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Klemmrollenfreilauf Es sind bereits Freiläufe in sehr verschiedenen
Ausführungen zur übertragunig von Drehmomenten bekannt. Die gebräuchlichsten hiervon
sind die Klemmrollenfreiläufe, Klinkengesperre und die aus der Klauenkupplung entwickelten
Freilaufkupplungen.
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Die Vor- und Nachteile der Klinkengesperre und der als Freilaufkupplung
-entwickelten Klauenkupplung sind hinreichend bekannt. Es soll nur erwähnt werden.,
daß bei der letztgenannten der Einrückmechanismus verhältnismäßig schwierig und
platzraubend ist. Hinzu kommt noch, daß sich der Einrückvorgang in vielen Fällen
kinematisch nicht einwandfrei lösen läßt. Es kann, vorkommen, daß Klaue auf Klaue
trifft.
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Bei den bisher bekannten Klemmrollen.freiläufern kann eine exzentrische
Verlagerung des Außenringes gegenüber dem Innenring auftreten. Die Sperrung des.
Freilaufes. erfolgt. durch Auflaufen der Klemmrollen auf eine Tangentialebene des
Innenringes bis zum Festklemmen mit denn Außenring oder umgekehrt. Es können: auch.
sonst zwei und mehr Klemmrollern übereinander angeordnet werden, die durch gegenseitiges
Aufrollen die Sperrung hervorrufen. Zu der exzentrischen Verlagerung, kommt noch
die meist auftretende ungleichmäßige Belastung und Spannungsverteilung in den das
Druckmoment übertragenden Freilaufelementen hinzu.
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Der Spannungsverlauf des Imvenrin:ges ist durch die Ausfräsungen (Tangentialflächen)
stark gestört. Diese Ungleichmäßigkeit wird durch die zusätzlich auftretende Biegespannung,
hervorgerufen durch den unvermeidlichen. großen Abstand von
einer
Rolle zur anderen, erhöht. Der große Rollenabstand wirkt sich spannungsmäßig besonders
auf den Außenring ungünstig aus. Beim Innenring dagegen kommt noch als ungünstiges
Moment der immer gleichbleibende Angriffspunkt der Last bei der Sperrung hinzu,
der zu Abnutzungserscheinungen an dieser Stelle führt. Um die Klemmrollen immer
in der Eingriffslage zu halten, sind besonr dere Anpreßfedern, die gegen die Rollen
drücken, vorgesehen. Bei anderem Konstruktionen wird dies durch Ausnutzung besonderer
Fliehgewichte erreicht. Hierbei lassen sich aber oft nur wenig Klemmrollen am Umfang
unterbringen.
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Bei fast allen erwähnten Freiläufen müssen der Innen- und der Außenring
besonders gelagert werden. Diese Lagerungen können, dann bei ungleichmäßiger Sperrung
oft zusätzlich stark belastet werden.
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Eine Lagerung nur des einen Ringes wird dann ermöglicht,, wenn, wie
bekannt, Rollen als Lagerkörper dienen, die konzentrisch zylindrische Zapfen tragen,
welche sieh an Schrägflächen des Innenringes festklemmen und an radialen Flächen,
in Freilaufstellung anliegen. Aber auch bei dieser Anordnung ist der Nachteil. der
Klemmrollenfreiläufe, das Abnutzen der Schrägfläche an der Klemmstelle, nicht vermeidbar.
Das führt zum, Auswechseln. zumindest des Innenringes nach einer bestimmten Laufzeit.
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Der Gegenstand der Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß
jede der zwischen einem Innen- und einem Außenring mit Laufflächen angeordneten
Klemmrollen exzentrische Zapfen! trägt, welche besondere Laufringe tragen, die sich
zwischen Innen- und Außenring abwälzen, während Anschläge die reibungsschlüssige
Mitnahme der Klemmrollen durch die Laufringe so weit hindern, daß die Rollen sich
nur bei einer Drehrichtung am Innen- oder am Außenring festklemmen können. Weitere
Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung.
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Ausführungsbeispiele zeigen die Abb. i bis 12. Die Abb. 1, 3, 5, 7,
9 und io zeigen Schnitte durch ein Klemmrollenlager und die Abb. 2, 4, 6 und 8 Ansichten
der Abb. 1, 3; 5 und 7.
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Zwischen den das Drehmoment übertragenden, mit zylindrischen Laufbahnen
i-2-1 und 3-4-3 versehenen Teilen 5 und 6 (Außen und Innenring) sind Klemmrollen
7 mit Zapfen, 8 angeordnet, die gegenüber dem Rollenkörper eine Exzentrizität 9
aufweisen. Die Zapfen 8 sind mit den Klemmrollen 7 aus einem Stück gefertigt und
tragen Rollenringe io, welche sieh in den Laufbahnen i (Außenring) und 3 (Innenring)
abwälzen. Die Wirkungsweise der Laufringe in den Laufbahnen ist die eines Wälzlagers.
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Läuft der Freilauf im Leerlauf und hat der Außenring 5 die in Abb.
2 angegebene Drehrichtung, so wälzt der Laufring gleichfalls in der dargestellten
Pfeilrichtung auf den Laufbahnen r, 3 ab. Dabei muß der Laufring io durch die Lagerreibuig
in den Lagerstellen i i die Klemmrolle 7 mit in Drehung versetzen. Das geschieht
so lange, bis der Stift 12, welcher in den beidseitig angeordneten Lagerzapfen 8
befestigt ist und in einer Aussparung 14 geführt wird, gegen den Anschlag 13 stößt.
In dieser Stellung ist die Klemmrolle vollkommen entlastet. Bei dem Abwälzv organg
im Leerlauf muß lediglich die durch das Eigengewicht der Klemmrolle entstehende
Lagerreibung in den Lagerstellen i i überwunden werden. Die Aussparungen 14 befinden
sich in den Klemmrollenhalteringen 15, die auch gleichzeitig die Aufgabe haben,
den gleichmäßigen Abstand der Klemmrollen untereinander zu halten. Ein axiales Verschieben
der Klemmrollenlh.alteringe 15 kann z. B. durch beiderseitiges Anbringen von Federringen
16 (Abb. i) oder durch Anbringen einer besonderen Führung 17 (Abb. 3) vermieden
werden.
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Wird der Außenring entgegengesetzt der Pfeilrichtung, also im Uhrzeigersinn
gedreht, so wälzt der Laufring io zunächst noch genau wie vorher ab und nimmt die
Klemmrolle mit. Das geschieht so .lange, bis die um die Exzentrizität 9 verlagerte
Klemmrolle 7 mit der Lauffläche 18 (Abb. i) des Innenringes 6 festklemmt. Dabei
werden die Laufringe io gegen die Laufbahnen, i des Außenringes 5 gedrückt.
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Sind. z. B. einige Laufringe am Umfang stärker abgenutzt und greifen
nicht mehr an, so genügt der normale Ölfilm, um sie zum Mitwälzen zu bewegen.. Der
Stift i2 wandert hierbei in die Stellung i9 (Abb. 2). Die Laufringe werden bei der
Klemmstellung um das Passungsspiel, was sehr klein sein kann, von, den Laufbahnen
3 abgehoben. Dadurch fällt die beim Belastungsausgleich, auftretende Reibung in
3 fort, und der Laufring kann unter starker Anpressung auf der Laufbahn i abwälzen.
Dreht sich der Außenring oder der Innenring wieder in Pfeilrichtung, so geht der
Freilauf aus der Klemmlage heraus. In den übrigen A'bb.3 bis io werden verschiedene
Möglichkeiten der Freilaufanordnung gezeigt. In Abb. 3 und 4 wird ein K,lemmrollenfreilauf
dargestellt, dessen. Klemmrollenexzentrizität 9' entgegengesetzt angeordnet ist.
Die Sperrung der Klemmrolle erfolgt an der Laufbahn 2. Wird eine Klemmrolle in.
der Art der Abb. i und die nächste in der Art der Abb. 3 und so fort abwechselnd
eingebaut, so lassen sich die Belastungen fast vollkommen auf alle sechs Laufbahnen
verteilen. Durch die beim, Absetzen der zylindrischen Laufbahnen des Außen- sowie
des Innenringes entstehenden Stirnflächen 2o und 21 wird ein axiales Verschieben
des Außenringes gegenüber dem Innenring vermieden. Gleichzeitig werden auch dadurch
die Laufringe besser geführt. Verzichtet man auf .genaue Einhaltung der Klemmrollenabstände
und nimmt dann die evtl. auftretende geringe Reibung zwischen den einzelnen Laufringen
in Kauf, so kann der Haltering 15 fortfallen. Es sind dann lediglich die Lagerzapfen
an den Enden, wie es z. B. Abb. 5 und 6 zeigt, abzusetzen.
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In diesem Fall muß dann eine Begrenzungsscheibe 22, mit dem, Innen-
oder Außenring verschraubt
werden (Abb. 5 und 6). Sie hat erstens
die Klemmrollen am axialen Verschieben zu verhindern und zweitens. die Drehung der
Klemmrollen zu begrenzen. Das Absetzen der Lagerzapfen 8 kann noch durch Anbringen
von Begrenzungsstiften, wie es z. B. die Abb. 5 auf der rechten Seite zeigt, ersetzt
werden.
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Abb. 7 und 8 zeigt eine Ausführung, bei der die Lagerstellen 8' in
der Mitte vereinigt sind und die Klemmrollen 7 außen ,liegen. Die Lagerstelle steht
mit dem Außen- und. Innenring durch den Laufring io' in Verbindung.
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In Abb. 9 sind die Laufbahnen i', 2', 3' und 18' nicht abgesetzt.
Die axiale Führung erhalten die Klemmrollen dann außen durch die Absätze 2'3. Genügt
ein Freilauf zur Übertragung der Drehmomente nicht, so lassen sich ohne Schwierigkeiten
zwei Freiläufe nebeneinander anordnen., wie es Abb. io zeigt.
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In Abb. ii und 12 wird ein weiteres, Ausführungsbeispiel gezeigt.
Abb. 12 zeigt einen Schnitt in Richtung A-B der Abb. i i. Der Klemm körper ist in
Ansicht dargestellt. Die Klemm rollen 7" des Freilaufes sind so gestaltet, daß sie
sich in der Freilaufstellung gegenseitig abstützen. Wird z. B. der Inmenring 6'
in Pfeilrichtung gedreht, so kommen die Flächen1 24 mit den Kreisflächen 25 (Durchmesser
D durch Mittelpunkt 26) der benachbarten Klemmrollen in Berührung. Ein Weiterdrehen
der Klemmrollen 7" wird dadurch verhindert. Hierbei ist es notwendig, daß das Spiel
zwischen den einzelnen Rollringen id nicht zu groß wird. In Abb. 12 sind die einzelnen
Klemmkörper abwechselnd eingebaut. Die Klemmkörper können derart gestaltet werden,
daß. alle Begrenzungs: flächen mit Ausnahme der Fläche 2q. Kreisflächen sind und
entsprechend leicht auf der Drehbank hergestellt werden können. Um denn Flächendruck
in den: Berührungsstellen 27 und 2.8 auf eine Minimum herabzudrücken, können die
Krümmungsradien R1 der Berührungsflächen beliebig auf den Radius R vergrößert werden.
Wie aus den Abbildungen und aus der Beschreibung zu ersehen ist, sind die Hauptelemente
des Freilaufes einfache Drehteile und lasen sich ohne Schwierigkeiten herstellen.
Die gedrängte Bauweise und die Unterbringung einer verhältnismäßig großen Anzahl
von Klemmrollen machen den Freilauf besonders geeignet für die Übertragung von großen,
und größten Drehmomenten.. Da er unabhängig von der Drehzahl und der Umfangsgeschwindigkeit
ist, kann er bei kleinsten und größten. Drehzahlen in Anwendung kommen. Besonders
vorteilhaft wird der vorliegende Freilauf, wenn die Reibungskräfte in den Lagerzapfen
der Klemmkörper so abgestimmt werden, daß sie nur eine bestimmte und maximale Belastung
zulassen. Der Freilauf kann .dann gleichzeitig als Rutsch- oder Sicherheitskupplung
arbeiten.