DE102005026092A1

DE102005026092A1 - Rollen-Freilauf-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102005026092A1
Application number: DE200510026092
Authority: DE
Inventors: Friedrich Obermeyer; Thomas Haas
Original assignee: Zeitlauf GmbH Antriebstechnik and Co KG
Current assignee: Zeitlauf GmbH Antriebstechnik and Co KG
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-12-14

Abstract

Eine Rollen-Freilauf-Vorrichtung für die drehrichtungsabhängige Sperrung und Freigabe eines koaxial auf einem Wellenteil (1) drehbar gelagerten Nabenteils (6) weist auf DOLLAR A - mindestens eine in radialer Richtung verlagerbar im Bereich des Außenumfangs (7) des Wellenteils (1) gelagerte, radial nach außen federbeaufschlagte Sperr-Rolle (11) und DOLLAR A - mindestens eine mitt der Sperr-Rolle (11) kooperierende Eingriffsausnehmung (16) im Bereich des Innenumfangs (8) des Nabenteils (6), die eine zur Umfangsrichtung flache Freilauf-Flanke (17) und eine zur Umfangsrichtung steile Sperr-Flanke (18) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollen-Freilauf-Vorrichtung für die drehrichtungsabhängige Sperrung und Freigabe eines koaxial auf einem Wellenteil drehbar gelagerten Nabenteils.

Ein solcher Freilauf hat die Funktion, den Kraftschluss einer Rotationsverbindung in einer Drehrichtung aufzuheben. Bei bekannten Rollen-Freilauf-Vorrichtungen werden dazu Rollen von Federn in einer Drehrichtung in einen sich verengenden Spalt zwischen Wellen- und Nabenteil gedrückt. Treibt das Wellenteil das Nabenteil in Richtung der Federkraft an, so werden die Rollen eingeklemmt und es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung. Beim Antrieb in der entgegengesetzten Richtung wird diese kraftschlüssige Verbindung aufgehoben.

Von Nachteil bei diesen bekannten Rollen-Freilauf-Vorrichtungen ist die Tatsache, dass an die Maßgenauigkeit der sich verengenden Spalte relativ hohe Anforderungen zu stellen sind, damit alle über den Umfang verteilten Rollen gleichmäßig in Eingriff zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung gelangen. Eine definierte Kraftübertragung ist insoweit nicht unproblematisch. Ferner sind die in Umfangsrichtung über den Innenumfang des außenliegenden Nabenteils verteilten Federlager mit den anschließenden Spaltwänden relativ komplex geformt und insoweit aufwändig herzustellen.

Ausgehend von den geschilderten Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rollen-Freilauf so auszugestalten, dass er bei definiertem Ansprechverhalten hinsichtlich drehrichtungsabhängiger Sperrung und Freigabe konstruktiv vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst, wonach vorgesehen sind,

– mindestens eine in radialer Richtung verlagerbar im Bereich des Außenumfangs des Wellenteils gelagerte, radial nach außen federbeaufschlagte Sperr-Rolle, und
– mindestens eine mit der Sperr-Rolle kooperierende Eingriffsausnehmung im Bereich des Innenumfangs des Nabenteils, die eine zur Umfangsrichtung flache Freilauf-Flanke und eine zur Umfangsrichtung steile Sperr-Flanke aufweist.

Die Freilauf- und Sperr-Funktion des Rollen-Freilaufes wird also im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr durch eine periphere Verlagerung von Rollen in einem sich verengenden Spalt, sondern durch eine einfache Radialbewegung der Rollen in Kooperation mit einer zwei definierte Flanken aufweisenden Eingriffsausnehmung hervorgerufen. In der Freilaufrichtung kann die mindestens eine Sperr-Rolle über die flache Freilauf-Flanke ohne Sperrwirkung radial zurückverlagert werden, wodurch keine Drehmomentübertragung stattfindet. Bei umgekehrter Drehrichtung schlägt die Sperr-Rolle in der Eingriffsausnehmung an die steile Sperr-Flanke an, wodurch die Drehbarkeit zwischen Wellen- und Nabenteil aufgehoben und damit eine Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Teilen möglich wird.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anordnung von Sperr-Rolle/-n bzw. korrespondierender/-n Eingriffsausnehmung/-en in kinematischer Umkehr auch am Innenumfang des Nabenteils bzw. Außenumfang des Wellenteils erfolgen kann. Ferner ist anzumerken, dass die Begriffe "Wellenteil" und "Nabenteil" lediglich zur Differenzierung der entsprechenden Bauteile im Rollen-Freilauf so gewählt sind. Diese Teile können durch jedwede zueinander drehbare innere und äußere Maschinenbauteile gebildet werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Rollen-Freilauf-Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Rollen-Freilauf-Vorrichtung und
2 einen Axialschnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 1.
Die gezeigte Rollen-Freilauf-Vorrichtung weist als Ganzes mit 1 bezeichnetes Wellenteil auf, das auf einer in 1 zentral dargestellten Welle 2 mit Hilfe einer angedeuteten Verblockung 3 rotationsfest verbunden ist.
Auf einer den zylindrischen Grundkörper 4 des Wellenteils 1 auf einer Teillänge umlaufenden Ringschulter 5, die einstückig mit dem Wellenteil 1 ausgebildet ist, ist ein ringförmiges Nabenteil 6 unter entsprechend geringem Lagerspiel zwischen dem Außenumfang 7 der Ringschulter 5 und seinem Innenumfang 8 drehbar gelagert. Am Außenumfang des Nabenteils 6 ist eine umlaufende Verzahnung 9 vorgesehen.
Gleichmäßig über den Außenumfang 7 der Ringschulter 5 des Wellenteils 1 verteilt sind darin sechs in radialer Richtung verlaufende, die Ringschulter 5 axialparallel durchsetzende Lagertaschen 10 eingeformt, in denen jeweils eine Sperr-Rolle 11 in radialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Sperr-Rollen 11 sind dabei mit ihrer Rotationsachse 12 parallel zur gemeinsamen Drehachse 13 von Wellen- 1 und Nabenteil 6 gerichtet. Die Breite b der Lagertaschen 10 ist etwas größer als der Durchmesser der Sperr-Rollen 11, ihre Tiefe t ausgehend von der Mündungsöffnung zum Außenumfang 7 hin entspricht etwa dem doppelten Durchmesser der Sperr-Rollen 11. Zwischen dem Grund 14 der Lagertaschen 10 und den Sperr-Rollen 11 ist jeweils eine in 2 in Seitenansicht erkennbare Bandfeder 15 eingesetzt, die sich am Grund 14 abstützt und die zugeordnete Sperr-Rolle 11 in radialer Richtung nach außen beaufschlagt.
Entsprechend den Sperr-Rollen 11 sind am Innenumfang 8 des Nabenteils 6 sechs Eingriffsausnehmungen 16 gleichmäßig verteilt, deren auf die Umfangsrichtung bezogene Kontur aus 1 deutlich wird. Demnach weist jede Eingriffsausnehmung 16 eine flache Freilauf-Flanke 17 und eine steile Sperr-Flanke 18 auf. Beide Flanken 17, 18 gehen in einer Innenrundung 19 ineinander über, deren Innenradius dem Außenradius der Sperr-Rollen 11 entspricht. Der Winkel W₁₇ der Freilauf-Flanke 17 zu einer Tangente am Außenumfang 7 des Wellenteils 1 beträgt etwa 15°, der entsprechende Winkel W₁₈ der Sperr-Flanke 18 liegt bei etwa 60°. Die Eingriffsausnehmung 16 weist eine Tiefe auf, die dem Radius der Sperr-Rolle 11 in etwa entspricht.
Die Funktion der Rollen-Freilauf-Vorrichtung gemäß den beigefügten 1 und 2 ist wie folgt zu erläutern:
Bei Freilauf-Betrieb, also etwa bei stillstehendem Wellenteil 1 und sich im Uhrzeigersinn drehenden Nabenteil 6 schnappen die Sperr-Rollen 11 zwar unter der Beaufschlagung durch die Bandfedern 15 beim Vorbeilauf der jeweiligen Eingriffsausnehmung 16 dort hinein, werden aber über die flachen Freilauf-Flanken 17 wieder in die Lagertaschen 10 zurückgedrückt.
Insoweit ist das Nabenteil 6 im Wesentlichen frei drehbar auf dem Wellenteil 1 und es ist kein Drehmoment übertragbar.
Bei einem Drehantrieb der Welle 2 und des Wellenteils 1 im Uhrzeigersinn werden beim Vorbeilauf des Wellenteils 1 am ruhenden oder relativ dazu langsamer rotierenden Nabenteil 6 wiederum die Sperr-Rollen 11 in die entsprechenden Eingriffsausnehmungen 16 hineingedrückt, wobei die Sperr-Rollen 11 entlang der flachen Feilauf-Flanken 17 in die Eingriffsausnehmung 16 hineinwandern. Dann schlagen die Sperr-Rollen 11 an der steilen Sperr-Flanke 18 an und werden dadurch gegen die auf der radial gegenüberliegenden Seite jeder Sperr-Rolle 11 liegende Kante 20 (1) der jeweiligen Lagertasche 10 gedrückt. Dadurch entsteht in der Rollen-Freilauf-Vorrichtung eine Selbsthemmung zwischen Wellen- 1 und Nabenteil 6, wodurch beide Bauteile zur kraftschlüssigen Verbindung und damit Drehmomentübertragung miteinander gekoppelt sind.

Claims

Rollen-Freilauf-Vorrichtung für die drehrichtungsabhängige Sperrung und Freigabe eines koaxial auf einem Wellenteil (1) drehbar gelagerten Nabenteils (6), gekennzeichnet durch – mindestens eine in radialer Richtung verschiebbar im Bereich des Außenumfangs (7) des Wellenteils (1) gelagerte, radial nach außen federbeaufschlagte Sperr-Rolle (11), und – mindestens eine mit der Sperr-Rolle (11) kooperierende Eingriffsausnehmung (16) im Bereich des Innenumfangs (8) des Nabenteils (6), die eine zur Umfangsrichtung flache Freilauf-Flanke (17) und eine zur Umfangsrichtung steile Sperr-Flanke (18) aufweist.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Freilauf-Flanke (17) einen Winkel (W₁₇) von etwa 15° zur Tangente am Innenumfang (8) des Nabenteils (6) einnimmt.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die steile Sperr-Flanke (18) einen Winkel (W₁₈) von etwa 60° zur Tangente am Innenumfang (8) des Nabenteils (6) einnimmt.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilauf- und die Sperr-Flanke (17, 18) über eine dem Radius der Sperr-Rolle (11) entsprechende Innenrundung (19) ineinander übergehen.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr-Rolle (11) mit zur Drehachse (13) von Wellen- und Nabenteil (1, 6) paralleler Rotationsachse in einer Lagertasche (10) im Wellenteil (1) radial verschiebbar gelagert ist.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeaufschlagung der Sperr-Rolle (11) über eine zwischen ihr und dem Grund (14) der Lagertasche (10) eingesetzte Druckfeder (15) erfolgt.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder durch eine Bandfeder (15) gebildet ist.
Rollen-Freilauf-Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier bis acht, vorzugsweise sechs Sperr-Rollen (11) und Eingriffsausnehmungen (16) gleichmäßig über den Umfang von Wellen- und Nabenteil (1, 6) verteilt angeordnet sind.