DE3535264A1

DE3535264A1 - In abtriebsrichtung abschaltbarer freilauf

Info

Publication number: DE3535264A1
Application number: DE19853535264
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Kaempf
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1987-04-09
Also published as: IT8607016V0; IT8605175A0; GB2181194B; IT1204139B; FR2588339A1; US4771872A; DE3535264C2; JPS6283520A; NL8601083A; GB8622491D0; GB2181194A

Description

Die Erfindung betrifft einen in Antriebsrichtung abschaltbaren Freilauf, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, die in der Antriebsdrehrichtung über in Ausnehmungen der Kupplungsnabe radial nach außen federnd gehaltenen Sperrklinken miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungshülse mit radialen, zu den Ausnehmungen der Kupplungsnabe in Umfangsrichtung korrespondierenden, verschiebbare Steuerstifte aufnehmenden Durchbrüchen versehen ist, und in der Drehmomentübertragungsposition die in ihrer radial nach innen gerichteten Bewegung durch einen Anschlag begrenzten, durch Federkraft radial nach außen beaufschlagten Steuerstifte nach außen in in einem auf der Kupplungshülse drehbar gehaltenen Steuerring angeordnete, in Drehrichtung eine Schrägfläche aufweisende Ausnehmungen eingreifen, und der Verdrehwinkel des Steuerringes auf der Kupplungshülse durch einem mit der Kupplungshülse verbundenen, in einen im Steuerring vorgesehenen Schlitz eingreifenden Anschlag begrenzt ist, und die Kupplungshülse und der Steuerring durch eine in Umfangsrichtung wirkende Feder derart zueinander beaufschlagt sind, daß die Ausnehmungen und die Steuerstifte in einer zueinander korrespondierenden Lage gehalten sind, und der Steuerring durch eine Rückhalteeinrichtung gegen die Kraft der Feder verdrehbar ist, nach Patent (Patentanmeldung P 35 28 591.5-12).

Es ist ein schaltbarer Freilauf bekannt, bei dem die als Rollen ausgebildeten Mitnehmerkörper über einen mit einem sogenannten Betätigungsring zusammenwirkenden Käfig in die Drehmomentübertragungsposition überführt werden (DE-OS 33 32 829). Zum Einschalten dieses Freilaufes wird der Betätigungsring durch einen Stößel festgesetzt und wirkt über Reibschluß auf einen mit dem Käfig verbundenen, sogenannten Friktionsring ein. Die Rollen werden dabei aus sie in der Freigangsposition aufnehmenden Taschen radial ansteigend herausgehoben und treten in Wirkeingriff mit dem anderen Freilaufteil.

Der beschriebene Freilauf, der entgegen der Bezeichnung in der Offenlegungsschrift besser als Schaltkupplung bezeichnet würde, da er die einem Freilauf zuzuordnende Überholfunktion nicht wahrnehmen kann, hat neben dem komplizierten aufwendigen Aufbau den Nachteil, daß die als Rollen ausgebildeten Mitnehmerkörper in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der beiden Kupplungsteile zueinander, beim Einschalten nur an der Profilierung des zuzuschaltenden Kupplungsteiles anschnäbeln können, wodurch eine hohe Flächenpressung eintritt, die zu einem schnellen Verschleiß der Kupplung führt.

Es ist auch eine von außen einschaltbare sogenannte Eintourenkupplung bekannt (US-PS 44 66 520). Diese Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei konzentrisch zueinander gelagerten Kupplungsteilen, wobei in dem äußeren Kupplungsteil ein Mitnehmerstift radial geführt ist, der über eine Betätigung in gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Ausnehmungen am inneren Kupplungsteil einschiebbar ist. Das äußere Kupplungsteil ist dabei von einem sogenannten Führungsring umgeben, der gewährleistet, daß der Mitnehmerstift die Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen für eine Umdrehung aufrecht erhält.

Obschon auch die hier beschriebene Kupplung keine Freilauffunktionen wahrnehmen kann, treten bei ihr ähnliche Schwierigkeiten, wie bei einem selbsttätig wiedereinschaltenden Freilauf auf, in dem auch hier die Gefahr besteht, daß der Mitnehmerstift in Abhängigkeit von der Relativstellung der beiden Kupplungsteile im Moment des Einschaltens nicht voll in Eingriff treten kann und damit hohe Flächenpressungen auftreten, die zu einem schnellen Zerstören der die Schaltfunktion wahrnehmenden Steuerkanten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Antriebsrichtung abschaltbaren formschlüssig wirkenden Freilauf zu schaffen, bei dem durch eine Wiedereinschaltsteuerung gewährleistet ist, daß die Mitnehmerkörper bei jedem Einschaltvorgang in vollen Wirkeingriff mit dem anderen Kupplungsteil treten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
a) die Steuerstifte mit je einer sich in der Radialebene beidseitig keilförmig nach außen erweiternden Ausnehmungen versehen sind,
b) in dem Steuerring in Richtung auf die Steuerstifte hin federbeaufschlagte, jeweils mit einem, zu den keilförmig erweiterten Ausnehmungen korrespondierenden Kopf versehene, in der Abschaltstellung der Steuerstifte mit den Ausnehmungen fluchtende Rastkörper tangential geführt sind,
c) der Winkel der radial innenliegenden Keilflächen am Kopf der Rastkörper derart ausgebildet ist, daß über die die Steuerstifte radial nach außen beaufschlagende Federn eine der die Rastkörper tangential beaufschlagenden Federkraft entgegengerichtete, größer als diese Federkraft ausgebildete Kraftkomponente herleitbar ist,
d) an der radial nach innen weisenden Seite der Rastkörper jeweils ein Steuernocken angeordnet ist, wobei im tangentialen Bewegungsbereich des Steuernockens jeweils ein mit einem keilförmig ausgebildeten Kopf versehener, senkrecht zu der tangentialen Bewegungsrichtung des Rastkörpers geführter Rückhaltestift angeordnet ist,
e) die Rückhaltestifte (134) durch Anlage an einem ersten Teil einer an der Kupplungsnabe (103) vorgesehenen Umfangslaufbahn mit ihren Köpfen an einer Seite der Steuernocken (133) im Bewegungsbereich der Steuernocken (133) gehalten und in einem zweiten Teil der Umfangslaufbahn Taschen (136) angeordnet sind, wobei die Rückhaltestifte (134) durch die jeweils auf die Rastkörper (131) bei Freigabe der Steuerstifte (103) durch den Steuerring (104) aus der Kraft der Feder (120) einwirkende Federkraft in die jeweiligen Taschen (136) einschiebbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung eines in Antriebsrichtung abschaltbaren Freilaufes ist es von Vorteil, daß die Freigabe der Abstützflächen für die als Sperrklinken ausgebildeten Mitnehmer, nur in einem begrenzten Bereich der Relativstellung der beiden Kupplungsteile zueinander eintritt. Hierdurch ist mit Sicherheit gewährleistet, daß die Sperrklinken bei jedem Übergang von der Freigang- in die Drehmomentübertragungsposition voll in Eingriff kommen.

Dadurch ist gegeben, daß der Freilauf in jedem Fall mit dem vollen Nenndrehmoment belastet werden kann und daß sich keine vorzeitigen Zerstörungen der das Drehmoment übertragenden Flächen an den Sperrklinken und am anderen Kupplungsteil, einstellen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Freilauf im Querschnitt, mit den prinzipiellen, die Freilaufwirkung sicherstellenden Einzelteilen,

Fig. 2 einen Freilauf im Teilschnitt, mit den die Abschaltfunktion sicherstellenden Einzelteilen,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Freilauf in der Drehmomentübertragungsposition,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch den erfindungsgemäßen Freilauf, nach dem Umschalten in die Freigangsposition,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Freilauf, mit einer Relativstellung der beiden Kupplungsteile zueinander, in der das Wiedereinschalten in die Drehmomentübertragungsposition durch die Wiedereinschaltsteuerung verhindert wird, und

Fig. 6 einen Teilschnitt des Freilaufes in der freigegebenen Wiedereinschaltposition.

In der Fig. 1 ist das allgemeine Prinzip des in Antriebsrichtung abschaltbaren Freilaufes dargestellt. Der Freilauf besteht im wesentlichen aus einer Kupplungsnabe 102, auf der eine Kupplungshülse 101 drehbar gelagert ist. In der Kupplungsnabe 101 sind axial verlaufende Ausnehmungen 128 angeordnet, in denen Sperrklinken 118 von jeweils einer Feder 119 radial nach außen beaufschlagt, gehalten sind.

Korrespondierend zu den Ausnehmungen 128 sind in der Kupplungshülse radial verlaufende Durchbrüche 122 vorgesehen, in denen Steuerstifte 103 radial beweglich geführt sind. Auf der Kupplungshülse 101 ist ein Steuerring 104 begrenzt winkelverdrehbar angeordnet. Der Steuerring 104 wird durch das Zusammenwirken einer in Umfangsrichtung wirkenden Feder 115 mit einem Anschlag 126 an der Kupplungshülse 101 und einem Anschlag 127 am Steuerring 104 in einer derartigen Lage zur Kupplungshülse 101 gehalten, daß an der Innenwandung des Steuerringes 104 vorgesehene Ausnehmungen 105 mit den Durchbrüchen 122 der Kupplungshülse 101 fluchten. An der der Drehrichtung zugewandten Seite (Antrieb durch die Kupplungsnabe 102 angenommen) der Ausnehmungen 105 sind Schrägflächen 106 vorgesehen. Die Winkelbeweglichkeit des Steuerringes 104 zu der Kupplungshülse 101 wird durch das Zusammenwirken eines mit der Kupplungshülse 101 verbundenen Anschlages 113 und eines im Steuerring 104 vorgesehenen Schlitzes 114 sichergestellt.

Die Funktion des in Antriebsrichtung abschaltbaren Freilaufes ist wie folgt:

In der Drehmomentübertragungsstellung ragen die Köpfe der Steuerstifte 103 in die mit den Durchbrüchen 122 in der Kupplungshülse 101 fluchtenden Ausnehmungen 105 des Steuerringes 104 hinein. Die Durchbrüche 122 sind an ihrer Innenseite offen, so daß die Sperrklinken 118 in die Durchbrüche 122 zur Drehmomentübertragung eingreifen können. Soll die Kupplung in die Freigangposition umgeschaltet werden, muß der Steuerring 104 durch z. B. Einschieben eines Schaltbolzens (nicht dargestellt) in den Rotationsbereich der Anschläge 107, entgegengesetzt zur Drehrichtung, zurückgestellt werden.

Die Steuerstifte 103 werden dann durch Anlaufen gegen die Schrägfläche 106 in der Kupplungshülse 101 radial nach innen verschoben und die Sperrklinken 118 aus dem Eingriffsbereich in den Durchbrüchen 122 herausgedrückt.

Dieselbe Wirkung könnte auch durch Beaufschlagung des Steuerringes 104 mit einem Bremsband oder einer ähnlichen abbremsenden Einrichtung erreicht werden.

Die Umschaltung von der Freigang- in die Drehmomentübertragungsposition erfolgt selbsttätig wieder dadurch, daß aufgrund der Wirkung der in Umfangsrichtung wirkenden Feder 115 der Steuerring 104 relativ zur Kupplungshülse 101 wieder derart verdreht wird, daß die Ausnehmungen 105 im Steuerring 104 wieder mit den Durchbrüchen 122 in der Kupplungshülse 101 fluchten.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen die Ausführung des erfindungsgemäßen Freilaufes in verschiedenen Momentanstellungen.

In der Fig. 3 befindet sich der Freilauf in der Drehmomentübertragungsposition. Die Steuerstifte 103 ragen mit ihren Köpfen in die Ausnehmungen 105 des Steuerringes 104 ein und geben die Ausnehmungen 122 für den Eingriff der Sperrklinken 118 frei. Ein in der Kupplungshülse 101 tangential beweglich gehaltener Rastkörper 131 ist von einem Rückhaltestift 134, der sich am Steuernocken 133 des Rastkörpers 130 abstützt, in der dargestellten Position gehalten. Wird der Freilauf durch eine relative Rückstellung des Steuerringes 104 in die Freigangsposition überführt, d. h., die Steuerstifte 103 radial nach innen verschoben und damit die Durchbrüche 122 für die Sperrklinke 118 verschlossen bzw. die Sperrklinken 118 aus den Durchbrüchen 122 herausbewegt, laufen die Rückhaltestifte 134 aufgrund der Relativdrehung der Kupplungshülse 101 zur Kupplungsnabe 102 in die Taschen 136 ein und geben die Rastkörper 131 frei, so daß diese in die Taschen 136 der Steuerstifte 103 einfallen können (Fig. 4).

Wenn anschließend der Steuerring 104 aufgrund der Wirkung der in Umfangsrichtung wirkenden Feder 115, in die die Drehmomentübertragung ermöglichende Position zurückgestellt wird, werden die Durchbrüche 122 von den Steuerstiften 103 nicht freigegeben, da diese durch die von der Feder 132 in Richtung auf den Steuerstift 103 beaufschlagten Rastkörper 131 in der die Durchbrüche 122 verschließenden Stellung festgehalten werden.

Die Rastkörper 131 werden dabei durch Abstützung ihres Steuernockens 133 an dem Rückhaltestift 134 in der Sperrstellung festgehalten, wie in der Fig. 5 dargestellt.

Erst bei weiterer Verdrehung der Kupplungsnabe 102 zu der Kupplungshülse 101 erreichen die Taschen 136 den Bereich der Rückhaltestifte 134, so daß diese durch Einfallen in die Taschen 136, die Rastkörper 131 freigeben und die von der Kraft der Feder 120 radial nach außen beaufschlagten Steuerstifte 103 durch Einwirken der innenliegenden Teilfläche der keilförmig erweiterten Ausnehmung 130, die Rastkörper 131 gegen die Kraft der Feder 132 aus ihrem Einwirkbereich auf die Steuerstifte 103 zurückschieben können. Damit ist die Kupplung wieder für den Übergang in die Drehmomentübertragungsposition freigegeben, wie in der Fig. 6 dargestellt.

Bei dem nächsten Anlaufen der Sperrklinken 118 an die Durchbrüche 122 schaltet der Freilauf in die Drehmomentübertragungsposition um.

Bezugszeichenliste 101 Kupplungshülse
102 Kupplungsnabe
103 Steuerstift
104 Steuerring
105 Ausnehmung
106 Schrägfläche
107 Anschlag
113 Anschlag
114 Schlitz
115 in Umfangsrichtung wirkende Feder
118 Sperrklinke
119 Feder
120 Feder
121 Schlitz
122 Durchbruch
126 Anschlag an der Kupplungshülse
127 Anschlag am Steuerring
128 Ausnehmung in der Kupplungsnabe
130 keilförmig erweiterte Ausnehmung
131 Rastkörper
132 Feder
133 Steuernocken
134 Rückhaltestift
135 Abstützung
136 Tasche

Claims

In Antriebsrichtung abschaltbarer Freilauf, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, die in der Antriebsdrehrichtung über in Ausnehmungen der Kupplungsnabe radial nach außen federnd gehaltenen Sperrklinken miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungshülse mit radialen, zu den Ausnehmungen der Kupplungsnabe in Umfangsrichtung korrespondierenden, verschiebbare Steuerstifte aufnehmenden Durchbrüchen versehen ist, und in der Drehmomentübertragungsposition die in ihrer radial nach innen gerichteten Bewegung durch einen Anschlag begrenzten, durch Federkraft radial nach außen beaufschlagten Steuerstifte nach außen in in einem auf der Kupplungshülse drehbar gehaltenen Steuerring angeordnete, in Drehrichtung eine Schrägfläche aufweisende Ausnehmungen eingreifen, und der Verdrehwinkel des Steuerringes auf der Kupplungshülse durch einem mit der Kupplungshülse verbundenen, in einen im Steuerring vorgesehenen Schlitz eingreifenden Anschlag begrenzt ist, und die Kupplungshülse und der Steuerring durch eine in Umfangsrichtung wirkende Feder derart zueinander beaufschlagt sind, daß die Ausnehmungen und die Steuerstifte in einer zueinander korrespondierenden Lage gehalten sind, und der Steuerring durch eine Rückhalteeinrichtung gegen die Kraft der Feder verdrehbar ist, nach Patent (Patentanmeldung P 35 28 591.5-12), dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Steuerstifte (103) mit je einer sich in der Radialebene beidseitig keilförmig nach außen erweiternden Ausnehmungen (130) versehen sind,
b) in dem Steuerring (104) in Richtung auf die Steuerstifte (103) hin federbeaufschlagte, jeweils mit einem, zu den keilförmig erweiterten Ausnehmungen (130) korrespondierenden Kopf versehene, in der Abschaltstellung der Steuerstifte (103) mit den Ausnehmungen (130) fluchtende Rastkörper (131) tangential geführt sind,
c) der Winkel der radial innenliegenden Keilflächen am Kopf der Rastkörper (130) derart ausgebildet ist, daß über die die Steuerstifte (103) radial nach außen beaufschlagende Federn (120) eine der die Rastkörper (131) tangential beaufschlagenden Federkraft entgegengerichtete, größer als diese Federkraft ausgebildete Kraftkomponente herleitbar ist,
d) an der radial nach innen weisenden Seite der Rastkörper (131) jeweils ein Steuernocken (133) angeordnet ist, wobei im tangentialen Bewegungsbereich des Steuernockens (133) jeweils ein mit einem keilförmig ausgebildeten Kopf versehener, senkrecht zu der tangentialen Bewegungsrichtung des Rastkörpers (131) geführter Rückhaltestift (134) angeordnet ist,
e) die Rückhaltestifte (134) durch Anlage an einem ersten Teil einer an der Kupplungsnabe (103) vorgesehenen Umfangslaufbahn mit ihren Köpfen an einer Seite der Steuernocken (133) im Bewegungsbereich der Steuernocken (133) gehalten und in einem zweiten Teil der Umfangslaufbahn Taschen (136) angeordnet sind, wobei die Rückhaltestifte (134) durch die jeweils auf die Rastkörper (131) bei Freigabe der Steuerstifte (103) durch den Steuerring (104) aus der Kraft der Feder (120) einwirkende Federkraft in die jeweiligen Taschen (136) einschiebbar ist.