DE3629999A1 - Freilauf mit klemmkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fest­ legung eines vorgebbaren Andruckverhaltens der Klemmkörper eines Freilaufs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 15 567 ist ein Freilauf bekannt, bei dem zwischen einem zylindrischen Innenring und einem zylindrischen Außenring in einem Käfig gehaltene Klemm­ körper angeordnet sind. Die Klemmkörper bewirken bei einer Drehrichtung des beispielsweise angetriebenen Außenrings eine Übertragung der Drehbewegung auf den Innenring, während bei entgegengesetzter Drehrichtung des Außenrings keine Kraftübertragung auf den Innenring erfolgt. Des wei­ teren ist die Kraftübertragung unterbrochen sobald der Innenring mit höherer Drehzahl als der Außenring in die erst genannte Richtung dreht. In diesem Fall wirkt der Freilauf als Überholkupplung. Bei derartigen Freiläufen besteht das grundsätzliche Problem, daß durch die Gleit­ bewegung zwischen den Klemmkörpern und dem Innenring bei zu großen Andruckkräften sowohl an dem zu klemmenden Innenring als auch an den dem Innenring zugewandten Klemm­ flächen der Klemmkörper zumindest teilweise erhöhter Ver­ schleiß auftritt. Dies liegt unter anderem daran, daß bei erhöhter Klemmkraft zwischen Innenring und Klemmkörpern keine hydrodynamische Schmierwirkung mehr gegeben ist. Weiterhin ist bei größerem Verschleiß ein exakter Schalt­ punkt zwischen Freilauf und Klemmen bei einem derartigen Freilauf nicht gegeben. Dadurch ergibt sich eine uner­ wünschte Schalthysterese, die zum Versagen oder zur Zer­ störung des Freilaufes führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Festlegung eines vorgebbaren Andruckverhaltens der Klemmkörper gegen den Innenring anzugeben, bei dem die Andruckkraft der Klemmkörper einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lage des Schwerpunktes der Klemmkörper ermittelt wird, daß die um die Mantellinie - die sich in der Andruckstellung von Klemmkörpern und Außenring zwischen diesen Teilen ein­ stellt - wirkenden Momente aus Federkraft und Fliehkraft ermittelt werden, und daß das aus der Fliehkraft ermit­ telte Moment zur Erzielung des vorgegebenen Andruckver­ haltens dadurch eingestellt wird, daß zur Veränderung der Lage des Schwerpunktes die Klemmkörper materialabhebend bearbeitet werden. Klemmkörper werden im allgemeinen als Strangziehteil durch ein Ziehwerkzeug hergestellt. Nach dem Ziehvorgang wird das Strangziehteil in einzelne Seg­ mente zerteilt, wobei die Segmente als Klemmkörper einge­ setzt werden. Bedingt durch den Verschleiß während des Ziehvorgangs müssen die Ziehwerkzeuge nach bestimmten Fer­ tigungszeiten nachgearbeitet bzw. ausgetauscht werden. Da die Ziehwerkzeuge nie vollkommen identisch sind, ergeben sich geringe Unteschiede in der Kontur für jedes Los von Klemmkörpern, das mit einem Ziehwerkzeug hergestellt ist, wobei die Unterschiede zu den beschriebenen Nachteilen hinsichtlich des Andruckverhaltens führen. Um dieses unterschiedliche Andruckverhalten der einzelnen Klemm­ körper zu eliminieren, wird das erfindungsgemäße Verfahren angewendet. Dabei wird die Lage des Schwerpunktes der Klemmkörper beispielsweise in einem Schleppversuch mit maximaler Drehzahl im Freilaufzustand ermittelt. Mit der Kenntnis der Lage des Schwerpunktes der Klemmkörper sowie den aus Federkraft, mit der jeder Klemmkörper belastet wird, und den aus Fliehkraft, die bei einer bestimmten Drehzahl im Schwerpunkt wirkt, resultierenden Momenten, die auf die Mantellinie des mit dem Außenring in Klemmver­ bindung stehenden teilzylindrischen Bereich des Klemm­ körpers bezogen sind, ist das Andruckverhalten des Klemm­ körpers festlegbar. Wird das Gesamtmoment kleiner Null eingestellt (wobei das aus der Fliehkraft bestimmte Moment kleiner Null ist) wirkt der Freilauf fliehkraftabhebend und die Klemmkörper berühren während des Freilaufs den Innenring nicht mehr. Wird ein neutrales Verhalten des Freilaufs gewünscht, muß der durch den Schwerpunkt ver­ laufende Fliehkraftvektor die Mantellinie schneiden. Wird eine fliehkraftandrückende Wirkung gefordert, muß das Ge­ samtmoment mit zunehmender Drehzahl größer werden. Bei fliehkraftandrückender Wirkung der Momente wird auch bei hohen Drehzahlen eine ausreichende Eingriffsbereitschaft erzielt. Da der Fliehkraftvektor immer durch den Schwer­ punkt eines Klemmkörpers verläuft, wird durch die erfin­ dungsgemäß bestimmte und festgelegte materalabhebende Be­ arbeitung der Klemmkörper die Lage des Schwerpunktes des Klemmkörpers und somit sein Andruckverhalten geändert.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die materialab­ hebende Bearbeitung eines Klemmkörpers an den zu den teil­ zylindrischen Bereichen stirnseitigen Flächen des Klemm­ körpers unter vorgebbaren, auf die stirnseitigen Flächen bezogenen Winkel. Somit kann beispielsweise durch Ab­ schleifen von Werkstoff die Lage des Schwerpunktes des Klemmkörpers in einfacher Weise in der gewünschten Weise verändert werden.

In vorteilhafter Weiterbildung wird an einer zu den teil­ zylindrischen Bereichen stirnseitigen Fläche des Klemm­ körpers einseitig eine von der Lage des Schwerpunktes un­ abhängige materialabhebende Bearbeitung vorgenommen und auf der gegenüberliegenden Seite der stirnseitigen Fläche eine von der Lage des Schwerpunktes abhängige materialab­ hebende Bearbeitung durchgeführt. Die von der Lage des Schwerpunktes unabhängig zu bearbeitende Seite der stirn­ seitigen Fläche wird auf ein vorgegebenes Maß beidseitig durch z. B. Schleifen abgeschrägt, während die gegenüber­ liegende Seite der stirnseitigen Fläche dann unter einem gleichen oder unter einem anderen Winkel soweit beidseitig abgeschrägt wird, bis eine gewünschte Lage des Schwer­ punktes des Klemmkörpers erreicht ist. Das Abschrägen bei­ der Seiten der stirnseitigen Flächen des Klemmkörpers hat den Vorteil, daß die Kippmöglichkeit eines derartig bear­ beiteten Klemmkörpers verbessert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, auf zumindest einer Seitenfläche eines Klemmkörpers zu­ mindest eine Sacklochbohrung anzubringen. Durch eine Sack­ lochbohrung wird die Lage des Schwerpunktes des Klemm­ körpers ebenfalls verändert und eine dermaßen vorgenommene Schwerpunktverlagerung kann alleine oder als Ergänzung zu einer der zuvor beschriebenen Maßnahmen zur Änderung der Lage des Schwerpunktes angewendet werden. Besonders vor­ teilhaft ist das Anbringen einer Sacklochbohrung als Er­ gänzung zu einer Schwerpunktlagenänderung, die durch Ab­ schrägen einer oder mehrerer Seiten der stirnseitigen Flächen vorgenommen wird. In diesem Fall lassen sich die Abschrägungen in erster Linie zur Optimierung der Kippmög­ lichkeiten des Klemmkörpers auslegen, während die letzt­ endliche Schwerpunktlagenänderung durch Sacklochbohrungen erzielt wird.

Eingesetzt wird ein derartiger Freilauf in allen Anwen­ dungsfällen, bei denen die auf die Klemmkörper wirkende Fliehkraft das Andruck- und damit das Verschleißverhalten beeinflußt, insbesondere bei Freiläufen mit hohen Dreh­ zahlen, wie beispielsweise bei Geräteträgern von Flug­ zeugen.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Zeichnungsbeschreibung, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Er­ findung beschrieben ist. Es zeigt

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Klemmkörper in Seitenansicht,

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Klemmkörper in Draufsicht,

Fig. 3 die Kräfte- und Momentenbilanz eines zwischen einem Innenring und einem Außenring befindlichen Klemmkörpers.

Der aus einem Strangziehteil hergestellte Klemmkörper 1 (Fig. 1) setzt sich im unbearbeiteten Zustand aus einem Quader 2 und auf gegenüberliegenden Seiten symmetrisch an­ geordneten teilzylindrischen Bereichen 3′ zusammen, wobei die die teilzylindrischen Bereiche bestimmenden Radien r _a und r _i sind.

Der in Fig. 2 dargestellte Klemmkörper 1 ist fertig bear­ beitet und weist an den zu den teilzylindrischen Bereichen 3, 3′ stirnseitigen Flächen 4, 4′ abgeschrägte Bereiche 5, 5′ und 6, 6′ auf. Der abgeschrägte Bereich 5, 5′ ist unter einem Winkel α, α′ (wobei die Werte von α und α′ gleich sind), bezogen auf die stirnseitigen Flächen 4, 4′ ange­ ordnet. Dabei sind die Ecken des Klemmkörpers 1 zur Bil­ dung der abgeschrägten Fläche 5, 5′ jeweils um das gleiche Maß a und a′ durch beispielsweise Schleifen oder Fräsen abgetragen. Die Maße a, a′ sind gleich und werden unab­ hängig von der Schwerpunktlage des Klemmkörpers festge­ legt. Auf den gegenüberliegenden Seiten der stirnseitigen Flächen 4, 4′ sind die abgeschrägten Bereiche 6, 6′ je­ weils um einen Winkel β, β′ (wobei β und β′ gleich groß sind), bezogen auf die stirnseitigen Flächen 4, 4′, geneigt. Das Maß b, b′ (b und b′ haben ebenfalls gleiche Werte) bezeichnet wiederum das Abtragungsmaß der abge­ schrägten Bereiche 6, 6′ bezogen auf den jeweiligen ur­ sprünglichen Eckpunkt des Klemmkörpers 1. Die Werte von b, b′ und β, β′ sind so bemessen, daß der Schwerpunkt des Klemmkörpers 1 in gewünschter Weise festgelegt wird. Der Werte b, b′ und , β′ werden durch einen Schlepp­ momentenversuch bei maximaler Drehzahl im Freilaufzustand ermittelt. Dabei reicht es, einen derartigen Schlepp­ momentenversuch jeweils für einen mit einem Ziehwerkzeug hergestellten Klemmkörper durchzuführen. Zuvor wird aus Schleppmomentenversuchen mit verschiedenen Größen der Ma­ terialabnahme einmalig der Zusammenhang zwischen Schlepp­ moment und Größe der Materialabnahme ermittelt.

Der in der Fig. 3 dargestellte Klemmkörper 1 befindet sich in seiner Andruckstellung zwischen einem nur teilweise dargestellten Außenring 7 und einem ebenfalls nur teil­ weise dargestellten Innenring 8. Dabei bildet der Klemm­ körper 1 mit seinem teilsymmetrischen Bereich 3 in einer Mantellinie 9 eine Berührungsachse zu dem Außenring 7, während er mit dem teilsymmetrischen Bereich 3′ mit der Mantellinie 10 eine Berührungsachse zu dem Innenring 8 bildet. In dem Schwerpunkt S wirkt bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit die Fliehkraft F _C , während eine Fe­ derkraft F _F den Klemmkörper 1 auf die Mantellinien 9 und 10 mit dem Außenring 7 und dem Innenring 8 drückt. Bezogen auf die Mantellinie 9 bildet die Fliehkraft F _C um die Mantellinie 9 ein Moment M _C = F _C × e. Das Moment M _F berechnet sich als Produkt der Federkraft F _F und dem Ab­ stand f der Wirklinie der Federkraft zu der Mantellinie 9. Die Mittellinie 10 des Innenringes 8 und des Außenringes 7 bestimmt zusammen mit den Mittelachsen der Radien r _i und r _a durch die entsprechenden geometrischen Verbindungen die Mantellinien 9 und 10.

Wird das aus der Addition der Momente M _F und M _C ge­ bildete Gesamtmoment kleiner Null, ist der Freilauf flieh­ kraftabhebend ausgelegt, während er neutral ausgelegt ist, wenn der durch den Schwerpunkt verlaufende Fliehkraft­ vektor die Mantellinie 9 schneidet. Eine fliehkraftan­ drückende Wirkung wird erreicht, wenn das Gesamtmoment größer Null ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Festlegung eines vorgebbaren Andruck­ verhaltens eines Klemmkörpersatzes, bestehend aus den Klemmkörpern (1) eines Freilaufes, bei dem im Freilauf­ betrieb (Überholbetrieb) der Außenring (7) mit den Klemm­ körpern (1) um die Achse (11) drehen, wobei die Klemmkörper (1) zwischen einem zylindrischen Innenring (8) und einem zylindrischen Außenring (7) des Freilaufes angeordnet sind und in ihrer federbelasteten, Andruckstellung mit einer Mantellinie (9) eines ersten teilzylindrischen Bereiches (3) am Außenring (7) und mit einer Mantellinie (10) eines gegenüberliegenden, zweiten teilzylindrischen Bereiches (3′) am Innenring (8) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Schwerpunktes (S) der Klemmkörper (1) ermittelt wird, daß die um die Mantel­ linie (9) des ersten teilzylindrischen Bereiches (3) wirkenden Momente (MF, M _C ) aus Federkraft (F _F ) und Fliehkraft (F _C ) ermittelt werden, und daß das aus der Fliehkraft (F _F ) ermittelte Moment (M _F ) zur Erzie­ lung des vorgegebenen Andruckverhaltens dadurch einge­ stellt wird, daß zur Veränderung der Lage des Schwer­ punktes (S) die Klemmkörper (1) materialabhebend bear­ beitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den zu den teil­ zylindrischen Bereichen (3, 3′) stirnseitigen Flächen (4, 4′) der Klemmkörper (1) unter vorgebbaren, auf die stirn­ seitigen Flächen (4, 4′) bezogenen Winkeln (α, a′, β, β′) eine materialabhebende Bearbeitung er­ folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einseitig an den zu den teil­ zylindrischen Bereichen (3, 3′) stirnseitigen Flächen (4, 4′) der Klemmkörper (1) eine von der Lage des Schwer­ punktes (S) unabhängige materialabhebende Bearbeitung er­ folgt und auf der gegenüberliegenden Seite der stirn­ seitigen Flächen (4, 4′) eine von der Lage des Schwer­ punktes (S) abhängige materialabhebende Bearbeitung er­ folgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Seiten­ fläche der Klemmkörper (1) zumindest eine Sacklochbohrung angebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Materialentnahme an den Klemmkörpern (1) für ein vorgebbares Andruckver­ halten der Klemmkörper (1) auf den Innenring (8) durch einen Schleppmomentenversuch ermittelt wird, bei dem das auf den Innenring (8) bei maximaler Drehzahl im Überholbe­ trieb durch die Andruckkräfte der Klemmkörper (1) verur­ sachte Reibmoment gemessen wird.