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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft Freilauf-Klinkenkupplungsanordnungen
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Stand der Technik
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Es
gibt verschiedene Arten von Freilauf-Klinkenkupplungsanordnungen,
die heute verwendet werden. Zu solchen Kupplungsanordnungen zählen Klemmkörperkupplungs-,
Klemmrollenkupplungs- und Sperrklinkenkupplungsanordnungen. Alle
diese Freilaufkupplungsanordnungen funktionieren befriedigend je
nach dem speziellen Anwendungszweck, für den sie verwendet werden.
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In
bestimmten Getrieben ist bei Freilaufkupplungsanordnungen eine erhöhte Drehmomentkapazität vonnöten. Auf
Grund räumlicher
Zwänge
ist es auch erforderlich, die Größe der Kupplungsanordnung
innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Derzeitige Freilaufkupplungen
mit Klemmkörpern oder
Klemmrollen reichen oft nicht aus, um eine erhöhte Belastbarkeit einzubringen
und trotzdem die räumlichen
Zwänge
beizubehalten.
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Sperrklinkenkupplungsanordnungen
können
eine erhöhte
nominelle Belastbarkeit bei einer gegebenen Packungsgröße einbringen.
Die Konstruktionsbeschränkungen
bei einer Sperrklinkenkupplungsanordnung werden durch die Kontaktspannung
zwischen den Sperrklinken und den Laufringen und/oder durch Biegung,
Scherwirkung und Umfangsspannung bestimmt, die innerhalb der Laufringe
erzeugt werden.
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Sperrklinkenkupplungsanordnungen
weisen mindestens eine Sperrklinke auf, die derart wirkt, dass sie
zwei mit Vertiefungen oder mit Taschen versehene Laufringe in der
einen Richtung miteinander verriegelt und sie sich in der anderen
Richtung frei drehen lässt.
Im Allgemeinen betreffen die Unterschiede zwischen bekannten Sperrklinkenkupplungsanordnungen
die Steuerung der Bewegung der Sperrklinken und die Wirkung durch
Zentrifugalkräfte auf
diese Bewegung. Sperrklinkenkupplungsanordnungen sind beispielsweise
in den USA-Patenten Nr. 2,226,247; 3,554,340 und 5,449,057 gezeigt.
Eine andere Sperrklinkenkupplungsanordnung ist in dem Britischen
Patent Nr. 2116 gezeigt. Bei manchen Sperrklinkenkupplungsan ordnungen
werden Leitradglieder als äußere Glieder
an Stelle eines äußeren Laufringgliedes
verwendet.
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In
FR2123828 ist ein Sperrklinkenkupplungsmechanismus
offenbart, bei welchem ein inneres Laufringglied eine Reihe von
Zähnen
zum Ineingriffbringen mit Sperrklinken umfasst, welche in Taschen
einer äußeren Buchse
angeordnet sind. Die Sperrklinken sind mit Federn, die sich in den
Taschen befinden, zum Eingriff mit den Zähnen hin vorgespannt. Die Buchse
weist eine Innenfläche
auf, die gegen eine drehbare Hülse
anliegt, um eine Drehung auf ein Werkzeug zu übertragen.
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In
WO/45289 ist eine andere Sperrklinkenkupplungsanordnung beschrieben,
welche einen äußeren Laufring
mit einer Mehrzahl von Taschen, einen inneren Laufring mit einer
Mehrzahl von Vertiefungen und Federglieder umfasst, welche zum Vorspannen
der Sperrklinken zum Ineingriffbringen mit den Vertiefungen in dem äußeren Laufring
angeordnet sind. Zum Halten des Sperrklinkengliedes in Axialrichtung
in der Kupplungsanordnung sind Haltescheiben vorgesehen.
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Auf
Grund von wiederholten Belastungen durch das Drehmoment sind manche
derzeitigen Sperrklinkenkupplungen in ihrer Schaltfreilauffähigkeit
und Dauerhaftigkeit begrenzt. Ebenso bestehen Leiträder, die
für die äußeren Glieder
von Kupplungsanordnungen verwendet werden, typischerweise aus Gussaluminium,
und stellen auf Grund des Gießvorgangs
nicht immer eine hinreichende Geometrie der Sperrklinkentaschen,
damit die Sperrklinkenglieder richtig funktionieren. Zur genauen
Steuerung der Geometrie der Taschen ist typischerweise eine sekundäre maschinelle
Bearbeitung notwendig.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Sperrklinkenkupplungsanordnungen
zu schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe
zugrunde, verbesserte Sperrklinkenkupplungsanordnungen zu schaffen,
die weniger kostspielig sind und weniger als bekannte Anordnungen
wiegen und dennoch in Betrieb und in Leistung vergleichbar sind.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt noch die weitere Aufgabe zugrunde,
Sperrklinkenkupplungsanordnungen zu schaffen, die aus Nichteisenmaterialien
wie Kunststoff oder Aluminium bestehen, die fest, dauerhaft und
leichtgewichtig sind. Der vorliegenden Erfindung liegt noch die
weitere Aufgabe zugrunde, Sperrklinkenkupplungsanordnungen zu schaffen,
bei denen Federn verwendet werden, um Kippkräfte in Richtung zum Eingriff
auf die Sperrklinken aufzubringen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt auch die weitere Aufgabe zugrunde,
Sperrklinkenkupplungsanordnungen zu schaffen, die eine verbesserte
Funktionsweise bei hohen Geschwindigkeiten aufweisen und größere Dauerhaftigkeit
für wiederholte
Belastungen durch das Drehmoment und/oder eine höhere Kapazität für höhere Belastungen
besitzen. Der vorliegenden Erfindung liegt noch die weitere Aufgabe zugrunde,
Sperrklinkenkupplungsanordnungen zu schaffen, die sekundäre maschinelle
Bearbeitungen in den Taschen der Sperrklinken minimieren oder beseitigen
und mithin Zeit und Kosten für
Herstellung und Montage vermindern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
obigen und andere Aufgaben der Erfindung werden mit der vorliegenden
Erfindung erfüllt, die
eine Verbesserung gegenüber
bekannten Freilauf-Klinkenkupplungsanordnungen
ist.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein Freilauf-Klinkenkupplungsmechanismus geschaffen,
mit:
einem äußeren Glied
mit einer Mehrzahl von Taschen und einer ersten Radiallagerfläche angrenzend
an die Taschen;
einem inneren Laufringglied mit einer Mehrzahl
von Vertiefungen;
einer Mehrzahl von Sperrklinkengliedern,
wobei eine von den Sperrklinkengliedern in jeder der Taschen positioniert
ist;
Federmitteln zum Vorspannen der Sperrklinkenglieder, um
dieselben in Eingriff mit den Vertiefungen zu bringen; und
einem
Halteglied zum axialen Halten der Sperrklinkenglieder, der Federmittel
und des inneren Laufringgliedes, dadurch gekennzeichnet, dass
das
innere Laufringglied zweite und dritte Radiallagerflächen angrenzend
an die Vertiefungen umfasst und das Halteglied eine vierte Radiallagerfläche aufweist,
die Sperrklinkenglieder jeweils eine Rippe daran aufweisen und die
Taschen jeweils eine entsprechende Ausnehmung zum Zusammengreifen
mit der Rippe aufweisen, wobei die erste und die vierte Radiallagerfläche mit
der zweiten und der dritten Lagerfläche zusammengreifen. Die Vertiefungen
können
an der Außenseite
des Laufringgliedes Zähne
enthalten, die derart geformt sind, dass sie die Drehung des äußeren Gliedes
in der einen Richtung verhindern, jedoch eine Freilaufdrehung in
der Gegenrichtung zulassen. Der Innendurchmesser des inneren Laufringgliedes
kann derart angepasst werden, dass dieses mit einer Lagerungswelle,
beispielsweise einer ortsfesten Lagerungswelle eines Fahrzeuggetriebes,
zusammengreift und fest auf dieser positioniert ist.
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Ein
oder mehrere axiale Halteglieder oder -vorrichtungen halten die
Sperrklinken in Axialrichtung zusammen und halten die Laufringe
in axialer, radialer Ausrichtung zusammen und lassen dabei eine
relative Drehung zu. Die Haltevorrichtungen können auch als Axialdrucklager
fungieren und können
die erforderliche Schmierung aufrechterhalten, um einen zu hohen
Verschleiß der
Sperrklinken zu verhindern. Gemäß bevorzugten
Ausführungsformen der
Erfindung kann das innere Laufringglied auf einer oder auf beiden
Seiten der Vertiefungen Lagerflächen
aufweisen, die mit entsprechenden Lagerflächen an dem anderen Glied und
dem Halteglied zusammengreifen. Dadurch wird eine zusätzliche
Lagerhalterung geschaffen, die vonnöten ist, wenn hohe Radialbelastungen
vorhanden sind.
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Die
Sperrklinken können
Spitzen oder Rippen aufweisen, die mit verschwenkbaren Rippen oder
Ausnehmungen in den Taschen in dem äußeren Laufring oder den Leitradgliedern
zusammengreifen. Der Masseschwerpunkt der Sperrklinken kann wahlweise
derart angeordnet oder positioniert sein, dass die Zentrifugal kraft
an dem Masseschwerpunkt bewirkt, dass sich die Sperrklinken in Richtung
zu der Eingriffs- oder der Außereingriffsposition
bewegen, wenn sich die Kupplung dreht.
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In
dem Leitrad oder dem äußeren Laufringglied
können
Federglieder positioniert werden und können in die Sperrklinken eingreifen
und bewirken, dass diese in der Richtung zum Ineingriffbringen mit den
Vertiefungen in dem inneren Laufringglied vorgespannt werden. Zwar
können
verschiedene Arten von Federmechanismen zur Ausführung dieser Funktion verwendet
werden, jedoch sind die Federglieder breite, Z-förmige Federn, die sich über die Breite
der Sperrklinkenglieder erstrecken.
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Wenn
ein Leitradglied verwendet wird, besteht dieses vorzugsweise aus
einem Nichteisenmaterial, das weniger als Materialien wiegt, die
herkömmlicherweise
für Kupplungsanordnungen,
insbesondere für äußere Laufringglieder,
verwendet werden. Das Nichteisenmaterial kann ein metallisches Material
wie Aluminium oder ein Kunststoff wie Polyethylen sein, welche die
Dauerhaftigkeits- und Festigkeitsstandards erfüllen, die zum Anlegen der Kupplungsanordnung
notwendig sind. Durch Beseitigen der äußeren Laufringglieder von Kupplungsanordnungen
und Einbauen der Sperrklinken und Sperrklinkentaschen direkt in
das Leitradglied oder ein ähnliches
Glied vermindern sich die Kosten für Materialien und bei den Herstellungsvorgängen.
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Die
Rippe in der Tasche des äußeren Laufrings
kann relativ zu dem Masseschwerpunkt der Sperrklinken angeordnet
werden, um die Eingriffskraft zu steuern. Dadurch verbessert sich
die Dauerhaftigkeit bei hoher Geschwindigkeit. Zu diesem Zweck kann
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung der Masseschwerpunkt derart positioniert werden, dass
die Sperrklinke in Richtung zu der Eingriffsposition oder sogar
einer "neutralen
Position" gedrückt wird,
die sich weder im Eingriff noch außer Eingriff befindet.
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Zu
anderen Federgliedern, die mit der vorliegenden Position verwendet
werden können,
zählen Schraubenzugfedern,
Schraubenfedern und Bandfedern. Die Federkräfte können auf eine mittige Nut oder
auf eine oder mehrere seitliche Nuten in den Sperrklinkengliedern
ausgeübt
werden, oder die Federkräfte
können
auf die Sperrklinkenglieder selbst oder in Ausnehmungen wirken,
die sich entlang der Länge
der Sperrklinke erstrecken.
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Der
Schwenkradius an den Sperrklinkengliedern und der entsprechende
Schwenkradius an den äußeren Gliedern
kann sehr viel größer als
bei Sperrklinkenkupplungen nach dem Stand der Technik sein. Durch
werden der Verschleiß vermindert,
größere Dauerhaftigkeit
bei wiederholten Belastungen durch Drehmomente und/oder größere Kapazität für höhere Belastungen
geschaffen und die Kosten für
sekundäre
maschinelle Bearbeitungsvorgänge
gesenkt.
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Die
Unterseiten der Sperrklinkenglieder, welche mit der Peripherie oder
dem Außenumfang
der inneren Laufringglieder in Kontakt kommen, können gebogene Konfigurationen
aufweisen. Dadurch kann der Spielraum zwischen den Sperrklinkengliedern und
dem inneren Laufringglied verkleinert werden. Des Weiteren kann
der Radius an dem Boden der Sperrklinkenglieder größer als
der Radius der entsprechenden Fläche
an den inneren Laufringgliedern gestaltet werden, wodurch sich die
Stabilität
der Sperrklinke beim Freilauf verbessert.
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Um
Schäden
in dem Taschenbereich der äußeren Laufringglieder
oder des Leitradgliedes zu verhindern, können auch Schutzglieder verwendet
werden. Zur Erhöhung
der Dauerhaftigkeit der Teile können
Stahleinsätze
oder harte Einsätze
in äußere Glieder
aus Kunststoff oder Verbundstoff in dem Taschenbereich eingeformt
werden.
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Das
innere Laufringglied kann auch aus einer Reihe dünner Platten bestehen, die
miteinander gesichert oder laminiert sind. Die Platten können von verschiedener
Art sein, einer mit Vertiefungen und einer anderen mit Lagerflächen. Zum
Ausrichten und Zusammenhalten der gestapelten Platten vor dem Verschweißen können Stapelungsmechanismen, beispielsweise
zum Teil ausgeschnittene Abschnitte ("halbperforierte Abschnitte") verwendet werden
und die Festigkeit des inneren Laufringgliedes erhöhen.
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Die
vorliegende erfindungsgemäße Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung
findet insbesondere Verwendung in Fahrzeuggetrieben und Drehmomentwandlern
und kann in Milieus verwendet werden, in welchen sich beide Laufringe
drehen, oder in welchen einer der Ringe fest ist. Die Erfindung
kann auch in jedem Mechanismus verwendet werden, bei welchen ein
formschlüssiger
Gegenhalter erwünscht ist,
um eine unerwünschte
Rückwärts- oder
Vorwärtsdrehung
zu verhindern, beispielsweise in einem Fahrtreppenmechanismus oder
dergleichen.
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Andere
Merkmale, Nutzen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung der Erfindung bei Betrachtung gemäß den anliegenden
Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen erkennbar.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 stellt
eine Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar:
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung;
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die 3 und 4 stellen
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher Federglieder genutzt
werden, wobei 4 eine Seitenansicht ist und 3 eine
auseinandergezogene Ansicht derselben ist;
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die 5 und 6 zeigen
Querschnittsteilansichten der in 4 gezeigten
Ausführungsform, wobei
die Querschnittsansichten jeweils entlang den Linien 5-5 und 6-6
in 4 und in der Richtung der Pfeile geführt sind;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der in 4 gezeigten Ausführungsform
der Kupplungsanordnung;
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die 8, 9 und 10 stellen
verschiedene Ausführungsformen
der Sperrklinkenglieder zur Verwendung mit einer ersten gefederten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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die 11 und 12 stellen
eine Ausführungsform
der Sperrklinkenglieder zur Verwendung mit einer zweiten gefederten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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die 13 und 14 stellen
noch eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, wobei 14 eine
Seitenansicht ist und 13 eine auseinandergezogene
Ansicht derselben ist;
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die 15 und 16 zeigen
Querschnittsteilansichten der in 14 gezeigten
Kupplungsanordnung, wobei die Querschnittsansichten jeweils entlang
den Linien 15-15 und 16-16 in 14 und
in der Richtung der Pfeile geführt
sind;
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17 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der in 14 gezeigten
Ausführungsform der
Kupplungsanordnung;
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die 18 und 19 stellen
eine andere, mit Bandfeder versehene Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar;
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die 20 und 21 stellen
eine mit Schraubenfeder versehene Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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22 stellt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar, wobei die Sperrklinkentaschen direkt in die Leitrad-/Reaktionsglied-Anordnung
eingebracht sind;
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23 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung gemäß 22, wobei
die Querschnittsansicht entlang der Linie 23-23 in 22 und
in der Richtung der Pfeile geführt
sind;
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24 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der in den 22–23 gezeigten
Anordnung;
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25 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der in 24 gezeigten
Anordnung;
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26 ist
eine perspektivische Ansicht der Verstärkungsglieder, die in der in
den 24–25 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden;
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27 stellt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, bei welcher die Eingriffsvertiefungen
für die
Sperrklinkenglieder direkt auf einem Wellenglied eingebracht sind;
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28 stellt
andere Ausführungsformen
von Sperrklinken- und von Taschengliedern zur Verwendung mit der
vorliegenden Erfindung dar;
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29 stellt
noch eine andere alternative Ausführungsform der Erfindung dar;
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die 30–32 stellen
noch eine andere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar;
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33 stellt
eine weitere Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dar;
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34 ist
eine Querschnittsteilansicht der in 33 gezeigten
Kupplungsanordnung, wobei der Querschnitt entlang der Linie 34-34
in 33 und in der Richtung der Pfeile geführt ist;
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die 35 und 36 stellen
eine bevorzugte Ausführungsform
des Sperrklinkengliedes und der Sperrklinkentasche gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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37 stellt
eine alternative Ausführungsform
eines Schutzgliedes für
die Sperrklinkentasche dar;
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die 38 und 39 stellen
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung dar, wobei das innere Laufringglied aus einer Mehrzahl
von Metallscheibengliedern hergestellt ist, wobei 38 eine seitliche
Vorderansicht ist und 39 eine Querschnittsansicht
ist, die entlang der Linie 39-39 in 38 und
in der Richtung der Pfeile geführt
ist;
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die 40A und 40B stellen
ein Scheibenglied mit Vertiefungen dar;
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die 41A und 41B stellen
ein Scheibenglied mit Lagerbereichen dar;
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42 stellt
eine Ausführungsform
der Erfindung dar, bei welcher das innere Laufringglied aus einer
Mehrzahl von Scheibengliedern besteht, während das äußere Glied ein äußeres Laufringglied
mit Schiebekeilen ist;
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die 43 und 44 stellen
noch weitere Ausführungsformen
der Erfindung dar;
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die 45A und 45B stellen
eine zusätzliche
Ausführungsform
der Erfindung dar;
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die 46A und 46B stellen
noch eine andere Ausführungsform
der Erfindung dar; und
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die 47A und 47B stellen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung dar.
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Beste Ausführungsweise(n)
der Erfindung
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1 stellt
schematisch eine Art einer Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung 20 dar.
Die Anordnung 20 umfasst ein inneres Laufringglied 22,
ein äußeres Laufringglied 24 und
eine Mehrzahl von einzelnen Sperrklinkengliedern 25. Die
Sperrklinkenglieder 25 sind in Taschen 26 in dem äußeren Laufringglied positioniert.
Im Außenumfang
oder der Peripherie des inneren Laufringgliedes 22 ist
eine Mehrzahl von Vertiefungen 28 positioniert. Die Vertiefungen
sind mit Zähnen
versehen, die derart geformt sind, dass sie die Drehung der beiden
Laufringe relativ zueinander in der einen Richtung verhindern, jedoch
eine Drehung in der anderen Richtung zulassen.
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Wenn
die Bewegung des inneren Laufringgliedes 22 relativ zu
dem äußeren Laufringglied 24 im Uhrzeigersinn
gemäß 1 erfolgt,
dreht sich das innere Laufringglied 22 frei. Wenn die relative
Bewegung des inneren Laufringgliedes 22 relativ zu dem äußeren Laufringglied 24 entgegen
dem Uhrzeigersinn erfolgt, sind der innere Laufring und der äußere Laufring
durch eine der Sperrklinken 25 miteinander verriegelt.
Dabei ist in 1 das verriegelte Laufringglied
mit der Bezugs ziffer 25' bezeichnet.
Die Sperrklinke 25' überträgt über die
Tasche 26 in dem äußeren Laufring
und die Vertiefung 28 in dem inneren Laufring eine Kraft.
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Bei
der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung sind zehn Taschen 26 und
zehn Sperrklinkenglieder 25 zusammen mit elf Vertiefungen 28 in
dem inneren Laufring 22 gezeigt. Zwar zeigt die in 1 gezeigte
Ausführungsform
nur eine Sperrklinke 25' im
Eingriff, jedoch kann abhängig
von der jeweiligen Anzahl und der Lagestelle der Sperrklinken und
der Vertiefungen sowie von Fertigungstoleranzen mehr als ein Sperrklinkenglied
auf einmal in Eingriff stehen. Mathematisch kann mehr als ein Sperrklinkenglied
in Eingriff gebracht werden, wenn die Anzahl der Sperrklinken und
der Vertiefungen beide gänzlich
durch einen gemeinsamen Nenner teilbar sind, der ungleich Eins ist.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der in 1 gezeigten Kupplungsanordnung.
Das in 2 gezeigte Sperrklinkenglied 25 ist in
der Freilaufposition dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
weist der Querschnitt der Sperrklinke 25 eine Spitze oder
schwenkbare Rippe 30 auf, welche durch den Schnittpunkt
zweier im Wesentlichen ebener Flächen 32 und 34 gebildet
wird. Die Spitze 30 des Querschnitts bildet eine schwenkbare
Rippe mit der Tasche 26 des äußeren Laufrings, die derart
geformt ist, dass sie das Sperrklinkenglied aufnimmt. Zu diesem
Zweck besitzt die Tasche 26 im Wesentlichen gerade Seiten 36, 37, 38 und 39.
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Gemäß der in 2 gezeigten
Ausführungsform
ist der Masseschwerpunkt (CM) des Sperrklinkengliedes 25 links
von der schwenkbaren Rippe 30 angelegt. Wenn sich die Kupplungsanordnung 20 dreht,
bewirkt eine Zentrifugalkraft (CF) an dem Masseschwerpunkt (CM)
auf diese Weise, dass sich die Sperrklinke 25 in Richtung
zu der Eingriffsstellung bewegt, d.h. zu der Stellung, in welcher
sie mit der Vertiefung 28 in dem inneren Laufring 22 in
Eingriff käme.
Das Drehmoment an dem Sperrklinkenglied 25 ist proportional
dem tangentialen Abstand des CM von der Rippe 30.
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Zwar
zeigt die Ausführungsform
der in den 1 und 2 gezeigten
Erfindung ein Sperrklinkenglied, bei dem der Masseschwerpunkt zusammen mit
der Tasche in dem äußeren Laufring
derart positioniert ist, dass die Sperrklinke zur Bewegung in Richtung
zu der Eingriffsstellung neigt, jedoch können auch andere Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann die Geometrie der
Sperrklinke derart verändert
werden, dass eine Sperrklinke mit Außereingriffsneigung bereitgestellt
wird. Auf diese Weise könnte
der CM rechts von der schwenkbaren Rippe 30 angelegt werden.
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Die
Tasche 26 in dem äußeren Laufring
weist auch eine Spitze oder Ausnehmung 40 auf, die mit der
schwenkbaren Rippe 30 des Sperrklinkengliedes 25 zusammengreift.
Die Spitze 40 in der Tasche hält die Sperrklinke 25 in
der richtigen Umfangslage zur freien Bewegung in der Tasche. Dadurch
können
die Enden 41 und 43 des Sperrklinkengliedes 25 nicht mit
den Seiten 36 bzw. 39 der Tasche in Kontakt kommen.
Wenn die Enden der Sperrklinke mit den benachbarten Bereichen der
Tasche in dem äußeren Laufring
in Kontakt kämen,
würde sich
die Bewegung der Sperrklinke in Richtung Eingriff durch die Reibung
verlangsamen. Vorzugsweise ist es erwünscht, dass sich die Sperrklinken
so schnell wie möglich
in den Eingriff mit dem inneren Laufringglied hinein drehen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist die Rippe an der Sperrklinke relativ
zu dem Masseschwerpunkt der Sperrklinke unabhängig von der genauen Lagestelle
der Sperrklinke in Bezug auf den äußeren Laufring genau angeordnet.
Dadurch kann die Eingriffskraft genau gesteuert werden, was für den Betrieb
bei hoher Geschwindigkeit bevorzugt wird. Das geschieht auch mit
einer verhältnismäßig einfachen
Geometrie, in der keine Achse, kein gesondertes Schwenkglied oder
dergleichen enthalten sind. Außerdem
ist die Tasche in dem äußeren Laufring
derart geformt, dass sie ebenfalls eine entsprechende Spitze der
Ausnehmung aufweist, welche die Sperrklinke in einer genauen Lage
in der Tasche hält.
Auf Grund dieser Lage kann die Sperrklinke nicht mit den Seiten
oder Enden der Tasche in Kontakt kommen, wenn sie sich in Richtung
zum Eingriff dreht.
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Vorzugsweise
bestehen die Sperrklinkenglieder 25 aus einem gehärteten Stahl
und sind aus von einem gezogenen Draht abgeschnitten Stücken ausgebildet.
Dadurch kann die Geometrie der Sperrklinke genau gesteuert werden,
und ebenso kann der Masseschwerpunkt relativ zu der Spitze oder schwenkbaren
Rippe 30 genau gesteuert werden. Dabei kann gemäß der vorliegenden
Erfindung der Masseschwerpunkt innerhalb einer Toleranz von 0,001
Zoll gesteuert werden.
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Eine
andere Ausführungsform
eines Freilauf-Klinkenkupplungsmechanismus ist in den 3–8 gezeigt.
Diese Ausführungsform
ist in den Zeichnungen allgemein mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet.
In der Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung 50 wird
eine Feder verwendet, um eine Kippkraft in Richtung zum Eingriff
an den Sperrklinkengliedern bereitzustellen. Eine Feder ist insbesondere für Sperrklinken,
die zentrifugal außer
Eingriff kommen, sowie für
eingreifende Sperrklinken vonnöten, die
eingreifen müssen,
wenn der äußere Laufring ortsfest
ist. In den 3–8 umfasst
die Anordnung 50 ein äußeres Laufringglied 52,
ein inneres Laufringglied 54, eine Mehrzahl von Sperrklinkengliedern 56 und
zwei Schraubenzugfedern 58 und 60. Bei der in 3 gezeigten
Ausführungsform
sind auch zwei Sicherungsscheiben 62 und 64 vorgesehen
und werden weiter unten erläutert.
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Wie
insbesondere in 7 gezeigt ist, sind die Sperrklinkenglieder 56 in
Taschen 66 in den äußeren Laufringgliedern 52 positioniert
und können mit
Vertiefungen 68 in dem inneren Laufring 54 in Eingriff
kommen. Die Schraubenzugfedern 58 und 60, von
denen nur eine in 7 gezeigt ist, bestehen aus
einer kleinen Drahtspule und stehen allgemein zur Verfügung. Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform, bei welcher zwei
Schraubenzugfedern 58 und 60 verwendet werden,
ist das in 8 gezeigte Sperrklinkenglied 56 verwendet.
Das Sperrklinkenglied 56 weist zwei Ausnehmungen oder seitliche
Nuten 70 und 72 auf. Die Schrauben zugfedern 58 und 60 werden
in den Nuten 70 und 72 positioniert, wenn die
Sperrklinkenglieder in dem äußeren Laufring
positioniert werden. Die übrigen
Sperrklinkenglieder 56 weisen Größen und Formen ähnlich wie
bei den Sperrklinkengliedern 25 auf, die oben in Bezug
auf die 1 und 2 beschrieben
sind. Dazu besitzen die Sperrklinkenglieder eine schwenkbare Rippe 74,
die mit einer Spitze oder Ausnehmung 76 in der Tasche 66 zusammengreift.
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Die
Funktionsweise der Federglieder 58 und 60 ist
an Hand der Feder 58 und der Sperrklinkenglieder 56 in 7 gezeigt.
Dabei sorgt die Schraubenzugfeder 58 dann, wenn sich die
Sperrklinkenglieder in ihrer Außereingriffsposition
befinden, für
eine Kraft in Richtung zu dem äußeren Laufringglied
und mithin in Richtung zu der Eingriffsposition des Sperrklinkengliedes.
Durch diese Feder wird (in der in 7 gezeigten
Weise) eine Kraft F entgegen der Fläche 80 von jedem der
Sperrklinkenglieder bereitgestellt. Wenn sich die Sperrklinkenglieder 56 in
ihren Eingriffspositionen befinden, die mit Vertiefungen 68 in dem
inneren Laufring zusammengreifen, ist das Federelement 58 entspannt
und stellt keine Federkraft an den Sperrklinkengliedern bereit.
Das ist in 7 in Bezug auf das mittige Sperrklinkenglied 56 gezeigt.
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Die
Federkraft kann auch derart angeordnet sein, dass sie auf eine einzige
seitliche Nut oder eine mittige Nut der Sperrklinkengeometrie wirkt.
Das ist in den 9 und 10 gezeigt,
in denen die Sperrklinkenglieder jeweils mit den Bezugsziffern 82 und 84 bezeichnet
sind. Die Schraubenzugfeder ist in Strichellinien dargestellt und
ist mit der Bezugsziffer 86 bezeichnet. Wenn jede der in
den 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen
der Sperrklinken mit der in den 3–7 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird, dann werden die Position der Schraubenzugfeder
und die Anzahl der vorgesehenen Schraubenzugfedern demgemäß eingestellt.
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Durch
eine Öffnung
oder ein Loch 81 in dem inneren Laufring 54 (6)
wird ein Zugangsloch für die
Schmierung des Getriebes oder eines anderen Mecha nismus bereitgestellt,
in dem die Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung 50 verwendet
wird. Vorzugsweise sind mehrere Zugangslöcher in der Kupplungsanordnung
vorgesehen.
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Die
Federkraft an den Sperrklinkengliedern kann auch in anderer Weise
aufgebracht werden. Wie in den 11 und 12 gezeigt
ist, weist das Sperrklinkenglied 90 eine in Längs- oder
in Axialrichtung verlaufende Nut 92 auf. Eine kleine Bandfeder 94 wird
verwendet, um eine Federkraft (SF) in der Richtung des Pfeils 96 auszuüben. Die
Bandfedern 94 sind vorzugsweise dünne Streifen aus Federstahlmaterial
und sind in den Nuten 92 positioniert, um eine Kraft SF
in Richtung zum Eingriff der Sperrklinkenglieder 90 bereitzustellen.
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Die
in den 3–6 gezeigten
Scheiben 62 und 64 sind auch als axiale Haltevorrichtungen oder
-glieder bekannt und können
zur Verbesserung oder Verstärkung
der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Glieder 62 und 64 halten die Sperrklinkenglieder
in Axialrichtung (Längsrichtung)
in den Kupplungsanordnungen. Die Halteglieder halten auch den inneren
und den äußeren Laufring
in axialer Ausrichtung und lassen dabei eine freie relative Drehung
zu. Außerdem
wirken die axialen Halteglieder als Axialdrucklager zwischen der Kupplungsanordnung
und äußeren Teilen
des Mechanismus, die sich relativ zu der Kupplungsanordnung drehen
und eine Axiallast durch die Anordnung hindurch tragen müssen. Schließlich können die
axialen Halteglieder (Scheiben) 62 und 64 in der
Kupplungsanordnung die Schmierung aufrechthalten, die notwendig
ist, um zu großen
Verschleiß der
Sperrklinkenglieder zu verhindern.
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Die
Scheiben 62 und 64 können durch eine Presspassungsanordnung,
durch Verstemmen, Anschweißen
oder mechanisches Befestigen in jeder herkömmlichen Weise mit dem äußeren Laufring
verbunden werden.
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Es
kann auch ein spritzgegossenes Halteglied aus Kunststoff verwendet
werden. Ein solches Glied 100 ist in den 13–17 gezeigt.
In diesen Figuren ist die Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung allgemein
mit der Bezugsziffer 102 be zeichnet. Zusammen mit dem Halteglied 100 umfasst
die Anordnung 102 ein äußeres Laufringglied 104,
ein inneres Laufringglied 106, eine Mehrzahl von Sperrklinkengliedern 108,
eine Schraubenzugfeder 110 und ein zweites Halteglied 112.
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Dazu
können
die Sperrklinkenglieder 108 bei der in den 13–17 gezeigten
Ausführungsform
von jeder Art sein, die hier gezeigt und beschrieben sind. Des Weiteren
sind die Sperrklinkenglieder 108 in Taschen 122 in
dem äußeren Laufringglied enthalten
und greifen in der gleichen Weise, die oben an Hand der 1–12 beschrieben
ist, in Vertiefungen 124 in dem inneren Laufringglied ein.
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Das
Halteglied 100 besitzt eine Mehrzahl von Flanschen oder
aufrecht stehenden, bogenartig geformten Führungsgliedern 118,
die in dem ringförmigen
Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring 106 bzw. 104 positioniert
werden. Das Glied 100 ist ein Radiallagerhalter für die Sperrklinken
und die Laufringglieder und wirkt auch als Schmierstoffsperre für die Schmierung.
Die Halteglieder 100 und 112 sind vorzugsweise
miteinander befestigt, um die Kupplungsanordnung in Axialrichtung zusammenzuhalten.
Die Halteglieder fungieren auch als Axialdrucklager zwischen der
Anordnung und äußeren Teilen
des Mechanismus, die sich relativ zu der Kupplungsanordnung drehen,
und tragen Axiallasten durch die Anordnung hindurch. Vorzugsweise
besteht das Halteglied 100 aus einem spritzgegossenen Material
aus Kunststoff und besitzt vorzugsweise auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten,
so dass es für
eine verbesserte Lagerleistung gegenüber regulären Stahl-auf-Stahl-Lagern
sorgen kann. Die Halteglieder 100 und 112 können in
jeder herkömmlichen
Weise, beispielsweise durch eine Presspassungsanordnung, durch Verstemmen,
Ultraschallschweißen,
mechanisches Befestigen und dergleichen in jeder herkömmlichen
Weise miteinander verbunden werden.
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Eine
andere Ausführungsform
der Bandfeder gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in den 18 und 19 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform werden
Sperrklinkenglieder 90' verwendet,
welche die gleichen wie die weiter oben be schriebenen Sperrklinkenglieder 90 sind
und eine Axialnut 92' aufweisen.
Ein Bandfederglied 130 weist eine kreisringförmige Form
auf und kann zwischen das innere und das äußere Laufringglied der Kupplungsanordnung eingepasst
werden. Das Bandfederglied 130 besteht vorzugsweise aus
Federstahl und weist eine Mehrzahl von Öffnungen oder Fenstern 132 auf
(von denen nur eine/eines gezeigt ist), die jeweils ein Laschenglied 134 besitzen.
Die Sperrklinkenglieder 90' sind
in den Öffnungen 132 positioniert,
und die Laschenglieder 134 sind in den Nuten 92' positioniert. Das
Bandfederglied 30 stellt über das Laschenglied 134 eine
Vorspannkraft an den Sperrklinkengliedern 90' in Richtung zum Ineingriffkommen
mit den Vertiefungen an dem inneren Laufringglied bereit. Zwar deckt
das in 18 dargestellte Laschenglied 134 nur
einen kleinen Teil der Breite des Fensters 132 und der
Breite der Sperrklinke 90' ab,
es versteht sich jedoch auch, dass an dem Federglied 130 Laschen vorgesehen
werden können,
die sich größtenteils oder
gänzlich über die
Breite des Fenster- und des Sperrklinkengliedes erstrecken.
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Gemäß dem Wesen
und dem Umfang der vorliegenden Erfindung kann der Federmechanismus zum
Vorspannen der Sperrklinkenglieder in Richtung zum Ineingriffbringen
mit den Vertiefungen in dem inneren Laufring eine große Vielzahl
von Formen aufweisen. Neben den oben beschriebenen Schraubenzug-
und Bandfedern könnten
andere Federglieder, beispielsweise Schraubenfedern, Blattfedern
und dergleichen, verwendet werden und liegen innerhalb des Umfangs
der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise ist zu diesem Zweck in
den 20 und 21 eine
Ausführungsform
einer Schraubenfeder gezeigt. Eine oder mehrere Schraubenfedern 140 sind
in Ausnehmungen oder Bohrungen 142 positioniert, die mit Taschen 144 in
dem äußeren Laufringglied 146 verbunden
sind. Durch die Schraubenfedern 140 werden die Sperrklinkenglieder 148 radial
nach innen in Richtung zu dem inneren Laufringglied vorgespannt.
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Alternative
Ausführungsformen
zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind in den 22–28 gezeigt.
Diese Ausführungsformen können für eine verbesserte Ökonomie
bei den Kosten, bei Herstellungs- und Montagevorgängen sowie für verbesserte
Leistung sorgen.
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Wie
in den 22–28 gezeigt
ist, sind die Sperrklinkenglieder direkt als Teil eines Leitrad- oder
Reaktionsgliedes 150 für
einen Drehmomentwandler oder dergleichen eingebracht. Das Glied 150 kann
ein untrennbarer Bestandteil sein, der einen Freilauf-Kupplungsmechanismus
notwendig machen würde.
Vorzugsweise besteht das Glied 150 aus Aluminium, Kunststoff
oder einem anderen Material, das sich verhältnismäßig leicht gießen und
maschinell bearbeiten lässt.
Direkt in die Innendurchmesserfläche 154 des
Gliedes 150 ist eine Mehrzahl von Taschengliedern 152 eingeformt
und/oder eingearbeitet. Die Sperrklinkenglieder 156, die
in den Taschen 152 positioniert sind, können von jeder der hier gezeigten
und beschriebenen Arten sein und können durch vorgegebene Positionierung
des Masseschwerpunktes CM oder durch eine der verschiedenen Arten
von Federgliedern oder Mechanismen, wie sie alle hier erläutert sind,
in Richtung zu der Eingriffsposition gedrückt werden.
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Das
innere Glied 160 kann jedes typische innere Laufringglied
der oben erläuterten
Art sein, bei dem eine Mehrzahl von verriegelnden Vertiefungen 162 um
seinen Außenumfang 164 herum
positioniert ist. Als Alternative können an dem mittigen Wellenglied,
das typischerweise durch miteinander kämmende Zähne oder Keilglieder 166 oder
dergleichen mit dem inneren Laufringglied zusammengreift, die Vertiefungen
direkt in den Außenumfang
der Welle eingearbeitet oder eingeformt sein, wodurch das innere
Laufringglied unnötig
wird. Eine solche Ausführungsform
ist in 27 gezeigt, in welcher eine Mehrzahl
von Vertiefungen 162' an
dem Wellenglied 170 vorgesehen ist, welches typischerweise
hohl ist, und dann wird das Wellenglied mit dem Glied 172 in Eingriff
gebracht, das ein äußeres Laufringglied,
ein Leitrad- oder Reaktionsglied oder dergleichen sein kann. Das
Wellenglied 170 kann beispielsweise ein Teil eines Fahrzeuggetriebes
sein.
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Der
Kupplungskonstrukteur kann je nach Bedarf und/oder gemäß den technischen
Betriebsdaten und -parametern für
den Kupplungsmechanismus jede beliebi ge Anzahl von Taschen und Vertiefungen vorsehen.
Bei der in den 22–23 gezeigten Ausführungsform
sind drei Taschen und Sperrklinkenglieder vorgesehen und gleichmäßig um den
Innenumfang/-durchmesser des äußeren Gliedes 150 herum
beabstandet. In dem inneren Glied sind vorzugsweise zehn Vertiefungen
vorgesehen, damit diese effektiv und wirksam mit derselben Anzahl
von Sperrklinkengliedern zusammengreifen und der Kupplungsmechanismus
in der gewünschten
Zeit mit beschränktem
Spielraum (beispielsweise von zwölf Grad)
verriegelt werden kann.
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Die 24–26 stellen
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung dar, bei welcher Einsatzglieder 180 vorgesehen
sind. Die Einsatzglieder 180 bestehen aus Stahl oder anderem
hartem oder gehärtetem
Material und dienen dazu, Schäden
an weicheren Materialien zu verhindern, die für das äußere Leitrad, das Reaktionsglied
oder ein anderes Glied 150 verwendet werden könnten, wenn
der Kupplungsmechanismus genutzt wird. Die Einsätze können aus gestanztem Stahl oder
dergleichen hergestellt sein.
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Die
Taschenglieder 182 in dem Glied 150 sind mit einem
größeren Zwischenraum
oder Bereich versehen, um die Einsatzglieder 180 darin
positionieren zu können.
Die Einsatzglieder werden in die Taschen 182 pressgepasst,
eingehämmert
oder in anderer Weise darin dauerhaft gesichert. Die Sperrklinkenglieder 156 sind
in der gezeigten Weise im Innern der becherförmigen Einsatzglieder positioniert.
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Eine
andere Ausführungsform
des Sperrklinkengliedes, welches mit der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann, ist in 28 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform
weist das Sperrklinkenglied 200 eine andere Größe und andere
Proportionen als die oben gezeigten Sperrklinkenglieder auf. Insbesondere
weisen die Sperrklinkenglieder 200 eine größere Höhe H in
Radialrichtung auf. Dadurch erhöht sich
die Belastbarkeit des Kupplungsmechanismus.
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Wie
bei den oben dargestellten anderen Ausführungsformen ist das Sperrklinkenglied 200 in
einer Tasche 202 in einem äußeren Glied 204 positioniert, das
ein äußerer Laufring,
ein Leitrad, ein Reaktionsglied oder dergleichen sein kann.
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Der
Masseschwerpunkt CM des Sperrklinkengliedes 200 kann in
der gezeigten Weise relativ zu der Spitze oder schwenkbaren Rippe 206 derart positioniert
sein, dass bei Drehung des äußeren Gliedes 204 eine
Sperrklinkeneingriffskraft erzeugt wird. In ähnlicher Weise ist eine Mehrzahl
von Vertiefungen 210 in dem inneren Glied 212 ausgebildet,
welches ein innerer Laufring, ein Wellenglied oder dergleichen sein
kann.
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Als
Hilfe zur Bereitstellung einer Kippkraft in Richtung zum Eingriff
an dem Sperrklinkenglied 200 kann auch eines von den Federgliedern
oder -mechanismen der oben erläuterten
Arten und Ausführungsformen
verwendet werden. Ebenso könnte
für die
Verwendung von Haltescheiben oder Axialdrucklagern auf einer oder
auf mehreren Seiten des in 28 gezeigten
Freilauf-Klinkenkupplungsmechanismus
gesorgt werden. Außerdem
könnten
geeignete Schmierungskanäle
und -öffnungen
vorgesehen sein, wie sie in herkömmlicher
Weise in der Kupplungstechnik verwendet werden.
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Als
zusätzliche
Ausführungsform
könnte
das äußere Glied
auch als Einsatz vorgesehen sein, der mit einem Leitrad, einem Reaktionsglied
oder einem anderen mechanischen Glied kombiniert ist. Das ist in 29 gezeigt.
Das äußere Glied 220 weist
eine Ringform auf und kann in den Hohlraum oder die Ausnehmung in
dem Leitrad, dem Reaktionsglied oder einem anderen Glied 224 eingepasst
werden. Das äußere Glied 220,
welches vorzugsweise aus einem metallischen Material besteht, kann
mit dem Keilglied 226 in das Glied 224 pressgepasst
oder eingekeilt werden. Auf diese Weise kann das Glied 224 aus
einem billigeren Material, beispielsweise einem Kunststoff, gefertigt
werden. Der andere Abschnitt des Kupplungsmechanismus mit dem inneren
Glied 160, den Sperrklinkengliedern 156 und dergleichen ist
der gleiche wie der oben erläuterte.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist in den 30–32 gezeigt
und ist allgemein mit der Bezugsziffer 250 bezeichnet.
Diese Ausführungsform
eines Freilauf-Klinkenkupplungsmechanismus weist im Wesentlichen
vier Teile auf: ein Leitradglied 252, ein inneres Laufringglied 254,
eine Mehrzahl von Sperrklinkengliedern 256 und eine Mehrzahl
von Federgliedern 258.
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Der
Innendurchmesser 260 des Leitradgliedes 252 ist
derart bearbeitet, dass er das innere Laufringglied 254 vorzugsweise
mit einem sehr kleinen Spielraum (in der Größenordnung von 0,001–0,005 Zoll)
aufnimmt. Das Leitradglied 252 besitzt auch eine Mehrzahl
von in dem Innendurchmesser ausgebildeten Taschen 262 zum
Unterbringen der Sperrklinkengliedern 256. Die Sperrklinkenglieder 256 und die
Taschen sind ähnlich
wie die oben beschriebenen Sperrklinkenglieder und Taschen geformt,
nur dass die Masseschwerpunkte (CM) derart relativ zu den Rippen 264 liegen,
dass die Sperrklinkenglieder in Richtung zur Außereingriffsposition vorgespannt sind.
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Das
innere Laufringglied 256 besitzt eine Mehrzahl von Vertiefungen 266,
die in seinem Außendurchmesser oder seiner Fläche 268 ausgebildet sind.
Die Vertiefungen sind derart geformt, dass sie eine Mehrzahl von
Zähnen 270 vorsehen,
die zum Ineingriffbringen der Sperrklinkenglieder verwendet werden
und die Drehung des Leitradgliedes 252 in der einen Richtung
relativ zu dem inneren Laufringglied 254 verhindern. Die
zwei Glieder 252 und 254 können sich in der Gegenrichtung
frei drehen, d.h. freilaufen. Der Innendurchmesser 272 des
inneren Laufringgliedes 254 weist eine herkömmliche
kerbverzahnte Konfiguration auf, um beispielsweise mit einem ortsfesten
Haltewellenglied zusammenzugreifen, das an einem Getriebe verankert
ist.
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Die
Federglieder 258 sind Blattfederglieder, welche aus gefalteten
Stücken
eines federartigen metallischen Materials, beispielsweise Stahl,
ausgebildet sind. Das Material ist zu einer Z-förmigen Federkonfiguration umgebogen,
wobei die Längen 280 der
Federglieder in der Axialrichtung des Kupplungsmechanismus positioniert
sind und die Endbiegungen 282 und die freien Enden 284 der
Federglieder an oder nahe an den Enden der Axiallängen der Sperrklinkenglieder
positioniert sind. Dabei erstrecken sich die Federglieder 258 vorzugsweise
im Wesentlichen über die
volle Länge
der Sperrklinkenglieder 256 und stellen gleichmäßig über die
Sperrklinkenglieder hin Eingriffsvorspannkräfte bereit.
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Die
Federglieder 258 sind in Ausnehmungen oder Taschen 290 positioniert,
welche in dem Leitradglied 252 ausgebildet sind oder in
die Sperrklinkentaschen 262 münden. Die Ausnehmungen 290 weisen eine
Höhe "h" auf, die ausreicht, um die Federglieder 258 in
zusammengedrücktem
oder vorgespanntem Zustand zu halten, so dass die Federn für Vorspannkräfte an den
Sperrklinkengliedern sorgen. Die Ausnehmungen 290 weisen
weisen Längen "L" auf, die im Wesentlichen die Längen der
Sperrklinkenglieder sind.
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Bei
der in den 30–32 gezeigten Ausführungsform
sind vier Sperrklinkenglieder und achtzehn Vertiefungen vorgesehen.
Bei der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
sind vier Sperrklinkenglieder und zehn Vertiefungen vorgesehen. Wie
oben dargelegt, können
abhängig
von der Konstruktion der Freilaufkupplungsanordnung und deren beabsichtigten
Verwendung und Umgebung auch andere Anzahlen von Sperrklinkengliedern
und Vertiefungen vorgesehen werden. Vorzugsweise ist eine derartige
Anordnung und Positionierung der Sperrklinkenglieder und die Vertiefungen
vorgesehen, dass zwei Sperrklinkenglieder gleichzeitig eingreifen, um
die Drehung des Kupplungsmechanismus zu verhindern.
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Die
Taschen 262 können
je nach Bedarf mit einem Fräs-
oder Ausdornungsvorgang in dem Leitradglied 252 ausgearbeitet
werden. Die Taschen könnten
auch beim Gießen
des Leitradgliedes in diesem ausgebildet werden. Vorzugsweise könnte mit einem
Gießvorgang
eine genaue Größe und genaue Maße der Taschen
bereitgestellt werden, damit diese nicht auf ein endgültiges Maß endbearbeitet
zu werden brauchen.
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Bei
der in den 30–32 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
kann der innere Laufring aus einem Stahlmaterial, wie es herkömmlicherweise bekannt
ist, bereitgestellt werden. Jedoch besteht das äußere Glied vorzugsweise aus
Nichteisenmaterial, beispielsweise aus Aluminium oder einem Kunststoff.
Diese Materialien haben ein leichteres Gewicht als Stahl und sollten
vorzugsweise mit ausreichender Festigkeit und Dauerhaftigkeit ausgestattet
sein, um den technischen Daten und der geforderten Leistung des
Freilaufkupplungsmechanismus zu genügen. Das Federglied und die
Sperrklinkenglieder können aus
allen herkömmlichen,
mit den vorliegenden Freilaufkupplungsmechanismen verwendeten Materialien
wie beispielsweise Stahl bereitgestellt werden.
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Zwar
wird für
das Leitradglied ein metallisches Material aus Aluminium bevorzugt,
es könnte jedoch
auch andere Nichteisenmaterialien verwendet werden. Zu diesen gehören Titan,
Zink, Nickel und Superlegierungen, die gewöhnlich für Zwecke an Motoren mit hohen
Temperaturen wie Gasturbinenmotoren verwendet werden.
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Zu
Kunststoffen, die für
die Leitradglieder 252 verwendet werden könnten, zählen vorzugsweise
alle Materialien, die heute für
Zwecke bei starker Hitze und hoher Beanspruchung verwendet werden. Die
Materialien sollten eine hohe Zug- und Biegefestigkeit aufweisen und sollten
in Gegenwart von Hydraulikflüssigkeiten
oder anderen Fluids, die gewöhnlich
in Fahrzeug- oder Motorgetriebesystemen verwendet werden, strukturelle
Unversehrtheit aufweisen.
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Es
können
sowohl wärmehärtbare als
auch thermoplastische Materialien ins Auge gefasst werden. Als geeignete
Kunststoffe können
Polymere wie Polypropylen, Polyethylen (vorzugsweise mit hoher Dichte),
Nylon und Polyvinylchlorid (vorzugsweise mit hohem Molekulargewicht)
berücksichtigt
werden. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass sich verschiedene
Konstruktionsparameter durch das Einbringen von Weichmachern, Wärmestabilisatoren, Füllstoffen,
Schmiermitteln und dergleichen in das Polymer einregeln lassen.
Die Kunststoffe können auch
mit Glasfasern oder dergleichen verstärkt werden. Schließlich werden
gemäß der Offenbarung
in dem USA-Patent Nr. 5,121,686, dessen Offenbarung hier durch Verweis
darauf einbegriffen ist, werden Kunststoffe aus Phenolharz, die
auch unter der Handelsbezeichnung Duroplast bekannt sind, bei der Herstellung
von Kupplungsanord nungen für
Kraftfahrzeuge verwendet und eignen sich ebenso zur Herstellung
der hier beschriebenen Leitradglieder.
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Um
sicherzustellen, dass die infolge des Einrückens des Kupplungsmechanismus
auf die Sperrklinken einwirkenden Kräfte und mithin die auf die Wände der
Taschen in den Leitradgliedern ausgeübten Kräfte die Taschen oder die Leitradglieder
nicht beschädigen,
kann man in jeder der Taschen Einsätze aus einem härteren Material
verwenden. Mithin könnten
Einsätze
der oben an Hand der 24–26 beschriebenen
Art vorgesehen werden. In ähnlicher
Weise könnten
die Wände
der Taschen mit einem härteren Überzug oder
Material ausgekleidet werden, wie das mit der Strichellinie 292 in 31 gezeigt
ist.
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Bei
den bevorzugten Ausführungsformen, bei
denen Leitradglieder aus einem Nichtmetall verwendet werden, können auch
andere Federglieder als Mechanismen zum Vorspannen der Sperrklinkenglieder
in Richtung zum Eingriff, d.h. als Alternativen zu den in den 30–32 gezeigten
Z-förmigen Blattfedergliedern,
verwendet werden. Zu diesem Zweck könnten eine oder mehrere Schraubenzugfederglieder
verwendet werden, wie sie beispielsweise in den 3–7 gezeigt
sind. Mit solchen Federgliedern würden auch entsprechende Sperrklinkenglieder
mit Ausnehmungen, beispielsweise die in den 8–10 gezeigten,
verwendet werden.
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Die 33 und 34 stellen
noch eine weitere Ausführungsform
der Klinkenkupplungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. Die Kupplungsanordnung ist allgemein mit der Bezugsziffer 300 bezeichnet.
Die Anordnung 300 umfasst ein inneres Laufringglied 302,
ein äußeres Glied 304, ein
Halteglied 314, eine Mehrzahl von einzelnen Sperrklinkengliedern 306 und
eine Mehrzahl von Z-förmigen Federgliedern 308.
Die Sperrklinkenglieder 306 sind in Taschen 310 in
dem äußeren Glied 304 positioniert,
und in dem Außenumfang
oder der Peripherie des inneren Laufringgliedes 302 ist
eine Mehrzahl von Vertiefungen 312 positioniert. Die Vertiefungen
sind derart geformt, dass sie die Drehung der zwei Laufringe relativ
zueinander in der einen Richtung verhindern, jedoch eine Drehung
in der anderen Richtung zulassen. Auch können die Vorderkanten 313 der
Vertiefungen in dem inneren Laufringglied gerundete Konfigurationen
aufweisen, um einen schnelleren und wirksameren Eintritt der Sperrklinkenglieder
während
des Verriegelns zu erleichtern und zu verhindern, dass der Rand 313 der
Vertiefungen an dem äußeren Laufring
schabt.
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Das
Halteglied 314 ist vorgesehen, um die Teile in Axialrichtung
zusammenzuhalten. Das Halteglied ist in einer Ausnehmung 316 in
dem äußeren Glied 304 positioniert
und besitzt eine Mehrzahl von Laschengliedern 317, um dieses
in Bezug auf das äußere Glied 304 auszurichten.
Ebenso kann auf beiden Seiten der Anordnung 300 (in der
in den 43 und 44 gezeigten
Weise) ein Halteglied vorgesehen werden. Wie in der in den 33–34 dargestellten
Ausführungsform
gezeigt ist, weisen das äußere Glied 304 und
das Halteglied 314 Radiallagerflächen 305 bzw. 315 auf.
Die Radiallagerflächen 305 und
bzw. 315 greifen mit Radiallagerflächen 303 bzw. 307 an
dem inneren Laufringglied 302 zusammen. Wie aus der Beschreibung
der in den 33 und 34 gezeigten
Kupplungsanordnung ersichtlich ist, weisen die Radiallagerflächen 303, 305, 307 und 315 eine
Ringform auf.
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Wenn
die Bewegung des inneren Laufringgliedes 302 relativ zu
dem äußeren Glied 304 in 33 in
Richtung gegen den Uhrzeigersinn erfolgt, dreht sich der innere
Laufring frei. Wenn die relative Bewegung des inneren Laufringgliedes 302 relativ
zu dem äußeren Glied 304 in
Gegenrichtung (im Uhrzeigersinn) erfolgt, werden das innere Laufringglied
und das äußere Glied
durch eine oder mehrere der Sperrklinkenglieder 306 miteinander
verriegelt. Die verriegelten Sperrklinkenglieder übertragen über die
Taschen 310 in dem äußeren Glied
und über
die Vertiefungen 312 in dem inneren Sperrklinkenglied eine Kraft.
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Bei
der in den 33 und 34 gezeigten Kupplungsanordnung
sind vorzugsweise vier Taschen 310 und vier Sperrklinkenglieder 306 zusammen
mit 10 Vertiefungen 312 vorgesehen. Bei der in 33 gezeigten
Ausführungsform
sind zwei Sperrklinkenglieder im Eingriff gezeigt. Bei einer Freilauf-Klinkenkupplung
kann abhängig
von der jeweiligen Anzahl und der Lagestelle der Sperrklinken und der
Vertiefungen sowie der Fertigungstoleranzen jeweils ein Sperrklinkenglied
oder mehr als eines auf einmal in Eingriff gebracht werden. Mathematisch kann
mehr als ein Sperrklinkenglied in Eingriff gebracht werden, wenn
die Anzahl der Sperrklinken und der Vertiefungen beide gänzlich durch
einen gemeinsamen Nenner teilbar sind. der ungleich Eins ist. Wenn
die Anzahl der Sperrklinken und diejenige der Vertiefungen beide
gänzlich
nur durch die Zahl Eins teilbar sind, dann greift jeweils nur eine
Sperrklinke auf einmal ein.
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Die
konzentrische Lage des inneren Laufringgliedes wird mit den Lagerflächen gesteuert,
die sich bei der in den 33 und 34 gezeigten Ausführungsform
in Axialrichtung auf beiden Seiten der Sperrklinkenglieder 306 befinden.
Die radiale Lagestelle der Lagerflächen bei den in den 33 und 34 gezeigten
Ausführungsformen
befindet sich von dem äußeren Radius
des inneren Sperrklinkengliedes aus innen, jedoch können die
Lagerflächen an
dem inneren Sperrklinkenglied alternativ auch an dem äußeren Radius
des inneren Sperrklinkengliedes liegen. Des Weiteren können die
Lagerflächen verschiedene
Größen aufweisen,
wodurch das innere Sperrklinkenglied nicht in einer unrichtigen
Ausrichtung eingebaut werden kann.
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Das
Halteglied 314 und das äußere Glied 304 enthalten
auch Kontaktflächen 320 bzw. 322,
um das innere Sperrklinkenglied in Axialrichtung zu halten. Das
Halteglied ist durch Verstemmen, Anschweißen, mechanisches Befestigen
oder mit jedem herkömmlichen
Mittel an dem äußeren Glied
befestigt. Das Halteglied und die Flächen 320 und 322 des äußeren Gliedes
halten das innere Sperrklinkenglied in axialer Ausrichtung und lassen
trotzdem eine freie relative Drehung zu. Das Halteglied und das äußere Glied
halten auch die Sperrklinkenglieder in der Anordnung. Bei bestimmten
Anwendungsarten halten das Halteglied und das äußere Glied das Schmiermittel
in der Anordnung 300, um zu großen Verschleiß der Sperrklinkenglieder,
des inneren Laufringgliedes und des äußeren Gliedes zu verhindern.
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Zwar
zeigt die in den Zeichnungen 33 und 34 dargestellte
Ausführungsform
nur die Verwendung eines Haltegliedes 314 auf einer Seite
der Anordnung 300, jedoch kann die vorliegende Erfindung
in der in den 43 und 44 gezeigten
Weise auch mit zwei Haltern, einem Halter auf jeder Seite der Sperrklinkenglieder,
ausgeführt
werden. Dazu umfasst die Anordnung 300' in 43 ein äußeres Laufringglied 304', ein inneres
Laufringglied 302' und
zwei Halteglieder 314 und 314'. Bei dieser Ausführungsform sind
auch keine Lagerflächen
an dem inneren Sperrklinkenglied durch die Halteglieder 314 und 314' vorhanden.
Statt dessen fungieren die ringförmigen
Umfangsbereiche an dem äußeren Sperrklinkenglied zwischen
den Sperrklinkentaschen (beispielsweise der Bereich 321 in 33)
als Lagerbereiche. In 44 umfasst die Anordnung 300'' zwei Halteglieder 319 und 319', die angrenzend
an ein äußeres Laufringglied 304'' positioniert sind, und ein inneres Laufringglied 302''. Bei dieser Ausführungsform
sind an beiden Haltegliedern Lagerflächen vorhanden.
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Die
Halteglieder bestehen vorzugsweise aus einem spritzgegossenen Kunststoff,
obwohl Aluminium- oder Bronzematerialien ebenso verwendet werden
könnten,
da beide sehr gute Lagerungseigenschaften und Hitzebeständigkeit
aufweisen, wenn sie mit Stahl gepaart werden. Des Weiteren kann
eine Scheibe zwischen das Halteglied und die Sperrklinkenglieder
eingelegt werden, damit die Sperrklinke den Halter insbesondere
dort nicht beschädigen kann,
wo der Halter aus einem Kunststoff besteht. Zu diesem Zweck wird
ein Halteglied aus einem harten Material bevorzugt, beispielsweise
aus einem Stahl- oder metallischen Material, das härter als
Kunststoff ist.
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Die 35 und 36 sind
vergrößerte Ansichten
eines Abschnitts der in den 33 und 34 gezeigten
Kupplungsanordnung 300 und stellen die Eingriffs- und die
Nichteingriffspositionen der Sperrklinkenglieder während des
Be triebs dar. Die Sperrklinkenglieder 306 weisen eine Spitze
oder schwenkbare Rippe 324 auf, welche durch den Schnittpunkt
zweier im Wesentlichen ebener Flächen 326 und 368 gebildet
wird. Die Spitze 324 bildet eine schwenkbare Rippe mit
der Tasche 310 in dem äußeren Glied,
die derart geformt ist, dass sie das Sperrklinkenglied aufnimmt.
Zu diesem Zweck besitzt die Tasche 310 im Wesentlichen
gerade Seiten 330, 331, 332 und 333.
Die Taschenfläche 331 ist
von einer Federtasche 334 unterbrochen, welche ein Z-förmiges Federglied 308 enthält. Das
Federglied 308 wird zum Bereitstellen einer Kippkraft in
Richtung zum Eingriff an dem Sperrklinkenglied verwendet. Das Federglied wird
insbesondere für
Sperrklinkenglieder benötigt, die
zentrifugal außer
Eingriff kommen.
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Wie
in der Ausführungsform
gemäß 35 gezeigt
ist, ist der Masseschwerpunkt (CM) des Sperrklinkengliedes 306 links
von der schwenkbaren Rippe 324 positioniert. Wenn sich
eine Kupplungsanordnung 300 dreht, bewirkt eine Zentrifugalkraft
an dem CM auf diese Weise, dass sich das Sperrklinkenglied in Richtung
zu der Außereingriffsposition bewegt.
In dieser Position wird das Sperrklinkenglied 306 in der
in 36 gezeigten Weise außer Eingriff mit der Vertiefung 312 in
dem inneren Laufringglied 302 gebracht und in die Tasche 310 eingerastet.
Das Drehmoment an dem Sperrklinkenglied ist proportional dem tangentialen
Abstand des CM von der Rippe 324.
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Zwar
zeigt die in den 33–36 gezeigte
Ausführungsform
der Erfindung ein Sperrklinkenglied, bei welchem das CM zusammen
mit einer Tasche in dem äußeren Glied
derart positioniert ist, dass die Sperrklinke dazu neigt, sich in
Richtung zu der Außereingriffsposition
zu bewegen, jedoch können
auch andere Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann die Geometrie der
Sperrklinke derart verändert
werden, dass eine Sperrklinke mit Eingriffsneigung bereitgestellt
wird. Auf diese Weise kann der CM rechts von der schwenkbaren Rippe 324 angelegt
werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist die Rippe an der Sperrklinke relativ
zu dem Masseschwerpunkt der Sperrklinke unabhängig von der genauen Lagestelle
der Sperrklinke in Bezug auf den äußeren Laufring genau angeordnet.
Dadurch kann die Außereingriffskraft
genau gesteuert werden, was für
den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit bevorzugt wird. Das geschieht
auch mit einer verhältnismäßig einfachen Geometrie,
in der keine Achse, kein gesondertes Schwenkglied oder dergleichen
enthalten sind. Außerdem
ist die Tasche in dem äußeren Laufring
derart geformt, dass sie eine entsprechende Ausnehmungsspitze aufweist,
welche die Sperrklinke in einer genauen Lage in der Tasche hält.
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Die
Steifigkeit der Federn und die Lage des Masseschwerpunktes der Sperrklinkenglieder
kann derart gewählt
werden, dass das Gleichgewicht der Federkräfte und der zentrifugalen Außereingriffskräfte an den
Sperrklinkengliedern bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit (RPM) auftritt,
die niedriger als die normalen Betriebsgeschwindigkeiten des äußeren Elementes
(Leitrad-/Reaktionsglied oder Laufring) ist.
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Vorzugsweise
bestehen die Sperrklinkenglieder 306 aus einem gehärteten Stahlmaterial,
das aus von einem gezogenen Draht abgeschnittenen Stücken ausgebildet
ist. Dadurch kann die Geometrie der Sperrklinkenglieder genau gesteuert
werden, und ebenso kann der Masseschwerpunkt relativ zu der Spitze
oder schwenkbaren Rippe 324 genau gesteuert werden. Dabei
kann bei der vorliegenden Erfindung der Masseschwerpunkt innerhalb
einer Toleranz von 0,001 Zoll gesteuert werden.
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Vorzugsweise
besteht das innere Laufringglied 302 aus einem Stahlmaterial.
Insbesondere kann das innere Laufringglied oft aus einem Pulvermetallmaterial
hergestellt werden. Mit dem Pulvermetallformungsverfahren kann gewöhnlich die
vertiefte Ausnehmung ohne sekundäre
Vorgänge
geschaffen werden, und er ist weniger kostspielig als andere Verfahren
zur Herstellung von Stahlteilen mit dieser Geometrie. Es kann auch
ein inneres Element geschaffen werden, das mit einer Welle oder
einem anderen Getriebeteil einstückig
ist, anstatt ein gesondertes inneres Laufring glied zu haben, das über einen
Schiebekeil, Keil oder einen anderen ähnlichen Mechanismus mit einer
Welle oder einem anderen Getriebeteil verbunden ist.
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Wenn
das äußere Glied 304 ein
Leitrad oder Reaktionsglied ist, besteht es vorzugsweise aus Gussaluminium.
Ebenso kann das äußere Glied
aus einem spritzgegossenen Kunststoff angefertigt sein, und die
Tasche des äußeren Gliedes
und die Lagerflächen
können
mit einem harten Material beschichtet sein. Bei Bedarf können die
Tasche des äußeren Gliedes
und die Lagerflächen
kugelgestrahlt sein, um Härte
und Dauerhaftigkeit zu erhöhen,
obwohl das an einem äußeren Laufringglied
aus Metall effektiver wäre.
Ebenso kann das äußere Glied
aus zwei Materialien hergestellt sein, wobei für die stark belasteten Abschnitte
ein festeres Material verwendet wird und für die schwächer belasteten Abschnitte
ein weicheres Material verwendet wird. Ein solches äußeres Glied
kann unter Verwendung eines äußeren Laufringgliedes
aus Metall hergestellt werden, das in ein spritzgegossenes Gehäuse oder
Leitradglied aus Kunststoff eingesetzt wird. Ebenfalls gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das äußere Glied
abhängig
von der Verwendung und dem Zweck der Kupplungsanordnung 300 entweder
ein Leitrad- oder ein Reaktionsglied oder ein äußeres Laufringglied sein.
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Wie
in den 35 und 36 gezeigt
ist, ist der Radius R1 der Spitze oder schwenkbaren Rippe 324 des
Sperrklinkengliedes 306 größer oder gestufter als bei
bisherigen Sperrklinkengliedern dieser Art. Man vergleiche dazu
beispielsweise das in 28 dargestellte Sperrklinkenglied.
Der größere Radius der
Spitze 324, welche einen Radius R1 von mindestens 1,0 mm
aufweist, wirkt bei der Verminderung des Verschleißes in dem
entsprechenden Radius in dem äußeren Glied 304.
Ebenso besitzen die gebogenen Abschnitte 340 und 342 der
Sperrklinkentasche 310 bzw. des Sperrklinkengliedes 306 jeweils
einen Radius von mindestens 1,0 mm und weisen eine viel größere Krümmung als
bisherige Sperrklinkenglieder auf. Siehe wiederum beispielsweise
die weiter oben dargestellten Sperrklinkenglieder. Die mit den Bezugsziffern 340 und 342 bezeichneten
Bereiche sind die Bereiche mit hoher Kon taktspannung zwischen dem
Sperrklinkenglied und der Tasche. Die größeren Radien ermöglichen
effektivere Sekundärvorgänge, mit
denen die Festigkeit erhöht
und genauere Flächen
zum Zusammengreifen und zur Bedienung erhalten werden. Beispielsweise
kann mit größeren Radien 340 und 342 ein
Bemaßungsvorgang
dazu verwendet werden, das Material derart plastisch zu verformen,
dass man die richtige Geometrie der Taschen erhält und die Anordnung festigt.
Das ist von Nutzen, da Gießvorgänge, die
normalerweise zur Herstellung des äußeren Gliedes verwendet werden, nicht
so präzis
wie gewünscht
sein könnten.
Ebenso kann ein Bearbeitungsvorgang dazu verwendet werden, überschüssiges Material
zu beseitigen und eine genauere Geometrie zu schaffen, wobei die
Taschen- und die Sperrklinkenglieder größere Radien aufweisen. Diese
beiden Vorgänge
lassen sich einfacher ausführen,
wenn die Radien der Tasche ausreichend groß sind, d.h. mindestens 1,0
mm oder mehr betragen.
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Wie
in den 35 und 36 gezeigt
ist, sind die Unterseiten 344 der Sperrklinkenglieder 306 auch
gebogen, anstatt eine flache oder planare Fläche aufzuweisen. Durch die
gebogene Fläche
vermindert sich der Spielraum zwischen dem Sperrklinkenglied und
dem inneren Laufringglied und stabilisiert sich das Sperrklinkenglied
während
des Freilaufs des Kupplungsmechanismus. Auch ist der Krümmungsradius
R2 der Unterseite 344 des Sperrklinkengliedes vorzugsweise
mindestens 5,0mm größer als
der Krümmungsradius
R3 der entsprechenden Fläche
an dem inneren Laufringglied 302. Dadurch kann das Sperrklinkenglied
auch während
des Freilaufs stabilisiert werden.
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37 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein alternatives schützendes
Tascheneinsatzglied 350 verwendet wird. Das Schutzglied 350 stellt
sicher, dass das äußere Glied 304 durch
die auf die Taschenflächen
und die Wände
ausgeübten
Eingriffskräfte
nicht beschädigt
wird. Dazu ähnelt
das Schutzglied 350 dem oben in Bezug auf die 24–26 beschriebe nen
Schutzglied 180 und kann aus ähnlichen Materialien wie dasselbe
gefertigt werden.
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Eine
weitere alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist in den 38 und 39 dargestellt.
Bei dieser Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung 360 wird
ein laminiertes inneres Laufringglied verwendet. Wie in den 38 und 39 gezeigt
ist, ist ein äußeres Leitradglied 362 um
ein inneres Laufringglied 364 herum positioniert, das von
einem Halteglied oder einer Scheibe in Axialrichtung festgehalten
wird. In Taschen 370 in dem Leitradglied 362 sind
Sperrklinkenglieder 368 positioniert. An der Peripherie
oder dem Außenumfang
des inneren Laufringgliedes 364 ist eine Mehrzahl von Vertiefungen 372 vorgesehen,
um in die Sperrklinkenglieder 368 einzugreifen und den
Kupplungsmechanismus während
der Drehung in der einen Richtung zu verriegeln.
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Das
Leitradglied 362 besteht vorzugsweise aus einem Nichteisenmaterial ähnlich den
oben in Bezug auf das Leitradglied 252 in den 30–32 beschriebenen
Materialien.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die inneren Laufringglieder 364 laminiert, d.h. die
Laufringglieder sind aus einer Mehrzahl von getrennten flachen Scheibengliedern
oder Plättchen
umfasst, beispielsweise den in den 40A–40B bzw. den 41A–41B gezeigten Scheibengliedern 376 und 378.
Zur Ausbildung des inneren Laufringgliedes 364 werden die
Plättchen
oder Scheibenglieder vorzugsweise miteinander verschweißt, jedoch
können auch
andere herkömmliche
Befestigungsmittel, beispielsweise das mechanische Befestigen, Hartlöten, Verkleben
oder dergleichen, verwendet werden.
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Des
innere Laufringglied 364 ist vorzugsweise aus zwei Arten
von Scheibengliedern 376 und 378 umfasst, die
zur Ausbildung des Gliedes 364 miteinander gestapelt sind.
Die Scheibenglieder 376 (40A–40B) sind in dem mittigen Abschnitt oder Teil
des Stapels von Scheibengliedern angrenzend an die Sperrklinkenglieder 368 angeordnet
und weisen um ihre Außenumfänge herum
eine Mehrzahl von Vertiefungen 372' auf, die zusammen die breiteren
Vertiefungen 372 für
Verriegelungszwecke in den inneren Laufringgliedern bilden. Die
Scheibenglieder oder Plättchen 378 (41A–41B) weisen eine glatte Außenperipherie oder einen Außenumfang 380 auf,
die/der als Radiallagerfläche
wirkt, um jeweils mit den benachbarten Radiallagerflächen 362' und 366' an dem äußeren Glied 362 und
dem Halteglied 366 zusammenzugreifen. Die Scheibenglieder 378 sind
an einem oder an beiden Enden (Seiten) des Stapels von Scheibengliedern
positioniert, und die Lagerflächen
sind im Wesentlichen die gleichen wie die oben in Bezug auf die 33 und 34 beschriebenen
und sind für
den gleichen Zweck vorgesehen und funktionieren in der gleichen
Weise.
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Um
die Scheibenglieder vor dem Verschweißen oder mechanischen Befestigen
zusammenzufügen
und auszurichten, ist an jeder der Scheiben 376 und 378 eine
Mehrzahl von halbperforierten Abschnitten 382 vorgesehen.
Die halbperforierten Abschnitte sind Abschnitte der Scheiben, die
aus dem Rest des Materials ausgeschnitten, jedoch nur bis zur Mitte
herausgedrückt
sind. Auf diese Weise lassen sich die Scheiben zusammen mechanisch
in dem Montagevorgang befestigen. Dadurch vereinfacht sich der Montagevorgang,
da die Teile vor dem Verschweißen
oder mechanischen Befestigen zusammenbleiben. Ebenso werden die
Scheiben durch die halbperforierten Abschnitte derart ausgerichtet,
dass sich sämtliche
Vertiefungen und anderen Merkmale vor dem Verschweißen in der
richtigen Lage befinden. Außerdem
können
die halbperforierten Abschnitte etwaige Scherbelastungen zwischen
den Metallscheiben tragen, wenn die Kupplung eingerückt ist.
Die halbperforierten Abschnitte können aus den Teilen des inneren
Laufringgliedes entfernt werden, wenn das zum Zusammenhalten und
Sichern der Scheiben miteinander verwendete Befestigungsverfahren
ausreichend stark ist, um ohne diese zu funktionieren, und die Ausrichtungs-
und Montagevorgänge
mit geeigneten Montagespannvorrichtungen bewältigt werden.
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In 42 ist
eine Freilauf-Klinkenkupplungsanordnung 400 dargestellt.
Die Anordnung 400 umfasst ein inneres Laufringglied 402,
das aus einer Mehrzahl von laminierten Scheibengliedern ähnlich dem
inneren Laufringglied 364 umfasst ist, das oben an Hand
der 38–41B erläutert
ist, und umfasst auch ein äußeres Laufringglied 404.
Das äußere Laufringglied 404 umfasst
eine Mehrzahl von Schiebekeilen 406, die zum Zusammenfügen des Kupplungsmechanismus 400 in
einem Getriebe oder dergleichen verwendet werden, um die Glieder
festzuhalten.
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Die 45A–B, 46A–B
und 47A–B stellen alternative Formen
oder Ausführungsformen der
Erfindung dar. In den 45A und
B besitzt der Freilauf-Klinkenkupplungsmechanismus 500 ein äußeres Laufringglied 502,
ein inneres Laufringglied 504, eine Mehrzahl von federvorgespannten
Sperrklinkengliedern 506 und zwei Scheiben oder Axialhalteglieder 508 und 510.
Bei dieser Ausführungsform 500 ist
nur das Halteglied 510 derart konfiguriert, dass es für eine Lagerhalterung
an dem inneren Laufringglied sorgt. Dazu greift die ringförmige Fläche 512 an
dem Halteglied 510 mit der ringförmigen Fläche 514 an dem inneren
Laufringglied zusammen.
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Bei
dem in den 46A–B gezeigten Mechanismus 600 ist
ein einziges Halteglied 608 auf einer Seite der Laufringglieder
vorgesehen, um das innere Laufringglied, die Sperrklinkenglieder
und die Federglied in Axialrichtung in Position zu halten. Das Halteglied 608 sorgt
bei dieser Ausführungsform nicht
für eine
Lagerhalterung an dem inneren Laufringglied. Statt dessen wird die
Lagerhalterung durch die Bereiche 610 an dem äußeren Laufringglied 602 zwischen
den Sperrklinkentaschen 612 ausgeübt.
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Wie
in 47A–B
gezeigt ist, kann bei der vorliegenden Erfindung auch ein Leitradglied 702 mit Flügelgliedern 704 mit
erweiterter Länge
verwendet werden.