößert.

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was z.B. Vorteile haben kann/ wenn die Freilaufkupplung kurzzeitig auftretenden Schwingungen nicht folgen soll.

In Fig. 7 sind in der Freilaufkupplung zwei Gruppen von Mitnehmerkörpern angeordnet, die in Ausnehmungen 8 der Aufstecknabe gehalten sind, wobei die Teilung der Ausnehmungen 14 in der Aufstecknabe 7 der einzelnen Gruppen zueinander um die halbe Teilung der Ausnehmungen 14 in der Kupplungshülse 2 versetzt sind, so daß ein äußerst kurzer Verdrehwinkel beim Umschalten von der Freigang- in die Drehmomentübertragungsposition vorliegt.

In der Fig. 8 ist die Innenseite der Kupplungshülse 2 und die hiermit zusammenwirkende Eingriffsfläche der Sperrklinken mit je einer Feinverzahnung versehen, wodurch die mögliche Anzahl der Einschaltstellungen wesentlich erhöht wird.

In der Fig. 9 ist der gummielastische Ring 3 an seiner Wirkfläche mit den Lagerrollen 5 mit rechteckigen Zähnen versehen (die in einer anderen Ausführung auch keilförmig ausgebildet sein können), wodurch sich auch ein geringerer Drehwiderstand in der Freilaufposition ergibt.

Bei der in der Fig. 10 dargestellten Ausführung der am gummielastischen Ring 3 angeordneten Zähne ergibt sich für die Voreilung der Kupplungshülse 2 eine verbesserte Dreherleichterung, wogegen in Wiedereinschaltrichtung gegenüber der Ausführung in Fig. 9 eine Verbesserung der form- kraftschlüssigen Verbindung gegeben ist.

Claims

Jean Waltersehe id GmbH Der 1980 Hauptstraße 150 *, Lohmar/Rhld. 1 . Patentans ρ r ü c h e

1. Freilaufkupplung, bestehend aus einem treibenden und einem getriebenen Kupplungsteil, mit in dem einem Kupplungsteil schwenkbar angeordneten Mitnehmerkörpern, die aus einer Lagerrolle mit daran angeordneten Sperrklinken bestehen, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils eingreifen,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Lagerrollen (5) axial langer als die Sperrklinken (4) ausgegebildet sind

b) die Lagerrollen (5) radial aus dem die Mitnehmerkörper aufnehmenden einen Kupplungsteil (7) vorstehen

c) mit dem anderen Kupplungsteil (2) ein gummielastischer Ring (3) drehfest verbunden ist

d) der gummielastische Ring (3) mit den Lagerrollen (5) der Mitnehmerkörper in radial gerichteter reibschlüssiger Verbindung gehalten ist.

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2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die reibschlüssige Verbindung zwischen dem gummielastischen Ring (5) und den Lagerrollen (5) Im axial mittleren Bereich der Lager rollen (5) vorgesehen ist und an beiden Enden der Lagerrollen (5) je eine Sperrklinke (4) angeordnet ist.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die reibschlüssige Verbindung zwischen den Lagerrollen (5) und einem oder mehreren gummielastischen Ringen (3) endseitig an den Lagerrollen (5) vorgesehen ist.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Lagerrollen (5) mit einem im Schaltbereich den Reibschluß verstärkenden Eingriffsnocken (9) versehen ist.

5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß in dem einen Kupplungsteil (7) zwei Gruppen von Mitnehmerkörpern vorgesehen sind, die in ihrer Winkellage um die halbe Teilung der Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils (2) versetzt angeordnet sind.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Lagerrollen (5) in dem einen Kupplungsteil in Ausnehmungen (8¹) geführt sind, die in Umfangsrichtung weiter als der Durchmesser der Lagerrollen (5) ausgeführt sind.

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wobei die radiale Tiefe der Ausnehmungen (8¹) in Gegendrehrichtung abnehmend ausgebildet ist.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Drehmomentübertragung zusammenwirkenden Flächen des anderen Kupplungsteils (2) und der Sperrklinken miteinander entsprechenden Feinverzahnungen (10, 11) versehen sind.

8. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wirkfläche des gummielastischen Ringes (8) mit den Lagerrollen (5) aus radial vorstehenden rechteckigen oder keilförmigen Zähnen (12) gebildet ist.

9. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittellinien der Zähne (13) zur Wirkfläche hin mit der Radialen der Antriebseinrichtung entgegenweisenden Winkel bilden.

10. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß den Mitnehmerkörpern je eine diese in die Drehmomentübertragungsposition beaufschlagende Feder (13) zugeordnet ist.