WO2003087610A1 - Verdrehsicherung für einen käfig eines freilaufs - Google Patents

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freewheel
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smooth cylindrical
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Daniel Wehr
Heinz Pfann
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Ina-Schaeffler Kg
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    • 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
    • F16D41/067—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 and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation

Definitions

  • Anti-rotation device for a cage of a freewheel
  • the invention relates to a freewheel with two machine parts arranged one inside the other and rotatable about an axis, of which one machine part is provided with a smooth cylindrical clamping track and the other machine part is provided on its peripheral surface facing the smooth cylindrical clamping track with clamping ramps which follow one another in the circumferential direction ,
  • a cage arranged between the machine parts, which is formed from ribs and webs connecting these webs to one another, wherein pockets are formed between the mutually adjacent webs for the spring-loaded clamping rollers against the smooth cylindrical clamping track and the clamping ramps, and wherein the cage with the other machine part form-fitting connection to prevent rotation against this other machine part.
  • Such a pinch roller freewheel is known, for example, from DE 44 42 404 C2.
  • This freewheel has a smooth cylindrical cage made of plastic, which is arranged between an outer and an inner sleeve and holds spring-loaded pinch rollers in its pockets formed by webs.
  • the mutually facing peripheral surfaces of the two sleeves have inner and outer raceways, the inner raceway being provided with clamping ramps.
  • Between adjacent ramps of the inner track there are provided axial grooves in which integrally formed radial projections of the cage engage in a form-fitting manner such that this plastic cage is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the inner sleeve.
  • These projections are formed as knobs on the inner diameter of the cage.
  • the invention is therefore based on the object of providing a generic freewheel with a cage which can be axially positioned in a different way compared to the machine part provided with the clamping ramps.
  • this object is achieved according to the characterizing part in connection with its preamble in that the cage made of a metallic material is provided with profiled webs, the positive connection to prevent rotation against this other machine part taking place via a central web part such that a parallel position to the axis of the freewheel and is connected via two inclined web sections to two web sections which also run parallel to the axis.
  • profiled webs are understood to mean that they have sections running parallel to the pinch roller axis, which run inside and outside the pinch roller pitch circle and are connected to one another via portions which run obliquely to the pinch roller axis.
  • the anti-rotation lock is always carried out via the middle section of the web, the one with one of the machine parts enters into a positive connection, so that the cage is arranged on this machine part against rotation.
  • the cage of the freewheel can be fixed either on the inner machine part or on the outer machine part.
  • the smooth cylindrical clamping track is formed on the outer machine part and the cage is designed as an M or a V cage.
  • the smooth cylindrical clamping track is formed on the inner machine part and the cage is designed as a W or an A cage.
  • both machine parts are designed as thin-walled sleeves, in particular manufactured in the deep-drawing process.
  • Such a freewheel can be manufactured in a particularly economical manner because of this non-cutting production.
  • FIGS. 2, 6 and 12 show a side view of a freewheel
  • FIGS. 3, 7 and 13 show a cross section through a freewheel
  • FIGS. 4 and 8 show a detail of a perspective view of a cage
  • FIGS. 5 and 9 show a detail of a side view of a cage
  • FIGS 10a, 10b, 10c and 10d different cage variants in longitudinal section.
  • the freewheel shown in Figures 1, 2 and 3 has an inner machine part 1 and an outer machine part 2, between which a cage 3 is arranged, in which circumferentially spaced pinch rollers 4 are held.
  • the outer machine part 2 has a smooth cylindrical clamping path 2.1, while the inner machine part 1 is equipped with clamping ramps 1.1.
  • the pinch rollers 4 are brought into the cage 3 by a spring element 5 in the clamping position.
  • the cage 3 engages in an axial groove 1.2 of the inner machine part 1, so that it is arranged on this inner machine part 1 in a rotationally fixed manner. As shown particularly in FIGS.
  • the cage 3 is designed as a V-shaped cage, the rims 3.2 of which are connected to one another via cranked webs 3.1.
  • the webs 3.1 have sections 3.1.1, 3.1.3 which lie inside and outside the clamping roller pitch circle R m , the middle web section 3.1.1 lying within the pitch circle having two web sections 3.1.2 which run obliquely to the axis with the likewise web sections 3.1.3 running parallel to the axis is connected.
  • the web sections 3.1.3 lie outside the clamping roller pitch circle Rm.
  • the web 3.1 engages with its central web section 3.1.1 in the axial groove 1.2 of the inner machine part 1, so that the cage 3 is held against rotation on the latter.
  • the M-cage shown in FIG. 10a is also intended for fixation on the inner machine part 1 and differs from the V-cage shown in FIG. 10b only in that the two stimuli 3.2 have radially inwardly directed flanges 3.2.1 are provided.
  • FIGS. 6, 7, 8 and 9 Another type of positive connection between the cage 3 and the inner machine part 1 can be seen in FIGS. 6, 7, 8 and 9.
  • the middle web section 3.1.1 is provided with an axial groove 3.1.1.1, into which a projection 1.3 of the inner machine part 1 engages.
  • FIGS. 10c and 10d which are W-shaped and A-shaped. They have a central web section 3.1.1, which is arranged outside the clamping roller pitch circle R m .
  • This middle web section 3.1.1 then forms the positive connection with the associated outer machine part 2.
  • the W-shaped cage shown in FIG. 10c differs from the A-shaped cage shown in FIG. 10d in that the two end rings 3.2 are each provided with a flange 3.2.1 pointing outwards in the radial direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freilauf mit zwei ineinander angeordneten um eine Achse zueinander drehbaren Maschinenteilen (1, 2), von denen das eine Maschinenteil (1, 2) eine glattzylindrische Klemmbahn (2.1, 1.4) und von denen das andere Maschinenteil (1, 2) an seiner der glattzylindrischen Klemmbahn (2.1, 1.4) zugewandten Umfangsfläche mit in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Klemmrampen (1.1, 2.2) versehen ist. Der metallische Käfig zeichnet sich dadurch aus, dass er mit profilierten Stegen (3.1) versehen ist, wobei die formschlüssige Verbindung zur Verdrehsicherung gegenüber diesem anderen Maschinenteil (1, 2) über einen mittleren Stegabschnitt (3.1.1) erfolgt, der eine parallele Lage zur Achse des Freilaufes einnimmt und über zwei schräg verlaufende Stegabschnitte (3.1.2) mit zwei ebenfalls parallel zur Achse verlaufenden Stegabschnitten (3.1.3) verbunden ist.

Description

Verdrehsicherung für einen Käfig eines Freilaufs
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Freilauf mit zwei ineinander angeordneten und um eine Achse zueinander drehbaren Maschinenteilen, von denen das eine Maschinenteil eine glattzylindrische Klemmbahn und von denen das andere Ma- schinenteil an seiner der glattzylindrischen Klemmbahn zugewandten Um- fangsfläche mit in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Klemmrampen versehen ist, mit einem zwischen dem Maschinenteilen angeordneten Käfig, der aus Borden und diese Borde miteinander verbindenden Stegen gebildet ist, wobei zwischen umfangsseitig einander benachbarten Stegen Taschen für gegen die glattzylindrische Klemmbahn und die Klemmrampen angefederte Klemmrollen ausgebildet sind, und wobei der Käfig mit dem anderen Maschinenteil eine formschlüssige Verbindung zur Verdrehsicherung gegenüber diesem anderen Maschinenteil bildet.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Klemmrollenfreilauf ist beispielhaft aus DE 44 42 404 C2 vorbekannt. Dieser Freilauf weist einen glattzylindrischen Käfig aus Kunststoff auf, der zwischen einer äußeren und einer inneren Hülse angeordnet ist und in seinen durch Stegen gebildeten Taschen angefederte Klemmrollen hält. Die einander zugewandten Umfangsflächen der beiden Hülsen weisen innere und äußere Laufbahnen auf, wobei die innere Laufbahn mit Klemmrampen versehen ist. Zwischen einander benachbarten Klemmrampen der inneren Laufbahn ist sind Axialnuten vorgesehen, in die einstückig angeformte radiale Vorsprünge des Käfigs formschlüssig derart eingreifen, dass dieser Kunststoffkäfig gegenüber der inneren Hülse drehfest angeordnet ist. Diese Vorsprünge sind als Noppen am inneren Durchmesser des Käfigs angeformt.
Nachteilig dabei ist, dass dieser Kunststoff käf ig eine geringe Stabilität aufweist und sehr wenig Schmiermittelvorratsraum besitzt. So kann es vorkommen, dass die angeformten Kunststoffnoppen am Innendurchmesser abscheren und somit der Käfig nicht richtig positioniert wird. Es ist weiter von Nachteil, dass auf- grund der vielen angeformten und in die Axialnut eingreifenden Vorsprünge der Montagevorgang der Freilaufeinheit erschwert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Freilauf mit einem Käfig bereitzustellen, der gegenüber dem mit dem Klemmrampen versehenen Maschinenteil in einer anderen Art axial positioniert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der aus einem metallischen Werkstoff gefertigte Käfig mit profilierten Stegen versehen ist, wobei die formschlüssige Verbindung zur Verdrehsicherung gegenüber diesem anderen Maschinenteil über ein mittleres Stegteil erfolgt, dass eine parallele Lage zur Achse des Freilaufes einnimmt und über zwei schräg verlaufende Stegabschnitte mit zwei ebenfalls parallel zur Achse verlaufenden Stegabschnitten verbunden ist.
Im bekannten Sinne ist dabei unter profilierten Stegen zu verstehen, dass die- se parallel zur Klemmrollenachse verlaufende Abschnitte aufweisen, die innerhalb und außerhalb des Klemmrollenteilkreises verlaufen und über schräg zur Klemmrollenachse verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind. Die Verdrehsicherung erfolgt dabei immer über den mittleren Stegabschnitt, der mit einem der Maschinenteile eine formschlüssige Verbindung eingeht, so dass auf diese Weise der Käfig auf diesem Maschinenteil verdrehgesichert angeordnet ist.
Der Vorteil eines derartigen freilauffixierten Käfig liegt darin, dass dieser aufgrund seiner profiliert ausgebildeten Stege einen relativ großen Schmiermittelvorratsraum aufweist. Weiter ist von Vorteil, dass die Montage der Freilaufeinheit vereinfacht ist, da der mittlere Stegteil in einfacher Weise eine formschlüssige Verbindung mit dem zugehörigen Maschinenteil eingehen kann. Darüber hinaus wird durch den metallischen Werkstoff dem Käfig auch bei kleinen Abmessungen eine hohe Stabilität verliehen.
Die Art der formschlüssigen Verbindung zwischen Käfig und zugehörigem Maschinenteil geht aus den Ansprüchen 2 und 3 hervor. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das mittlere Stegteil in eine Axialnut des anderen Maschinenteils eingreift. In Umkehrung der Verfahrensweise erfolgt dies nach Anspruch 3 derart, dass das mittlere Stegteil eine Ausnehmung aufweist, in die ein zugehöriger Vorsprung des anderen Maschinenteils eingreift.
Wie aus den Ansprüchen 4 und 5 ersichtlich, kann der Käfig des Freilaufes entweder am inneren Maschinenteil oder am äußeren Maschinenteil fixiert sein. Im ersten Fall ist die glattzylindrische Klemmbahn am äußeren Maschinenteil gebildet und der Käfig als ein M- oder als ein V-Käfig ausgebildet. Im zweiten Fall ist die glattzylindrische Klemmbahn am inneren Maschinenteil ausgebildet und der Käfig als ein W- oder als ein A-Käfig ausgebildet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass beide Maschinenteile als dünnwandige, insbesondere im Tiefziehverfahren hergestellte Hülsen ausgebildet sind. Ein derartiger Freilauf ist we- gen dieser spanlosen Herstellung in besonderes wirtschaftlicher Weise fertigbar.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 und 11 einen Ausschnitt auf eine perspektivische Darstellung eines Freilaufes, teilweise geschnitten,
Figuren 2, 6 und 12 eine Seitenansicht auf einen Freilauf,
Figuren 3, 7 und 13 einen Querschnitt durch einen Freilauf,
Figuren 4 und 8 einen Ausschnitt auf eine perspektivische Darstellung eines Käfigs,
Figuren 5 und 9 einen Ausschnitt auf eine Seitenansicht eines Käfigs,
Figuren 10a, 10b, 10c und 10d verschiedene Käfigvarianten im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellte Freilauf weist ein inneres Maschinenteil 1 und ein äußeres Maschinenteil 2 auf, zwischen denen ein Käfig 3 angeordnet ist, in dem in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Klemmrollen 4 gehalten sind. Das äußere Maschinenteil 2 hat eine glattzylindrische Klemmbahn 2.1 , während das innere Maschinenteil 1 mit Klemmrampen 1.1 ausgestattet ist. Die Klemmrollen 4 sind im Käfig 3 durch ein Federelement 5 in Klemmstellung gebracht. Wie die Figuren weiter zeigen, greift der Käfig 3 in eine Axialnut 1.2 des inneren Maschinenteils 1 ein, so dass dieser auf diesem inneren Maschinenteil 1 verdrehfest angeordnet ist. Wie insbesondere die Figuren 2, 3, 4, 5 und 10b zeigen, ist in diesem Beispiel der Käfig 3 als ein V-förmiger Käfig ausgebildet, dessen Borde 3.2 über durchgekröpfte Stege 3.1 miteinander verbunden sind. Die Stege 3.1 weisen Ab- schnitte 3.1.1 , 3.1.3 auf, die innerhalb und außerhalb des Klemmrollenteilkreises Rm liegen, wobei der innerhalb des Teilkreises liegende mittlere Stegabschnitt 3.1.1 über zwei schräg zur Achse verlaufende Stegabschnitte 3.1.2 mit dem ebenfalls parallel zur Achse verlaufenden Stegabschnitten 3.1.3 verbunden ist. Die Stegabschnitte 3.1.3 liegen außerhalb des Klemmrollenteilkreises Rm. Der Steg 3.1 greift mit seinem mittleren Stegabschnitt 3.1.1 in die Axialnut 1.2 des inneren Maschinenteils 1 ein, so dass der Käfig 3 auf diesem verdrehsicher gehalten ist. Der in Figur 10a gezeigte M-Käfig ist ebenfalls für die Fixierung auf dem inneren Maschinenteil 1 vorgesehen und unterscheidet sich von dem in Figur 10b gezeigten V-Käfig lediglich dadurch, dass die beiden Stimrin- ge 3.2 mit radial nach innen gerichteten Flanschen 3.2.1 versehen sind.
Eine andere Art der formschlüssigen Verbindung zwischen Käfig 3 und dem inneren Maschinenteil 1 geht aus den Figuren 6, 7, 8 und 9 hervor. Wie erkennbar, ist der mittlere Stegabschnitt 3.1.1 mit einer Axialnut 3.1.1.1 verse- hen, in die ein Vorsprung 1.3 des inneren Maschinenteils 1 eingreift.
In den Figuren 11 , 12 und 13 ist in umgekehrter Weise zur Anordnung gemäß den Figuren 1 , 2 und 3 die Fixierung des Käfigs 3 im äußeren Maschinenteil 2 dargestellt. In diesem Fall ist das innere Maschinenteil 1 mit einer glattzylindri- sehen Klemmbahn 1.4 versehen, während das äußere Maschinenteil 2 Klemmrampen 2.2 aufweist. Das äußere Maschinenteil 2 ist mit einer Axialnut 2.3 versehen, in die der Käfig 3 mit seinem mittleren Stegabschnitt 3.1.1 eingreift und somit formschlüssig gehalten ist. Zu dieser Erfindungsvariante gehören die in den Figuren 10c und 10d gezeigten Käfige 3, die W- und A-förmig ausgebildet sind. Sie weisen einen mittleren Stegabschnitt 3.1.1 auf, der außerhalb des Klemmrollenteilkreises Rm angeordnet ist. Dieser mittlere Stegabschnitt 3.1.1 bildet dann mit dem zugehörigen äußeren Maschinenteil 2 die formschlüssige Verbindung. Der in Figur 10c gezeigte W-förmige Käfig unterscheidet sich von dem in Figur 10d gezeigten A-förmigen Käfig dadurch, dass die beiden Stirnringe 3.2 mit je einem in radialer Richtung nach außen weisenden Flansch 3.2.1 versehen sind.
Bezugszeichen
1 inneres Maschninenteil
1.1 Klemmrampe
1.2 Axialnut
1.3 Vorsprung
1.4 glattzylindrische Klemmbahn
2 äußeres Maschinenteil
2.1 glattzylindrische Klemmbahn
2.2 Klemmrampe
2.3 Axialnut
3 Käfig
3.1 Steg
3.1.1 mittlerer Stegabschnitt
3.1.1 .1 Axialnut
3.1.2 schräg verlaufender Abschnitt
3.1.3 Stegabschnitt
3.2 Bord
3.2.1 Flansch
4 Klemmrolle
5 Federelement
Rm Klemmrollenteilkreis

Claims

Patentansprüche
1. Freilauf mit zwei ineinander angeordneten und um eine Achse zueinander drehbaren Maschinenteilen (1,2), von denen das eine Maschinenteil (2,1 ) eine glattzylindrische Klemmbahn (2.1 , 1.4) und von denen das andere Maschinenteil (1 , 2) an seiner der glattzylindrischen Klemmbahn (2.1 , 1.4) zugewandten Umfangsfläche mit in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Klemmrampen (1.1 , 2.2) versehen ist, mit einem zwischen den Maschinenteilen (1 ,2) angeordneten Käfig (3), der aus Borden (3.2) und diese Borde (3.2) miteinander verbindenden Stegen (3.1 ) gebildet ist, wobei zwischen umfangsseitig einander benachbarten Ste- gen (3.1 ) Taschen für gegen die glattzylindrische Klemmbahn (2.1 , 1.4) und die Klemmrampen (1.1 , 2.2) angefederte Klemmrollen (4) ausgebildet sind, und wobei der Käfig (3) mit dem anderen Maschinenteil (1 , 2) eine formschlüssige Verbindung zur Verdrehsicherung gegenüber diesem anderen Maschinenteil (1 , 2) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem metallischen Werkstoff gefertigte Käfig (3) mit profilierten
Stegen (3.1) versehen ist, wobei die formschlüssige Verbindung zur Verdrehsicherung gegenüber diesem anderen Maschinenteil (1 , 2) über einen mittleren Stegabschnitt (3.1.1 ) erfolgt, der eine parallele Lage zur Achse des Freilaufs einnimmt und über zwei schräg verlaufende Stegabschnitte (3.1.2) mit zwei ebenfalls parallel zur Achse verlaufenden Stegabschnitten (3.1.3) verbunden ist.
2. Freilauf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Stegabschnitt (3.1.1 ) des Käfigs (3) in eine Axialnut (1.2, 2.3) des ande- ren Maschinenteils (1 , 2) eingreift.
3. Freilauf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Stegabschnitt (3.1.1 ) eine Axialnut (3.1.1.1 ) aufweist, in die ein zugehöriger Vorsprung (1.3) des anderen Maschinenteils (1 ) eingreift.
4. Freilauf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die glattzylindrische Klemmbahn (2.1 ) am äußeren Maschinenteil (2) gebildet ist und der Käfig (3) als ein M- oder als ein V-Käfig ausgebildet ist.
5. Freilauf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die glattzylin- drische Klemmbahn (1.4) am inneren Maschinenteil (1 ) ausgebildet ist und der Käfig (3) als ein W- oder als ein A-Käfig ausgebildet ist.
6. Freilauf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beide Maschinenteile (1 ,2) als dünnwandige, insbesondere im Tiefziehverfahren hergestellte Hülsen ausgebildet sind.
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