DE19616664A1

DE19616664A1 - Freewheel gear

Info

Publication number: DE19616664A1
Application number: DE1996116664
Authority: DE
Inventors: Juergen Schwoebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-06
Also published as: AU2388197A; WO1997041366A1

Abstract

A clutch that is lockable and overrunning in at least one direction of rotation consists of a shaft (1), a decoupling wheel (2) and a ratchet wheel (5) with axially directed wedge surfaces (10) as well as rounded sprags (7) cooperating therewith. The ratchet wheel (5) is situated alongside the decoupling wheel (2), the wedge surfaces (10) face the sprags (7) and the wedge surfaces (10) together with the sprags (7), or rather with their rounded surfaces, form locking wedges. Further, the cylindrical- or semi-cylindrical shaped sprags (7) rest against springs (11) in at least one recess (3) of the decoupling wheel (2), said recess (3) having lateral flanks (14) which loosen the sprags (7) from the wedge effect; disposed between the ratchet wheel (5) and the decoupling wheel (2) are catches (13) that connect the two wheels (2, 5) with play.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Freilaufgetriebe zur Übertragung einer Dreh bewegung in einem oder beiden Drehsinnen, bei welchem ein gesperrtes Rad und ein Freischaltrad derart zusammenwirken, daß eine Drehung des Freischaltrads das Sperrad freigibt.The present invention relates to a freewheel transmission for transmitting a rotation movement in one or both directions, in which a locked wheel and a release wheel cooperate such that a rotation of the release wheel the ratchet releases.

Bekannte Freilaufgetriebe verwenden radial auf einer Innenwelle liegende Klemmkörper, die vom Sperrad umfaßt und von Klauen gehalten werden, wobei das außen liegende Sperrad Keilflächen (Schrägflächen) aufweist, über die Kraft schluß zwischen Welle und Sperrad herstellbar ist. Die Klauen können die Klemmkörper aus der Klemmung freigeben, d. h. aus den Keilen drücken, um Frei lauf herzustellen, siehe z. B. die EP 0 497 007 A1.Known freewheel gears use radially lying on an inner shaft Clamping body, which includes the ratchet wheel and are held by claws, wherein the outside ratchet has wedge-shaped surfaces (inclined surfaces) on the force circuit between shaft and ratchet wheel can be produced. The claws can Release the clamp body from the clamp, d. H. push out of the wedges to release to produce a run, see e.g. B. EP 0 497 007 A1.

Nachteilig an einer solchen Lösung ist unter anderem die Tatsache, daß die Klemmkräfte lediglich radial wirken, so daß Festigkeitsprobleme am Sperrad auf treten können. Zum weiteren ist ein komplizierter, kostenaufwendiger Aufbau mit ineinandergreifenden Teilen erforderlich.One disadvantage of such a solution is the fact that the Clamping forces act only radially, so that strength problems on the ratchet wheel can kick. Furthermore, there is a complicated, costly structure interlocking parts required.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein derartiges Freilaufgetriebe zu schaffen, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist, das insbesondere einfach aufgebaut ist und lediglich einfach herzustellende Teile erfordert und wobei die Klemmkräfte im wesentlichen axial aufgenommen werden können.The present invention has therefore set itself the task of such To create freewheel gear that does not have the above disadvantages, the is particularly simple and only easy to manufacture parts requires and wherein the clamping forces are absorbed substantially axially can.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem in mindestens einer Drehrichtung freilaufenden und sperrbaren Getriebe, bestehend aus einer Welle, einem Frei schaltrad und einem Sperrad mit Keilflächen sowie mit diesen zusammenwirken den ausgerundeten Klemmkörpern, erfindungsgemäß dadurch, daß in mindestens einer Ausnehmung des Freischaltrades als Sperrelement mindestens ein Klemm körper liegt, wobei dessen Mittelachsen parallel zur Radebene angeordnet sind. Das Sperrad ist neben dem Freischaltrad angeordnet und die Keilflächen sind den Klemmkörpern zugekehrt wobei die Keilflächen zusammen mit den Klemmkörpern bzw. mit deren runden Oberflächenbereichen Sperrkeile bilden. Gegen die Klemmkörper liegen Federn an, die diese gegen die Seitenflanken der Ausneh mung und die Keilflächen drücken.This problem is solved with one in at least one direction of rotation free running and lockable gear, consisting of a shaft, a free ratchet wheel and a ratchet wheel with wedge surfaces and interact with them the rounded clamping bodies, according to the invention in that in at least a recess of the unlocking wheel as a locking element at least one clamp body lies, the central axes of which are arranged parallel to the wheel plane. The ratchet wheel is located next to the release wheel and the wedge surfaces are the Clamping bodies turned towards the wedge surfaces together with the clamping bodies or form locking wedges with their round surface areas. Against the Clamping bodies rest against springs that hold them against the side flanks of the recess and the wedge surfaces.

Die Klemmkörper sind dabei walzenförmig oder auch halbwalzenförmig gestaltet, d. h. sie wirken über eine Ausrundung mit den bei beidseitiger Ausführung dach förmigen Keilflächen zusammen, wobei die Gegenseite der Ausrundung grund sätzlich eine andere Ausrundung oder eine Abflachung aufweisen können.The clamping bodies are cylindrical or half-cylindrical, d. H. they have a rounded shape with the double-sided roof shaped wedge surfaces together, the opposite side of the fillet can also have a different fillet or flattening.

Die wesentlichen Teile sind sehr einfach und kostengünstig herstellbar. Das Frei schaltrad ist eine Scheibe mit z. B. eingefrästen Vertiefungen, die Klemmelemente sind als Walzen einfache Rundprofilabschnitte, das Sperrad kann wiederum eine einfache Scheibe sein in die die Keilflächen eingesenkt sind.The essential parts are very simple and inexpensive to manufacture. The free ratchet is a disc with z. B. milled recesses, the clamping elements are simple round profile sections as rollers, the ratchet wheel can in turn one be a simple disc in which the wedge surfaces are recessed.

Soll ein Klemmen nur in einer Drehrichtung bewirkt werden, so ist auch lediglich nur eine Keilfläche und ein Klemmkörper erforderlich. Der häufigste Anwendungs fall bezieht sich jedoch auf das Sperren und Freischalten in beiden Drehsinnen.If jamming is only to be effected in one direction of rotation, then only only one wedge surface and one clamping body required. The most common application case, however, refers to locking and unlocking in both directions.

Soll das Freischaltrad lediglich an das Sperrad gekuppelt und bei Bedarf freigege ben werden, so können die Klemmkörper gegen eine in der Ausnehmung lie gende Basis des Freischaltrades geklemmt werden um Kraftschluß zwischen bei den Rädern herzustellen. Should the unlocking wheel only be coupled to the locking wheel and released if necessary ben, the sprags can lie against one in the recess the base of the unlocking wheel are clamped between the frictional connection to manufacture the wheels.

Vorgezogen wird jedoch eine Lösung, bei welcher die Ausnehmungen Durchbrü che sind und die Klemmkörper von den Keilflächen gegen eine Klemmscheibe gedrückt werden.However, a solution is preferred in which the recesses break through che and the clamping body from the wedge surfaces against a clamping disc be pressed.

Zwischen Freischaltrad und Sperrad können Mitnehmer angeordnet sein, die ein geringes Spiel zwischen den Rädern lassen. Wird bei einer solchen Lösung daher das Freischaltrad gedreht, so drücken die Seitenflanken der Ausnehmung des Freischaltrades die Klemmkörper gegen die Feder aus dem Klemmkeil und entsperren das Sperrad, wonach die Mitnehmer das Sperrad im gleichen Drehsinn mitnehmen, wie das Freischaltrad gedreht wird. Derart hergestellte Getriebe kön nen daher z. B. in der Automobilindustrie bei der Herstellung von Sitzen verwendet werden, da ein solches Getriebe selbsthemmend ist, d. h. eine Verstellung z. B. der Rückenlehne lediglich das Drehen des Freischaltrades erfordert, nach dessen Stillstand diese jedoch fest bleibt. Derartige selbsthemmende Getriebe sind nach dem Stand der Technik nur wesentlich aufwendiger herzustellen. Dabei ist die Klemmscheibe auf der Welle freidrehend gelagert und mit dem Sitzrahmen oder dergleichen Halterung verbunden, denen gegenüber eine Verstellung vorge nommen werden soll.Carriers can be arranged between the release wheel and ratchet wheel leave little play between the wheels. So with such a solution the unlocking wheel rotated, so press the side flanks of the recess of the Unlocking wheels the clamping body against the spring from the clamping wedge and unlock the ratchet wheel, after which the drivers lock the ratchet wheel in the same direction take with you how the unlocking wheel is turned. Gearboxes manufactured in this way can NEN z. B. used in the automotive industry in the manufacture of seats because such a transmission is self-locking, d. H. an adjustment z. B. the Backrest only requires turning the unlocking wheel, after which Standstill this remains firm. Such self-locking gears are after the state of the art to produce only much more complex. Here is the Clamping disc mounted freely rotating on the shaft and with the seat frame or the same holder connected, which is compared to an adjustment should be taken.

Die Mitnehmer können in einfacher Weise Laschen sein, die durch Einschlitzen in das Freischaltrad oder das Sperrad und rechtwinkliges Umbiegen gebildet wer den, wobei die Umbiegung in Taschen des gegenüberliegenden Rades eingreifen. Das Sperrad ist dabei vorzugsweise mit der Welle drehfest verbunden. Um die übertragbaren Momente wesentlich zu erhöhen, kann die Klemmkraft dadurch gesteigert werden, daß das Sperrad an beiden Seiten Klemmkeile aufweist, gegen die dann beidseitig Freischalträder und Klemmscheiben anliegen. Die Klemmflächen schließen unter einem spitzen Winkel von vorzugsweise etwa 10° an die Seitenflächen des Sperrades an, sie bilden unter Sperrwirkung in beiden Drehsinnen eine dachförmige Vertiefung.The drivers can be tabs in a simple manner, which by slitting in who unlocked wheel or ratchet wheel and right-angled bending the, the bend engaging in pockets of the opposite wheel. The ratchet wheel is preferably rotatably connected to the shaft. To the The clamping force can be increased significantly due to this be increased that the ratchet has wedges on both sides, against which then come into contact with release wheels and clamping disks on both sides. The Clamping surfaces close at an acute angle of preferably approximately 10 ° to the side surfaces of the ratchet wheel, they form in both under the blocking effect A roof-shaped depression.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.The present invention is explained in more detail with reference to the accompanying figures.

Dabei zeigenShow

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung von ihrer Schmalseite und Fig. 1 shows a device according to the invention from its narrow side and

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1, Fig. 2 shows a section through Fig. 1,

Fig. 3 eine gedoppelte Ausführung. Fig. 3 shows a double version.

Fig. 1 zeigt auf einer Welle 1 eine erste Scheibe 6 und auf einem Endgewinde 4 eine Mutter 17 mit einer Scheibe 18, zwischen denen das erfindungsgemäße Freilaufgetriebe gehalten ist. Dieses besteht aus dem Sperrad 5, in das für eine Sperrung in beiden Drehsinnen Paare von Keilflächen 10 eingeformt sind, die zusammen eine dachförmige Vertiefung 9 bilden. Das Sperrad 5 besitzt weiterhin periphere Taschen 12. Fig. 1 shows a shaft 1, a first plate 6 and on a threaded end 4, a nut 17 with a washer 18 between which freewheeling gear to the invention is maintained. This consists of the ratchet wheel 5 , in which pairs of wedge surfaces 10 are formed for blocking in both directions of rotation, which together form a roof-shaped depression 9 . The ratchet wheel 5 also has peripheral pockets 12 .

Neben dem Sperrad 5 liegt das Freischaltrad 2, das mit einer Zahnung 19 verse hen sein kann. Dieses weist in seinem Inneren Ausnehmungen 3 mit Seitenflan ken 14 auf, zwischen denen die Klemmkörper 7 ruhen, die von einer Feder 11 distanziert und sowohl gegen die Keilflächen 10, als auch beim Freischalten gegen die Seitenflanken 14 gedrückt werden.In addition to the ratchet wheel 5 is the release wheel 2 , which can be hen with teeth 19 verses. This has in its interior recesses 3 with Seitenflan ken 14 , between which the clamping bodies 7 rest, which are spaced by a spring 11 and pressed against the wedge surfaces 10 , as well as when unlocked against the side flanks 14 .

Wie dargestellt, sind die Ausnehmungen 3 vorzugsweise durchbrochen und neben dem Freischaltrad 2 ist eine Klemmscheibe 16 angeordnet, so daß die Klemmkör per 7 von den Keilflächen 10 beim Klemmen gegen deren Innenfläche 20 gedrückt werden, wobei die Klemmscheibe 16 ortsfest verbliebt, d. h. z. B. mit dem Rahmen eines Kraftfahrzeugsitzes über Streben 21 verbunden ist. Das Sperrad 5 ist weiterhin drehfest an die Welle 1 angeschlossen.As shown, the recesses 3 are preferably perforated and a clamping disk 16 is arranged next to the unlocking wheel 2 , so that the clamping bodies are pressed by 7 of the wedge surfaces 10 when clamping against their inner surface 20 , the clamping disk 16 remaining stationary, ie, e.g. with the frame of a motor vehicle seat is connected via struts 21 . The ratchet wheel 5 is still connected to shaft 1 in a rotationally fixed manner.

Aus dem Freischaltrad 2 sind Laschen 15 ausgebogen, die mit seitlichem Spiel in die in das Sperrad 5 eingeformten Taschen 12 eingreifen. Beim Verdrehen des Sperrades 5 sperrt dieses sofort und damit die Welle 1 bei paarweiser Anordnung der Klemmkörper 7 und der Keilflächen 10 in beiden Richtungen. Läßt man hinge gen ein Drehmoment auf das Freischaltrad 2 einwirken, so lösen die in Drehrich tung anliegenden Seitenflanken 14 der Ausnehmungen 3 die Klemmkörper 7 aus der Verkeilung und die Sperre wird aufgehoben. Hierzu ist zwischen Freischaltrad 2 und Sperrad 5 ein geringes Spiel erforderlich, so daß erst nach dessen Über windung die Laschen 15 über die in das Sperrad 5 eingelassenen Taschen 12 das Drehmoment vom Freischaltrad 2 auf das Sperrad und wenn dieses drehfest mit der Welle 1 verbunden ist auf diese übertragen.Tabs 15 are bent out of the Freischaltrad 2, which engage with lateral play in the molded into the ratchet wheel 5 pockets 12th When the ratchet wheel 5 is rotated, it locks immediately and thus the shaft 1 in two directions when the clamping bodies 7 and the wedge surfaces 10 are arranged in pairs. If one lets a torque act on the unlocking wheel 2 , then the side flanks 14 of the recesses 3 in the direction of rotation loosen the clamping bodies 7 from the wedging and the lock is lifted. For this purpose, a small game is required between the release wheel 2 and the ratchet wheel 5 , so that only after its overturning the tabs 15 via the pockets 12 inserted into the ratchet wheel 5 , the torque from the release wheel 2 on the ratchet wheel and when this is connected to the shaft 1 in a rotationally fixed manner transferred to this.

Fig. 2 zeigt das Sperrad 5 mit den in dessen Seitenfläche 22 eingeformten dachförmigen, durch die Keilflächen 10 gebildeten Vertiefungen sowie den hier peripher angeordneten Taschen 12 in die die Laschen 15 des dahinter liegenden Freischaltrades 2 mit seitlichem Spiel eingreifen. Die Sperrscheibe 5 ist mit der Welle 1 verzahnt oder auf andere Weise mechanisch verbunden. Fig. 2 shows the ratchet wheel 5 with the roof-shaped depressions formed in its side surface 22 and formed by the wedge surfaces 10 and the pockets 12 arranged here peripherally, in which the tabs 15 of the unlocking wheel 2 behind it engage with lateral play. The locking disk 5 is toothed with the shaft 1 or mechanically connected in another way.

In der gewählten Ansicht des Schnittes A-A ist über dem Sperrad 5 das Freischalt rad 2 erkennbar, das die Ausnehmungen 3 besitzt, in denen als Klemmkörper 7 jeweils Paare in Form von Walzen liegen, die durch die Federn 11 auseinander gehalten werden, wobei deren Mittelachsen parallel zur Seitenfläche 22 des Sper rades 5 liegen. Das Freischaltrad 2 ist gegenüber der Welle 1 frei drehbar. Die Walzenpaare sowie die Keilflächen 10 sind symmetrisch über die Anordnung ver teilt, vorzugsweise sind drei Walzenpaare und Keilflächen 10 vorgesehen. In the selected view of the section AA, the activation is via the ratchet wheel 5 rad 2 discernible having the recesses 3, in which there are as a clamping body 7, pairs in the form of rollers which are held apart by the springs 11, with their center axes parallel to the side surface 22 of the ratchet wheel 5 . The unlocking wheel 2 is freely rotatable with respect to the shaft 1 . The pairs of rollers and the wedge surfaces 10 are symmetrically divided over the arrangement ver, preferably three pairs of rollers and wedge surfaces 10 are provided.

Da der Winkel zwischen der Kniefläche und der Radseitenfläche gering ist (vorzugsweise etwa 10°) wird somit nahezu die gesamte, zum Sperren erforderli che Kraft axial vom Sperrad 5 aufgefangen und ebenso über die Endmutter 17 (Fig. 1) an die Welle 1 abgegeben. Die Konstruktion ist ausgesprochen robust, unaufwendig und somit kostengünstig.Since the angle between the knee surface and the wheel side surface is small (preferably about 10 °), almost the entire force required for locking is axially absorbed by the ratchet wheel 5 and also delivered to the shaft 1 via the end nut 17 ( FIG. 1). The construction is extremely robust, inexpensive and therefore inexpensive.

Fig. 3 zeigt, daß man auch zur Erhöhung der übertragbaren Momente zwei Frei schalträder 2 gegen ein Sperrad 5 anlegen kann, wobei dann vorteilhaft die Laschen 15 die beiden Freischalträder 2 ebenfalls miteinander verbinden, so daß nur eines betätigt zu werden braucht um das Sperrad zu drehen. Die Klemmkör per 7 wirken hier auf zwei Klemmscheiben 16 ein. Insgesamt zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion dadurch aus, daß bei sehr kleiner Bauweise sehr hohe Kräfte übertragen werden können. Fig. 3 shows that one can create two free indexing wheels 2 against a ratchet wheel 5 also to increase the transmittable torques, in which case 15 advantageously, the tabs, the two activation wheels 2 also connect together so that to be operated only a need to make the ratchet wheel to rotate. The Klemmkör by 7 act on two clamping disks 16 here. Overall, the construction according to the invention is characterized in that very high forces can be transmitted with a very small construction.

BezugszeichenlisteReference list

1 Welle
2 Freischaltrad
3 Ausnehmungen
4 Endgewinde
5 Sperrad
6 erste Scheibe
7 Klemmkörper
8 Mittelachsen
9 Vertiefung
10 Keilflächen
11 Federn
12 Taschen
13 Mitnehmer
14 Seitenflanken
15 Laschen
16 Klemmscheibe
17 Mutter
18 zweite Scheibe
19 Zahnung
20 Innenfläche
21 Streben
22 Seitenfläche 1 wave
2 release wheel
3 recesses
4 end threads
5 ratchet wheel
6 first disc
7 sprags
8 central axes
9 deepening
10 wedge surfaces
11 springs
12 pockets
13 carriers
14 side edges
15 tabs
16 clamping disc
17 mother
18 second disc
19 toothing
20 inner surface
21 striving
22 side surface

Claims

1. In mindestens einer Drehrichtung freilaufendes und sperrbares Getriebe, bestehend aus einer Welle (1), einem Freischaltrad (2) und einem Sperrad (5) mit Keilflächen (10) sowie mit diesen zusammenwirkenden ausgerundeten Klemmkörpern (7), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) in mindestens einer Ausnehmung (3) des Freischaltrades (2) liegt als Sperrelement mindestens ein Klemmkörper (7), wobei dessen Mittelach sen (8) parallel zur Radebene angeordnet sind;
b) das Sperrad (5) ist neben dem Freischaltrad angeordnet und die Keilflä chen sind den Klemmkörpern (7) zugekehrt wobei die Keilflächen zusam men mit den Klemmkörpern (7) bzw. mit deren runden Oberflächenberei chen Sperrkeile bilden;
c) gegen die Klemmkörper (7) liegen Federn (11) an, die diese gegen die Seitenflanken (14) der Ausnehmung (3) und die Keilflächen (10) drücken.

1. In at least one direction of rotation freewheeling and lockable gear, consisting of a shaft ( 1 ), an unlocking wheel ( 2 ) and a locking wheel ( 5 ) with wedge surfaces ( 10 ) and with these cooperating rounded clamping bodies ( 7 ), characterized by the following features :

a) in at least one recess ( 3 ) of the unlocking wheel ( 2 ) is at least one clamping element ( 7 ) as a blocking element, the central axes ( 8 ) of which are arranged parallel to the wheel plane;
b) the ratchet wheel ( 5 ) is arranged next to the unlocking wheel and the wedge surfaces are the clamping bodies ( 7 ) facing the wedge surfaces together with the clamping bodies ( 7 ) or with their round surface areas forming locking wedges;
c) against the clamping body ( 7 ) are springs ( 11 ) which press them against the side flanks ( 14 ) of the recess ( 3 ) and the wedge surfaces ( 10 ).

2. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmung (3) im Freischaltrad (2) offen ist und die Klemmkörper (7) gegen eine Klemmscheibe (16) anliegen.2. Freewheel gear according to claim 1, characterized in that the recess ( 3 ) in the release wheel ( 2 ) is open and the clamping body ( 7 ) abut against a clamping disc ( 16 ).

3. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmscheibe freidrehend auf der Welle 1 gehalten ist. 3. freewheel gear according to claim 1, characterized in that the Clamping disk is held freely on shaft 1.

4. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sperrad (5) und dem Freischaltrad (2) Mitnehmer (13) angeordnet sind, die mit Spiel die beiden Räder (2, 5) verbinden.4. Freewheel gear according to claim 1, characterized in that between the ratchet wheel ( 5 ) and the release wheel ( 2 ) drivers ( 13 ) are arranged, which connect the two wheels with play ( 2 , 5 ).

5. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mit nehmer (13) durch Einschlitzen und Umbiegen hergestellte Laschen (15) sind, die in gegenüberliegende Taschen (12) eingreifen.5. Freewheel gear according to claim 1, characterized in that the participants ( 13 ) by slitting and bending are tabs ( 15 ) which engage in opposite pockets ( 12 ).

6. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrad (5) mit der Welle (1) verbunden ist.6. Freewheel gear according to claim 1 or 2, characterized in that the ratchet wheel ( 5 ) is connected to the shaft ( 1 ).

7. Freilaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrad (5) auf beiden Seiten gegenüberliegende Keilflächen (10) aufweist und daß an das Sperrad (5) zwei Freischalträder (2) anliegen.7. Freewheel gear according to one of claims 1-6, characterized in that the ratchet wheel ( 5 ) has opposite wedge surfaces ( 10 ) on both sides and that on the ratchet wheel ( 5 ) two release wheels ( 2 ) abut.

8. Freilaufgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Dachfläche und der Seitenflä che des Sperrades (5) etwa 10° beträgt.8. freewheel gear according to one or more of claims 1-8, characterized in that the angle between the roof surface and the side surface of the ratchet wheel ( 5 ) is approximately 10 °.