DE4134353A1

DE4134353A1 - Als rollenfreilauf ausgebildete kupplung zur uebertragung eines in beiden drehrichtungen wirksamen drehmoments

Info

Publication number: DE4134353A1
Application number: DE4134353A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Ritter; Ernst Neuwirth; Harald Hochmuth
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1992-09-03
Anticipated expiration: 2011-10-18
Also published as: WO1993008410A1; US5460253A; DE4134353C2

Description

Die Erfindung betrifft eine als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertragung eines zwischen zwei Bauelementen in beiden Drehrich tungen wirksamen Drehmoments mit einem Außenring, der an seiner inne ren Mantelfläche mit durch Ausnehmungen hergestellten rampenförmigen Klemmbahnen versehen ist, wobei die Klemmbahnen, ausgehend von einem Bereich größter radialer Erstreckung der Ausnehmungen paarweise sym metrisch gekrümmt oder eben bis zu einem Bereich geringster radialer Erstreckung verlaufen, mit einem an seiner äußeren Mantelfläche eine zylindrische Klemmbahn aufweisenden Innenelement, mit Klemmrollen, die paarweise zwischen den Klemmbahnen von Außenring und Innenelement, parallel zu deren Längsmittelachse verlaufend, angeordnet sind und zwischen denen jeweils eine Druckfeder für eine Vorspannung der beiden Klemmrollen in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahn sorgt, und mit einer Entsperreinrichtung, über die die Klemmkörper in den Bereich der Ausnehmungen mit größter radialer Erstreckung verlagerbar sind.

Eine als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung der vorgenannten Gattung ist bekannt aus der WO-A-83/03 082. Die entsprechende Kupplung ist vorgesehen für eine Lenkradsperre eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klemmrollen zwischen einer zylindrischen Klemmbahn der Lenksäule und einem mit Ausnehmungen versehenen ortsfesten Gehäuse angeordnet sind. Jede Klemmrolle eines der Ausnehmung zugeordneten Klemmrollenpaares ist dabei in einem Käfig geführt, wobei diese Käfige, die eine sche renartige Betätigungseinrichtung aufweisen, zum Entsperren der Kupp lung mit einem übereinstimmenden Schwenkwinkel aufeinanderzu bewegt werden. Dadurch verlagern beide Käfige ihre Klemmrollen in den Bereich der Ausnehmung mit der größten radialen Erstreckung. In dieser Stel lung der Käfige kann die Lenksäule gegenüber dem Gehäuse verdreht werden. Erfolgt dagegen an den scherenförmigen Betätigungselementen der Käfige keine Verstellung, so verlagern die jeweiligen Druckfedern die Klemmrollen in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahn des Gehäuses, so daß die Lenksäule gegenüber dem Gehäuse gesperrt ist. Die Nachteile dieser vorbekannten Einrichtung bestehen darin, daß die Kupplung aufwendig ausgebildet ist, da für jede der beiden Drehrich tungen ein separater Klemmrollenfreilauf mit Käfig und Entsperrein richtung vorgesehen ist. Die Lenksäule soll, wie bereits dargelegt, mittels der Kupplung gegenüber dem ortsfesten Gehäuse in jeder ihrer Stellungen sperrbar sein, wobei die Entsperreinrichtung dem ortsfesten Gehäuse zugeordnet ist. Wollte man für einen anderen Verwendungszweck die innere Welle ortsfest und das Außenelement verdrehbar ausführen, so müßte vor jedem Verschwenken zunächst die scherenförmige Entsperr einrichtung betätigt werden. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Bedie nungsaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und folglich eine umlaufende Bewegung des Außenrings bei entsperrter Kupplung zuzulassen, wobei der hierfür erforderliche Bedienungsaufwand zu reduzieren und die Kupplung bauraumsparend und einfach fertigbar auszuführen ist.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Außenring stirnseitig zumindest einen kreis ringförmigen Bord mit abschnittsweisen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen aufweist, daß die Entsperreinrichtung kammartige Mitnehmer aufweist, die, an einer gemeinsamen Schalthülse befestigt, durch die Schlitze hindurchgeführt und mittels einer Freischaltfläche gegen den der Druckfeder gegenüberliegenden Umfangsabschnitt der Klemmkörper bewegbar sind, und daß die Mitnehmer an ihren der jeweiligen Frei schaltfläche gegenüberliegenden Ende eine Mitnahmefläche aufweisen, der mit einem Abstand eine den entsprechenden Schlitz begrenzende Anschlagfläche zugeordnet ist. Folglich übernimmt die Entsperrein richtung neben der Freischaltung der Kupplung auch gleichzeitig die Funktion der Verstellung des Außenrings gegenüber dem Innenelement. Da die Mitnahmefläche ein Spiel in Umfangsrichtung zur Anschlagfläche des Schlitzes aufweist, erfolgt zunächst die Entsperrung der in diese Drehrichtung wirkenden Klemmrollen, und unmittelbar im Anschluß daran verschwenken die Mitnehmer den freigeschalteten Außenring gegenüber dem Innenelement. In vorteilhafter Weise stimmt dabei die jeweilige Richtung der Entsperrbewegung mit der Richtung der Verstellbewegung überein. Der Bord des Außenrings dient neben der Übertragung der Schwenkbewegung zur stirnseitigen Führung und zum Schutz des Rollen freilaufs vor Verschmutzung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen 2 und 3 beschrieben. Gemäß Anspruch 2 soll der Außenring über einen zweiten Bord an einer Welle befestigt sein, wobei das Innenelement als Innenring ausgebildet ist, und es soll die Welle über einen Wellenzapfen im Innenring gelagert sein. Durch diesen Wellenzap fen, der im Innenring über zumindest ein als Nadellager ausgebildetes Wälzlager oder über ein Gleitlager geführt ist, wird bei Realisierung einer äußerst kompakten Bauweise eine sehr präzise Führung des Außen rings zum Innenring erreicht. Diese beiden Bauelemente sind nämlich nicht nur über die Klemmrollen zueinander geführt. Eine derart präzise Lagerung innerhalb der Kupplung ist insbesondere erforderlich bei einer Verwendung derselben in Büromaschinen oder feinwerktechnischen Geräten.

Dem Anspruch 3 zufolge soll die Kupplung für eine Rücklehnenverstel lung eines Kraftfahrzeugsitzes vorgesehen sein, wobei mit dem Innen element ein ortsfestes Gehäuse- oder Beschlagteil, mit dem Außenring eine Schwenkachse der Rückenlehne und mit der Schalthülse ein Ver stellhebel verbunden sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung der an der Kupplung vorgesehenen Entsperreinrichtung sowie die Führung der Bau elemente durch eine Lagerung des Außenrings gegenüber dem Innenelement eignen sich für diese Sitzverstellung, bei der es auf eine Einhebelbe dienung und eine drehfeste Verriegelung des Sitzbauteils ankommt.

Darüberhinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Kupplung im Rahmen einer Sitzhöhenverstellung oder eines Fensterhebers für Kraftfahrzeuge vorzusehen.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchs merkmale mit Vorteilsangaben zu den Ansprüchen und mit einzelnen Merkmalen des beschriebenen Ausgestaltungsbeispiels der Erfindung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung ver wiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine obere Teilansicht einer als Rollenfreilauf ausge bildeten Kupplung mit einem Teilquerschnitt im Bereich eines Klemmrollenpaares und

Fig. 2 eine obere Teilansicht als Längsschnitt gemäß Linie II-II der Anordnung nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Außenring bezeichnet, der an seiner inneren Mantelfläche 2 eine Ausnehmung 3 aufweist. Durch diese Ausnehmung 3 werden rampenförmige Klemmbahnen 4 und 5 gebildet, die bei dem dargestellten Ausgestaltungsbeispiel einen ebenen Verlauf haben. Die Klemmbahnen 4 und 5 gehen dabei von der inneren Mantel fläche 2 aus, wo die Ausnehmung 3 ihre geringste radiale Erstreckung hat, bis zu einem Bereich, in dem die Ausnehmung 3 ihre größte radiale Erstreckung hat. Diese größte radiale Erstreckung kann auf einem Scheitelpunkt liegen. Die beiden Klemmbahnen 4 und 5 sind symmetrisch ausgebildet.

Jeder Klemmbahn 4 und 5 ist eine Klemmrolle 6 und 7 zugeordnet, wobei jedes Paar Klemmrollen 6, 7 in seinem Zwischenraum eine Druckfeder 8 aufnimmt, die die beiden Klemmrollen 6 und 7 jeweils entgegengesetzt in Richtung auf die Enden der rampenförmigen Klemmbahnen 4 und 5 vorspannt. Weiterhin weist die dargestellte Kupplung ein als Innenring 9 ausgebildetes Innenelement auf, der eine zylindrische Klemmbahn 10 an seiner äußeren Mantelfläche hat.

Die Kupplung weist weiterhin eine Entsperreinrichtung 11 auf, deren kammartige Mitnehmer 12, 12a, von einer Schalthülse 13 aus konzen trisch zum Außenring 1 und zum Innenring 9, in axialer Richtung ver laufend, angeordnet sind. Jeder Klemmrolle 6, 7 ist ein Mitnehmer 12, 12a zugeordnet. Stirnseitig befinden sich am Außenring 1 Borde 14 und 15. Durch Schlitze 16 und 17 die sich im Bord 14 befinden, sind die Mitnehmer 12, 12a jeweils hindurchgeführt, wobei ein jeweils der Klemmrolle 6 und 7 zugewandtes Ende der Mitnehmer 12 eine zu den Klemmrollen 6 und 7 bei unbetätigter Entsperreinrichtung beabstandete Freischaltfläche 18 und 19 bildet.

An den jeweils gegenüberliegenden Enden, also den von den Klemmrollen 6 und 7 abgewandten Enden sind die Mitnehmer 12 mit Mitnahmeflächen 20 und 21 versehen. Diese Mitnahmeflächen weisen wiederum ein Spiel gegenüber dem jeweiligen Ende der Schlitze 16 und 17 auf, wobei die Enden der Schlitze 16 und 17 die Funktion einer Anschlagfläche 29 bzw. 30 haben.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, kann die Schalthülse 13 über eine Gleitlagerung 22 am Innenring 9 geführt und mittels eines Verstellhebels 23 betätigbar sein. Der Innenring ist formschlüssig mit einem Gehäuse- oder Beschlagteil 24 verbunden, wobei diese formschlüs sige Verbindung durch zwei sehnenartige Abflachungen des Umfangs des Innenrings hergestellt sein kann. Der Außenring ist über seinen Bord 15 formschlüssig mit einer Welle 25 verbunden und zwar in Form einer Verzahnung 26. Weiterhin ist die Welle an ihrem Ende mit einem Wellen zapfen 27 versehen, der über zwei Nadellager 28 im Innenring 9 gela gert ist.

Die Funktion der als Rollenfreilauf ausgebildeten Kupplung ist folgen de:

In der in der Fig. 1 dargestellten Lage der Entsperreinrichtung 11 sind die Klemmrollen 6 und 7 über die Druckfeder 8 an den Klemmbahnen 4, 5 und 10 gehalten und somit wird in beiden Drehrichtungen ein Drehmoment zwischen dem Außenring 1 und dem Innenring 9 übertragen. Da der Innenring 9 eine ortsfeste Lage zu einem Gehäuse- oder Beschlag teil 24 einnimmt, verharrt der Außenring 1 somit in dieser Position. Wird über den Verstellhebel 23 die Schalthülse 23 mit den Mitnehmern beispielsweise in der in der Fig. 1 dargestellten Ansicht im Uhrzei gersinn verschwenkt, so gelangt zunächst die Freischaltfläche 18 zur Anlage an der Klemmrolle 6 und löst diese von der Klemmbahn 4. An schließend gelangt der Mitnehmer 12a über seine Mitnahmefläche 21 in Kontakt mit der Anschlagfläche 30 des Bords 14. Der Mitnehmer 12a ver schwenkt anschließend den Außenring 1 gegenüber dem Innenring 9. Wird der Außenring 1 aber mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit ver dreht, so erfolgt wiederum eine Sperrung von Außenring 1 zu Innenring 9 durch die Klemmrolle 6.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung wird mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Paare von Klemmrollen 6 und 7 aufweisen. Dem Ausge staltungsbeispiel ist zu entnehmen, daß sich mit einer erfindungs gemäßen Entsperreinrichtung 11 in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Verstellung der Bauelemente zueinander vornehmen läßt. Dabei ist die gesamte Kupplung kostengünstig herstellbar und bauraumsparend ausgebildet. Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt darin, daß die Elemente Außenring 1, Innenring 9 und Schalthülse 13 aufgrund der Lagerungen 22, 28 und der Klemmrollen 6 und 7 sehr exakt zueinander geführt sind. Der mit Borden 14 und 15 versehene Außenring 1 weist neben dem Vorteil seiner Mitnahme durch den Mitnehmer 12 noch den Vorteil auf, daß die Klemmbahnen 4, 5 und 10 sowie die Klemmrollen 6 und 7 vor Verschmutzung geschützt sind.

Bezugszahlenliste

1 Außenring
2 innere Mantelfläche von 1
3 Ausnehmung
4 Klemmbahn
5 Klemmbahn
6 Klemmrolle
7 Klemmrolle
8 Druckfeder
9 Innenring
10 Klemmbahn von 9
11 Entsperreinrichtung
12 Mitnehmer
12a Mitnehmer
13 Schalthülse
14 Bord
15 Bord
16 Schlitz
17 Schlitz
18 Freischaltfläche
19 Freischaltfläche
20 Mitnahmeflächen
21 Mitnahmeflächen
22 Gleitlagerung
23 Verstellhebel
24 Gehäuse- oder Beschlagteil
25 Welle
26 Verzahnung
27 Wellenzapfen
28 Nadellager
29 Anschlagfläche
30 Anschlagfläche

Claims

1. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertragung eines zwischen zwei Bauelementen in beiden Drehrichtung wirksamen Drehmo ments (24, 25) mit einem Außenring (1), der an seiner innerer Mantel fläche (2) mit durch Ausnehmungen (3) hergestellten rampenförmigen Klemmbahnen (4, 5) versehen ist, wobei die Klemmbahnen (4, 5), ausge hend von einem Bereich größter radialer Erstreckung der Ausnehmung (3) paarweise symmetrisch gekrümmt oder eben bis zu einem Bereich gering ster radialer Erstreckung verlaufen, mit einem an seiner äußeren Mantelfläche eine zylindrische Klemmbahn (10) aufweisenden Innenele ment (9) mit Klemmrollen (6, 7), die paarweise zwischen den Klemm bahnen (4, 5, 10) von Außenring (1) und Innenelement (9), parallel zu deren Längsmittelachse verlaufend, angeordnet sind und zwischen denen jeweils eine Druckfeder (8) für eine Vorspannung der beiden Klemm rollen (6, 7) in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahnen (4, 5) sorgt, und mit einer Entsperreinrichtung (11), über die die Klemm rollen (6, 7) in den Bereich der Ausnehmung (3) mit größter radialer Erstreckung verlagerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen ring (1) zumindest einen kreisförmigen Bord (14) mit abschnittsweisen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen (16, 17) aufweist, daß die Entsperreinrichtung (11) kammartige Mitnehmer (12) aufweist, die, an einer gemeinsamen Schalthülse (13) befestigt, durch die Schlitze (16, 17) hindurchgeführt und mittels einer Freischaltfläche (18, 19) gegen den der Druckfeder (8) gegenüberliegenden Umfangsabschnitt der Klemm rollen (6, 7) bewegbar sind, und daß die Mitnehmer (12) an ihren der jeweiligen Freischaltfläche (18, 19) gegenüberliegenden Enden eine Mitnahmefläche (20, 21) aufweisen, der mit einem Abstand eine den Schlitz (16, 17) begrenzende Anschlagfläche (29, 30) zugeordnet ist.

2. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) über einen zweiten Bord (15) an einer Welle befestigt ist, daß das Innenelement als Innenring (9) ausgebildet und daß eine Welle (25) über einen Wellenzapfen (27) im Innenring (9) gelagert ist.

3. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung für eine Rückenlehnenverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes vorgesehen ist, wobei mit dem Innenelement (9) ein ortsfestes Gehäuse- oder Beschlagteil (24), mit dem Außenring (1) eine Schwenkachse der Rückenlehne und mit der Schalthülse (13) ein Verstellhebel (23) verbunden sind.