EP2268936A1 - Overrunning clutch - Google Patents

Overrunning clutch

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Publication number
EP2268936A1
EP2268936A1 EP09729431A EP09729431A EP2268936A1 EP 2268936 A1 EP2268936 A1 EP 2268936A1 EP 09729431 A EP09729431 A EP 09729431A EP 09729431 A EP09729431 A EP 09729431A EP 2268936 A1 EP2268936 A1 EP 2268936A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
overrunning clutch
spring
outer ring
clamping
pinch roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09729431A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Stark
Matthias Sperber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2268936A1 publication Critical patent/EP2268936A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical

Definitions

  • the invention relates to an overrunning clutch with an annular space formed between a shaft and an outer ring, in which clamping rollers are arranged, which are spring-loaded separately in spaced-apart guide elements.
  • a generic one-way clutch is known for example from DE 26 04 567 C2.
  • This one-way clutch has as clamping elements on rollers, which are arranged together with a respective Faltbiegefeder in separate segment cages.
  • the segment cages of the known one-way clutch additionally have a self-centering function. For this purpose, a surface of each segment cage is formed as a sliding surface.
  • the segment cages of the freewheel coupling known from DE 26 04 567 C2 can either be stamped from sheet metal or produced as solid cages.
  • the invention has for its object to provide a working with separately guided rollers overrunning clutch, which is particularly efficient to produce. Summary of the invention
  • an overrunning clutch having the features of claim 1.
  • This overrunning clutch has an outer ring and a concentrically arranged in this, hollow or solid trained component, which is referred to without limiting the generality as a wave. Between the shaft and the outer ring an annular space is formed, are arranged in the clamping rollers in spaced-apart guide elements, each pinch roller is spring-loaded separately. However, the pinch roller does not directly contact the outer ring, but a locking element associated with the respective guide element and forming a clamping ramp. This makes it possible to produce the outer ring in contrast to the metal-made blocking element of a mechanically relatively low-stress material, in particular plastic.
  • Pinch rollers are to be understood in the present case cylindrical clamping elements regardless of their dimensions or their length-diameter ratio. In this sense, needles also apply as pinch rollers. Needle-shaped elements can also be used as blocking elements of the one-way clutch. In this case, a pinch roller preferably contacts a plurality of needles arranged parallel to one another, wherein these are arranged at least approximately orthogonally to the pinch roller. Although there are only point contacts between the pinch roller and the blocking element, so that in many applications sufficient torque between the shaft and the outer ring can be transferred.
  • a linear contact between the pinch roller and the clamping ramp can be produced in a simple manner by a blocking element which has a vesicular portion or is formed overall as a leaflet.
  • a depression forming the clamping ramp can be embossed into the blocking element.
  • the freewheeling function can be made with an opposite to the tangential direction of the shaft inclined, in-plane leaflets.
  • An inclination of the leaflet may also be provided in addition to a recess formed in this.
  • a securing portion is formed on the leaflet, which secures the pinch roller against falling out of the one-way clutch in an axial direction. In the opposite axial direction, the pinch roller is preferably secured against falling out directly by the outer ring.
  • the blocking element forming the clamping ramp, the pinch roller contacting this and the associated spring element are arranged in an advantageous embodiment in a cassette, preferably made of plastic, which is inserted into a recess in the outer ring during assembly of the overrunning clutch.
  • Uniform cassettes are usable for one-way clutches of different sizes.
  • the number of cassettes and thus the pinch rollers per overrunning clutch can be fixed in dependence on the dimensioning of the shaft and the outer ring and the torque to be transmitted, wherein at least two, preferably at least three, pinch rollers are arranged in the annular space.
  • the cassettes and the outer ring are designed in a particularly assembly-friendly manner such that each cassette can be inserted in the axial direction in the outer ring and is held there for example by means of a snap connection.
  • the locking elements can be held by snap and / or clamping connections in the receiving component. This also applies to embodiments without recorded in the outer ring cassettes.
  • leaf springs for springing the pinch rollers
  • foam elements are suitable.
  • leaf springs come into consideration, which can take on different additional functions depending on the design:
  • a leaf spring made of metal can also form the clamping ramp and / or secure the pinch roller against falling out.
  • the safety function against falling out can in this case relate to an axial displacement of the pinch roller and / or falling out radially inwards - when the shaft is not inserted.
  • the aforementioned security functions can also be produced by a spring element made of plastic.
  • a spring element can also be present at least partially magnetized component, which takes over the function of springing the pinch roller.
  • the pinch roller of the magnetized component either attracted - in the sense of a tension spring - or repelled - in the sense of a compression spring - are, if necessary, the pinch roller is magnetized.
  • the magnetized component may be identical to the blocking element.
  • the pinch rollers and the locking elements are made of stainless steel or corrosion-inhibited coated metal, while the spring elements are designed either as corrosion-protected metal parts or as plastic parts.
  • the outer ring has a toothing according to one embodiment of the invention.
  • the formation of the outer ring as pulley comes into consideration.
  • the overrunning clutch office equipment such as copiers or printers are mentioned, in which the overrunning clutch can replace conventional sleeve freewheels.
  • the overrunning clutch can be used, for example, in fishing reels, bicycles, sports articles and in the automotive sector.
  • the object underlying the invention is also achieved by an overrunning clutch with the features of claim 17.
  • the locking elements are not in the outer ring, but on or in the shaft or the inner ring - held - in the case of a hollow component.
  • the features of the dependent claims of claim 1 apply mutatis mutandis, for the embodiment according to claim 17, wherein the designated as a shaft component takes the place of the outer ring.
  • the outer ring has in the embodiment according to claim 17, in contrast to the embodiment according to claim 1, a smooth, cylindrical inner surface. Since the shaft or the inner ring in the embodiment according to claim 17, the clamping ramps formed by the locking element, this component is also referred to as inner star.
  • FIGS. 1 and 2 show a detail of a first exemplary embodiment of a roller freewheel coupling with locking elements forming clamping rings forming an outer ring
  • FIG. 5 shows an overrunning clutch with a cassette accommodated in the outer ring and guiding a pinch roller
  • FIG. 6 shows an overrunning clutch with a spring element formed integrally with a blocking element
  • FIG. 11 a detail of another embodiment of an overrunning clutch
  • Essential functional elements of a simplified illustrated in Figures 1 and 2 in cutouts one-way clutch 1 are a number of pinch rollers 2, clamping ramps 3 forming locking elements 4, on each of which a pinch roller 2 is applied, and for springing each a single pinch roller 2 provided springs 5.
  • the arrangement of Locking element 4 and spring 5 is located in a recess 6 of an outer ring 7 of the one-way clutch 1 and constitutes a guide element 8 for guiding the pinch roller 2.
  • the mostly within the recess 6 arranged pinch roller 2 projects into an annular space 9, which between the outer ring 7 and a concentrically arranged in this shaft 10 is formed.
  • the overrunning clutch 1 With regard to the basic function of the overrunning clutch 1, reference is made by way of example to the AGS of DE 26 04 567 C2 known one-way clutch. In contrast to this known one-way clutch contact the pinch rollers 2 but not clamping surfaces, which are formed by an outer ring, but only the locking elements 4, which distribute the forces introduced in these to a wider cross-section and introduce into the outer ring 7.
  • the outer ring 7 is therefore a relatively compliant material, in particular plastic.
  • the outer ring 7 is formed as a gear with a toothing 11 arranged on the outer circumference.
  • the gear 7 including the toothing 11 may in this case be made of plastic or of metal, for example a light metal alloy.
  • the locking element 4 is a multi-part, namely composed of individual substantially in the tangential direction of the overrunning clutch 1 extending needles 12 constructed.
  • the diameter of the needles 12 is less than the diameter of the pinch roller 2.
  • grooves 13, 14 are formed, which serve to hold the needles 12.
  • the individual needles 12 can be inserted into the outer ring 7 in the axial direction of the one-way clutch 1, that is to say transversely to the extent of the needles 12, wherein, as is apparent from the cross-section according to FIG. goes, a fixation of the needles 12 is given by a snap connection.
  • a spring 5 designed as a leaf spring 5 is provided in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, which spring is manufactured either from corrosion-protected metal or from plastic.
  • a foam element is inserted into the recess 6 as a spring 5.
  • the blocking element 4 may be formed either in several parts or in one piece according to the embodiment according to FIGS. 1 and 2. This also applies to the embodiment of Figure 4, which shows an overrunning clutch 1 with a spring 5, to which an integrally formed with an end face 15 of the outer ring 7 holding portion 16 is integrally formed.
  • the holding portion 16 prevents the pinch roller 2 from falling out of the freewheel clutch 1 in an axial direction.
  • the recess 6 is closed, thus forming a stop 17 in the outer ring 7, which pinch roller 2 together with the holding portion 16 axially positioned with little play.
  • the holding portion 16 may additionally assume a sealing function.
  • the spring 5 including the holding portion 16 is fixed by a latching or clamping connection in the recess 6.
  • the entire guide element 8 is formed by a cassette 18, which is preferably manufactured using the plastic injection molding method and is inserted as a prefabricated component in a recess 19 in the outer ring 7.
  • a projection 20 which prevents falling out of the pinch roller 2 radially inwardly, as long as the shaft 10 is not yet used in the Feilaufkupplung 1.
  • the projection 20 can also be seen in the embodiment of Figure 6, but formed in this case by the blocking element 4.
  • the spring 5 is formed integrally with the blocking element 4.
  • the blocking element 4 combining several functions in this case can either be inserted directly into the outer ring 7 or into a cassette 18.
  • FIGS. 7 and 8 show various design possibilities of a leaflet-shaped blocking element 4, wherein in the exemplary embodiment according to FIG. 7 this has a constant thickness, whereas in the exemplary embodiment according to FIG. 8 it has an embossed depression 21 which forms the clamping ramp 3.
  • Figures 9 and 10 show further developments of the locking elements 4 according to Figures 8 and 7, wherein in each case a securing portion 22 is integrally formed on a leaflet-shaped, the clamping ramp 3 forming portion 23.
  • the sections 23 and 22 of the blocking element 4 are arranged orthogonal to one another, wherein the securing section 22 assumes the function of the holding section 16 (FIG. 4).
  • the spring 5 may be integrally formed on the locking element 4.
  • a particularly simple embodiment of a blocking element 4 with integrated spring 5 is shown in FIG.
  • the spring 5 is replaced by a magnetized component 24, namely a needle-shaped permanent magnet, which acts repulsively or attractively on the pinch roller 2.
  • a magnetized component 24 namely a needle-shaped permanent magnet, which acts repulsively or attractively on the pinch roller 2.
  • the pinch roller 2 is acted upon by a force in the direction of its clamping position.
  • Figure 14 eliminates a separate magnetized component. Whose function is taken over by the blocking element 4, wherein a force in the sense of springing hiss a magnetized portion 25 of the locking element 4 and the clamping roller 2 acts.

Abstract

The invention relates to an overrunning clutch (1) comprising a ring chamber (9) formed between a shaft (10) and an outer ring (7). Clamping rollers (2) which are separately spring-loaded in guiding elements (8) located at a distance from each other are arranged in said ring chamber, each clamping roller (2) being spring-loaded against a separate blocking element (4) forming a clamping ramp-type element held in the outer ring (7).

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
FreilaufkupplungOverrunning clutch
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einem zwischen einer Welle und einem Außenring gebildeten Ringraum, in welchem Klemmrollen angeordnet sind, die in voneinander beabstandeten Fϋhrungselementen separat angefedert sind.The invention relates to an overrunning clutch with an annular space formed between a shaft and an outer ring, in which clamping rollers are arranged, which are spring-loaded separately in spaced-apart guide elements.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine gattungsgemäße Freilaufkupplung ist beispielsweise aus der DE 26 04 567 C2 bekannt. Diese Freilaufkupplung weist als Klemmelemente Rollen auf, die zusammen mit jeweils einer Faltbiegefeder in separaten Segmentkäfigen angeordnet sind. Die Segmentkäfige der bekannten Freilaufkupplung haben zusätzlich eine Selbstzentrierungsfunktion. Zu diesem Zweck ist eine Fläche eines jeden Segmentkäfigs als Gleitfläche ausgebildet. Die Segmentkäfige der aus der DE 26 04 567 C2 bekannten Freilaufkupplung können entweder aus Blech gestanzt oder als Massivkäfige hergestellt sein.A generic one-way clutch is known for example from DE 26 04 567 C2. This one-way clutch has as clamping elements on rollers, which are arranged together with a respective Faltbiegefeder in separate segment cages. The segment cages of the known one-way clutch additionally have a self-centering function. For this purpose, a surface of each segment cage is formed as a sliding surface. The segment cages of the freewheel coupling known from DE 26 04 567 C2 can either be stamped from sheet metal or produced as solid cages.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit separat geführten Rollen arbeitende Freilaufkupplung anzugeben, welche besonders rationell herstellbar ist. Zusammenfassung der ErfindungThe invention has for its object to provide a working with separately guided rollers overrunning clutch, which is particularly efficient to produce. Summary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Freilaufkupplung weist einen Außen- ring und ein konzentrisch in diesem angeordnetes, hohl oder massiv ausgebildetes Bauteil auf, welches ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Welle bezeichnet wird. Zwischen der Welle und dem Außenring ist ein Ringraum gebildet, in dem Klemmrollen in voneinander beabstandeten Führungselementen angeordnet sind, wobei jede Klemmrolle separat angefedert ist. Die Klemmrolle kontaktiert hierbei jedoch nicht direkt den Außenring, sondern ein dem jeweiligen Führungselement zugeordnetes, eine Klemmrampe bildendes Sperrelement. Damit ist es möglich, den Außenring im Gegensatz zu dem aus Metall gefertigten Sperrelement aus einem mechanisch relativ gering belastbaren Material, insbesondere Kunststoff, herzustellen.This object is achieved by an overrunning clutch having the features of claim 1. This overrunning clutch has an outer ring and a concentrically arranged in this, hollow or solid trained component, which is referred to without limiting the generality as a wave. Between the shaft and the outer ring an annular space is formed, are arranged in the clamping rollers in spaced-apart guide elements, each pinch roller is spring-loaded separately. However, the pinch roller does not directly contact the outer ring, but a locking element associated with the respective guide element and forming a clamping ramp. This makes it possible to produce the outer ring in contrast to the metal-made blocking element of a mechanically relatively low-stress material, in particular plastic.
Unter Klemmrollen sind im vorliegenden Fall zylindrische Klemmelemente unabhängig von ihrer Dimensionierung oder ihrem Längen-Durchmesser- Verhältnis zu verstehen. In diesem Sinne gelten auch Nadeln als Klemmrollen. Nadeiförmige Elemente können auch als Sperrelemente der Freilaufkupplung verwendet werden. Hierbei kontaktiert eine Klemmrolle vorzugsweise mehrere parallel zueinander angeordnete Nadeln, wobei diese zumindest annähernd orthogonal zur Klemmrolle angeordnet sind. Zwar bestehen damit nur Punktkontakte zwischen der Klemmrolle und dem Sperrelement, doch ist damit in vielen Anwendungsfällen ein ausreichendes Drehmoment zwischen der Welle und dem Außenring übertragbar.Pinch rollers are to be understood in the present case cylindrical clamping elements regardless of their dimensions or their length-diameter ratio. In this sense, needles also apply as pinch rollers. Needle-shaped elements can also be used as blocking elements of the one-way clutch. In this case, a pinch roller preferably contacts a plurality of needles arranged parallel to one another, wherein these are arranged at least approximately orthogonally to the pinch roller. Although there are only point contacts between the pinch roller and the blocking element, so that in many applications sufficient torque between the shaft and the outer ring can be transferred.
Ein linienförmiger Kontakt zwischen der Klemmrolle und der Klemmrampe ist auf einfache Weise durch ein Sperrelement herstellbar, welches einen bläschenförmigen Abschnitt aufweist oder insgesamt als Blättchen ausgebildet ist. Hierbei kann im Bereich des Blättchens eine die Klemmrampe bildende Vertiefung in das Sperrelement eingeprägt sein. Ebenso kann die Freilauffunktion mit einem gegenüber der tangentialen Richtung der Welle schräg gestellten, in sich ebenen Blättchen hergestellt werden. Eine Schrägstellung des Blättchens kann auch zusätzlich zu einer in dieses eingeformten Vertiefung vorgesehen sein. In allen Fällen ist es von Vorteil, wenn an das Blättchen ein Sicherungsabschnitt angeformt ist, welcher die Klemmrolle gegen Herausfallen aus der Freilaufkupplung in einer axialen Richtung sichert. In der entgegengesetzten axialen Richtung ist die Klemmrolle vorzugsweise unmittelbar durch den Außenring gegen Herausfallen gesichert.A linear contact between the pinch roller and the clamping ramp can be produced in a simple manner by a blocking element which has a vesicular portion or is formed overall as a leaflet. Here, in the region of the leaflet, a depression forming the clamping ramp can be embossed into the blocking element. Likewise, the freewheeling function can be made with an opposite to the tangential direction of the shaft inclined, in-plane leaflets. An inclination of the leaflet may also be provided in addition to a recess formed in this. In all cases, it is advantageous if a securing portion is formed on the leaflet, which secures the pinch roller against falling out of the one-way clutch in an axial direction. In the opposite axial direction, the pinch roller is preferably secured against falling out directly by the outer ring.
Das die Klemmrampe bildende Sperrelement, die dieses kontaktierende Klemmrolle sowie das zugehörige Federelement sind in vorteilhafter Ausgestal- tung in einer bevorzugt aus Kunststoff gefertigten Kassette angeordnet, welche bei der Montage der Freilaufkupplung in eine Ausnehmung im Außenring eingesetzt wird. Einheitliche Kassetten sind dabei für Freilaufkupplungen unterschiedlicher Größe verwendbar. Die Anzahl der Kassetten und damit der Klemmrollen pro Freilaufkupplung ist in Abhängigkeit von der Dimensionierung der Welle und des Außenrings sowie vom zu übertragenden Drehmoment festlegbar, wobei mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, Klemmrollen im Ringraum angeordnet sind. Die Kassetten sowie der Außenring sind in besonders montagefreundlicher Weise derart gestaltet, dass jede Kassette in Axialrichtung in den Außenring einschiebbar ist und dort beispielsweise mittels einer Schnappverbindung gehalten wird. Ebenso können die Sperrelemente durch Schnapp- und/oder Klemmverbindungen im sie aufnehmenden Bauteil gehalten sein. Dies gilt auch für Ausführungsformen ohne im Außenring aufgenommene Kassetten.The blocking element forming the clamping ramp, the pinch roller contacting this and the associated spring element are arranged in an advantageous embodiment in a cassette, preferably made of plastic, which is inserted into a recess in the outer ring during assembly of the overrunning clutch. Uniform cassettes are usable for one-way clutches of different sizes. The number of cassettes and thus the pinch rollers per overrunning clutch can be fixed in dependence on the dimensioning of the shaft and the outer ring and the torque to be transmitted, wherein at least two, preferably at least three, pinch rollers are arranged in the annular space. The cassettes and the outer ring are designed in a particularly assembly-friendly manner such that each cassette can be inserted in the axial direction in the outer ring and is held there for example by means of a snap connection. Likewise, the locking elements can be held by snap and / or clamping connections in the receiving component. This also applies to embodiments without recorded in the outer ring cassettes.
Als Federelemente zur Anfederung der Klemmrollen sind beispielsweise Schaumstoffelemente geeignet. Alternativ kommen Blattfedern in Betracht, welche je nach Ausgestaltung unterschiedliche Zusatzfunktionen übernehmen können: Eine Blattfeder aus Metall kann zugleich die Klemmrampe bilden und/oder die Klemmrolle gegen Herausfallen sichern. Die Sicherungsfunktion gegen Herausfallen kann hierbei eine axiale Verlagerung der Klemmrolle und/oder ein Herausfallen radial nach innen - bei nicht eingesetzter Welle - betreffen. Die genannten Sicherungsfunktionen sind auch durch ein Federelement aus Kunststoff herstellbar. Statt eines Federelementes kann auch ein zumindest teilweise magnetisiertes Bauteil vorhanden sein, welches die Funktion der Anfederung der Klemmrolle übernimmt. Hierbei kann die Klemmrolle vom magnetisierten Bauteil entweder angezogen - im Sinne einer Zugfeder - oder abgestoßen - im Sinne einer Druckfeder - werden, wobei bedarfsweise auch die Klemmrolle magnetisiert ist. Das magnetisierte Bauteil kann mit dem Sperrelement identisch sein.As spring elements for springing the pinch rollers, for example, foam elements are suitable. Alternatively, leaf springs come into consideration, which can take on different additional functions depending on the design: A leaf spring made of metal can also form the clamping ramp and / or secure the pinch roller against falling out. The safety function against falling out can in this case relate to an axial displacement of the pinch roller and / or falling out radially inwards - when the shaft is not inserted. The aforementioned security functions can also be produced by a spring element made of plastic. Instead of a spring element can also be be present at least partially magnetized component, which takes over the function of springing the pinch roller. Here, the pinch roller of the magnetized component either attracted - in the sense of a tension spring - or repelled - in the sense of a compression spring - are, if necessary, the pinch roller is magnetized. The magnetized component may be identical to the blocking element.
Sämtliche Bauteile der Freilaufkupplung sind bevorzugt korrosionsgeschützt ausgeführt. Beispielsweise sind die Klemmrollen sowie die Sperrelemente aus nicht rostendem Stahl oder aus korrosionshemmend beschichtetem Metall gefertigt, während die Federelemente entweder als korrosionsgeschützte Metallteile oder als Kunststoffteile ausgebildet sind.All components of the one-way clutch are preferably carried out protected against corrosion. For example, the pinch rollers and the locking elements are made of stainless steel or corrosion-inhibited coated metal, while the spring elements are designed either as corrosion-protected metal parts or as plastic parts.
Der Außenring weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Verzahnung auf. Ebenso kommt die Ausbildung des Außenrings als Riemenscheibe in Betracht. Als bevorzugtes Anwendungsgebiet der Freilaufkupplung sind Bürogeräte wie Kopierer oder Drucker zu nennen, in welchen die Freilaufkupplung herkömmliche Hülsenfreiläufe ersetzen kann. Weiter ist die Freilaufkupplung beispielsweise in Angelrollen, Fahrrädern, Sportartikeln sowie im Automobilbe- reich verwendbar.The outer ring has a toothing according to one embodiment of the invention. Likewise, the formation of the outer ring as pulley comes into consideration. As a preferred application of the overrunning clutch office equipment such as copiers or printers are mentioned, in which the overrunning clutch can replace conventional sleeve freewheels. Furthermore, the overrunning clutch can be used, for example, in fishing reels, bicycles, sports articles and in the automotive sector.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 17. In diesem Fall sind die Sperrelemente nicht im Außenring, sondern an oder in der Welle bzw. dem Innenring - im Fall eines hohlen Bauteils - gehalten. Die Merkmale der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche gelten sinngemäß auch für die Ausführungsform nach Anspruch 17, wobei das als Welle bezeichnete Bauteil an die Stelle des Außenrings tritt. Der Außenring hat in der Ausführungsform nach Anspruch 17 im Unterschied zur Ausführungsform nach Anspruch 1 eine glatte, zylindrische Innenoberfläche. Da die Welle bzw. der Innenring in der Ausführungsform nach Anspruch 17 die durch das Sperrelement gebildeten Klemmrampen aufweist, wird dieses Bauteil auch als Innenstern bezeichnet. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:The object underlying the invention is also achieved by an overrunning clutch with the features of claim 17. In this case, the locking elements are not in the outer ring, but on or in the shaft or the inner ring - held - in the case of a hollow component. The features of the dependent claims of claim 1 apply mutatis mutandis, for the embodiment according to claim 17, wherein the designated as a shaft component takes the place of the outer ring. The outer ring has in the embodiment according to claim 17, in contrast to the embodiment according to claim 1, a smooth, cylindrical inner surface. Since the shaft or the inner ring in the embodiment according to claim 17, the clamping ramps formed by the locking element, this component is also referred to as inner star. Several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Figuren 1 und 2 ausschnittsweise ein erstes Ausführungsbeispiel einer Rollenfreilaufkupplung mit in einen Außenring eingesetzten, Klemmrampen bildenden Sperrelementen,FIGS. 1 and 2 show a detail of a first exemplary embodiment of a roller freewheel coupling with locking elements forming clamping rings forming an outer ring,
Figuren 3 und 4 Details von Freilaufkupplungen mit unterschiedlichen Federelementen,Figures 3 and 4 Details of one-way clutches with different spring elements,
Figur 5 eine Freilaufkupplung mit im Außenring aufgenommener, eine Klemmrolle führender Kassette,FIG. 5 shows an overrunning clutch with a cassette accommodated in the outer ring and guiding a pinch roller;
Figur 6 eine Freilaufkupplung mit einstückig mit einem Sperrelement ausgebildetem Federelement,FIG. 6 shows an overrunning clutch with a spring element formed integrally with a blocking element,
Figuren 7 und 8 Freilaufkupplungen mit unterschiedlich profiliertenFigures 7 and 8 one-way clutches with different profiled
Sperrelementen,Locking elements,
Figuren 9 und 10 verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten einesFigures 9 and 10 different design options of a
Sperrelements mit angeformtem Sicherungsabschnitt,Locking elements with integral securing section,
Figur 11 ausschnittsweise eine weitere Ausführungsform einer Freilaufkupplung, undFIG. 11 a detail of another embodiment of an overrunning clutch, and FIG
Figuren 12 bis 14 verschiedene Varianten einer Anfederung vonFigures 12 to 14 different variants of a springing of
Klemmrollen mittels magnetisierter Bauteile. Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Clamping rollers by means of magnetized components. Corresponding or equivalent parts are identified in all figures with the same reference numerals.
Wesentliche Funktionselemente einer in den Figuren 1 und 2 in Ausschnitten vereinfacht dargestellten Freilaufkupplung 1 sind eine Anzahl Klemmrollen 2, Klemmrampen 3 bildende Sperrelemente 4, an welchen jeweils eine Klemmrolle 2 anliegt, sowie zur Anfederung jeweils einer einzelnen Klemmrolle 2 vorgesehene Federn 5. Die Anordnung aus Sperrelement 4 und Feder 5 befindet sich in einer Aussparung 6 eines Außenrings 7 der Freilaufkupplung 1 und stellt ein Führungselement 8 zur Führung der Klemmrolle 2 dar. Die größtenteils innerhalb der Aussparung 6 angeordnete Klemmrolle 2 ragt in einen Ringraum 9, welcher zwischen dem Außenring 7 und einer konzentrisch in diesem angeordneten Welle 10 gebildet ist. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion der Freilaufkupplung 1 wird beispielhaft auf die ags der DE 26 04 567 C2 bekannte Freilaufkupplung verwiesen. Im Unterschied zu dieser bekannten Freilaufkupplung kontaktieren die Klemmrollen 2 jedoch nicht Klemmflächen, welche durch einen Außenring gebildet sind, sondern lediglich die Sperrelemente 4, welche die in diese eingeleiteten Kräfte auf einen breiteren Querschnitt verteilen und in den Außenring 7 einleiten. Zur Herstellung des Außenrings 7 eignet sich daher ein relativ nachgiebiges Material, insbesondere Kunststoff. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Außenring 7 als Zahnrad mit einer am Außenumfang angeordneten Verzahnung 11 ausgebildet. Das Zahnrad 7 einschließlich der Verzahnung 11 kann hierbei aus Kunststoff oder aus Metall, beispielsweise einer Leichtmetalllegierung, hergestellt sein.Essential functional elements of a simplified illustrated in Figures 1 and 2 in cutouts one-way clutch 1 are a number of pinch rollers 2, clamping ramps 3 forming locking elements 4, on each of which a pinch roller 2 is applied, and for springing each a single pinch roller 2 provided springs 5. The arrangement of Locking element 4 and spring 5 is located in a recess 6 of an outer ring 7 of the one-way clutch 1 and constitutes a guide element 8 for guiding the pinch roller 2. The mostly within the recess 6 arranged pinch roller 2 projects into an annular space 9, which between the outer ring 7 and a concentrically arranged in this shaft 10 is formed. With regard to the basic function of the overrunning clutch 1, reference is made by way of example to the AGS of DE 26 04 567 C2 known one-way clutch. In contrast to this known one-way clutch contact the pinch rollers 2 but not clamping surfaces, which are formed by an outer ring, but only the locking elements 4, which distribute the forces introduced in these to a wider cross-section and introduce into the outer ring 7. For the production of the outer ring 7 is therefore a relatively compliant material, in particular plastic. In the embodiment of Figure 1, the outer ring 7 is formed as a gear with a toothing 11 arranged on the outer circumference. The gear 7 including the toothing 11 may in this case be made of plastic or of metal, for example a light metal alloy.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist das Sperrelement 4 mehrteilig, nämlich aus einzelnen im Wesentlichen in tangentialer Richtung der Freilaufkupplung 1 verlaufenden Nadeln 12 bestehend, aufgebaut. Der Durchmesser der Nadeln 12 ist geringer als der Durchmesser der Klemmrolle 2. Innerhalb der Ausspa- rung 6 im Außenring 7 sind Nuten 13, 14 ausgebildet, die der Halterung der Nadeln 12 dienen. Die einzelnen Nadeln 12 können in Axialrichtung der Freilaufkupplung 1 , das heißt quer zur Erstreckung der Nadeln 12, in den Außenring 7 eingesetzt werden, wobei, wie aus dem Querschnitt nach Fig. 2 hervor- geht, eine Fixierung der Nadeln 12 durch eine Schnappverbindung gegeben ist. Zur Anfederung der Klemmrolle 2 gegen die Nadeln 12 ist im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 eine als Blattfeder ausgebildete Feder 5 vorgesehen, welche entweder aus korrosionsgeschütztem Metall oder aus Kunststoff gefertigt ist.As is apparent from Figure 2, the locking element 4 is a multi-part, namely composed of individual substantially in the tangential direction of the overrunning clutch 1 extending needles 12 constructed. The diameter of the needles 12 is less than the diameter of the pinch roller 2. Within the recess 6 in the outer ring 7 grooves 13, 14 are formed, which serve to hold the needles 12. The individual needles 12 can be inserted into the outer ring 7 in the axial direction of the one-way clutch 1, that is to say transversely to the extent of the needles 12, wherein, as is apparent from the cross-section according to FIG. goes, a fixation of the needles 12 is given by a snap connection. To spring the pinch roller 2 against the needles 12, a spring 5 designed as a leaf spring 5 is provided in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, which spring is manufactured either from corrosion-protected metal or from plastic.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist in einer vereinfachten Ausgestaltung als Feder 5 ein Schaumstoffelement in die Aussparung 6 eingesetzt. Das Sperrelement 4 kann entweder, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2, mehrteilig oder einteilig ausgebildet sein. Dies gilt auch für die Ausführungsform nach Figur 4, welche eine Freilaufkupplung 1 mit einer Feder 5 zeigt, an die einstückig ein mit einer Stirnfläche 15 des Außenrings 7 fluchtender Halteabschnitt 16 angeformt ist. Der Halteabschnitt 16 verhindert ein Herausfallen der Klemmrolle 2 in einer axialen Richtung aus der Freilauf- kupplung 1. In der entgegengesetzten axialen Richtung ist die Aussparung 6 geschlossen, womit im Außenring 7 ein Anschlag 17 gebildet ist, der die Klemmrolle 2 zusammen mit dem Halteabschnitt 16 mit geringem Spiel axial positioniert. Der Halteabschnitt 16 kann zusätzlich auch eine Dichtungsfunktion übernehmen. In nicht näher dargestellter Weise ist die Feder 5 einschließlich des Halteabschnitt 16 durch eine Rast- oder Klemmverbindung in der Aussparung 6 befestigt.In the embodiment according to FIG. 3, in a simplified embodiment, a foam element is inserted into the recess 6 as a spring 5. The blocking element 4 may be formed either in several parts or in one piece according to the embodiment according to FIGS. 1 and 2. This also applies to the embodiment of Figure 4, which shows an overrunning clutch 1 with a spring 5, to which an integrally formed with an end face 15 of the outer ring 7 holding portion 16 is integrally formed. The holding portion 16 prevents the pinch roller 2 from falling out of the freewheel clutch 1 in an axial direction. In the opposite axial direction, the recess 6 is closed, thus forming a stop 17 in the outer ring 7, which pinch roller 2 together with the holding portion 16 axially positioned with little play. The holding portion 16 may additionally assume a sealing function. In a manner not shown, the spring 5 including the holding portion 16 is fixed by a latching or clamping connection in the recess 6.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist das gesamte Führungselement 8 durch eine Kassette 18 gebildet, die vorzugsweise im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt ist und als vorgefertigtes Bauteil in eine Aussparung 19 im Außenring 7 eingesetzt ist. Auf der der Feder 5 gegenüberliegenden Seite der die Klemmrolle 2 aufnehmenden Aussparung 6 ist durch die Kassette 18 ein Vorsprung 20 gebildet, welcher ein Herausfallen der Klemmrolle 2 radial nach innen verhindert, solange die Welle 10 noch nicht in die Feilaufkupplung 1 ein- gesetzt ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the entire guide element 8 is formed by a cassette 18, which is preferably manufactured using the plastic injection molding method and is inserted as a prefabricated component in a recess 19 in the outer ring 7. On the opposite side of the spring 5 receiving the pinch roller 2 recess 6 is formed by the cassette 18, a projection 20 which prevents falling out of the pinch roller 2 radially inwardly, as long as the shaft 10 is not yet used in the Feilaufkupplung 1.
Der Vorsprung 20 ist auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 erkennbar, in diesem Fall jedoch durch das Sperrelement 4 gebildet. Weiter ist in diesem Ausführungsbeispiel auch die Feder 5 einstückig mit dem Sperrelement 4 ausgebildet. Das in diesem Fall mehrere Funktionen vereinende Sperrelement 4 kann entweder direkt in den Außenring 7 oder in eine Kassette 18 eingesetzt sein.The projection 20 can also be seen in the embodiment of Figure 6, but formed in this case by the blocking element 4. Next is in this Embodiment, the spring 5 is formed integrally with the blocking element 4. The blocking element 4 combining several functions in this case can either be inserted directly into the outer ring 7 or into a cassette 18.
Die Figuren 7 und 8 zeigen verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten eines blättchenförmigen Sperrelements 4, wobei dieses im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 eine konstante Dicke aufweist, während es im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 eine eingeprägte Vertiefung 21 aufweist, die die Klemmrampe 3 bildet.FIGS. 7 and 8 show various design possibilities of a leaflet-shaped blocking element 4, wherein in the exemplary embodiment according to FIG. 7 this has a constant thickness, whereas in the exemplary embodiment according to FIG. 8 it has an embossed depression 21 which forms the clamping ramp 3.
Die Figuren 9 und 10 zeigen Weiterbildungen der Sperrelemente 4 nach den Figuren 8 und 7, wobei in jedem Fall ein Sicherungsabschnitt 22 einstückig an einem blättchenförmigen, die Klemmrampe 3 bildenden Abschnitt 23 angeformt ist. Die Abschnitte 23 und 22 des Sperrelements 4 sind orthogonal zueinander angeordnet, wobei der Sicherungsabschnitt 22 die Funktion des Halteabschnitts 16 (Figur 4) übernimmt. Zusätzlich zum Sicherungsabschnitt 22 kann auch die Feder 5 einstückig an das Sperrelement 4 angeformt sein. Eine besonders einfache Ausführungsform eines Sperrelements 4 mit integrierter Fe- der 5 ist in Figur 11 dargestellt.Figures 9 and 10 show further developments of the locking elements 4 according to Figures 8 and 7, wherein in each case a securing portion 22 is integrally formed on a leaflet-shaped, the clamping ramp 3 forming portion 23. The sections 23 and 22 of the blocking element 4 are arranged orthogonal to one another, wherein the securing section 22 assumes the function of the holding section 16 (FIG. 4). In addition to the securing portion 22, the spring 5 may be integrally formed on the locking element 4. A particularly simple embodiment of a blocking element 4 with integrated spring 5 is shown in FIG.
In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 12 und 13 ist die Feder 5 durch ein magnetisiertes Bauteil 24, nämlich einen nadeiförmigen Permanentmagneten, ersetzt, welcher auf die Klemmrolle 2 abstoßend beziehungsweise anziehend wirkt. In jedem Fall wird die Klemmrolle 2 mit einer Kraft in Richtung ihrer klemmenden Position beaufschlagt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 14 entfällt ein gesondertes magnetisiertes Bauteil. Dessen Funktion wird durch das Sperrelement 4 übernommen, wobei eine Kraft im Sinne einer Anfederung zischen einem magnetisierten Bereich 25 des Sperrelements 4 und der Klemm- rolle 2 wirkt. BezugszeichenIn the exemplary embodiments according to FIGS. 12 and 13, the spring 5 is replaced by a magnetized component 24, namely a needle-shaped permanent magnet, which acts repulsively or attractively on the pinch roller 2. In any case, the pinch roller 2 is acted upon by a force in the direction of its clamping position. In the embodiment of Figure 14 eliminates a separate magnetized component. Whose function is taken over by the blocking element 4, wherein a force in the sense of springing hiss a magnetized portion 25 of the locking element 4 and the clamping roller 2 acts. reference numeral
1 Freilaufkupplung1 overrunning clutch
2 Klemmrolle2 pinch roller
3 Klemmrampe3 clamping ramp
4 Sperrelement4 blocking element
5 Feder5 spring
6 Aussparung6 recess
7 Außenring7 outer ring
8 Führungselement8 guide element
9 Ringraum9 annulus
10 Welle10 wave
11 Verzahnung11 toothing
12 Nadel12 needle
13 Nut13 groove
14 Nut14 groove
15 Stirnfläche15 face
16 Halteabschnitt16 holding section
17 Anschlag17 stop
18 Kassette18 cassette
19 Aussparung19 recess
20 Vorsprung20 advantage
21 Vertiefung21 deepening
22 Sicherungsabschnitt22 securing section
23 blättchenförmiger Abschnitt23 leaflet-shaped section
24 magnetisiertes Bauteil24 magnetized component
25 magnetisierter Bereich 25 magnetized area

Claims

Patentansprüche claims
1. Freilaufkupplung (1), mit einem zwischen einer Welle (10) und einem Außenring (7) gebildeten Ringraum (9), in welchem Klemmrollen (2) an- geordnet sind, die in voneinander beabstandeten Führungselementen1. Overrunning clutch (1), with a formed between a shaft (10) and an outer ring (7) annular space (9), in which clamping rollers (2) are arranged, in spaced guide elements
(8) separat angefedert sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Klemmrolle (2) gegen ein gesondertes, im Außenring (7) gehaltenes, eine Klemmrampe (3) bildendes Sperrelement (4) angefedert ist.(8) are sprung separately, characterized in that each pinch roller (2) against a separate, in the outer ring (7) held, a clamping ramp (3) forming the locking element (4) is spring-loaded.
2. Freilaufkupplung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (7) aus Kunststoff gefertigt ist.Second overrunning clutch (1) according to claim 1, characterized in that the outer ring (7) is made of plastic.
3. Freilaufkupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) mindestens eine orthogonal zur Klemm- rolle (2) angeordnete Nadel (12) umfasst.Third overrunning clutch (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the blocking element (4) at least one orthogonal to the clamping roller (2) arranged needle (12).
4. Freilaufkupplung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) einteilig ausgebildet ist.4. one-way clutch (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the blocking element (4) is integrally formed.
5. Freilaufkupplung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) eine blättchenartige Form aufweist.5. Overrunning clutch (1) according to claim 4, characterized in that the blocking element (4) has a leaflet-like shape.
6. Freilaufkupplung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) eine eingeprägte, die Klemmrampe (3) bildende Vertiefung (21) aufweist.6. overrunning clutch (1) according to claim 5, characterized in that the blocking element (4) has an embossed, the clamping ramp (3) forming recess (21).
7. Freilaufkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) einen die Klemmrolle (2) in einer axialen Richtung haltenden Sicherungsabschnitt (22) aufweist.7. one-way clutch (1) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the locking element (4) has a clamping roller (2) in an axial direction retaining portion (22).
8. Freilaufkupplung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das jedes Sperrelement (4) in einer gesondert im Außenring (7) fixierten Kassette (18) angeordnet ist. 8. Overrunning clutch (1) according to claim 1, characterized in that each locking element (4) is arranged in a separately in the outer ring (7) fixed cassette (18).
9. Freilaufkupplung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das die Kassette (18) aus Kunststoff gefertigt ist9. Overrunning clutch (1) according to claim 8, characterized in that the cassette (18) is made of plastic
10. Freilaufkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (4) durch eine Schnappverbindung im Außenring (7) gehalten ist.10. overrunning clutch (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the blocking element (4) by a snap connection in the outer ring (7) is held.
11. Freilaufkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Klemmrolle (2) durch eine als Blattfeder ausgebildete Feder (5) an die Klemmrampe (3) angefedert ist.11. overrunning clutch (1) according to one of claims 1 to 10, character- ized in that the pinch roller (2) is spring-loaded by a spring formed as a leaf spring (5) to the clamping ramp (3).
12. Freilaufkupplung (1) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder mit einen die Klemmrolle (2) in axialer Richtung sichern- den Halteabschnitt (16) einstückig verbunden ist.12. overrunning clutch (1) according to claim 1 1, characterized in that the leaf spring with a clamping roller (2) in the axial direction securing the holding portion (16) is integrally connected.
13. Freilaufkupplung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) einstückig mit dem die Klemmrampe (3) bildenden Sperrelement (4) ausgebildet ist.13. Overrunning clutch (1) according to claim 11 or 12, characterized in that the spring (5) is formed integrally with the clamping ramp (3) forming the blocking element (4).
14. Freilaufkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmrolle (2) durch eine als Schaumstofffeder ausgebildete Feder (5) gegen die Klemmrampe (3) angefedert ist.14. Overrunning clutch (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pinch roller (2) is spring-loaded by a spring formed as a foam spring (5) against the clamping ramp (3).
15. Freilaufkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmrolle (2) durch ein vollständig oder teilweise, in einem Bereich (25), magnetisiertes Bauteil (4, 24) an die Klemmrampe (3) angefedert ist.15. overrunning clutch (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pinch roller (2) by a completely or partially, in a region (25), magnetized component (4, 24) to the clamping ramp (3) spring-loaded is.
16. Freilaufkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (7) als Zahnrad ausgebildet ist. 16 one-way clutch (1) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the outer ring (7) is designed as a gear.
17. Freilaufkupplung (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Klemmrolle (2) gegen ein gesondertes, drehfest mit der Welle (10) verbundenes, eine Klemmrampe (3) bildendes Sperrelement (4) angefedert ist. 17. Overrunning clutch (1) according to the preamble of claim 1, characterized in that each pinch roller (2) against a separate, non-rotatably connected to the shaft (10), a clamping ramp (3) forming the locking element (4) is spring-loaded.
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