DE9318399U1 - Parallelfreilaufanordnung mit einem zentralen Lager - Google Patents

Description

P/gs-S 5442

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parallelfreilaufanordnung mit mindestens zwei Freiläufen mit Klemmnocken und den Freiläufen zugeordneten Lagern, wobei der Komplex aus Klemmnocken und Lagern zwischen einer äußeren und einer inneren Gleitbahn gelagert ist.

Ein Freilauf ist dazu bestimmt, ein einseitig gerichtetes Drehmoment zwischen zwei mechanischen Teilen mittels Gleitbahnen mechanisch zu übertragen, die Teil der genannten mechanischen Teile und der Klemmnocken sind. Die zugeordneten Lager sind dazu bestimmt, eine korrekte Zentrierung der äußeren und der inneren Gleitbahn in Bezug zueinander sicherzustellen und Radialkräfte zwischen der äußeren und der inneren Gleitbahn abzustützen. Das Funktionsprinzip einer Freilaufanordnung ist bekannt, nämlich aus dem französischen
Patent 2 618 195 (SKF).

Gemäß den dem betroffenen technischen Bereich eigenen Definitionen enthält ein Freilauf im eigentlichen Sinne eine Mehrzahl von Klemmnocken, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und mittels eines bienenwabenförmigen und im wesentlichen ringförmigen Käfigs in Form eines Kranzes gehalten werden. Die Nocken sind dazu ausgebildet, mit der äußeren und der inneren Gleitbahn derart zusammenzuwirken, daß ein mechanisches Drehmoment durch Einklemmen der genannten Nocken zwischen den zwei Gleitbahnen übertragen wird, wenn diese zu einer Drehbewegung relativ zueinander in einem vorgegebenen Drehsinne angeregt werden, und daß kein Drehmoment mehr übertragen wird, wenn der Drehsinn der Relativdrehung umgekehrt wird (Versetzen in Freilauf). Der bienenwabenför-

mige Käfig ist auf gleiche Weise dazu bestimmt, ein oder mehrere elastische Mittel aufzunehmen, beispielsweise in Form eines ringförmigen federnden Bandes, das auf die Klemmnocken ein Rückführdrehmoment im Sinne einer Förderung ihrer Einklemmung zwischen der inneren und der äußeren Gleitbahn ausübt.

Die Lager sind Teile, die im wesentlichen ringförmig sind und einen radial ausgerichteten, im wesentlichen scheibenförmigen Kern aufweisen, der mit zwei axial ausgerichteten Rändern, einem äußeren Rand und einem inneren Rand, versehen ist, die dazu bestimmt sind, auf der äußeren bzw. der inneren Gleitbahn zur Auflage zu kommen. Derartige Typen von Freiläufen werden beispielsweise in Automatikgetrieben für Kraftfahrzeuge verwendet.

Bei bestimmten Anwendungen kann es sinnvoll sein, paarweise parallel angeordnete Freiläufe zu verwenden, d. h., in axialer Richtung Seite an Seite nebeneinander, wobei die äußeren Gleitbahnen oder die inneren Gleitbahnen auf einem gemeinsamen Teil aufgebracht sein können oder auf zwei einzelnen Teilen, die in axialer Richtung zueinander benachbart angeordnet sind. Die Verwendung einer Anordnung mit zwei Freiläufen, in axialer Richtung Seite an Seite, kann durch die Notwendigkeit gerechtfertigt sein, ein sehr großes Drehmoment bei alleiniger Verwendung von Freiläufen mit "Standarddimensionen" überleiten zu müssen; anders gesagt, wenn das zu übertragende mechanische Moment die mechanische Übertragungskapazität eines einzigen Freilaufes mit sogenannten Standarddimensionen übersteigt, führt man eine Parallelanordnung von zwei Freiläufen mit Standarddimensionen aus anstatt einen Freilauf mit sehr großen Klemmnocken in spezieller und verteuernder Herstellung zu verwenden. Gleichfalls kann es sinnvoll sein, solche Parallelanordnungen von Freiläufen zu verwenden, wenn man ein und derselben Einrichtung mechani-

sehe Momente übertragen will, die von zwei koaxialen benachbarten, aber verschiedenen mechanischen Teilen stammen.

Bis heute entsteht die Parallelanordnung von Freiläufen durch eine einfache axiale Aneinanderreihung von zwei Freiläufen, die jeweils mit zwei seitlichen Lagern ausgestattet sind. Die axiale Positionierung der seitlichen Lager jedes Freilaufes wird mittels einer radialen Schulter sichergestellt, die in den mechanischen Teilen ausgeführt ist, welche die Gleitbahnen aufweisen, und mittels Sicherungsbügeln beibehalten, die in Ringnuten, die in die genannten Teile eingebracht sind, eingesetzt sind.

Eine solche klassische Parallelanordnung von Freiläufen ist im mechanischen Bereich sicherlich voll zufriedenstellend, aber sie weist gewisse Nachteile auf durch die relativ große Anzahl von zusammengefügten Teilen, was hohe Herstellungskosten der Anordnung, Schwierigkeiten bei der Handhabung der Elemente und bei ihrem Zusammenbau und einen großen axialen Platzbedarf der Parallelanordnung mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Schwierigkeiten mit Hilfe einer Parallelanordnung von Freiläufen einfacher Ausgestaltung und von kompakten Aufbau auszuräumen.

Erfindungsgemäß weist die Parallelanordnung von Freiläufen eine äußere und eine innere zylindrische Gleitbahn auf, die koaxial angeordnet sind, zwei Reihen von Klemmnocken, die im Umfangssinn zwischen der äußeren und der inneren Gleitbahn gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wobei jede Reihe mit Hilfe eines bienenwabenformigen Käfigs in Form eines Kranzes gehalten wird, und Lager, die den Klemmnocken

zugeordnet und zwischen der äußeren und der inneren Gleitbahn angeordnet sind.

Erfindungsgemäß befindet sich zwischen den beiden Reihen von Klemmnocken ein einziges gemeinsames zentrales Lager für die beiden Freiläufe. Das in axialer Richtung zwischen den beiden Freiläufen der Anordnung eingesetzte zentrale Lager weist einen radial ausgerichteten zentralen Kern in Form einer weitgehend ebenen Scheibe auf. Mindestens ein Teil jedes Randes des zentralen Kerns ist in axialer Richtung umgebogen, um eine Auflagefläche zu bilden, die dazu bestimmt ist, mit den zugeordneten Gleitbahnen in Kontakt zu treten. Darüber hinaus existiert zu jeder am äußeren Rand des zentralen Kerns vorhandenen und in einer vorgegebenen axialen Richtung orientierten Auflagefläche auf dem inneren Rand des zentralen Kerns eine in axialer Richtung entgegengesetzt orientierte Auflagefläche.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale zentrale Kern des zentralen Lagers mit einem inneren und einem äußeren Rand versehen, die sich axial in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Die Ränder können die Form einer durchgehenden zylindrischen Fläche aufweisen oder von axial ausgerichteten Zungen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung kann vorteilhafterweise für Anwendungsbereiche benutzt werden, in denen die äußere und die innere Gleitbahn auf einstückigen mechanischen Teilen ausgebildet sind.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der radiale zentrale Kern mindestens einen umgebogenen Rand auf, der axial ausgerichtete und gleichmäßig über den Umfang verteilte, Auflageflächen wechselnder Ausrichtung bildende

Zungen bildet.

Diese Ausgestaltung wird vorteilhafterweise bei Anwendungsbereichen verwendet, in denen die äußere und/oder innere Gleitbahn auf verschiedenen Teilen ausgebildet sind, wobei die zugeordnete Auflagefläche so gleichzeitig auf den beiden axial nebeneinanderliegenden Gleitbahnen sein kann.

Dank der Erfindung erhält man eine Parallelanordnung von Freiläufen mit einer reduzierten Anzahl von zusammenzufügenden Elementen (weniger Lager und weniger Sicherungsbügel), weniger Bearbeitung der die Gleitbahnen aufweisenden mechanischen Teile (da weniger Ringnuten für Sicherungsbügel) und mit reduziertem axialen Platzbedarf, was sich entweder in weniger voluminösen, also kompakteren Anordnungen, oder einem Kapazitätszuwachs der Anordnung im Bereich der Momentenaufnahme äußern kann, wenn man sich dafür entscheidet, den zwischen den beiden Nockenreihen verfügbar gemachten Raum zur Vergrößerung der Klemmnocken zu benutzen. Die Erfindung ist durch Studium der detaillierten Beschreibung zweier keinesfalls als Beschränkung zu verstehenden Ausgestaltungen besser verständlich, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, von denen zeigen:

Figur 1 eine Ansicht im Axialschnitt einer Parallelanordnung von Freiläufen nach der gebräuchlichen Technik,

Figur 2 eine Teilansicht im Axialschnitt einer Parallelanordnung von Freiläufen gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 3 eine Teilansicht im Axialschnitt einer Parallelanordnung von Freiläufen gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 4a eine Ansicht im Axialschnitt des zentralen Lagers der Anordnung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 4b eine Teilansicht in radialer Richtung des zentralen Lagers der Figur 4a,

Figur 5a eine Ansicht im Axialschnitt des zentralen Lagers der Anordnung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 5b eine Teilansicht in der radialen Ebene des zentralen Lagers gemäß Figur 5a und

Figur 5c eine Teilansicht in axialer Richtung des zentralen Lagers der Figur 5a.

Wie in Figur 1 dargestellt umfaßt die Parallelanordnung von Freiläufen zwei äußere Ringe la und Ib, die in axialer Richtung Seite an Seite angeordnet sind, einen gemeinsamen inneren Ring 2, zwei Reihen von Klemmnocken 3a, 3b, seitliche Lager 4a, 5a und 4b, 5b. Die äußeren Ringe la und Ib sind mittels auf der Außenseite der genannten Ringe verteilt angeordneter Zähne oder Keilnuten 6a, 6b an nicht dargestellte außen liegende mechanische Mittel oder Zahnräder mechanisch gekoppelt. Der innere Ring 2 weist einen rohrförmigen Abschnitt auf, der mit innenliegenden axialen Keilnuten 7 versehen ist, die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet und an äußere axiale Keilnuten 8 einer zylindrischen Welle 9 mechanisch gekoppelt sind, welche koaxial innerhalb des inneren Ringes 2 angeordnet ist.

Die äußeren Ringe la und Ib weisen jeweils eine innere zylindrische Oberfläche 10a, 10b auf, die äußere Gleitbahnen bilden für die zugeordnete Reihe von Klemmnocken 3a, 3b.

Gleichermaßen bietet die äußere Oberfläche des inneren Ringes 2 zwei zylindrische Abschnitte 11a, 11b, die innere Gleitbahnen bilden für die Reihen von Klemmnocken 3a, 3b.

Jede Reihe von Klemmnocken 3a, 3b ist durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten Klemmnocken zwischen der äußeren Gleitbahn 10a, 10b und der inneren Gleitbahn lla, 11b gebildet, die mittels eines bienenwabenformigen Käfigs 12a, 12b in Form eines Kranzes gehalten sind. Jeder Käfig 12a und 12b nimmt gleichfalls ein federndes Band 13a, 13b auf, das auf die Klemmnocken 3a, 3b ein mechanisches Rückführdrehmoment im Sinne einer Förderung ihrer Einklemmung zwischen den äußeren Gleitbahnen 10a, 10b und den inneren Gleitbahnen lla, 11b ausübt. Auf diese Weise kann von der Parallelanordnung der Freiläufe ein mechanisches Moment zwischen den nicht dargestellten äußeren mechanischen Einrichtungen, die mit den Zähnen oder Keilnuten 6a, 6b der äußeren Ringe la und Ib der Anordnung zusammenwirken, und der Welle 9 übertragen werden, die mit dem inneren Ring 2 der Anordnung zusammenwirkt.

Um eine Zentrierung der äußeren Gleitbahn 10a, 10b und der inneren Gleitbahn lla, 11b relativ zueinander sicherzustellen und um Radialkräfte zwischen den genannten Gleitbahnen abzustützen, besteht die gebräuchliche Lösung darin, ein Paar seitlicher Lager 4a, 5a oder 4b, 5b für jede Reihe von Klemmnocken 3a oder 3b zu verwenden. Die seitlichen Lager sind ringförmig und mit U-förmigem Querschnitt ausgeführt und teilweise mit Hilfe der radialen Schultern 14, 15, 16 des äußeren und des inneren Ringes der Anordnung und mit Hilfe der Sicherungsbügel 17, 18, 19 positioniert, die mit Ringnuten in dem äußeren und dem inneren Ring zusammenwirken. Zwischen den beiden Reihen von Klemmnocken, 3a, 3b befinden sich daher zwei seitliche, axial voneinander beabstandete Lager 5a, 5b und ihre

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Positionierungs-Sicherungsbügel 17, 18.

Hieraus resultiert ein recht großer axialer Abstand zwischen den beiden Reihen von Klemmnocken 3a und 3b. In der Tat muß man nicht nur den Platzbedarf der beiden seitlichen Lager 5a, 5b und ihrer zugehörigen Positionierungs-Sicherungsbügel, 17, 18 berücksichtigen, sondern gleichfalls einen axialen Abstand der Positionierungs-Sicherungsbügel 17, 18 zwischen den Reihen der Klemmnocken 3a, 3b.

Wie in den Figuren 2 und folgende dargestellt schlägt die vorliegende Erfindung zur Lösung dieses Problems vor, ein zentrales Lager 20 vorzusehen, welches den beiden Reihen von Klemmnocken 3a, 3b gemeinsam ist, und in axialer Richtung zwischen diesen beiden Reihen eingesetzt ist. Das zentrale Lager 2 0 kann bevorzugt ausgehend von einem Band aus Stahlblech oder einer Kupferlegierung durch Schneiden und Prägen ohne Spanabhebung hergestellt sein. Das zentrale Lager umfaßt einen radialen zentralen Kern 20a in Form einer weitgehend flachen Scheibe, von der mindestens ein Teil jedes Randes in axialer Richtung umgebogen ist, um eine Auflagefläche zu bilden, die dazu bestimmt ist, mit den zugeordneten Gleitbahnen 10a, 10b, bzw. 11a, 11b in Kontakt zu kommen.

Nach der ersten Ausgestaltung der Erfindung wie sie in den Figuren 2, 4a und 4b dargestellt ist, weist das zentrale Lager 20 einen radialen zentralen Kern 20a auf, einen in axialer Richtung umgebogenen Rand zur Bildung einer äußeren, "in einer vorgegebenen Richtung (gemäß der Zeichnung nach rechts) gerichteten zylindrischen Auflagefläche 20b und einen inneren umgebogenen Rand zur Bildung einer in einer dem äußeren Rand 20b entgegengesetzten Richtung orientierten (gemäß der Zeichnung nach links) zylindrischen Auflagefläche 20c. In dem dargestellten Beispiel weist das ringförmige zentrale Lager 20 mit dem äußeren Rand 20b und dem inneren

Rand 20c, die axiale zylindrische Auflageflächen bilden, Rotationssymmetrie auf. Gleichermaßen kann man vorsehen, den äußeren Rand 20b und/oder den inneren Rand 20c in Form einer Vielzahl von axialen Zungen auszubilden, die in Umfangsrichtung gleichmäßig über das zentrale Lager 20 verteilt sind.

Die Käfige 12a und 12b der beiden Reihen von Klemmnocken 3a, 3b weisen jeweils eine Seitenfläche 21a, 21b auf, die sich elastisch auf den beiden radial gerichteten Seiten des zentralen Kerns 20a des zentralen Lagers 20 abstützen, was gleichfalls zur axialen Positionierung des zentralen Lagers 20 in Bezug auf die Klemmnocken 3a und 3b beiträgt.

Im Vergleich mit der in Figur 1 dargestellten üblichen Lösung erlaubt die Erfindung eine bedeutende Reduzierung des axialen Abstandes zwischen den beiden Reihen von Klemmnocken 3a und 3b, was bei identischem axialem Raumbedarf eine bedeutende Erhöhung der Gesamtgröße der beiden Reihen von Klemmnocken 3a und 3b erlaubt. Daraus resultiert eine Verbesserung der Übertragungskapazität für mechanische Momente der Parallelanordnung von Freiläufen.

Bei der in Figur 2 dargestellten Variante ist der mit äußeren Kupplungszähnen oder Keilnuten 2 3 versehene äußere Ring 22 beiden Freiläufen in gleichem Maße gemeinsam, wie der gemeinsame innere Ring 2.

Bei der in Figur 3 dargestellten Variante weist die Parallelanordnung zwei äußere Ringe la und Ib auf wie in dem in Figur 1 dargestellten Fall. Das zentrale Lager 20 umfaßt einen radialen zentralen Kern 20a in Form einer weitgehend ebenen Scheibe, bei welcher der äußere und der innere Rand eine Auflagefläche bilden in Form von axial ausgerichteten Zungen, die sich abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen erstrecken.

Wie man in Figuren 5a, 5b, 5c genauer erkennen kann ist der äußere Rand des ringförmigen zentralen Lagers 20 aus axial gerichteten Zungen 20d und 20e gebildet, die sich abwechselnd in entgegengesetzter Richtung erstrecken und mit den äußeren Gleitbahnen 10a und 10b in Kontakt kommen. Gleichermaßen weist der innere Rand des zentralen Lagers 20 axial gerichtete Zungen 20f, 20g auf, die sich abwechselnd in entgegengesetzter Richtung erstrecken und eine Auflagefläche für die inneren Gleitbahnen 11a und 11b des inneren Ringes 2 bilden.

In dem dargestellten Beispiel sind die axial gerichteten Zungen 2Od und 2Oe des äußeren Randes des zentralen Lagers 2 0 auf Umfangsbahnen gleichen Durchmessers verteilt angeordnet. Ebenso ist es bei den axial gerichteten Zungen 20f und 20g des inneren Randes des zentralen Lagers 20.

Im Rahmen der Erfindung kann man ebenfalls vorsehen, daß bei äußeren Ringen la und Ib mit Gleitbahnen 10a und 10b unterschiedlichen Durchmessers der äußere Rand des zentralen Lagers 20 axial gerichtete Zungen aufweist, die Auflageflächen 20d bilden und auf einer Umfangsbahn in einer Richtung orientiert verteilt angeordnet sind, deren Durchmesser verschieden ist, von dem für die Axialauflagezungen 2Oe mit entgegengesetzter Ausrichtung. Dies gilt ebenso für den Fall, daß die inneren Gleitbahnen 11a und 11b unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. In diesem Fall genügt es, axial gerichtete innere Zungen 2Of und 20g vorzusehen, die Auflageflächen längs zwei Umfangsbahnen verschieden Durchmessers bilden.

Claims (7)

P/gs-S 5442 Schutzansprüche

1. Parallelfreilaufanordnung mit einer äußeren (10a, 10b) und einer inneren (11a, lib) zylindrischen Gleitbahn, zwei Reihen von Klemmnocken (3a, 3b), die gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet zwischen der äußeren und der inneren Gleitbahn angeordnet und mittels eines bienenwabenförmigen Käfigs (12a, 12b) in Form eines Kranzes gehalten sind, und mit zugeordneten seitlichen Lagern (4a, 4b),

dadurch gekennzeichnet , daß ein einziges zentrales Lager (20) vorhanden ist, welches den beiden Freiläufen gemeinsam ist und in axialer Richtung zwischen den beiden Reihen von Klemmnocken (3a, 3b) eingesetzt ist, daß das zentrale Lager einen radialen zentralen Kern (20a) umfaßt in Form einer weitgehend ebenen Scheibe, bei welcher mindestens ein Teil jedes Randes in axialer Richtung umgebogen ist, um eine Fläche zu bilden, die dazu bestimmt ist, mit den entsprechenden Gleitbahnen (10a, 10b oder 11a, lib) in Kontakt zu gelangen, und daß für eine Auflagefläche (20b; 20d) des äußeren Randes des zentralen Lagers, die sich in einer vorgegebenen axialen Richtung erstreckt, eine Auflagefläche (2 0c; 2Of) am inneren Rand vorhanden ist, die sich in entgegengesetzter axialer Richtung erstreckt.

2. Parallelfreilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß von dem äußeren und dem inneren Rand des zentralen Lagers (20) mindestens einer umgebogen ist, um axial gerichtete Zungen zu bilden, die eine Auflagefläche (2Od, 2Oe, 20f, 20g) mit abwechselnder entgegengesetzter

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Ausrichtung bilden.

3. Parallelfreilaufanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die axialen Auflagezungen entgegengesetzte Richtung aufweisen und auf Kreisbahnen gleichen Durchmessers verteilt angeordnet sind.

4. Parallelfreilaufanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die axialen Auflagezungen mit einer Ausrichtung auf einer Kreisbahn mit einem Durchmesser verteilt angeordnet sind, der verschieden ist von dem für die axialen Auflagezungen mit entgegengesetzter Ausrichtung.

5. Parallelfreilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere (20b) und innere (20c) Rand des radialen zentralen Kerns (20a) des zentralen Lagers umgebogen sind zur Bildung von zylindrischen Auflageflächen, die axial in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind.

6. Parallelfreilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß von dem äußeren und dem inneren Rand des radialen zentralen Kerns (20a) des zentralen Lagers mindestens einer umgebogen ist, um eine Auflagefläche zu bilden, die von in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten axialen Zungen gebildet ist.

7. Parallelfreilaufanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die bienenwabenförmigen Käfige (12a, 12b) jeweils eine Seitenfläche (21a, 21b) aufweisen, die sich an zwei

voneinander abgewandten Seiten des radialen zentralen Kerns (2 0a) abstützen.

Parallelfreilaufanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet ,

daß das zentrale Lager (20) ausgehend von einem Band aus Stahlblech oder einer Kupferlegierung durch Schneiden und Prägen ohne Spanabhebung gebildet ist.