DD244391A5 - Kupplungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine positive axiale Kupplung. Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, eine Kupplung zur Verfuegung zu stellen, welche einfach im Aufbau und zuverlaessig in der Anwendung ist, besteht die Aufgabe darin, eine Kupplung dieser Art zu schaffen, die ein- und ausgerueckt werden kann und die so angepasst werden kann, dass im eingerueckten Zustand ein Antrieb in einer Richtung und im ausgerueckten Zustand in der entgegengesetzten Richtung ein Freilauf vorliegt, oder die ein- und ausgerueckt und so angepasst werden kann, dass im eingerueckten Zustand ein Antrieb in beiden Richtungen erfolgt. Erfindungsgemaess weist die Kupplung Rollkoerper auf, die in einem ringfoermigen Raum zwischen hyperboloiden oder nahe hyperboloiden Oberflaechen oder inneren und aeusseren Kupplungsteilen vorliegen, wobei die Kupplung entweder durch relative Umdrehung der Teile in einer Richtung oder durch axiale relative Bewegung der Teile eingedrueckt wird. Fig. 2

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere eine positive axiale Kupplung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Unter einer „positiven" Kupplung ist eine Kupplung zu verstehen, die Drehkraft ohne Schlupf überträgt.

Unter einer „axialen" Kupplung ist eine Kupplung zu verstehen, die axial ein- und ausgerückt wird und die axial mit axialem Berührungsdruck eingerückt wird.

Eine bekannte Kupplung ist als eine in einer Richtung laufende Kupplung dadurch angepaßt, daß die gegenüberliegende Oberfläche des zweiten Teils als eine Umlaufoberfläche ausgebildet ist, die angenähert einen Hyperboloid um die Drehachse der Kupplung entspricht, wobei die Rollkörper eine druckübertragende Berührung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen derTeile ausbilden, die lediglich in einer Richtung bezüglich der Drehachse der Kupplung in dem eingerückten Zustand derselben konvergieren.

Eine weitere bekannte Kupplung ist im eingerückten Zustand für den Antrieb in beiden Richtungen dadurch angepaßt, daß die Rollkörper in den in dem zweiten Teil ausgebildeten Ausnehmungen angeordnet sind, wobei jede Ausnehmung einen maximalen oder minimalen Radius in radialen Ebenen an einer Stelle aufweist, die auf einer Linie angeordnet ist, die angenähert einem Generator eines imaginären Hyperboloids um die Drehachse der Kupplung entspricht. Die Ausnehmungen sind dabei in diesen Ebenen so geformt, daß sich geneigte Oberflächen für die Rollkörper ergeben, die sich auf jeder Seite jeder der Linien erstrecken, wobei die Rollkörper wiederum in druckübertragender Berührung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Teile vorliegen, die lediglich in einer Richtung bezüglich der Drehachse der Kupplung im eingerückten Zustand derselben konvergieren.

Ziel der Erfindung -

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kupplung zur Verfügung zu stellen, welche einfach im Aufbau und zuverlässig in der Anwendung ist.

-2- 244391 Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kupplung dieser Art zu schaffen, die ein- und ausgerückt werden kann und die so angepaßt werden kann, daß im eingerückten Zustand ein Antrieb in einer Richtung und im ausgerückten Zustand in der entgegengesetzten Richtung ein Freilauf vorliegt, oder die ein- und ausgerückt und so angepaßt werden kann, daß im eingerückten Zustand ein Antrieb in beiden Richtungen erfolgt.

Die erfindungsgemäß geschaffene positive axiale Kupplung Weist ein erstes Teil mit einer Umlaufoberfläche um eine Drehachse der Kupplung auf, wobei diese Umlaufoberfläche ein oder nahezu ein Hyperboloid ist, durch dessen jeden Punkt auf demselben zwei geradlinige Generatoren oder Linien so gezeichnet werden können, daß dieselben vollständig in der Oberfläche liegen, daß ein zweites Teil vorliegt, das zusammen mit dem ersten Teil einen ringförmigen Raum zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der Teile begrenzt, wobei eine derselben die Umlaufoberfläche ist sowie eine Mehrzahl druckübertragender Rollkörper in dem ringförmigen Raum so angeordnet sind, daß eine druckübertragende Berührung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen im eingerückten Zustand der Kupplung für die angetriebene Drehung des ersten oderzweiten Teils in wenigstens einer Richtung erfolgt, wobei jeder Rollkörper dann mit der Umlaufoberfläche des ersten Teils längs eines Generators der Oberfläche oder einer Linie in Berührung kommt, die angenähert einem derartigen Generator entspricht, wobei alle Rollkörper in ähnlicher Weise bezüglich der radialen Ebenen geneigt sind.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die ersten und zweiten Teile axial festgelegt, die relative Drehung derTeile in eine Richtung zu einem schubübertragenden Eingriff der Rollkörper zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen führt durch die Zunahme der Neigung der Rollkörper bezüglich der radialen Ebenen, und die relative Drehung in der anderen Richtung hebt das schubübertragende Einrücken auf durch Verringern der Neigung der Rollkörper.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist jeder Rollkörper in einer Ausnehmung in einer der gegenüberliegenden Oberflächen angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die ersten und zweiten Teile axial relativ beweglich von einer ersten Lage, in derdie Rollkörper lediglich die Oberflächen ihrer entsprechenden Ausnehmungen berühren und keine Drehung zwischen den Teilen übertragen wird, in eine zweite Lage gebracht, in der die Rollkörper ebenfalls im Eingriff stehen mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche und unter einer Nockeneinwirkung durch abgeschrägte Oberflächen stehen, die durch die Ausnehmungen gegeben sind, wodurch ein druckübertragender Eingriff mit den gegenüberliegenden Oberflächen erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das eine Teil in die erste Lage gedrückt wird und eine Anordnung vorhanden ist, wobei das eine Teil in die zweite Lage gegen den Druck bewegt wird.

Im Sinne der Erfindung ist weiterhin, daß eine Nockenanordnung vorgesehen ist für das Bewegen des einen Teils in die zweite

Es ist auch möglich, daß die Rollkörper einen elliptischen Querschnitt aufweisen.

Darüber hinaus hat es sich als günstig erwiesen, wenn das innere Teil axial beweglich ist.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein Diagramm;

Fig. 2: die diagrammförmige Querschnittsdarstellung der in einer Richtung laufenden erfindungsgemäßen Kupplung; Fig.3: die Ansicht des rechten Endes nach Fig. 2;

Fig. 4: einen diagrammförmigen Querschnittsauf riß der erfindungsgemäßen Kupplung für den Antrieb in beiden Richtungen im eingerückten Zustand; am oberen bzw. unteren Ende der Fig. ist der eingerückte bzw. der ausgerückte Zustand wiedergegeben;

Fig. 5: den Schnitt der Kupplung nach Fig.4 mit Darstellung der Rollkörper; Fig. 6: die Ansicht des rechten Endes nach Fig. 5 und Fig. 6: ein weiteres Diagramm.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Hyperboloid aus einem Blatt, definiert als eine derartige genormte Oberfläche, daß durch jeden Punkt derselben zwei gerade Linien 10, die als Generatoren bezeichnet werden, so gezogen werden können, daß dieselben vollständig in der Oberfläche liegen. Der gezeigte Hyperboloid ist eine Umlaufoberfläche um die Achse 12, die die Drehachse der zu erläuternden positiven, axialen Kupplungen ist. Diese Kupplungen weisen jeweils ein erstes und inneres Teil 14 mit einer äußeren Umlaufoberfläche 16 um die Achse 12 auf, definiert als das Teil des Hyperboloids, das in der Fig. 1 unmittelbar an der linken Seite der radialen Ebene gezeigt ist und durch die gestrichelt-punktierte Linie definiert ist. Diese Ebene enthält den kleinsten Radius des Hyperboloids in radialen Ebenen senkrecht zu der Achse 12. Die Kupplungen weisen weiterhin ein zweites und äußeres ringförmiges Teil 18 auf, wobei dessen innere Oberfläche 20 nach Fig. 1 und 2 als eine Umlaufoberfläche um die Achse 12 ausgebildet sein kann, die angenähert einen Teil des Hyperboloids entspricht, wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 definiert und weist einen kleinsten Radius in den radialen Ebenen von R + d auf, wobei R der Radius der Umlaufoberfläche 16 in der Ebene und d ein radialer Spalt eines ringförmigen Raums 22 ist, der zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen, der Umlaufoberfläche 16 und der Oberfläche 20 der inneren und äußeren Teile ausgebildet ist. Es ist eine Mehrzahl druckübertragender Teile oder Rollkörper 26 ausgebildet als zylinderförmige Nadelrollkörper mit dem Radius R1 in dem Raum 22 so angeordnet, daß eine Berührung mit der Oberfläche 16 längs eines Generators oder einer Linie 10 der Oberfläche im eingerückten Zustand der Kupplung erfolgt und die Rollkörper 26, von denen vier oder mehr vorliegen können, sind alle in ähnlicher Weise bezüglich der radialen Ebenen geneigt.

Die Rollkörper 26 stehen in Berührung mit der Oberfläche 20 jeweils längs einer Linie, die schraubenförmig bezüglich der Achse der Rollkörper 26 verläuft. Diese schraubenförmig gekrümmten Berührungslinien der Rollkörper 26 mit der Oberfläche 20 entsprechend angenähert den Generatoren oder Linien 10 des Hyperboloids und nähern sich derartigen Generatoren bei Verrringerung des Radiuses R1 der Rollkörper 26.

Unter Bezug auf Fig. 2 und 3 wird die Drehung des äußeren Teils 18 relativ zu dem inneren Teil 14 in Richtung des Pfeils A erläutert. Dies führt zu einem Drehen der Rollkörper 26 in der gleichen Richtung um deren eigene Achse und somit zu einer Bewegung in der gleichen Richtung A1 wie dem Pfeil A relativ zu dem inneren Teil 14. Die zwei Ebenen jedes Rollkörpers 26 weisen jedoch unterschiedliche Radien auf und die Enden des größeren Radius neigen dazu, sich schneller zu bewegen, wodurch die Rollkörper 26 geringfügig schräg gestellt werden, d. h. die Neigung der Rollkörper 26 gegenüber der radialen Ebene nimmt zu, wodurch die Rollkörper 26 in dem Spalt zwischen den Oberflächen blockieren und die Drehung übertragen. Wenn sich das äußere Teil 20 in der Richtung des Pfeils B dreht, werden sich in gleicherweise die Rollkörper 26 in der Richtung B1 drehen und dazu neigen, in der entgegengesetzten Richtung schräggestellt zu werden, wodurch deren Neigung abnimmt und die Blockierung gelöst wird. Es ergibt sich somit, daß für eine Richtung der relativen Drehung die Kupplung die Drehung überträgt, während in der anderen Richtung ein Freilauf vorliegt, wobei die Richtung dadurch bestimmt wird, ob die Rollkörper 26 rechts oder links schräggestellt sind.

Unter Bezugnahme auf Fig.4 bis 7 befinden sich die Rollkörper 26 in den in dem zweiten und äußeren Teil 18' befindlichen Ausnehmungen 34. Jede Ausnehmung weist einen maximalen Radius R (siehe Fig. 5) in radialen Ebenen an einer Stelle auf, die in einer Linie liegt, die wiederum angenähert einem Generator oder einer Linie 10 eines imaginären Hyperboloids eines Blattes entspricht, wie bereits oben erläutert und wie weiter oben unter Bezugnahme auf die schraubenförmig gekrümmten Berührungslinien der Rollkörper 26 mit der Oberfläche 20 beschrieben. Die Ausnehmungen 34 sind in derartigen Ebenen mit einem Radius R 2 (siehe Fig. 7) gekrümmt unter Ausbildung von abgeschrägten Oberflächen 36 für die Rollkörper 26, die sich an jeder Seite deren Berührungslinien mit dem äußeren Teil 18' in gegenüberliegend geneigten Paaren erstrecken.

Die Kupplung wird eingerückt, indem das äußere Teil 18' durch betätigen der Nockenanordnung X gegen die Wirkung einer Feder Y oder Federn Y verschoben wird, die so wirken, daß die Kupplung unter der Steuerung der Nockenanordnung X ausgerückt wird. Im eingerückten Zustand stehen die Rollkörper 26 in druckübertragender Berührung zwischen der äußeren Umlaufoberfläche 16 und dem inneren Teil 14 und den entsprechenden abgeschrägten Oberflächen 36 der Rollenpaare, und zwar in abhängig von der Drehrichtung, und der Antrieb kann in jeder Richtung übertragen werden.

Die Kupplung ist selbsttätig in dem Sinne, daß nach dem Einrücken und der sich anschließenden Drehung der Rollkörper 26 die inneren und äußeren Teile 14; 18'axial relativ zueinander verschoben werden unter Einrücken der Kupplung mit axialen Berührungsdruck. Es versteht sich, daß der axiale Berührungsdruck bei Zunahme der Drehkraft zunimmt.

Lediglich der lichte Abstand c = 0,02 - 0,1mm > AbstandbistfürdasAusrückenoderdenFreilaufderKupplungenerforderlich und die für das Ein- und Ausrücken der Kupplungen erforderliche axiale Bewegung kann deshalb sehr klein gehalten werden.

Das Einrücken erfolgt sofort, direkt geräuschlos und ohne daß irgendein Schlupf auftritt.

Anstelle der zylinderförmigen Rollkörper 26 können auch Rollkörper mit elliptischem Querschnitt angewandt werden.

Das innere Teil 14 ist hierauf einer Welle 40 angeordnet, die sich an beiden Seiten des Teils 14 erstreckt. Das äußere Teil 18'ist axial mit einem Teil für den Antrieb eines weiteren Teils 42 versehen, das z. B. ein Zahnradteil sein kann.

Es können Federn 46 vorgesehen werden, die die Rollkörper 26 lose in den Ausnehmungen 34 anordnen.

Die Ausnehmungen 34 können ggf. in dem inneren Teil 14 anstelle des äußeren Teils 18'ausgebildet sein, wobei eine geeignete Halterungsanordnung oder Käfig vorgesehen ist, um die Rollkörper 26 während des Freilaufs der Kupplung in den Ausnehmungen 34 zu halten.

Die unter Bezugnahme auf die Fig.4 bis 7 beschriebene hyperboloide Kupplung kann als ein Zweiwege-Freilauf mit einer Zweiwege-Einrück-und-Ausrückvorrichtung betätigbar durch die Nockenanordnung betrachtet werden.

Die Umlaufoberfläche 16 des inneren Teils 14 kann bei einer abgewandelten Ausführungsform jeder Kupplung auch angenähert zu dem Teil des Hyperboloids ausgeführt sein, der in Fig. 1 unmittelbar an der linken Seite der radialen Ebene gezeigt ist, wie sie durch die gestrichelt-punktierte Linie 17 wiedergegeben ist. In diesem Fall liegen die zylindrischen Achsen der Rollkörper 26 jeweils längs eines Generators oder einer Linie 10 eines imaginären Hyperboloids aus einem Blatt, wie weiter oben definiert und alle Rollkörper 26 sind in ähnlicher Weise bezüglich der radialen Ebenen der Kupplungen geneigt, wobei die Rollkörper 26 in Linienberührung mit dem inneren Teil längs einer schraubenförmig gekrümmten Linie vorliegen.

Claims (8)

1. Erfindungsanspruch: ·

   1. Positive axiale Kupplung, gekennzeichnet durch ein ersten Teil (14; 18) mit einer Umlaufoberfläche (16) um eine Drehachse der Kupplung, wobei diese Umlaufoberfläche 16 ein oder nahezu ein Hyperboloid ist, durch dessen jeden Punkt auf demselben zwei geradlinige Generatoren oder Linien 10 so gezeichnet werden können, daß dieselben vollständig in der Oberfläche liegen, daß ein zweites Teil (18; 14) vorliegt, das zusammen mit dem ersten Teil (14; 18) einen ringförmigen Raum (22) zwischen gegenüberliegenden Oberflächen (16; 20) der Teile begrenzt, wobei eine derselben die Umlaufoberfläche 16 ist sowie eine Mehrzahl druckübertragender Rollkörper (26) in dem ringförmigen Raum (22) so angeordnet sind, daß eine druckübertragende Berührung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen (16; 20) im eingerückten Zustand der Kupplung für die angetriebene Drehung des ersten oder zweiten Teils (14; 18) in wenigstens einer Richtung erfolgt, wobei jeder Rollkörper (26) dann mit der Umlaufoberfläche (16) des ersten Teils (14; 18) längs eines Generators der Oberfläche oder einer Linie (10) in Berührung kommt, die angenähert einem derartigen Generator entspricht, wobei alle Rollkörper (26) in ähnlicher Weise bezüglich der radialen Ebenen geneigt sind.
2. 2. Kupplung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten und zweiten Teile (14; 18) axial festgelegt sind, die relative Drehung der Teile (14; 18) in einer Richtung zu einem schubübertragenden Eingriff der Rollkörper (26) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen (16; 20) führt durch die Zunahme der Neigung der Rollkörper (26) bezüglich der radialen Ebenen, und die relative Drehung in der anderen Richtung hebt das schubübertragende Einrücken auf durch Verringern der Neigung der Rollkörper (26).
3. 3. Kupplung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Rollkörper (26) in einer Ausnehmung (34) in einer der gegenüberliegenden Oberflächen (16; 20) angeordnet ist.
4. 4. Kupplung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten und zweiten Teile (14; 18) axial relativ beweglich von einer ersten Lage, in der die Rollkörper (26) lediglich die Oberflächen ihrer entsprechenden Ausnehmungen (34) berühren und keine Drehung zwischen den Teilen (14; 18) übertragen wird, in eine zweite Lage gebracht werden, in der die Rollkörper (26) ebenfalls im Eingriff stehen mit der anderen gegenüberliegenden Oberfläche und unter einer Nockeneinwirkung durch abgeschrägte Oberflächen (36) stehen, die durch die Ausnehmungen (34) gegeben sind, wodurch ein druckübertragender Eingriff mit den gegenüberliegenden Oberflächen erfolgt.
5. 5. Kupplung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das eine Teil (18') in die erste Lage gedrückt wird und eine Anordnung vorgesehen ist, wodurch das eine Teil (18') in die zweite Lage gegen den Druck bewegt wird.
6. 6. Kupplung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß eine Nockenanordnung (X) vorgesehen ist für das Bewegen des einen Teils (18') in die zweite Lage.
7. 7. Kupplung nach Punkt 1 oder 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Rollkörper (26) einen elliptischen Querschnitt aufweisen. ·*
8. 8. Kupplung nach Punkt 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß das innere Teil axial beweglich ist.