DE3601720A1

DE3601720A1 - Freilauf

Info

Publication number: DE3601720A1
Application number: DE19863601720
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Ritter
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-23

Description

Die Erfindung betrifft einen Freilauf, bestehend aus einem äußeren und einem konzentrisch in diesem angeordneten inneren Freilaufteil sowie zwischen beiden angeordneten Klemmkörpern, welche unter der Wirkung von Federn mit auf der Bohrungswandung des äußeren Freilaufteils und der äußeren Mantelfläche des inneren Freilaufteils vorgesehenen Kontakt flächen derart in Eingriff stehen, daß das innere Freilaufteil in der einen Drehrichtung relativ zum äußeren Freilaufteil frei drehbar ist, während es in der anderen Drehrichtung durch die Klemmkörper drehfest mit diesem verbunden ist.

Derartige Freiläufe sind in den unterschiedlichsten Bauformen in Ge brauch, und bestehen stets aus einer Vielzahl von Einzelteilen, deren Her stellung und Zusammenbau einen erheblichen Aufwand darstellt.

Es ist ein Freilauf bekannt, der einen ersten Schritt zur Beseitigung dieser Nachteile darstellt (DE-OS 22 39 173). Bei diesem sind die Klemmkörper und die Federn durch ein einziges einstückiges Bauteil aus einem polymeren Werkstoff gebildet, so daß der Montage- und Her stellungsaufwand deutlich geringer als bei anderen bekannten Freiläufen ist. Jedoch ist diese Lösung nur für Freiläufe verwendbar, bei denen die Kontaktflächen beider Freilaufteile zylindrisch ausgebildet sind und die mit der jeweiligen Kontaktfläche in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfläche jedes Klemmkörpers hinsichtlich ihres Krümmungsradius und/oder -mittelpunktes voneinander abweichen (Klemm körperfreilauf). Für Freiläufe, bei denen die Kontaktfläche nur eines Frei laufteils zylindrisch ausgeführt und die des anderen durch Klemmrampen gebildet ist, wobei die mit der jeweiligen Kontaktfläche in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfläche jedes Klemmkörpers den gleichen Krümmungsradius und -mittelpunkt besitzen (Klemmrollenfrei lauf), ist die bekannte Lösung nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Freilauf zu schaffen, der aus wenigen Einzelteilen besteht, kostengünstig herstellbar und leicht montierbar ist und sowohl als Klemmrollen- als auch Klemmkörperfreilauf ausgebildet sein kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klemmkörper, die Federn und eines der Freilaufteile als einstückiges Bauteil aus einem gieß- oder spritzbaren polymeren Werkstoff gebildet sind. Der erfindungs gemäße Freilauf besteht damit nur noch aus zwei Bauteilen, da außer dem genannten Bauteil nur noch ein zweites Freilaufteil benötigt wird, um einen funktionsfähigen Freilauf zu bilden. Entsprechend einfach gestaltet sich die Montage des erfindungsgemäßen Freilaufes. Auch der Her stellungsaufwand ist im Vergleich zu bekannten Freiläufen äußerst gering, da wenigstens das eine Freilaufteil durch Gießen oder Spritzen hergestellt werden kann. Dabei ist lediglich zu beachten, daß das aus den Klemm körpern, den Federn und dem einen Freilaufteil bestehende Bauteil derart ausgebildet sein muß, daß dann, wenn es mit dem zweiten Freilaufteil zu sammengefügt wird, die Klemmkörper unter der Wirkung der Federn mit den Kontaktflächen beider Freilaufteile in Eingriff stehen.

Außerdem muß die Verbindung zwischen den Federn und den Klemm körpern so ausgebildet sein, daß diese die zur Funktion des Freilaufs er forderlichen Schwenkbewegungen um ihre Längsachse ausführen können. Dies kann auf einfache Weise z. B. durch geringe Materialquerschnitte am Übergang der Federn in die Klemmkörper sichergestellt werden.

Soll der erfindungsgemäße Freilauf als Klemmkörperfreilauf ausgebildet sein, ist nach einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Kontaktflächen beider Freilaufteile zylindrisch ausgebildet sind, während sich die mit der jeweiligen Kontaktfläche in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfläche jedes Klemmkörpers hinsichtlich ihres Krümmungsradius und/oder -mittelpunktes voneinander unterscheiden. Da gegen ist nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß im Falle der Ausbildung des erfindungsgemäßen Freilaufs als Klemm rollenfreilauf die Kontaktfläche des einen Freilaufteils zylindrisch ausgeführt und die des anderen durch eine den Klemmkörpern ent sprechende Anzahl von Klemmrampen gebildet ist, wobei die mit der je weiligen Kontaktfläche in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfläche jedes Klemmkörpers den gleichen Krümmungsradius und -mittelpunkt besitzen und die Klemmkörper mit dem die Klemmrampen tragenden Freilaufteil durch die Federn einstückig verbunden sind. Der erfindungsgemäße Freilauf kann somit auf einfache Weise sowohl als Klemmkörper- als auch als Klemmrollenfreilauf ausgebildet werden.

Um das aus den Klemmkörpern, den Federn und einem Freilaufteil be stehende einstückige Bauteil in einer einfachen axial teilbaren Form her stellen zu können, ist nach einer Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Federn als Blattfedern ausgebildet sind, die sich jeweils in parallel zur Längsachse des Freilaufs verlaufenden Ebenen erstrecken. Um eine mög lichst niedrige Federkonstante der Blattfedern zu gewährleisten, können diese dabei zickzackartig mehrfach abgewinkelt sein.

Weitere, nicht unmittelbar zu dem Freilauf gehörige separate Bauteile können dadurch eingespart werden, daß das äußere Freilaufteil einstückig mit den Federn und den Klemmkörpern ausgebildet ist und an seinem äußeren Umfang eine einstückig angebildete Verzahnung oder dergleichen aufweist, oder das innere Freilaufteil einstückig mit den Federn und den Klemmkörpern ausgeführt ist und einstückig angebildete Mittel zur drehfesten Verbindung mit einer Welle oder dergleichen aufweist.

Schließlich kann nach einer letzten Variante der Erfindung vorgesehen sein, daß die Klemmkörper, die Federn und das mit diesen einstückig ver bundene Freilaufteil aus wenigstens zwei unterschiedlichen polymeren Werkstoffen bestehen. Es ist dann möglich, die Klemmkörper, die Federn und das Freilaufteil aus den den jeweiligen Beanspruchungen entsprechenden Werkstoffen zu bilden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Freilauf in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 2 den teilweise nach Linie II-II in Fig. 1 geschnittenen Freilauf,

Fig. 3 ein Einzelteil des erfindungsgemäßen Freilaufs in geschnittener Darstellung,

Fig. 4 ebenfalls einen erfindungsgemäßen Freilauf in teilweise ge schnittener Darstellung,

Fig. 5 den teilweise nach Linie V-V in Fig. 4 geschnittenen Freilauf,

Fig. 6 ein Einzelteil des erfindungsgemäßen Freilaufs in geschnittener Darstellung,

Fig. 7 einen weiteren erfindungsgemäßen Freilauf in teilweise ge schnittener Darstellung,

Fig. 8 den teilweise nach Linie VIII-VIII in Fig. 7 geschnittenen Frei lauf und

Fig. 9 ein Einzelteil des erfindungsgemäßen Freilaufs in geschnittener Darstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Freilauf, der aus einem äußeren Freilaufteil 1 und einer konzentrisch in diesem angeordneten Welle 2 besteht. Zwischen beiden sind Klemmkörper 3 angeordnet, die unter der Wirkung von Federn 4 mit einer auf der Bohrungswandung des äußeren Freilaufteils 1 vorgesehenen Kontaktfläche 5 und mit der äußeren Mantelfläche 6 der Welle 2 derart in Eingriff stehen, daß die Welle 2 in der einen Drehrichtung relativ zum äußeren Freilaufteil 1 frei drehbar ist, während sie in der anderen Drehrichtung durch die Klemmkörper 3 dreh fest mit diesem verbunden ist.

Wie aus Fig. 1 und insbesondere Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Klemm körper 3, die Federn 4 und das äußere Freilaufteil 1 als einstückiges Bau teil 7 aus einem polymeren Werkstoff gebildet, das durch Gießen oder Spritzen auf einfache Weise hergestellt werden kann, wobei, wie Fig. 3 zeigt, das Bauteil 7 derart ausgebildet ist, daß, wie anhand der strich punktiert eingetragenen Kontur der Welle 2 erkennbar ist, die Klemm körper 3 eine solche Lage zu der Kontaktfläche 5 des äußeren Freilaufteils 1 einnehmen, daß erstere nach dem Einfügen der Welle 2 in das Bauteil 7 unter der Wirkung der Federn 4 sowohl mit der Kontaktfläche 5 des äußeren Freilaufteils 1 als auch der äußeren Mantelfläche 6 der Welle 2 in Eingriff stehen. Aufgrund des an dem Übergang der Federn 4 in die Klemmkörper 3 jeweils vorliegenden geringen Materialquerschnittes können diese die zur Funktion des Freilaufs erforderlichen Schwenkbewegungen um ihre Längsachse ungehindert ausführen.

Der in Fig. 1 bis 3 gezeigte Freilauf ist als Klemmrollenfreilauf ausge bildet, das heißt, die Kontaktfläche 5 des äußeren Freilaufteils 1 besteht aus einer den Klemmkörpern 3 entsprechenden Anzahl von Klemmrampen, während die äußere Mantelfläche 6 der Welle 1 zylindrisch ist, wobei die Klemmkörper 3 rollenartig ausgebildet sind, das heißt, die mit den Klemm rampen und der äußeren Mantelfläche 6 der Welle 1 in Eingriff stehenden Abschnitte der Mantelfläche jedes Klemmkörpers 3 weisen den gleichen konstanten Krümmungsradius und -mittelpunkt auf. (Siehe den in Fig. 3 strichpunktiert eingetragenen Hüllkreis der mit den Klemmrampen und der der Mantelfläche 6 in Eingriff stehenden Abschnitte eines Klemmkörpers 3).

Die Federn 4 sind als aus mehreren zickzackartig zueinander abge winkelten Abschnitten bestehende Blattfedern ausgebildet, wobei sich die Abschnitte jeweils in parallel zur Längsachse des Freilaufs verlaufenden Ebenen erstrecken, wodurch es möglich ist, das Bauteil 7 in einer axial teilbaren Spritz- oder Gießform kostengünstig herzustellen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Bauteil 7 in einer dünn wandigen aus Blech gezogenen Hülse 8 angeordnet, wodurch eine erhöhte Stabilität erreicht wird. Dabei ist das Bauteil 7 durch an beiden Enden der Hülse 8 angeordnete Borde 9 und 10, von denen der Bord 10 erst nach dem Einsetzen des Bauteils 7 umgebördelt wird, in der Hülse 8 axial fixiert.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein ebenfalls als Klemmrollenfreilauf ausgebildeter erfindungsgemäßer Freilauf dargestellt, der sich von dem zuvor be schriebenen dadurch unterscheidet, daß das innere Freilaufteil 11, die Federn 12 und die rollenartigen Klemmkörper 13 als einstückiges Bauteil 14 ausgebildet sind. Die Klemmkörper 13 stehen unter der Wirkung der Federn 12 mit der mit Klemmrampen versehenen Kontaktfläche 15 des inneren Freilaufteils 11 und der zylindrischen Bohrungswandung 16 des hülsenförmigen äußeren Freilaufteils 17 in Eingriff. Das äußere Freilaufteil 17 weist an seinen beiden Enden Borde 18 und 19 auf, durch welche das Bauteil 14 im äußeren Freilaufteil 17 axial fixiert ist.

Die Kontur der Bohrung des äußeren Freilaufteils 17 sowie der Hüllkreis der mit der Kontaktfläche 15 und der Bohrungswandung 16 in Eingriff stehenden Abschnitte der Mantelfläche eines Klemmkörpers sind in Fig. 6 strichpunktiert eingetragen.

Das Bauteil 14 weist eine unrunde Bohrung 20 auf, durch welche es auf einfache Weise auf einer entsprechend ausgebildeten, nicht gezeigten Welle drehfest befestigt werden kann.

In den Fig. 7 bis 9 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Freilauf gezeigt, der sich von den zuvor beschriebenen zunächst dadurch unterscheidet, daß er als Klemmkörperfreilauf ausgebildet ist, das heißt, die mit den Federn 21 und dem äußeren Freilaufteil 22 als einstückiges Bauteil 23 ausgebildeten Klemmkörper 24 wirken mit einer zylindrischen Kontakt fläche 25 des äußeren Freilaufteils 22 und der zylindrischen äußeren Mantelfläche 26 einer Welle 27 zusammen. Dabei weisen die mit der Kontaktfläche 25 und der äußeren Mantelfläche 26 zusammenwirkenden Abschnitte der Klemmkörper 24 unterschiedliche Krümmungsradien und unterschiedliche Krümmungsmittelpunkte auf, wie dies aus den im Falle eines Klemmkörpers 24 für beide Abschnitte strichpunktiert eingetragenen Krümmungskreisen in Fig. 9 ersichtlich ist. Außerdem ist in Fig. 9 die Kontur der äußeren Mantelfläche 26 der Welle 27 strichpunktiert angedeutet.

Wie anhand der Schraffur in den Fig. 7 und 9 erkennbar ist, bestehen die Klemmkörper 24 und die Federn 21 einerseits und das äußere Freilaufteil 22 andererseits aus unterschiedlichen polymeren Werkstoffen, wobei das äußere Freilaufteil 22 aus einem polymeren Werkstoff hoher Festigkeit be steht, während der polymere Werkstoff der Klemmkörper 24 und der Federn 21 gute Feder- und Dämpfungseigenschaften aufweist.

Die Federn 21, die Klemmkörper 24 und das äußere Freilaufteil 22 können trotz der unterschiedlichen polymeren Werkstoffe dennoch als einstückiges Bauteil 23 hergestellt werden, wenn beim Gießen oder Spritzen z. B. eine Form Verwendung findet, die einen durch einen Schieber in zwei Ab schnitte unterteilbaren Formhohlraum besitzt, wobei der eine Abschnitt des Formhohlraums dem äußeren Freilaufteil 22 und der andere den Klemmkörpern 24 und den Federn 21 entspricht und beide Abschnitte des Formhohlraums durch getrennte Kanäle im wesentlichen gleichzeitig mit dem jeweiligen polymeren Werkstoff befüllt werden können. Wenn der Schieber während oder sofort nach dem Einbringen der beiden polymeren Werkstoffe entfernt wird, verbinden sich diese im warmplastischen Zustand, so daß ein einstückiges Bauteil 23 entsteht.

Der Freilauf nach den Fig. 7 bis 9 unterscheidet sich von den zuvor be schriebenen weiter dadurch, daß das Bauteil 23 an seinem äußeren Umfang mit einer einstückig an das äußere Freilaufteil 22 angebildeten Verzahnung 28 versehen ist, die zum Zusammenwirken mit benachbarten Maschinen elementen bestimmt ist.

Außerdem sind in die Bohrung des Bauteils 23 beiderseits der Klemmkörper 24 Scheiben 29 eingesetzt, die mit der Welle 27 zur Bildung von Gleit lagern zusammenwirken.

Obwohl ein solcher Freilauf in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt ist, kann der erfindungsgemäße Freilauf auch als Klemmkörperfreilauf ausgebildet sein, dessen inneres Freilaufteil einstückig mit den Klemm körpern und den Federn ausgebildet ist.

Schließlich sind die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Federn und Klemmrollen hinsichtlich ihrer Ausbildung nur beispielhaft zu verstehen.

Claims

1. Freilauf, bestehend aus einem äußeren und einem konzentrisch in diesem angeordneten inneren Freilaufteil sowie zwischen beiden ange ordneten Klemmkörpern, welche unter der Wirkung von Federn mit auf der Bohrungswandung des äußeren Freilaufteils und der äußeren Mantelfläche des inneren Freilaufteils vorgesehenen Kontaktflächen derart in Eingriff stehen, daß das innere Freilaufteil in der einen Drehrichtung relativ zum äußeren Freilaufteil frei drehbar ist, während es in der anderen Drehrich tung durch die Klemmkörper drehfest mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (3, 13, 24), die Federn (4, 12, 21) und eines der Freilaufteile (1, 11, 22) als einstückiges Bauteil (7, 14, 23) aus einem gieß- oder spritzbaren polymeren Werkstoff gebildet sind.

2. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt flächen (25, 26) beider Freilaufteile (22, 27) zylindrisch ausgebildet sind, während sich die mit der jeweiligen Kontaktfläche (25, 26) in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfläche jedes Klemmkörpers (24) hinsichtlich ihres Krümmungsradius und/oder -mittelpunktes voneinander unterscheiden.

3. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt fläche (6, 16) des einen Freilaufteils (2, 17) zylindrisch ausgeführt und die (5, 15) des anderen (1, 11) durch eine den Klemmkörpern (3, 13) ent sprechende Anzahl von Klemmrampen gebildet ist, wobei die mit der je weiligen Kontaktfläche (5, 6, 15, 16) in Eingriff stehenden Abschnitte der äußeren Mantelfäche jedes Klemmkörpers (3, 13) den gleichen Krümmungs radius und -mittelpunkt besitzen und die Klemmkörper (3, 13) mit dem die Klemmrampen tragenden Freilaufteil (1, 11) durch die Federn (4, 12) einstückig verbunden sind.

4. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Blattfedern (4, 12, 21) ausgebildet sind, die sich jeweils in parallel zur Längsachse des Freilaufs verlaufenden Ebenen erstrecken.

5. Freilauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (4, 12, 21) zickzackartig mehrfach abgewinkelt sind.

6. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Freilaufteil (22) einstückig mit den Federn (21) und den Klemmkörpern (24) ausgebildet ist und an seinem äußeren Umfang eine einstückig angebildete Verzahnung (28) oder dergleichen aufweist.

7. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Freilaufteil (11) einstückig mit den Federn (12) und den Klemmkörpern (13) ausgeführt ist und einstückig angebildete Mittel zur drehfesten Verbindung mit einer Welle oder dergleichen aufweist.

8. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (24), die Federn (21) und das mit diesen einstückig ver bundene Freilaufteil (22) aus wenigstens zwei unterschiedlichen polymeren Werkstoffen bestehen.