DE4026211C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Klinkenfreilauf, mit einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse als Kupplungsteile, die in Antriebsdrehrichtung über in ersten Ausnehmungen des ersten der beiden Kupplungsteile radial federnd gehaltene Sperrklinken, die in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteiles eingreifen, miteinander drehfest verbindbar sind, und bei dem die Sperrklinken über einen durch eine Schalteinrichtung betätigbaren Steuerring und Steuerelemente außer Eingriff mit der Ausnehmung des anderen Kupplungsteils bringbar sind, wobei der Steuerring die Steuerelemente trägt und am ersten Kupplungsteil begrenzt verschwenkbar gehalten ist, die Steuerelemente erste Steuerflächen und die Sperrklinken diesen zugerichtet zweite Steuerflächen besitzen und die Steuerflächen je nach Stellung des Steuerringes außer Anlage oder in Anlage zueinander sind.

Ein derartiger Klinkenfreilauf ist aus der US-PS 35 57 922 bekannt. Der Klinkenfreilauf ist jedoch nur für eine Drehrichtung einsetzbar.

Bei dem aus der DE 35 28 591 C2 bekannten Freilauf wird die Ausnehmung in der Kupplungshülse, in welche die Sperrklinke in Drehmomentübertragungsposition eingreift, durch einen radial bewegbaren Steuerstift ausgefüllt und die Sperrklinke nach innen bewegt. Bei der Relativbewegung von Kupplungshülse und Kupplungsnabe wird die Klinke durch die sie radial nach außen beaufschlagende Feder in Anlage zur Lagerbohrung der Kupplungshülse gedrückt. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klinken­ freilauf vorzuschlagen, der für eine Drehmomentübertragung in zwei Drehrichtungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem ersten Kupplungsteil zwei Sätze Sperrklinken zugeordnet sind, die jeweils in den beiden entgegengesetzten Drehrichtungen in oder außer Eingriff zu den Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils sind und daß die Steuerelemente radial zwischen jeweils zwei Sätzen zugehörigen Sperrklinken eingreifen und zur Betätigung der Sperrklinken in entgegengesetzt gerichtete Umfangsrichtungen weisende Steuerflächen aufweisen.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die Sperrklin­ ken in Abschaltposition von den Steuerelementen in abge­ hobener Position zu dem dazu sich relativ drehenden Kupp­ lungsteil gehalten sind. Das Abheben der jeweiligen Sperrklinken erfolgt drehrichtungsabhängig für eine der beiden Drehmomentübertragungsrichtungen. Ergänzend wird vorgeschlagen, daß die Sperrklinken in ausgerückter Position von den Steuerelementen in den ersten Ausnehmungen eingeschlossen gehalten sind.

Bevorzugt sind die Steuerelemente jeweils bezüglich Radi­ alachsen spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Die Zuordnung der Steuerelemente und die Lage des Steuer­ ringes sowie die Anordnung der Schalteinrichtung ist be­ sonders einfach, wenn die Kupplungshülse das erste Kupp­ lungsteil darstellt und die Steuerflächen der Steuerele­ mente die Sperrklinken untergreifen.

Dabei wird das Abheben der Klinken vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Steuerflächen der Steuerelemente und der Sperrklinken entgegen der Antriebsdrehrichtung zur Dreh­ achse mit einem radial zunehmenden Abstand verlaufen.

Da der Steuerring und damit die Steuerelemente zur Ab­ schaltung gegenüber dem treibenden Kupplungsteil zurückge­ halten werden, gleiten die Steuerflächen der Sperrklinken an denen der Steuerelemente entgegen der Antriebsdreh­ richtung auf. Die Sperrklinken werden dabei radial nach außen aus den Ausnehmungen im zweiten Kupplungsteil, der Kupplungsnabe, herausbewegt.

Um ein gleichmäßiges Ausheben der Sperrklinken zu errei­ chen, sind die Steuerflächen mittig der Sperrklinken ange­ ordnet und Bestandteil einer Ausnehmung. Es kann aber auch eine seitliche Anordnung der Steuerflächen erfolgen.

Bevorzugt durchgreifen die Steuerelemente radial ausgehend vom Steuerring einen Durchbruch im Kupplungsteil, dem sie zugeordnet sind, und stützen sich in den Endstellungen in Umfangsrichtung an jeweils einer der beiden Umfangsbe­ grenzungsflächen der Durchbrüche ab oder aber der Steuer­ ring läuft gegen Anschläge am Kupplungsteil, dem gegenüber er bewegbar ist, an.

Hierdurch ist es möglich, auf eine Führung des Steuer­ ringes in einer Nut zu verzichten.

Zur Vereinfachung der Montage sind die Steuerelemente lösbar mit dem Steuerring verbunden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Klinkenfreilauf für zwei Drehrichtun­ gen, bei dem die treibende Kupplungshülse den Steuerring und die Steuerelemente trägt, im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1, mit einer er­ sten Art von Schalteinrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht in Pfeilrichtung B von Fig. 1, jedoch mit einer alternativen Aus­ bildung der Schalteinrichtung und in einer Drehmomentübertragungsrichtung N₁, die der gemäß Fig. 2 entgegengerichtet ist,

Fig. 4 einen Klinkenfreilauf mit einer Bremseinrich­ tung für den Steuerring,

Fig. 5 einen Klinkenfreilauf mit einer weiteren alternativen Bremseinrichtung für den Steuer­ ring mit einer Sperrstellung für beide Dreh­ richtungen und

Fig. 6 einen Querschnitt zu Fig. 5.

Die den Fig. 1 bis 6 dargestellten Klinkenfreiläufe 1a und 1b sind für eine Drehmomentübertragung in zwei Dreh­ richtungen geeignet. Der Klinkenfreilauf 1b gemäß den Fig. 5 und 6 weist darüberhinaus die Möglichkeit auf, die Freilauffunktion für beide Drehrichtungen zu blockie­ ren. Der Klinkenfreilauf 1a weist eine Kupplungshülse 2 als erstes Kupplungsteil auf, welche das treibende Kupp­ lungsteil darstellt. An die Kupplungshülse 2 ist ein Flansch 3 seitlich angeschweißt. Er dient zum drehfesten Anschluß der Freilaufkupplung 1 an einen Drehantrieb (nicht dargestellt). Die Kupplungshülse 2 besitzt eine zentrale zylindrische Bohrung 4, in welcher die Kupplungs­ nabe 5 drehbar mit ihrer zylindrischer Außenfläche 6 auf­ genommen ist. Die Kupplungsnabe 5 liegt mit einer Stirn­ fläche an einer radialen Fläche des Flansches 3 an. Ihre andere Stirnfläche ist an der Anlaufscheibe 7, die durch einen Sicherungsring 8 axial an der Kupplungshülse 2 fest­ gelegt ist, geführt. Die Kupplungsnabe 5 ist um die Dreh­ achse 9 relativ verdrehbar zur Kupplungshülse 2 gehalten. Die Kupplungsnabe 5 besitzt eine zentrale Aufsteckbohrung 10, die zum Beispiel mit einem Vielkeilprofil versehen ist und zum Anschluß an den Antriebszapfen eines über den Klinkenfreilauf 1a anzutreibenden Maschinenteiles oder zum Antrieb der Räder eines Fahrzeuges dient. In die Außen­ fläche 6 der Kupplungsnabe 5 sind umfangsverteilt erste Ausnehmungen 11 für erste Sperrklinken 13 und zweite Aus­ nehmungen 39 für zweite Sperrklinken 38 eingearbeitet, die jeweils eine radial verlaufende Stützfläche 12 aufweisen. In diese greifen je nach Drehmomentübertragungsposition erste Sperrklinken 13 oder zweite Sperrklinken 38 ein. Bei Drehrmomentübertragung in Drehrichtung N stützen sich die zweiten Sperrklinken 38, welche in zweiten Ausnehmungen 40 der Kupplungshülse 2 abgestützt angeordnet sind, mit ihrer Stützfläche 15 an der Stützfläche 12 der Ausnehmung 39 der Kupplungsnabe 5 ab. Alle Sperrklinken 13, 38 sind durch Federn 16, die sich in den Ausnehmungen 14, 40 der Kupplungshülse 2 abstützen, jeweils in Richtung zur Aus­ nehmung 11 bzw. 39 der Kupplungsnabe 5 hin beaufschlagt. Die Sperrklinken 13, 38 sind jeweils in den von der Boh­ rung 4 der Kupplungshülse 2 ausgehenden Ausnehmungen 14, 40 entsprechend den Ausnehmungen 11, 39 der Kupplungsnabe 5 umfangsverteilt angeordnet. Alle Sperrklinken 13, 38 weisen mittig ihrer Längserstreckung jeweils eine Aus­ nehmung 17 auf, welche mit einer Steuerfläche 18, 18a versehen ist. An dieser Steuerfläche 18, 18a kommt je nach Drehrichtung eine der Steuerflächen 19, 19a der beiden Steueransätze 20 eines bezüglich der Radialen R spiegel­ bildlich gestalteten Steuerelementes 21 zur Anlage. Die Steuerflächen 18 und 19 bzw. 18a und 19a sind gleichge­ richtet geneigt, wobei die Steuerflächen 19, 19a des Steuerelementes 21 jeweils entgegen der Antriebsdrehrich­ tung N bzw. N₁ mit zunehmendem Radialabstand zur Dreh­ achse 9 ansteigend verlaufen. Die Steuerelemente 21 durch­ greifen radiale Durchbrüche 22 in der Kupplungshülse 2. Sie sind an einem gemeinsamen Steuerring 23 durch Schrau­ ben 24 lösbar befestigt. Die Steuerelemente 21 sind seit­ lich in den Durchbrüchen 22 in Umfangsrichtung, das heißt, um die Drehachse 9 verschwenkbar geführt. Durch diese Führung braucht der Steuerring 23 mit seiner Bohrung nur auf der Außenfläche 25 der Kupplungshülse 2 geführt zu werden. Die seitliche Führung und Halterung übernehmen die Steuerelemente 21. Die relative Drehstellung des Steuer­ ringes 23 und damit der Steuerelemente 21 der Kupplungs­ hülse 2 und den Sperrklinken 13, 38 gegenüber wird durch eine Schalteinrichtung 26, 26a beeinflußt. In den Fig. 2 und 3 sind alternative Schalteinrichtungen 26, 26a dar­ gestellt. Beide wirken auf Rückhaltenasen 27, 28, welche entweder durch die über die Außenfläche 29 des Steuer­ ringes 23 vorstehenden Flächen der Steuerelemente 21 oder durch Vorsprünge des Steuerringes 23 gebildet werden, ein. Die Rückhaltenasen 27, 28 werden je nach Antriebsdrehrich­ tung N oder N₁ von dazu benachbarten Rampenflächen 34, 35, die von der Außenkontur der Kupplungshülse 2 vor­ stehen, freigegeben. Beim Ausführungsbeispiel decken in der in Fig. 2 dargestellten Schaltposition die Rampen­ flächen 35 die Rückhaltenasen 27 des Steuerelementes 21 ab, so daß bei Drehung der Kupplungshülse 2 in Antriebs­ drehrichtung N der Zapfen 41 an der Rampenfläche 35 je­ weils aufgleitet und seine Anschlagfläche nicht in Anlage zur Rückhaltenase 27 gebracht werden kann. Zur Einschal­ tung des Klinkenfreilaufes 1 auf Drehmomentübertragungs­ position in Drehrichtung N₁ gemäß Fig. 3 ist es erfor­ derlich, den Antrieb umzuschalten, so daß die treibende Kupplungshülse 2 entgegengesetzt zur Antriebsdrehrichtung N in Drehrichtung N₁ gedreht wird. Dabei gelangt der Zapfen 41 mit seiner Anschlagfläche in Anlage zur Rück­ haltenase 28. Bei weiterer Drehung der Kupplungshülse 2 in der neuen Antriebsdrehrichtung N₁ verbleibt der Steuer­ ring 23 in Ruhe und wird relativ zur Kupplungshülse 2 verstellt. Dabei werden die Steuerflächen 18, 19 der Steuerelemente 21 und der Sperrklinken 13 voneinander wegbewegt. Die Sperrklinken 13 können unter der Kraft der Feder 16 radial nach innen aus den Ausnehnungen 14 der Kupplungshülse 2 herausschwenken, um in Eingriff mit den Ausnehmungen 11 der Kupplungsnabe 5 bei Drehung der Kupp­ lungshülse 2 in der neuen Antriebsdrehrichtung N₁ zu gelangen. Bei der Relativverstellung des Steuerringes 23 zur Kupplungshülse 2 gelangen die ansteigenden Rampen­ flächen 35 in den Bereich der Rückhaltenasen 27 und decken diese fortschreitend ab. Dabei werden die zweiten Sperr­ klinken 38 durch Aufgleiten ihrer Steuerflächen 18a auf die (19a) der Steuerelemente 21 aus den zweiten Ausnehmun­ gen 39 der Kupplungsnabe 5 ausgehoben, während die Sperr­ klinken 13 in die Ausnehmungen 11 der Kupplungsnabe 5 einfallen und diese mitnehmen.

Die Relativverstellung in Drehrichtung von Kupplungshülse 2 und Steuerring 23 einander gegenüber kann entweder durch den Anschlag der Steuerelemente 21 an den Begrenzungs­ flächen der Durchbrüche 22 in Umfangsrichtung oder durch die entsprechende Längenbemessung eines oder mehrerer Schlitze 36 im Steuerring 23, in welche jeweils ein An­ schlagzapfen 37 hineinragt, begrenzt werden. Für die Dreh­ momentübertragung ist der Winkelhebel 29 außer Anlage zur Außenkontur des Steuerringes 23. Er wird erst dann wieder aktiviert, wenn eine Abschaltung erfolgen soll. Diese erfolgt dann ähnlich wie das Einschalten, wobei jedoch die Anschlagfläche 33 in Anlage zur Rückhaltenase 28 kommt und die Freischaltung durch Ausheben der Sperrklinken 13 be­ wirkt.

In der Darstellung befindet sich der Klinkenfreilauf 1a in Drehmomentübertragungsposition in Drehrichtung N₁ als Antriebsrichtung der Kupplungshülse 2. Die zweiten Sperr­ klinken 38 befinden sich in Eingriff zur Kupplungsnabe 5, während die ersten Sperrklinken 13 durch die Steuerflächen 18, 19 aus den Ausnehmungen 11 der Kupplungsnabe 5 heraus­ gehoben sind. Zur Umschaltung ist gemäß Fig. 2 eine Schalteinrichtung 26 vorgesehen, die einen radial gegen eine Feder 30 abgestützten Zapfen 41, der in einer orts­ fest angebrachten Hülse 42 verschiebbar ist, aufweist.

In der dargestellten Position weicht der Zapfen 41 bei Drehrichtung N, gesteuert über die Rampenflächen 35, die die Rückhaltenasen 27 abdecken, radial nach außen aus. Bei einer Antriebsdrehrichtung entgegen N (=N₁) kommt der Zapfen 41 in Anlage zur Rückhaltenase 28. Der Steuerring 23 verstellt sich dabei zur Kupplungshülse 2, wobei die zweiten Sperrklinken 38 aus den zweiten Ausnehmungen 39 der Kupplungsnabe 5 herausgehoben und gänzlich in die zweiten Ausnehmungen 40 der Kupplungshülse 2 durch Auf­ laufen der Steuerflächen 18a, 19a bewegt werden. Gleich­ zeitig geben die Steuerelemente 21 die ersten Sperrklinken 13 frei, die zur Drehmomentübertragung in die Ausnehmungen 11 einrasten. Dieser Zustand ist anhand der Fig. 3 in Zusammenhang mit einer alternativen Schalteinrichtung 26a erläutert.

Die Schalteinrichtung 26a gemäß Fig. 3 besteht aus einem durch eine Feder 30 belasteten Winkelhebel 29, der um einen fest angeordneten Drehpunkt 31 schwenkbar angeordnet ist. Er besitzt zwei Anschlagflächen 32, 33, welche zu den Rückhaltenasen 27, 28 in Anlage gebracht werden können. Da der Klinkenfreilauf 1a für zwei Drehrichtungen zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist, ist ein Außerwir­ kungbringen der Schalteinrichtung 26a in keinem Fall er­ forderlich.

Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Kupplungsnabe 5 die Kupplungshülse 2 in der jeweiligen Antriebsdrehrichtung N oder N₁ überholen. Dabei weichen die in Drehmomentübertragungsposition befindlichen Sperr­ klinken 13 oder 38 gegen die Kraft der sie beaufschlagen­ den Feder 16 radial nach außen aus.

Bei einem Klinkenfreilauf lb nach Fig. 4 sind die Steuer­ elemente 21 von einem geteilten Steuerring 23 umfaßt. Der Steuerring 23 ist als Bremsring gestaltet. An diesen sind zur Umschaltung und Bremsung des Steuerringes 23 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 2 über einen parallel zur Drehachse 9 verschiebbaren aber undrehbar gehaltenen Schaltbügel 43 federnd abgestützte Bremsbacken 44 durch eine Kolbenzylin­ dereinheit in Anlage bringbar. Links sind die Bremsbacken 44 außer Anlage und rechts in Anlage zun Steuerring 23 befindlich dargestellt. Die druckbeaufschlagbare Kolben­ zylindereinheit stützt sich mit der Kolbenstange an einer Bremsbacke 44 und nit ihrem Zylinder am Schaltbügel 43 ab. Beim Klinkenfreilauf 1b gemäß den Fig. 5 und 6 ist neben der Möglichkeit der Umschaltung auf die jeweils entgegengesetzte Antriebsdrehrichtung N bzw. N₁ auch die Möglichkeit der Blockade des Klinkenfreilaus 1b gegeben, wobei sowohl die ersten Sperrklinken 13, als auch die zweiten Sperrklinken 38 in Eingriff zu ihren jeweils zugehörigen Ausnehmungen 14 beziehungsweise 39 der Kupplungsnabe 5 gelangen können.

Hierzu ist es erforderlich, eine externe Schalteinrichtung 26b vorzusehen, die eine zusätzliche Mittelstellung er­ laubt, bei der alle Steuerflächen 18 und 19 sowie 18a und 19a der Steuerelemente 21 außer Anlage voneinander sind.

In Fig. 5 ist im mittleren Bereich ein Umfangsabschnitt bezüglich der Anordnung von Steuerzapfen 47 und Steuer­ schlitz 45 hineingeklappt gezeichnet.

Dabei ist erkenntlich, daß der Steuerschlitz 45 schräg, die Drehachse 31 schneidend verläuft. Ferner sind die verschiedenen Stellungen des Steuerzapfens 47 zum Steuer­ schlitz 45 erkennbar. Die Steuerelemente 21 sind Bestand­ teil des Steuerringes 23. Aus Fig. 6, obere Hälfte, ist erkennbar, daß die Steuerelemente 21 in eine Nut 50 der Kupplungsnabe 5 eingreifen. Ferner ist erkennbar, daß in der oberen Hälfte beide Sperrklinken 13, 38 in Eingriff zur Kupplungsnabe 5 sind, während in der unteren Hälfte nur ein Eingriff der Sperrklinke 38 für die Drehrichtung N gezeigt ist. Der Steuerzapfen 47 ist radialverlaufend in den Steuerring 23 eingesetzt und ragt radial nach außen in den Steuerschlitz 45 der Steuerhülse 46 hinein. Diese ist drehfest, aber axial entlang der Drehachse 31 verschieb­ bar. Hierzu ist sie zwischen Führungen geführt.

Aus Fig. 5 sind auch die verschobenen Stellungen der Steuerhülse 46 gestrichelt gezeichnet, erkennbar. Zur Verstellung dient ein fremdbetätigtes Schaltelement 48 welches in eine Schaltnut 49 der Steuerhülse 46 eingreift.

Claims (9)

1. Schaltbarer Klinkenfreilauf, mit einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse als Kupplungsteile, die in Antriebsdrehrichtung über in ersten Ausnehmungen des ersten der beiden Kupplungsteile radial federnd gehal­ tene Sperrklinken, die in Ausnehmungen des anderen Kupplungsteiles eingreifen, miteinander drehfest ver­ bindbar sind, und bei dem die Sperrklinken über einen durch eine Schalteinrichtung betätigbaren Steuerring und Steuerelemente außer Eingriff mit der Ausnehmung des anderen Kupplungsteils bringbar sind, wobei der Steuerring die Steuerelemente trägt und am ersten Kupplungsteil begrenzt verschwenkbar gehalten ist, die Steuerelemente erste Steuerflächen und die Sperrklinken diesen zugerichtet zweite Steuerflächen besitzen und die Steuerflächen je nach Stellung des Steuerringes außer Anlage oder in Anlage zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Kupplungsteil (2) zwei Sätze Sperr­ klinken (13, 38) zugeordnet sind, die jeweils in den beiden entgegengesetzten Drehrichtungen in oder außer Eingriff zu den Ausnehmungen (11, 39) des anderen Kupplungsteils (5) sind und daß die Steuerelemente (21) radial zwischen jeweils zwei Sätzen zugehörigen Sperrklinken (13, 38) eingreifen und zur Betätigung der Sperrklinken (13, 38) in entgegengesetzt gerichte­ te Umfangsrichtungen weisende Steuerflächen (19, 19a) aufweisen.

2. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (13, 38) in ausgerückter Position von den Steuerelementen (21) in den ersten Ausnehmungen (14, 40) eingeschlossen gehalten sind.

3. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (21) jeweils bezüglich Radial­ achsen (R) spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.

4. Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (2) das erste Kupplungsteil darstellt und die Steuerflächen (19, 19a) der Steuer­ elemente (21) die Sperrklinken (13, 38) untergreifen.

5. Klinkenfreilauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (19, 19a) der Steuerelemente (21) und der Sperrklinken (13, 38) entgegen der An­ triebsdrehrichtung (N) zur Drehachse (9) mit einem radial zunehmenden Abstand verlaufen.

6. Klinkenfreilauf nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (18, 18a) mittig der Sperrklin­ ken (13, 38) angeordnet und Bestandteil einer Aus­ nehmung (17) sind.

7. Klinkenfreilauf nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (21) ausgehend vom Steuerring (23) einen Durchbruch (22) im ersten Kupplungsteil (2) radial durchgreifen.

8. Klinkenfreilauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (21) sich in den Endstellungen in Umfangsrichtung an jeweils einer der beiden Um­ fangsbegrenzungsflächen der Durchbrüche (22) abstützen.

9. Klinkenfreilauf nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (21) lösbar mit dem Steuerring (23) verbunden sind.