DE69514429T2

DE69514429T2 - Einweg-Kupplung

Info

Publication number: DE69514429T2
Application number: DE69514429T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Hasegawa
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2015-04-12
Also published as: DE69514429D1; EP0692650B2; EP0692650A1; EP0692650B1; DE69514429T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mechanische Vorrichtungen und im speziellen auf eine Einwegkupplung.
Eine Einwegkupplung des bisherigen Stands der Technik wird wie in Fig. 6 konstruiert. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist jeweils einer einer Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen 5 zwischen einem Außendrehteil 1 und einem Innendrehteil 2 mit nur einem Rollteil 4 als Kupplungsrollteil ausgestattet. Ein Abstandhalter 7 und eine Feder 8 sind jeweils zwischen jedem Paar Rollen 4 angeordnet, so daß jede Feder 8 ihre entsprechende Rolle 4 in die schmälere Seite des Kupplungsteilzwischenraums 6 stößt, während der Abstandhalter 7 als Reaktionsteil verwendet wird. Wenn der Außendrehteil 1 also in eine Richtung F dreht, ermöglicht dies der Rolle 4, durch die Stoßbewegung der Feder 8 in eine Nockenfläche K1 des Außendrehteils 1 und in eine Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 einzugreifen. Wenn also die Drehkraft zum Außendrehteil 1 zugeführt wird, wird die Drehkraft vom Innendrehteil 2 fast ohne Verzögerung abgegeben.
Da beim bisherigen Stand der Technik jeweils nur ein Kupplungsdrehteil in einem Kupplungsteilzwischenraum angeordnet ist, wird beim Übertragungszeitpunkt eine verhältnismäßig große Übertragungslast auf jeden Rollteil zugeführt, so daß der Rollteil anfällig gegenüber Abnutzung wird. Als Folge der Abnutzung werden die Rollteile verformt, so daß der ineinandergreifende Eingriff zwischen den Rollteilen und den zwei Drehteilen instabil wird, und zwischen dem Außendrehteil und dem Innendrehteil kann es bei der Übertragung zum Rutschen kommen. Zudem werden die Rollteile bei wiederholter Beschleunigung und Verlangsamung des Drehteils auf der Kraftzufuhrseite in Übereinstimmung mit der Überholung des abgebenden Drehteils wiederholt in Richtung der breiteren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume transportiert. Da die Rollen wiederholt auf die Federn treffen, erhöht sich das Risiko, daß die Federn und die Abstandhalter verformt oder beschädigt werden.
Einwegkupplungen des bisherigen Stands der Technik werden in US 2,029,244, in US 5,099,972 und in FR 1,061,396 offenbart, die Kupplungen zeigen, welche Innendrehteile und Außendrehteile mit einer Anzahl von dazwischenliegenden Kupplungsteilzwischenräumen aufweisen, wobei jeder Kupplungsteilzwischenraum jeweils einen oder mehrere Rollteile beinhaltet, die sich zwischen einer ersten Position, bei der zumindest einer der Rollteile eine Drehung der Drehteile bezüglich einander verhindert, und einer zweiten Position, bei der sich beide Drehteile nicht mit der Rolle im Eingriff befinden, so daß eine Drehung der Drehteile bezüglich einander möglich ist, bewegen können.
Die Vorrichtung aus US 2,029,244 weist eine Vielzahl von Rollteilen auf, die jeweils in einem Gehäuse innerhalb jedes Kupplungsteilzwischenraums eingeschlossen sind und einen federgelagerten Drehbolzen verwenden, der jeweils einem Kupplungsteilzwischenraum zugeordnet ist, um die Rollteile in Richtung der ersten Position zu lenken.
Die Vorrichtung aus US 5,099,972 verwendet ebenfalls in jedem Zwischenraum einen durch eine Feder gelenkten Drehbolzen.
Die Vorrichtung aus FR 1,061,396 beinhaltet eine Ausführungsform, in der in jedem Kupplungsteilzwischenraum jeweils zwei Rollteile bereitgestellt sind und einer der Rollteile den anderen effektiv in die erste Position stößt. Um jedoch die Rollteile in die erste Position zu bewegen, wird unter Druck gesetztes Öl verwendet, was die Konstruktion der Vorrichtung komplex macht. Dieses Dokument dient als Basis des Oberbegriffs von Anspruch 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird eine Einwegkupplung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Zusätzliche Merkmale, die in bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einwegkupplung eingeschlossen werden können, werden in den Unteransprüchen offenbart.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zwischen einem Außendrehteil und einem Innendrehteil eine Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen gebildet, die durch Nockenflächen des Außendrehteils und einer Nockenfläche des Innendrehteils festgelegt sind. Die Kupplungsteilzwischenräume sind in der Umfangsrichtung der zwei Drehteile angeordnet. Jeder der Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen beinhaltet eine Vielzahl von Rollteilen, die in der Umfangsrichtung der beiden Drehteile angeordnet ist, und die Lücke zwischen den Nockenflächen des Außendrehteils und der Nockenfläche des Innendrehteils, die jeden Kupplungsteilzwischenraum festlegt, ändert sich in der Umfangsrichtung der beiden Drehteile. Genauer gesagt ist jeweils jeder Kupplungsteilzwischenraum zur Drehrichtung des Außendrehteils und des Innendrehteils hin breiter. Ein Ausrücker ist mit dem Außendrehteil am breiteren Teil jedes Kupplungsteilzwischenraums aus einem Stück geformt, um den Weg der Rollteile, die innerhalb jenes Kupplungsteilzwischenraums angeordnet sind, zu begrenzen.
Zumindest einer von der Vielzahl von Rollteilen, die einzeln in der Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen positioniert sind, ist ein Kupplungsrollteil, der zwischen einer Übertragungs-EIN-Stellung, in der er in die zwei Nockenflächen eingreift, um die beiden Drehteile gemeinsam zu drehen, und einer Übertragungs-AUS-Stellung, in welcher der Eingriff gelöst wird, um zu ermöglichen, daß sich die beiden Drehteile bezüglich einander drehen, geschaltet wird. Wenn die Rollteile zur breiteren Seite der Kupplungsteilzwischenräume transportiert werden, dienen die Ausrücker dazu, die Rollteile direkt aufzunehmen, um die Bewegungsgrenze der Rollteile festzulegen.
Die an den schmalen Seiten der Kupplungsteilzwischenräume angeordneten Rollteile sind so ausgeführt, daß sie als Kupplungsrollteile dienen, die in die Nockenflächen eingreifen, und die an den breiteren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume angeordneten Rollteile sind so ausgeführt, daß sie als Steuerrollteile für die Kupplungsrollteile dienen. Wenn der Außendrehteil und der Innendrehteil auf der Kraftzufuhrseite als Reaktion auf die Antriebseingabe zu drehen beginnen, werden die Steuerrollteile durch ihre Berührung mit dem Drehteil auf der Kraftzufuhrseite um ihre Achsen gedreht, um die Kupplungsrollteile zu den schmalen Seiten der Kupplungsteilzwischenräume zu transportieren. Während sich also der Drehteil auf der Kraftzufuhrseite dreht, bewegen sich die Kupplungsteilzwischenräume schnell zu den schmalen Seiten der Kupplungsteilzwischenräume, um in die Nockenflächen einzugreifen, so daß sich der Außendrehteil mit dem Innendrehteil integral drehen kann.
Die Vielzahl von Rollteilen in jedem Kupplungsteilzwischenraum kann gleiche Durchmesser aufweisen oder andernfalls kann die Vielzahl von Rollteilen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei der Rollteil mit dem breiteren Durchmesser in der Vorwärtsrichtung der Antriebsrichtung der zwei Drehteile angeordnet ist. Die Vielzahl von Rollteilen kann solche Durchmesser haben, daß zwischen den Rollteilen während der Betätigung Zwischen räume vorhanden sind, oder andernfalls kann die Vielzahl von Rollteilen solche Durchmesser haben, daß die Vielzahl von Rollteilen einander berührt, während sie sich in Richtung der schmaleren Seite des Kupplungsteilzwischenraums bewegt. Die letztgenannte Ausführung ermöglicht, daß der Außendrehteil mit flachen Nockenflächen geformt werden kann, wenn jedoch der Außendrehteil mit durchgehend glatten Nockenflächen geformt ist, kann die Vielzahl von Rollen solche Durchmesser haben, daß die Vielzahl von Rollen in jedem Kupplungsteilzwischenraum zusammen in die Nockenflächen eingreift.
Wenn die Vielzahl von Rollteilen so ausgeführt ist, daß von Anbeginn des Betriebs an jeder der Vielzahl von Rollteilen in die Nockenflächen eingreift, um den Außendrehteil mit dem Innendrehteil zusammenzuführen, d. h., so daß alle Rollteile als Kupplungsrollteile dienen, dann verteilt sich die Übertragungslast, die beim bisherigen Stand der Technik von einem Rollteil getragen wird, auf jeden der Kupplungsteilzwischenräume unter der Vielzahl von Rollteilen, so daß die Rollteile weniger abgenutzt werden als jene des bisherigen Stands der Technik.
Wenn es erwünscht ist, kann die Einwegkupplung so ausgeführt werden, daß kein Rollteil in die Nockenflächen eingreift, um den Außendrehteil und den Innendrehteil von Anbeginn des Betriebs an zusammenzuführen. In diesem Fall dient einer oder mehrere der Vielzahl von Rollteilen anfänglich als Kupplungsrollteil, um in die Nockenflächen einzugreifen, wohingegen die restlichen Rollteile vom Eingriff in die Nockenflächen ferngehalten werden, indem sie in einer anderen Größe als die Kupplungsrollteile geformt werden oder indem sie daran gehindert werden, sich zu der schmaleren Seite der Kupplungsteilzwischenräume zu bewegen und dadurch daran gehindert werden, in die Nockenflächen einzugreifen. Wenn einige der Rollteile anfänglich daran gehindert werden, in die Nockenflächen einzugreifen, indem sie in ei ner anderen Größe gestaltet werden als die Kupplungsrollteile, kann, wenn sich die von Anbeginn des Betriebs an als Kupplungsrollteile dienenden Rollteile abzunutzen beginnen, ihre Funktion entweder ausgewechselt oder durch anfänglich nicht in Betrieb genommene Rollteile ergänzt werden. Zum Beispiel werden die Rollteile, die von Anbeginn des Betriebs an als Kupplungsrollteile dienten, wenn sie sich abnutzen, weiter auf die schmalere Seite der Kupplungsteilzwischenräume befördert. Dann bewegen sich die Rollteile, die vor der Abnutzung an den breiteren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume positioniert wurden und die nicht als Kupplungsrollteile dienten, in Richtung der schmaleren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume, so daß sie ebenfalls in die Nockenflächen eingreifen, um nun als Kupplungsrollteile zu dienen. Anders ausgedrückt, wenn ein Rollteil, der von Anbeginn des Betriebs an als Kupplungsrollteil diente, in einem verhältnismäßig frühen Stadium aufgrund einer verhältnismäßig schweren Übertragungslast wie beim bisherigen Stand der Technik abgenützt werden sollte, arbeitet ein neuer Rollteil zusammen mit dem abgenützten Rollteil, um die Übertragungsfunktion zuverlässig durchzuführen. Andernfalls kann die Funktion des Rollteils, der von Anbeginn des Betriebs an als Kupplungsrollteil diente, durch den neuen Kupplungsrollteil ersetzt werden, so daß der neue Kupplungsrollteil den Außendrehteil und den Innendrehteil zusammenführt, so daß sie sich integral drehen können. Folglich ist die Nutzungsdauer der Einwegkupplung länger als diejenige von Kupplungen des bisherigen Stands der Technik, sogar wenn die einzelnen Rollteile dieselben Verschleißraten aufweisen wie diejenigen des bisherigen Stands der Technik.
Ob jeder der Vielzahl von Rollteilen von Anbeginn des Betriebs an als Kupplungsrollteile dient oder ob ein Rollteil erst nach einer gewissen Betriebszeit als Kupplungsrollteil dient, die Bewegungsgrenzen der Rollteile können beim Überholzeitpunkt festgelegt werden, während ermöglicht wird, daß die Kupplungsrollteile verhältnismäßig schnell in die beiden Drehteile eingreifen, indem die Federn des bisherigen Stands der Technik durch Ausrücker ersetzt werden, die integral auf dem Außendrehteil geformt sind. Genauer gesagt sind die mit dem Außendrehteil integral geformten Ausrücker unelastische Ausrücker, so daß sie im Gegensatz zu den Federn des bisherigen Stands der Technik keine Steuerkraft zum Stoßen der Rollteile besitzen. Die unelastischen Ausrücker ermöglichen jedoch ihrerseits, daß die Vielzahl von Rollteilen in jedem Kupplungsteilzwischenraum jeweils so angeordnet wird, daß ihr eigener Bewegungsspielraum an sich klein ist. Folglich greifen die Rollteile, auch wenn die Bewegungsgrenze der Rollteile durch die unelastischen Ausrücker bei dem Überholzeitpunkt festgelegt ist, bei der Eingabezeit aufgrund ihres an sich kleinen Bewegungsspielraums schnell in die beiden Drehteile ein. Zusätzlich greifen die Rollteile bei der Ausgabezeit schnell in die zwei Drehteile ein, da ein oder mehrere Rollteile als Steuerrollrollteile dienen, um die Bewegung der restlichen Rollteile in Richtung der schmaleren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume zu unterstützen. Diese kann auch dann vorkommen, wenn der Kupplungsrollteil schon abgenützt ist.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Ausrücker sind die in den Kupplungen des bisherigen Stands der Technik verwendeten Federn und Abstandhalter nicht mehr nötig, wodurch eine lange Betriebszeit ohne Verformungen und Beschädigungen, die beim bisherigen Stand der Technik verwendeten Federn und Abstandhaltern auftraten, ermöglicht wird. Auch wenn in der vorliegenden Erfindung Hilfsfedern zum Stoßen der Rollteile hinzugefügt würden, um die Kupplungsrollteile in Richtung der eingreifenden Seiten zu bewegen, würden sie wahrscheinlich ein weitaus schwächere Federkraft benötigen als die Federn des bisherigen Stands der Technik und die Ausrücker, die integral auf dem Außendrehteil geformt sind, könnten ihre Kraft direkt auf die Rollteile ausüben, so daß die Federn kaum verformt oder beschädigt würden, obwohl sie an die Rollteile anstoßen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einwegkupplung;
Fig. 2 ist ein Querschnittsdiagramm einer speziellen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungsteilzwischenraums, wobei eine Übertragungs- AUS-Stellung gezeigt wird;
Fig. 3 ist ein Querschnittsdiagramm einer speziellen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungsteilzwischenraums, wobei eine Übertragunge- EIN-Stellung gezeigt wird;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungsteilzwischenraums;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einwegkupplung; und
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer im bisherigen Stand der Technik bekannten Einwegkupplung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einwegkupplung. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Einwegkupplung mit Rollen konstruiert, indem eine Vielzahl von Rollen 3 und 4 zwischen einem Außendrehteil 1 mit einem Riemenscheibenteil 1a und einem Innendrehteil 2 angeordnet ist. Der Innendrehteil 2 ist an der Innenseite des Außendrehteils 1 angeordnet, so daß er sich koaxial mit dem Außendrehteil 1 sowie bezüglich desselben dreht. Die Vielzahl von Rollen 3 und 4 weist Drehachsen auf, die genau oder im allgemeinen parallel zur Drehachse X der beiden Drehteile 1 und 2 stehen und in der Umfangsrichtung der beiden Drehteile 1 und 2 nebeneinander liegen. Der Außendrehteil 1 ist mit einem Riemen verbunden, so daß er durch einen (nicht dargestellten) Motor in Drehrichtung F angetrieben wird, und der Innendrehteil 2 ist bei seiner Öffnung 2a mit der (nicht dargestellten) anzutreibenden Vorrichtung verbunden. Genauer gesagt ist die Einwegkupplung so konstruiert, daß die Drehkraft in die Richtung F vom Motor zum Außendrehteil 1 eingegeben werden kann und als Antriebskraft vom Innendrehteil 2 zur Vorrichtung ausgegeben werden kann, während es der Vorrichtung ermöglicht wird, durch die Drehungsträgheit, wenn der Motor gestoppt oder verlangsamt wird, zu überholen, wie weiter unten genau beschrieben wird.
Zwischen dem Außendrehteil 1 und dem Innendrehteil 2 sind sechs Kupplungsteilzwischenräume 5 geformt, die in der Umfangsrichtung der beiden Drehteile 1 und 2 angeordnet sind. Jeder Kupplungsteilzwischenraum weist zwei der vorher genannten Rollen 3 und 4 auf. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist jeder Kupplungsteilzwischenraum 5 durch eine der sechs Nockenflächen K1, die auf dem Innenumfang des Außendrehteils 1 geformt sind, und eine Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2, welche der Nockenfläche K1 gegenüberliegt, festgelegt. Jede der sechs Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 ist zu einer gebogenen Oberfläche geformt, so daß die Nockenfläche K1 sich mehr und mehr der Nockenfläche K2 in der der Richtung F gegenüberliegenden Richtung annähert. Zudem ist jede Nockenfläche K1 in der Umfangsrichtung des Außendrehteils 1 so lang, daß sie sich über eine Winkelbreite C, die um eine Winkelbreite B schmaler als eine Winkelbreite A ist, die einem Sechstel des Innenumfangs des Außendrehteils 1 entspricht. Die Winkelbreite B erstreckt sich über einen gebogenen Ausrücker 1b, der integral mit dem Außendrehteil 1 geformt ist. Die Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2, welches der Nockenfläche K1 des Außendrehteils 1 entspricht, ist Teil des Außenumfangs eines Zylinders auf der Achse X des Außendrehteils 1. Somit wird jeder Kupplungsteilzwischenraum 5 zu einer nach vorne auseinanderlaufenden Kammer geformt, in welcher der Spalt zwischen der Nockenfläche K1 des Außendrehteils 1 und der Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 in der Drehrichtung der beiden Drehteile 1 und 2 breiter wird.
In jedem der sechs Kupplungsteilzwischenräume 5 sind die Rollen 3 und 4, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, so hergestellt, daß die Rolle 3 an der vorderen Seite der Rolle 4 in der Richtung F des Außendrehteils 1 und des Innendrehteils 2 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist die Rolle 3 einen Durchmesser D3 auf, der größer als der Durchmesser D4 der Rolle 4 ist. Eine Übertragung wird EINgeschaltet, wenn die Rolle 4 zur schmaleren Seite des Kupplungsteilzwischenraums 5 hin befördert wird, um die in Fig. 3 gezeigte Position einzunehmen. Genauer gesagt dienen die Rollen 4 als Kupplungsrollen und greifen, wenn die Übertragung EINgeschaltet ist, in die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 und die Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 ein, um den Außendrehteil 1 und den Innendrehteil 2 gemeinsam zu drehen. Die Übertragung ist AUSgeschaltet, wenn die Rollen 4 von der vorher erwähnten EIN-Stellung in Richtung der breiteren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume 5 zur oder in die Nähe der in Fig. 2 gezeigten Position gerückt werden, wobei sie an die Rollen 3 anstoßen, die von den vorher erwähnten Ausrückern 1b des Außendrehteils 1 aufgenommen und von ihnen getragen werden. In dieser AUS-Stellung werden die Eingriffe in die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 und in die Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 gelöst, um ein Drehen des Außendrehteils 1 und des Innendrehteils 2 bezüglich einander zu ermöglichen. In der Übertragungs- AUS-Stellung können die Rollen 3 bezüglich ihres Durchmessers D3 und ihr Abstand von den Nockenflächen K1 und K2 so eingestellt werden, daß sie daran gehindert werden können, in die Nockenflächen K1 und K2 einzugreifen, um die Drehung des Außendrehteils 1 und des Innendrehteils 2 bezüglich einander zu ermöglichen.
In dieser Ausführungsform sind die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 zu einer flachen und kontinuierlichen gebogenen Fläche geformt. Folglich kann, obwohl die Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 eine durch den Außenumfang eines Zylinders geformte, gebogene Fläche ist, die Übertragung von der vorher erwähnten AUS-Stellung zur vorher erwähnten EIN-Stellung und umgekehrt geschaltet werden, wobei die Rollen 3 und 4 in Berührung gehalten werden. Das heißt, daß sich die Rollen 3 von den Positionen, in denen sie die vorher erwähnten Ausrücker 1b des Außendrehteils 1 berühren, in die Positionen drehen können, in denen sie die Rollen 4 in der vorher erwähnten EIN-Stellung berühren, während sie in Berührung mit den Rollen 4 stehen.
Während der Motor aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung beschleunigt wird, um den Außendrehteil 1 in Richtung F zu drehen, werden die Rollen 3 dazu gebracht, aufgrund ihres Kontakts mit dem Außendrehteil 1 um ihre Achsen in Richtung des Pfeils in Fig. 2 zu drehen, so daß durch ihre jeweilige Drehkraft die Rollen 4 zu den schmaleren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume 5 befördert werden. Die Rollen 4 greifen dann in die Nockenflächen K1 und K2 ein und befinden sich in der Übertragungs- EIN-Stellung. Folglich gibt der Innendrehteil 2 die Drehkraft vom Außendrehteil 1 an die anzutreibende Vorrichtung ab. Wenn der Motor gestoppt oder verlangsamt wird, während er sich in dieser Stellung befindet, um den Außendrehteil 1 zu stoppen oder zu verlangsamen, so daß die Drehungsträgheit der Vorrichtung auf den Innendrehteil 2 wirkt, dann werden die Rollen 3 und 4 zwischen den beiden Drehteilen 1 und 2 aufgrund ihres Kontakts mit dem Innendrehteil 2 zu den breiteren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume 5 befördert, so daß die Rollen 4 von der EIN- Stellung zur AUS-Stellung gewechselt werden, um die Kopplung zwischen dem Innendrehteil 2 und dem Außendrehteil 1 zu lösen. Folglich kann sich der Innendrehteil 2 bezüglich des Außendrehteils 1 durch die Drehungsträgheit der anzutreibenden Vorrichtung in Richtung F drehen. Dann kommen die Rollen 3 in direkte Berührung mit den Ausrückern 1b und die Rollen 4 kommen mit den Rollen 3 in Berührung, so daß die Ausrücker 1b dazu dienen, die Rollen 3 und 4 aufzunehmen, indem sie Rolle 3 direkt berühren, welche ihrerseits Rolle 4 berührt. In dieser Stellung befinden sich die Rollen 3 und 4 an ihrer Bewegungsgrenze in dieser Richtung und befinden sich in einer Wartestellung für die Bewegung zu den schmaleren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume 5, wenn der Außendrehteil 1 anschließend beschleunigt wird.
Bei dem Übertragungszeitpunkt werden die Rollen 3, wie in Fig. 3 gezeigt, so positioniert, daß sie die Rollen 4 in der vorher erwähnten EIN-Stellung berühren. Wenn es gewünscht wird, können die Rollen 3 daran gehindert werden, in die Nockenflächen K1 und K2 einzugreifen und somit auch daran, die beiden Drehteile 1 und 2 bei dem Übertragungszeitpunkt zu koppeln, indem ihr Durchmesser D3 so eingestellt wird, daß die Rollen 3 einen Abstand von den Nockenflächen K1 und K2 aufweisen. Andernfalls kann die Größe der Rollen 3 so gewählt werden, daß sie wie die Rollen 4 zum Übertragungszeitpunkt in die Nockenflächen K1 und K2 eingreifen, um die beiden Drehteile 1 und 2 miteinander zu koppeln. Mit dieser Konstruktion wird die Last zum Übertragungszeitpunkt zwischen den Rollen 3 und 4 aufgeteilt, so daß die Abnutzung der Rollen 4, die von ihren Übertragungstätigkeiten herrührt, geringer als bei dem Zeitpunkt ist, bei dem nur die Rollen 4 an der Kupplungstätigkeit beteiligt sind.
Zusätzlich zur Struktur, in der die Rollen 4 nur von den Rollen 3 in die Übertragungs-EIN-Stellung gezwungen werden, können auch Hilfsfedern bereitgestellt werden, welche die Rollen 3 zu den schmaleren Seiten der Kupplungsteilzwischenräume 5 treiben, um die Rollen 4 in die Übertragungs- EIN-Stellung zu bringen. Da bei dieser Modifizierung die treibende Kraft der Hilfsfedern um einiges schwächer ist als die der Hilfsfedern des bisherigen Stands der Technik und da die Rollen 3 zum Überholzeitpunkt mit den Ausrückern 1b in Berührung gebracht werden können, damit die Federn nicht bis zu ihren Grenzen verformt zu werden, werden die Federn weniger oft verformt und zerbrochen als diejenigen des bisherigen Stands der Technik.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungsteilzwischenraums. Bei dieser Ausführungsform beinhalten die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 jeweils eine Rippe 9. Die Rippen 9 dienen als Verstärkungsrippen und sind so angeordnet, daß sie den Rollteilen 4 ermöglichen, zwischen der vorher erwähnten Kupplungs-AUS-Stellung und der vorher erwähnten Kupplungs- EIN-Stellung zu wechseln, ohne die Rollteile 3 daran zu hindern, mit den Rollteilen 4 in Berührung zu kommen. Jede Nockenfläche K1 beinhaltet einen Nockenflächenteil 10, der sich auf der breiteren Seite des Kupplungsteilzwischenraums 5 neben der Rippe 9 befindet, und einen Nockenflächenteil 11, der sich auf der schmaleren Seite des Kupplungsteilzwischenraums 5 neben der Rippe 9 befindet. Diese Nockenflächenteile 10 und 11 sind auf einer virtuellen gebogenen Fläche auf einer nicht mit der Drehachse X des Außendrehteils 1 identischen Achse positioniert und weisen allgemein dieselbe Form auf wie die Nockenflächen K1 der Einwegkupplung von Fig. 1 bis 3. Das heißt, daß die Nockenflächen K1 im wesentlichen identisch mit den Nockenflächen K1 von Fig. 1 bis 3 sind und sich glatt den Umfang des Drehteils 1 entlang erstrecken. Somit behindern die Rippen 9 die Tätigkeit der Rollteile 3 und 4 nicht, so daß die Nockenflächen K1, die auf den Nockenflächenteilen 10 und 11 geformt sind, dieselbe Tätigkeit ausführen wie die Nockenflächen K1 von Fig. 1 bis 3, die keine Rippe 9 aufweisen. Im allgemeinen müssen die Nockenflächen keine glatte, kontinuierliche Form aufweisen, solange die Nockenflächen dieselbe Tätigkeit wie die glatten und kontinuierlichen Nockenflächen ausführen können.
Fig. 5 ist ein Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einwegkupplung. In dieser Ausführungsform ist jeder einer Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen 5 zwischen dem Außendrehteil 1 und dem Innendrehteil 2 mit drei Rollteilen 3, 4 und 6 ausgestattet, die in der Umfangsrichtung der beiden Drehteile 1 und 2 angeordnet sind. Diese drei Rollteile 3, 4 und 6 sind so angeordnet, daß der Rollteil 3 die am weitesten vorne liegende Position in der Drehrichtung F der beiden Rollteile 1 und 2 einnimmt; der Rollteil 6 nimmt die am weitesten hinten liegende Position ein; und der Rollteil 4 liegt zwischen den Rollteilen 3 und 6. Die Durchmesser D3, D4 und D6 der Rollteile 3, 4 und 6 sind folgendermaßen angeordnet:
D3 > D4 > D6.
In dieser Ausführungsform bilden alle drei Rollteile 3, 4 und 6 Kupplungsrollteile, so daß, wenn der Außendrehteil 1 sich in die Richtung F dreht, die drei Rollteile 3, 4 und 6 in die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 und die Nockenfläche K2 des Innendrehteils 2 eingreifen können, um die beiden Drehteile 1 und 2 so zu koppeln, daß sie sich gemeinsam drehen können.
Wenn nicht alle Rollteile 3, 4 oder 6 als Kupplungsrollteile dienen, ob durch ihre Konstruktion oder aufgrund eines Größenunterschieds wegen Herstellungsfehlern, dann können die restlichen Rollteile, nachdem die anfänglichen Kupplungsrollteile abgenutzt worden sind, als Kupplungsrollteile dienen, um die beiden Drehteile 1 und 2 miteinander zu koppeln. Andernfalls können nur die nicht abgenutzten Rollteile als Kupplungsrollteile dienen, um die beiden Drehteile 1 und 2 miteinander zu koppeln, wodurch die abgenutzten Rollteile in der Übertragungstätigkeit ersetzt werden.
Haben die Nockenflächen K1 des Außendrehteils 1 eine gebogene Form und weisen glatte und kontinuierliche gebogene Oberflächen auf, können die drei Rollteile 3, 4 und 6 einander in der gleichen Weise berühren wie in der in Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsform. Das heißt, daß sie zwischen der Eingriffsstellung und der aus dem Eingriff gelösten Stellung bezüglich der Nockenflächen K1 und K2 geschaltet werden können, während sie einander berühren. Wenn der Außendrehteil 1 sich dreht, können daher die Rollteile, die an der vorderen Seite der Drehrichtung positioniert sind, die Rollteile an der hinteren Seite zur schmaleren Seite der Kupplungsteilzwischenräume hin stoßen, um schnell in die Nockenflächen einzugreifen.
Wenn es gewünscht wird, könnten die Rollen 3, 4 und 6 die Form von Rollenlagern annehmen, die sich in der Richtung entlang der Drehachse X des Außendrehteils 1 und des Innendrehteils 2 erstrecken. Bei dieser Konstruktion berühren die Rollen 3, 4 und 6 die beiden Drehteile 1 und 2 linear, so daß sie so viel Übertragungslast wie möglich tragen können, ohne daß es zu Kerben kommt, die sonst als Folge der Einwirkung der Übertragungslast auf die Rollen und die Drehteile hervorgerufen werden können. Demgemäß kann die zu übertragende Drehkraft so viel wie möglich erhöht werden.
Während Obiges eine vollständige Beschreibung einiger erfindungsgemäßer Ausführungsformen ist, können verschiedene Änderungen angebracht werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Konstruktion angewendet werden, in welcher wie in den vorhergehenden Ausführungsformen der Außendrehteil an der Eingabeseite und der Innendrehteil an der Ausgabeseite angeordnet ist, sondern auch auf eine Einwegkupplung, bei welcher der Innendrehteil an der Eingabeseite und der Außendrehteil an der Ausgabeseite angeordnet ist. Demgemäß soll der Bereich der Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

1. Eine Einwegkupplung, bestehend aus:

einem Innendrehteil (2);

einem Außendrehteil (1);

wobei eine Fläche (K2) des Innendrehteils (2) und eine Fläche (K1) des Außendrehteils (1) eine Vielzahl von Kupplungsteilzwischenräumen (5) definieren, so daß eine Breite jedes Kupplungsteilzwischenraumes zwischen einem breiteren Teil und einem schmaleren Teil variiert;

einem ersten und einem zweiten Rollteil (3, 4), die in jedem Kupplungsteilzwischenraum angeordnet sind;

einem Ausrücker (1b), der bei dem breiteren Teil jedes Kupplungsteilzwischenraums (5) angeordnet ist, wobei der Ausrücker mit zumindest einem des Innen- oder des Außendrehteils einstückig geformt ist und wobei der Ausrücker ausgeführt ist, um den ersten Rollteil (3) direkt aufzunehmen und die Bewegung des ersten Rollteils (3) innerhalb des Kupplungsteilzwischenraums (5) zu begrenzen;

wobei vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer, wenn er sich in einer ersten Position befindet, die Flächen (K2, K1) des Innen- sowie des Außendrehteils (2, 1) berührt, um deren Drehung bezüglich einander zu verhindern; und wobei vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer die Drehung des Innen- und des Außendrehteils (2, 1) bezüglich einander ermöglicht, wenn er sich in einer zweiten Position befindet;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Fläche des Ausrückers (1b) in jedem Kupplungsteilzwischenraum (5), der angepaßt ist, um den ersten Rollteil direkt aufzunehmen, einen Krümmungsradius aufweist, der im wesentlichen gleich groß wie der Krümmungsradius der Außenfläche des ersten Rollteils (3) ist; und

der erste Rollteil (3) ausgerichtet ist, um durch die Berührung des ersten Rollteils (3) mit zumindest einem des Innen- oder des Außendrehteils (2, 1) zu einer Drehung um seine eigene Achse veranlaßt zu werden, so daß vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer in der ersten Position angeordnet wird.

2. Einwegkupplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Rollteil (3, 4) mit den Flächen (K1, K2) des Außendrehteils (1) sowie des Innendrehteils (2) in sicherem Kontakt ist, wenn sich vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer in der ersten Position befindet.

3. Einwegkupplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Rollteil (3, 4) einander berühren, wenn sich vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer in der ersten Position befindet.

4. Einwegkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der erste und der zweite Rollteil (3, 4) voneinander getrennt sind, wenn sich vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer in der ersten Position befindet.

5. Einwegkupplung gemäß Anspruch 1, wobei nur der zweite Rollteil (4) mit den Flächen (K1, K2) des Außendrehteils (1) sowie des Innendrehteile (2) in sicherem Kontakt ist, um eine Drehung der beiden bezüglich einander zu verhindern.

6. Einwegkupplung gemäß Anspruch 5, wobei der erste Rollteil (3) den zweiten Rollteil (4) berührt, wenn der zweite Rollteil (4) mit den Flächen (K1, K2) des Außendrehteils (1) sowie des Innendrehteils (2) in sicherem Kontakt ist.

7. Einwegkupplung gemäß Anspruch 6, wobei der erste Rollteil (3) die Fläche (K1) des Außendrehteils (1) berührt und rollt, um den zweiten Rollteil (4) anzustoßen, so daß der zweite Rollteil (4) mit den Flächen (K1, K2) des Außendrehteils (1) sowie des Innendrehteils (2) in sicherem Kontakt ist, um deren Drehung zu verhindern.

8. Einwegkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 7, wobei der erste Rollteil (3) gleich groß wie der zweite Rollteil (4) ist.

9. Einwegkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Rollteil (3) vor dem zweiten Rollteil (4) in der Drehrichtung des Innendrehteils (2) und des Außendrehteils (1) angeordnet ist und wobei der erste Rollteil (3) einen größeren Durchmesser als der zweite Rollteil (4) aufweist.

10. Einwegkupplung gemäß Anspruch 9, wobei die Fläche (K1) des Außendrehteils (1) als eine kontinuierliche, glatte Kurve geformt ist, so daß sich der erste und der zweite Rollteil (3, 4) berühren, wenn vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer von der ersten Position zur zweiten Position übergeht.

11. Einwegkupplung gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, die eine Vielzahl von Rollteilen (3, 4, 6) beinhaltet, die in jedem Kupplungsteilzwischenraum angeordnet ist, wobei die Vielzahl der Rollteile den ersten Rollteil (3) und den zweiten Rollteil (4) und zumindest einen nachfolgenden Rollteil (6) beinhaltet.

12. Einwegkupplung gemäß Anspruch 11, wenn abhängig von Anspruch 3 oder einem der davon abhängenden Ansprüche, wobei die Vielzahl der Rollteile (3, 4, 6) einander berührt, während die Drehung des Innendrehteils (2) und des Außendrehteils (1) bezüglich einander verhindert wird.

13. Einwegkupplung gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wenn abhängig von Anspruch 10, wobei die Fläche (K1) des Außendrehteils (1) als eine kontinuierliche, glatte Kurve geformt ist, so daß die Vielzahl der Rollteile (3, 4, 6) in jedem Kupplungsteilzwischenraum einander berührt, wenn vom ersten oder zweiten Rollteil (3, 4) zumindest einer von der ersten Position zur zweiten Position übergeht.

14. Einwegkupplung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsteilzwischenräume nicht mit Federn zum Hinlenken der Rollteile (3, 4, 6) zur ersten Position ausgestattet sind.

15. Einwegkupplung gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Innendrehteil (2) und dem Außendrehteil (1) ein im allgemeinen zylindrischer Zwischenraum bereitgestellt ist, und wobei die einzigen Teile der Einwegkupplung, die in dem im allgemeinen zylindrischen Zwischenraum angeordnet sind, die Rollteile (3, 4, 6) sind.