DE8014018U1

DE8014018U1 - Freilaufkupplung

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Publication number: DE8014018U1
Application number: DE19808014018U
Authority: DE
Original assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Current assignee: SKF Compagnie dApplications Mecaniques SA
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1980-08-21
Also published as: IT8067828A0; ES8101734A1; ES492264A0; FR2458004A1; IT1130471B; FR2458004B1; GB2050536A; US4347921A

Description

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Die Neuerung bezieht sich auf Freilaufkupplungen mit profilierten Klemmkörpern in Form von Nocken, die zwischen der rotationssymmetrischen Bohrung eines Lageraußenringes und einer Außenoberfläche eines Lagerinnenringes oder einer Welle angeordnet sind, die zu dieser Bohrung konzentrisch ist.

Die verschiedenen bekannten Freilaufkupplungen dieser Art unterscheiden sich insbesondere durch den Käfig, der mehrere Funktionen erfüllen muß.

Er muß die Klemmkörper oder Nocken in einem regelmäßigen Umfangsabstand halten, er muß die Ausrichtung der Klemmkörper mit ihren Mantellinien in Axialrichtung aufrechterhalten, er muß auf jeden Klemmkörper ein elastisches Rückführdrehmoment ausüben und er muß schließlich die Halterung der Klemmkörper in dem Käfig während der Handhabung des mit den Klemmkörpern versehenen Käfigs vor dem Einsetzen zwischen den Lageraußenring und die Welle sicherstellen. Zu diesem Zweck umfaßt der Käfig ein starres Bauelement und elastische Elemente, die in manchen Fällen zu einem einzigen elastischen Element in Form eines durchgehenden Bandes vereinigt sind. Damit jedoch alle vorstehend genannten Funktionen erfüllt werden,,müssen an diese beiden Elemente und insbesondere an das elastische Element große Anforderungen hinsichtlich der Kompliziertheit der Formen in Verbindung mit einer extremen Präzision gestellt werden. Daraus folgt , daß die Freilaufkupplungen dieser Art im allgemeinen relativ aufwendig und praktisch nur für spezielle Anwendungen bei großem Abmessungen verwendbar sind.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Freilaufkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Käfig und das einstückige elastische Element sehr einfach herstellbar sind und große Toleranzen hinsichtlich ihrer Präzision zulassen.

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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Freilaufkupplung der eingangs genannten Art mit einem Bauteil oder einem eigentlichen Käfig und einem elastischen Element in Form eines durchgehenden Streifens oder einer Feder neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Käfig in Form eines einzigen Formstückes, vorzugsweise aus Kunststoffmaterial mit Ausnehmungen für jeden Klemmkörper ausgebildet ist, während die Feder am Umfang dieses Käfigs angeordnet ist und elastische Finger aufweist, die in das Innere jeder der Aussparungen eintreten, um elastisch auf den entsprechenden Klemmkörper auf einer im wesentlichen tangentiel verlaufenden seitlichen Randfläche an einer Position zwischen den Auflageflächen des Klemmkörpers einwirken,, so daß die Feder auf diese Weise auf den Klemmkörper eine im wesentlichen radiale dezentrierte Kraft ausübt, die mit der Reaktionskraft des Lagerinnenringes oder der Welle zusammenwirkt, um das gewünschte Rückführdrehmoment zu erzeugen, wobei eines der durch den Käfig und der Feder gebildeten Elemente Vorsprünge aufweist, die mit öffnungen in dem anderen Element zusammenwirken, um die winkelmäßige Relativstellung zwischen diesen beiden Elementen festzulegen,während jeder Klemmkörper dadurch nach innen festgehalten wird, daß die Seitenwände der Aussparung und des Klemmkörpers in Richtung auf die Welle konvergieren, wobei weiterhin die Feder und die Klemmkörper gegen eine Bewegung nach außen durch eine Hülse gesichert sind, die am Umfang der gesamten Baugruppe angeordnet ist.

Diese Hülse kann durch eine umgebördelte Hülse nach Art der die Lagernadeln halternden Hülsen von Nadellagern gebildet sein, so daß diese Hülse den Lageraußenring der Freilaufkupplung bildet. Andererseits kann die Hülse durch eine provisorische Hülse gebildet werden, die die Handhabung des Käfigs bis zur Montage in dem eigentlichen Lager außenring ermöglicht, wobei diese Montage durch axiales Herausverschieben der Baugruppe aus der provisorischen Hülse heraus erfolgt.

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Die Vorsprünge für die Festlegung in Winkelrichtung können am Umfang des Käfigs angeformt sein und mit aus der Feder ausgestanzten öffnungen zusammenwirken, oder sie können gemäß einer anderen Ausführungsform durch Finger der Feder gebildet sein, die nach innen umgebogen sind und in zusätzliche öffnungen des Käfigs eintreten. Im letzteren Fall kann das Ende dieser Finger in Tangentialrichtung umgebogen werden, so daß es sich an dem entsprechenden Teil des Käfigs anklammern kann und die Halterung der Feder sicherstellt oder hierzu beiträgt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Teilschnittansicht in größerem Maßstab einer ersten Ausführungsform der Freilaufkupplung in Betriebsstellung;

Figur 2 eine entsprechende Ansicht der Freilaufkupplungsbaugruppe im Lieferzustand vor der Montage;

Figur 3 eine Draufsicht auf die entsprechende Feder in weniger großem. Maßstab;

Figur 4, den Figuren 1, 2 und 3 entsprechende Ansichten für 5 und 6 den Fall einer zweiten Ausführungform.

Wie dies aus Figur 1 zu erkennen ist, weist die dargestellte Ausführungsform der Freilaufkupplung in üblicher Weise eine gewisse Anzahl von profilierten Nocken oder Klemmkörpern 1 auf, die zur Erzielung einer Klemmwirkung zwischen

einem Lageraußenring 2 und einem Lagerinnenring 3 oder einer Welle angeordnet sind.

Neuerungsgemäß ist der Käfig H, der dazu dient, einen regelmäßigen Abstand zwischen den verschiedenen Klemmnocken

I sowie deren axiale Ausrichtung aufrecht zu erhalten, in Form eines einzigen Teils aus geformtem Material, vorzugsweise aus mit Füllstoffen versehenen Kunststoffmaterialien hergestellt, und dieser Käfig weist Aussparungen 5 in Form von rechtwinkligen Fenstern auf, die zwischen sich aufeinanderfolgende massive Abschnitte 6 abgrenzen, die an ihren beiden Enden durch kreisringförmige durchgehende Flansche 7 miteinander verbunden sind.

Andererseits ist, um das Auslösen der Klemmwirkung sicherzustellen, d.h. um auf jeden Klemmkörper 1 ein Drehmoment in der durch den Pfeil 8 angedeuteten Richtung auszuüben, eine einzige Feder 9 vorgesehen, die an der Stelle jeder Aussparung 5 eine und vorzugsweise zwei biegsame Lappen 10 aufweist, die jeweils auf die Enden eines Randbereichs

II einwirken, den der Klemmkörper an der Seite und an einer Stelle zwischen den Auflageflächen an den Lagerringen 2 und 3 aufweist, um an dieser Stelle eine elastische, im wesentlichen radiale Kraft auszuüben, die durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Der Klemmkörper 1 kommt andererseits über eine Mantellinie 13 mit dem Lagerinnenring 3 in Berührung, der entsprechend eine nicht dargestellte Reaktionskraft ausübt, die mit der Kraft 12 zusammenwirkt, um das elastische Rückführdrehmoment 8 zu einem Zeitpunkt hervorrufen, der vor dem Auftreten der Klemmkräfte liegt, die wesentlich größer sind und die zwischen den Klemmkörpern und dem Lageraußenring 2 und dem Lagerinnenring 3 auftreten.

Wie dies aus den Zeichnungen zu erkennen ist,konvergieren die Seitenflächen l4a und 14b der Aussparung sowie die gegenüberliegenden Seitenflächen der Klemmkörper in Richtung

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auf den Innenlagerring oder die Welle, was das Entfernen des Käfigs aus der Form bei seiner Ausformung erleichtert und das Pesthalten der Klemmkörper nach innen hin sicherstellt.

Die einzige einstückige Feder 9 ist in Form eines kontinuierlichen durchgehenden Bandes in bekannter Weise durch Ausstanzen, Biegen und thermische Behandlung hergestellt, worauf ein Abschneiden auf die erforderliche Länge zum Zeitpunkt der Verwendung folgt. Aus Figur 3 sind Einzelheiten der Form dieser Feder erkennbar, wobei die strichpunktierten Linien der ebenen Form nach dem Ausstanzen und vor dem Biegen entsprechen. Es ist daher erforderlich, einerseits eine, axiale und tangentiale Festlegung dieser Feder auf dem Käfig 4 und andererseits die Halterung dieser Feder am Umfang des Käfigs k sicherzustellen, an dem diese Feder angeordnet ist.

Die ersten beiden 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 16 zusammen, die in der Feder 9 ausgestanzt sind, wie dies aus Figur 1 zu erkennen ist. Zwischen dem Umfang des Käfigs ¹J und der Innenbohrung des Lageraußenringes 2 kann ein beträchtliches Spiel von fast dem Zweifachen der Stärke der Feder 9 vorgesehen sein, wodurch vermieden wird, dafa beim Ausstanzen extreme Präzisionsforderungen gestellt werden müssen. Weil die Feder im Ruhezustand eine geradlinige Form aufweist, versucht sie sich auf Grund ihrer Steifigkeit am Umfang 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.

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Um sicherzustellen, daß diese Feder an diesem Umfang gehalten wird, und um sicherzustellen, daß die Klemmkörper 1 in den Aussparungen 5 festgehalten werden, ist es neuerungsgemäß und in der in Figur 2 dargestellten Weise vorgesehen, die gesamte aus dem Käfig ¹J , der Feder 1 und den Klemmkörpern 1 bestehende Baugruppe im Inneren einer Hülse aus dünnem gehärteten Stähl mit umgebogenen Rändern zu liefern, die sich in Radialrichtung auf den Mittelpunkt erstrecken, wobei diese Hülse von der Art sein kann, wie sie für die Halterung der Nadeln in Nadellagern verwendet wird. Diese Hülse bildet dann ihrerseits den Lageraußenring 2jund auf Grund ihrer geringen Stärke wird sie in die Bohrung 17 des Teils eingepreßt, in dem die Freilaufkupplung befestigt werden soll.

Die Baugruppe wird damit in der in Figur 2 gezeigten Form geliefert, in der sie von der äußeren Hülse 2 umschlossen ist; es ist jedoch leicht zu erkennen, daß es auf der Seite der Welle nicht erforderlich ist, einen Lagerinnenring vorzusehen, weil eine trapezförmige Einschnürung des unteren Teils der Aussparungen vorgesehen ist, was dazu beiträgt, die Klemmkörper 1 jeweils in der zugehörigen Aussparung festzuhalten.

Die Baugruppe weist daher eine sehr wirtschaftliche Herstellung auf, weil einfache Formen für das Formstück 4 und die Feder 9 verwendet werden und an diese Teile nur geringe Präzisionsforderungen gestellt werden. Weiterhin wird die Feder als gestanztes, gebogenes und gehärtetes Teil aus einem durchgehenden Streifen und damit aus relativ gut erhältlichen Teilen hergestellt, wobei schließlich die Hülse ein übliches Teil ist, das wenig aufwendig ist und das es andererseits ermöglicht, auf eine große Härte und eine Oberflächenpolierung der Bohrung 17 zu verzichten,was anderenfalls bei Fehlen der Hülse erforderlich wäre.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungform ist es weiterhin möglich, die gehärtete Hülse mit eine Halterung ergebenden Rändern durch eine einfache rohrförmige Hülse oder Manschette aus einem beliebigen Material zu ersetzen, was einzig dazu bestimmt ist, die Handhabung der Baugruppe vor der Montage zu ermöglichen. In diesem Fall ist die die äußere Klemmbahn bildende Bohrung direkt in das Teil eingearbeitet und die aus dem Käfig, den Klemmkörpern und der Feder bestehende Baugruppe wird durch axiales Herausverschieben aus der provisorischen Transporthülse und in die Aufnahmebohrung überführt, wobei die Transporthülse dann fortgeworfen oder wiederverwendet werden kann.

Die vorstehenden Ausführungen treffen auch für die Ausführungform nach den Figuren 4 bis 6 zu, wobei der eigentliche Unterschied darin besteht, daß die Vorsprünge 15a mit der Feder 9a verbunden sind₇ während die öffnungen l6ä in dem Käfig 4a ausgebildet sind. Die Blöcke 6 sind entsprechend in zwei Blöcke 6a und 18 unterteilt, zwischen denen jeweils die öffnungen 16a und die Aussparungen 5 angeordnet sind. Es ist dann in vorteilhafter Weise möglich, jeden Vorsprung 5a mit einem in Tangentialrichtung umgebogenen Ende 19 zu versehen, damit sich dieses Ende unter jedem Block 18 anklammern kann, der zu diesem Zweck an seinem unteren Ende ausgespart ist. Diese Anklammerung der Feder 9 an den Käfig ermöglicht die Halterung der Feder am Umfang des Käfigs 4, so daß die äußere Hülse 2 nur noch die Halterung der Klemmkörper 1 sicherstellen muß.

Wie eingangs beschrieben , kann für diese Hülse 2 eine gehärtete Hülse verwendet werden, die als Außenlagerring dient und bei der Montage an ihrem Platz bleibt, oder es kann eine provisorische Transporthülse verwendet werden.

Claims

Unser Zeichen: 16 906 - Fk/Vi

SCHUTZANSPRÜCHE :

Freilaufkupplung mit mehreren Klemmkörper^, die zwischen den Rotationsflächen eines Außenlagerringes und eines Innenlagerringes oder einer Welle angeordnet sind und sich α in einem Käfig befinden, der mit elastischen Rückführeinrichtungen in Form einer aus einem durchgehenden Band bestehenden Feder versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Käfig in Form eines einzigen Teils (6;6a) aus starrem Formmaterial mit im wesentlichen rechtwinkligen Aussparungen (5) ausgebildet ist, die die Klemmkörper (1) aufnehmen, daß die Seitenwände (1^a, I¹Ib) jeder Aussparung (5) und die Flächen der Klemmkörper (1) in Richtung auf die Welle (3) konvergieren, daß die aus einem durchgehenden Band bestehende Feder (9;9a) am Umfang des Käfigs (4;4a) angeordnet ist und an der Stelle jeder Aussparung (5) eine oder mehrere elastische Lappen (10) aufweist, die in die Aussparung (5) eintreten und sich auf einen in allgemein tangentieller Richtung verlaufenden Randbereich der Klemmkörper (1) abstützen, der auf einer Seite des Klemmkörpers liegt, um einen im wesentlichen radial verlaufenden Schub auszuüben, der gegenüber den Berührungsmantellinien des Klemmkörpers versetzt ist, und daß die winkelmäßige axiale Festlegung der Feder (9;9a) gegenüber dem Käfig (4; durch Vorsprünge (15;15a) an einem dieser Elemente sichergestellt ist, die in öffnungen (I6;l6a) eintreten, die in dem anderen Element ausgebildet sind.
2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorsprünge (15) am Umfang des Käfigs (4) ausgeformt sind und daß die Öffnungen (16) aus der Feder (9) ausgestanzt sind.
3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Öffnungen (16a) in den Käfig (^a) eingeformt sind und daß die Vorsprünge (15a) aus der Feder (9a) ausgestanzt und in Richtung auf das Innere des Käfigs (4a) umgebogen sind.
4. Freilaufkupplung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Vorsprung (15a) einen tangential umgebogenen Rand (19) aufweist, der unter den Teil des Käfigs (4a) angeklammert ist, der zwischen der Öffnung (16a) und der benachbarten Aussparung (5) verbleibt, wobei dieser Teil zu diesem Zweck an seinem unteren Ende ausgenommen ist.
5. Freilaufkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• daß die Hauptelemente der Freilaufkupplung, der Käfig,die Feder und die Klemmkörper,im zusammengebauten Zustand in einer aus dünnem gehärtetem Stahlmaterial bestehenden Hülse mit auf die MitEe'fumgebogenen Rändern geliefert werden, die den Lageraußenring (2) bildet und bei Anwendung der Freilaufkupplung an ihrem Platz verbleibt.
6. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptelemente der Freilaufkupplung, Käfig, Feder und Klemmkörper, in einer provisorischen Transporthülse geliefert werden, aus der die Kupplungsbaugruppe bei der Montage in die endgültige Außenlager-bohrung überführt wird.