DE8012661U1

DE8012661U1 - Freilauf

Info

Publication number: DE8012661U1
Application number: DE19808012661U
Authority: DE
Original assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Current assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2456258B1; US4347920A; IT1128286B; ES258041U; ES258041Y; GB2051260A; FR2456258A1; IT8067736A0

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Freilauf oder eine Freilaufkupplung mit profilierten Klemmkörpern in Form von Nocken, die zwischen der Bohrung eines Lageraußenringes und der Außenoberfläche eines zu dieser Bohrung konzentrischen Lagerinnenringes oder einer Welle angeordnet sind'.

Die verschiedenen Freilaufanordnungen dieser Art unterscheiden sich insbesondere durch den Käfig, der mehrere Funktionen erfüllen muß: Er hält die Nocken oder Klemmkörper in einem regelmäßigen Umfangsabstand, er hält die Ausrichtung der Klemmkörper mit ihren Mantellinien in Axialrichtung aufrecht, er übt einzeln auf jeden Klemmkörper ein elastisches Rückführ-Drehmoment auf, und er stellt in vielen Fällen die Halterung der Klemmkörper in dem Käfig während der Handhabung des mit den Klemmkörpern versehenen Käfigs vor der Einführung zwischen den Lageraußenring und die Welle sicher. Zu diesem Zweck weist der Käfig ein starres Bauelement und elastische Elemente auf, die in vielen Fällen zu einem einzigen elastischen Element in Form eines kontinuierlichen Bandmaterials vereinigt sind. Damit jedoch alle vorstehend genannten Funktionen erfüllt werden,ist es erforderlich, daß die beiden Elemente und insbesondere das elastische Element eine große Kompliziertheit hinsichtlich ihrer Form,verbunden mit einer extremen Präzision aufweisen. Daher sind Freilaufanordnungen dieser Art im allgemeinen relativ aufwendig und praktisch nur für spezielle Anwendungen und mit großem Abmessungen verwendbar.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Freilauf mit Klemmkörpern zu scha: fen, bei dem der Käfig und das einzige elastische Element

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in sehr einfacher Weise herstellbar sind und geringe Anforderungen an die Präzision stellen.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß ausgehend von einem Freilauf mit einem Käfig und einem elastischen Element oder einer Feder aus kontinuierlichem Bandmaterial dadurch gelöst, daß der Käfig die Form eines einzigen einstückigen Formstückes, vorzugsweise aus Kunststoffmaterial mit Ausnehmungen für jeden Klemmkörper aufweist, während die Feder am Umfang dieses Käfigs angeordnet ist und elastische Finger aufweist, die in das Innere jeder Ausnehmung vorspringen und elastisch auf den entsprechenden Klemmkörper an einer Mantellinie in der Nähe der Welle einwirken, daß eine in der Nähe des Umfanges angeordnete und der genannten Mantellinie gegenüberliegende Mantellinie an der gegenüberliegenden Innenfläche der Ausnehmung anliegt, so daß die Feder auf den Klemmkörper eine im wesentlichen tangentielle seitliche Kraft ausübt, die mit der Reaktionskraft der Wand der Ausnehmung zusammenwirkt, um das gewünschte Rückführ-Drehmoment zu schaffen, und daß der Käfig oder die Feder Vorsprünge aufweist, die mit öffnungen in der Feder bzw. dem Käfig zusammenwirken, um die winkelmäßige Festlegung zwischen dem Käfig und der Feder zu erzielen. Jeder Klemmkörper wird an einer Bewegung nach innen vorzugsweise durch die elastischen Finger und die Wand der Ausnehmung gehindert und die Feder und die Kleramnocken werden an einer Bewegung nach außen durch eine Hülse gehindert, die am Umfang der gesamten Baugruppe angeordnet ist.

Diese Hülse kann durch eine Hülse gebildet sein, die so umgebördelt ist, wie dies bei Lagerhülsen für Nadellager zum Festhalten der Lagernadeln üblich ist,wobei diese Hülse dann den Lageraußenring des Freilaufs bilden kann, oder die Hülee kann bei einer abgeänderten Ausführungsform durch eine vorübergehend verwendete Hülse gebildet sein,

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die die Handhabung des Käfigs bis zur Montage in dem tatsächlichen Lageraußenring durch axiales Verschieben aus dieser vorübergehend verwendeten Hülse heraus ermöglicht.

Die die winkelmäßige Ausrichtung ermöglichenden Vorsprünge können am Umfang des Käfigs angeformt sein und mit aus der Feder ausgestanzten Öffnungen zusammenwirken oder sie können andererseits durch Pinger der Feder gebildet sein, die nach innen umgebogen sind und in zusätzliche Öffnungen des Käfigs eintreten. Im letzteren Fall kann das Ende dieser Finger tangential umgebogen sein, so daß es sich an dem entsprechenden Teil des Käfigs anklammern kann und die Halterung der Feder sicherstellen kann oder hierzu beitragen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Neuerung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab einer ersten Ausführungsform des Freilaufs in der Betriebsstellung

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht der Ausführungsform des Freilaufs .im Lieferzustand vor der Montage

Fig. 3 in weniger großem Maßstab eine Draufsicht auf eine entsprechende Feder

Fig. 4, den Figuren 1, 2 und 3 entsprechende Ansichten einer zweiten Ausführungsform.

Wie dies aus Figur 1 zu erkennen ist_;weist die gezeigte Ausführungsform des Freilaufs oder der Freilaufkupplung eine gewisse Anzahl von profilierten Klemmkörpern 1 auf, die zur Erzielung einer Klemmwirkung zwischen einem Lageraußenring 2 und einem Lagerinnenring 3 oder einer Welle angeordnet sind.

Die dargestellte Ausführungsform des Käfigs Ά dient dazu, einen regelmäßigen Abstand zwischen den verschiedenen Klemmkörpern 1 sowie ihre axiale Ausrichtung sicherzustellen. Dieser Käfig H ist in Form eines einzigen Stückes aus geformten Material, vorzugsweise aus ein Füllmaterial enthaltendem Kunststoffmaterial hergestellt und er weist zellenförmige Ausnehmungen 5 in Form von rechtwinkligen Fenstern auf, die zwischen sich massive aufeinanderfolgende Stäbe oder Blöcke 6 abgrenzen, die an ihren beiden Enden durch kreisringförmige kontinuierliche Flansche 7 vereinigt sind.

Um andererseits die Klemmwirkung auszulösen,d.h. um auf jeden Klemmkörper 1 ein Drehmoment in Richtung des Pfeils 8 auszuüben, ist eine einzige Feder 9 vorgesehen, die an der Stelle jeder Ausnehmung 5 eine oder mehrere flexible Finger oder Lappen 10 aufweist,die mit zwei getrennten Enden 11 versehen sind, die jeweils auf die Enden einer Mantellinie des Klemmkörpers 1 in der Nähe der Welle 3 einwirken, um hier eine elastische Kraft auszuüben, die durch den Pfeil 12 dargestellt ist. Der Klemmkörper 1 steht andererseits über eine andere Mantellinie in der Nähe des Lageraußenringes 2 und entgegengesetzt zu den Enden 11 der elastischen Lappen mit der entsprechenden Endfläche 13 der

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Ausnehmung 5 in Berührung und diese Endfläche übt entsprechend eine Reaktionekraft aus, die durch den Pfeil 14 dargestellt ist. Diese beiden Kräfte 12 und 14 rufen zusammen das elastische Rückführdrehmoment 8 hervor, und zwar in Kombination mit den Klemmkräften, die zwischen dem Klemmkörper und dem Lageraußenring 2 und dem Lagerinnenring 3 ausgeübt werden.

Wie dies aus den Zeichnungen zu erkennen ist verläuft die Endfläche 13 im wesentlichen radial, so daß die Kraft I¹J zur eigentlichen Reibung tangential steht, und andererseits ist die Kraft 12 ebenfalls im wesentlichen tangential^' edoch vorzugsweise leicht schräg nach außen geneigt, wie dies dargestellt ist.

Die einzige Feder 9 ist aus einem durchgehenden kontinuierlichen Bandmaterial in bekannter Weise durch Ausstanzen, Biegen und thermische Behandlung hergestellt,, worauf ein Schneiden auf die gewünschte Länge zum Zeitpunkt der Verwendung folgt. In Figur 3 ist die Form der Feder ausführlich dargestellt, wobei die strichpunktierte Linie der ausgestanzten ebenen Form vor dem Biegen entspricht. Es ist damit erforderlich, einerseits die axiale und tangentiale Festlegung dieser Feder auf dem Käfig 4 zu erzielen und andererseits muß diese Feder am Umfang des Käfigs 4 festgehalten werden, wo sie angebracht wird.

Die beiden erst genannten Funktionen werden durch Vorsprünge 15 erfüllt, die direkt am Umfang des Käfigs 4 angeformt sind und praktisch in Berührung mit der Innenbohrung des Lageraußenringes 2 kommen. Diese Vorsprünge wirken mit geeigneten öffnungen Io zusammen, die in der Feder 9 ausgestanzt sind, wie dies aus den Figuren 1 und 3 zu erkennen ist. Zwischen dem Umfang des Käfigs 4 und der Innenbohrung des Lageraußenringes 2 kann ein erhebliches Spiel von fast

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dem zweifachen der Stärke der Feder 9 vorgesehen werden so daß an die Feder beim Stanzen keine sehr großen Präzisionsforderungen gestellt werden müssen. Weil die Feder im Ruhezustand eine geradlinige Form aufweist, versucht sie sich auf Grund ihrer Steifigkeit am Außenumfang dieses Spiels anzulegen, d.h. in Berührung mit dem Lageraußenring 2, doch paßt sie sich automatisch an das innere dieses Spiels in Abhängigkeit von den Toleranzen der öffnungen 16 und der Vorsprünge 15 an.

Um sicherzustellen, daß diese Feder an diesem Umfang gehalten wird und daß die Klemmkörper 1 in den Ausnehmungen 5 festgehalten werden,ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform in der in Figur 2 gezeigten Weise vorgesehen, daß die aus dem Käfig 4, der Feder 9 und den Klemmkörpern 1 bestehende Baugruppe im Inneren einer Hülse aus dünnem gehärtetem Stahl mit umgebogenen Rändern angeordnet ist, die sich radial in. Richtung auf den Mittelpunkt erstrecken, wobei diese Hülse von derArt ist, wie sie für Nadellager mit Nadelhalterung verwendet wird. Diese Hülse bildet dann als solche den Lageraußenring 2 und sie wird auf Grund ihrer geringen Stärke ihrerseits in die Bohrung 17 des Teils eingepreßt, in der der Freilauf befestigt werden soll.

Die Baugruppe wird daher in der in Figur 2 gezeigten Form geliefert, in der sie von der äußeren Hülse 2 umschlossen ist, es ist jedoch andererseits leicht zu erkennen, daß es auf der Seite der Welle nicht erforderlich ist, einen Lagerinnenring vorzusehen, weil die Gesamtheit der weiter oben erwähnten, schräg nach außen verlaufenden Kräfte 12 und 14 dazu beiträgt, die Klemmkörper 1 jeweils in den Ausnehmungen festzuhalten.

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Die beschriebene Baugruppe des Freilaufs weist daher einen sehr wirtschaftlichen Aufbau auf, weil die einfachen Formen und die geringen Präzisionsanforderungen an das den Käfig k bildende Formstück und das die Feder 9 bildende kontinuierlich gestanzte, gebogene und gehärtete Teil den Käfig und die Feder zu relativ leicht erhältlichen Teilen machen,wobei auch die Hülse 2 ein gängiges Teil ist, das wenig aufwendig ist und es ermöglicht, daß an die Bohrung 17 Forderungen hinsichtlich einer großen Härte und einer Oberflächenpolitur nicht gestellt werden müssen, was anderenfalls bei Fehlen dieser Hülse der Fall sein würde.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform ist es weiterhin möglich, die gehärtete und mit umgebördelten, eine Halterung ergebenden Rändern versehene Hülse durch eine einfache rohrförmige Hülse aus beliebigem Material zu ersetzen, die lediglich dazu dient, die Handhabung der Baugruppe vor ihrer Montage zu ermöglichen. In diesem Fall wird die die äußere Klemmbahn bildende Bohrung direkt in dem Teil, in dem der Freilauf angeordnet werden soll, durch mechanische Bearbeitung ausgebildet und die aus dem Käfig, den Klemmkörpern und der Feder bestehende Baugruppe wird dadurch an ihren Platz überführt, daß sie in Axialrichtung aus der provisorischen Transporthülse heraus verschoben wird, die dann wiederverwendet oder fortgeworfen werden kann.

Die vorstehenden Ausführungen gelten auch für die abgeänderte Ausführungsform nach den Figuren ¹J bis 6, wobei der eigentliche Unterschied darin besteht, daß die Vorsprünge 15a mit der Feder 9a verbunden sind und daß die Öffnungen l6a in dem Käfig 4a ausgebildet sind. Die vorstehend beschriebenen Stäbe oder Blöcke 6 sind hierbei in zwei Blöcke 6a und 18 unterteilt, zwischen denen jeweils Ausnehmungen 5 und Öffnungen l6a ausgebildet sind. Weiterhin ist es vorteilhaft, jeden Vorsprung 15a mit einem in Tangentialrichtung umgeboge-

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nen Ende 19 zu versehen, das sich unter jedem Block 18 anhacken kann, der zu diesem Zweck an seinem Basisteil ausgenommen oder zurückversetzt ist. Dieses Anha_wken der Feder 9a ermöglicht es, die Feder am Umfang des Käfigs 4 festzuhalten, so daß die äußere Hülse 2 nur noch die Halterung der Klemmkörper 1 sicherstellen muß.

Wie bei der eingangs beschriebenen Ausführungsform kann für diese Hülse 2 eine gehärtete, als Lageraußenring dienende Hülse, die bei der Montage an ihrem Platz bleibt, oder eine provisorische Transporthülse verwendet werden. Im letzteren Fall ist es wesentlich, festzustellen, daß in der in Figur 5 dargestellten Transportstellung der Klemmkörper 1 mit seinen beiden Vorsprüngen mit dem Käfig 4 oder dem umgebogenen Ende 19 entlang zweier Berührungsmantellinien 20 und 21 in Berührung kommt und daß die vorstehend beschriebene schräg verlaufende Kraft im wesentlichen zwischen diesen beiden Mantellinien hindurchläuft, so daß es möglich ist, die aus dem Käfig, den Klemmkörpern und der Feder bestehende Baugruppe aus der Transporthülse heraufzuziehen und diese Baugruppe handzuhaben, bevor sie in die Bohrung eingeführt wird, weil die Halterung der Feder 9a in der beschriebenen Weise durch die umgebogenen Enden 19 sichergestellt wird und die Halterung der Klemmkörper in ausreichender Weise durch die Reibung sichergestellt ist, zumindestens solange, wie heftige Handhabungen, Stöße und ein Herunterfallen ausgeschlossen werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß der beschriebene Freilauf einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau auf«: weist, weil der Käfig aus einem einzigen Formstück aus formbaren Material mit im wesentlichen rechtwinkligen Ausnehmungen besteht, die die Klemmkörper aufnehmen, während die Feder aus einem durchgehenden Bandmaterial hergestellt ist

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und am Umfang des Käfigs angeordnet ist. Diese Feder weist an der Stelle jeder Ausnehmung eine oder mehrere elastisch« Lappen auf, die in die Ausnehmung eintreten und gegen die Basis jedes Klemmkörpers in der Nähe des Lagerinnenringes drücken, um hier einen im wesentlichen tangentialen und vorzugsweise schräg nach außen gerichteten Druck in seitlicher Richtung auszuüben, wobei die winkelmäßige und axiale Festlegung der Feder gegenüber dem Käfig durch Vorsprünge sichergestellt wird, die an einem dieser Elemente angeordnet sind und in öffnungen in dem jeweils anderen Element eintreten.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE :

1. Freilauf mit einer Anzahl von Klenunkörpern, die zwischen den Drehflächen eines Lageraußenringes und eines Lagerinnenringes oder einer Welle angeordnet sind und sich in einem Käfig befinden, der mit elastischen Rückführeinrichtungen in Form einer Feder aus einem kontinuierlichen Bandmaterial versehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Käfig (4;4a) aus einem einzigen Teil aus geformtem Material mit zellenförmigen Ausnehmungen (5) mit im wesentlichen rechtwinkliger Form besteht, die die Klemmkörper (1) aufnehmen, daß die Feder (9J9a) aus kontinuierlichem Bandmaterial am Umfang des Käfigs (4;4a) angeordnet ist und an der Stelle jeder Ausnehmung (5) eine oder mehrere elastische Lappen (11;Ha) aufweist, die in die Ausnehmung (5) eintreten und sich gegen die Basis des Klemmkörpers (1) in der Nähe des Lagerinnenringes (3) abstützen und einen im wesentlichen tagentiellen und vorzugsweise leicht schräg nach außen gerichteten seitlichen Druck auf den Klemmkörper an dieser Stelle ausüben, und daß die Feder gegenüber dem Käfig winkelmäßig und in Axialrichtung durch Vorsprünge (15; 15a) festgelegt ist, die an der Feder oder dem Käfig angeordnet sind und in öffnungen (I6;l6a) in dem Käfig bzw. der Feder vorspringen.

2. Freilauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorsprünge (15) am Umfang des Käfigs (4) angeformt sind und daß die öffnungen (16) aus der Feder (9) ausgestanzt sind.

3. Freilauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

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daß.die öffnungen (l6a) in dem Käfig (4) ausgeformt sind und daß die Vorsprünge (15a) aus der Feder (9a) ausgestanzt und in Richtung auf das Innere des Käfigs (4a) umgebogen sind.

Freilauf nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Vorsprung (15a) einen tangential umgebogenen Rand (19) aufweist, der unter dem Teil (13) des Käfigs eingehängt ist, der zwischen der öffnung' (l6a) und der entsprechenden Ausnehmung (5) verbleibt und der an seinem Basisteil zurückversetzt ist.

Freilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptbauteile wie Käfig (4;4a) , Feder (9;9a) und Klemmkörper (1) im zusammengebauten Zustand in einer Hülse (2) aus dünnem gehärtetem Stahl mit in Richtung auf den Mittelpunkt umgebogenen Rändern geliefert werden, die den Außenlagerring bildet und bei Verwendung des Freilaufs an ihrem Platz bleibt.

Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptbauteile des Freilaufs, wie Käfig (4;4a), Feder (9;9a) und Klemmkörper (1) im zusammengebauten Zustand in einer Transporthilfshülse geliefert werden, aus der die gesamte Baugruppe zum Zeitpunkt der Montage in der entgültigen Bohrung heraus überführt wird.