DE2300535A1 - Rollenfreilauf - Google Patents

Description

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V«St.A.

Rollenfreilauf

Bei Rollenfreiläufen nach dem Ausgangspunkt
der Erfindung, wie er beispielsweise durch die US-PS 3 055 472 ;

gegeben ist, ist es häufig erwünscht, sie eelbstzentrierend j auszubilden, so dass also die Laufringe konzentrisch zueinanderj innerhalb des Rollenfreilaufes ausgerichtet liegen,,

Zur Zentrierung des einen Laufringes auf dem
anderen Laufring hat man hierzu den Käfig verwendet, wobei
der Käfig aus zwei in Abstand voneinander liegenden ausge-. ^] stanzten ringförmigen Endscheiben besteht, die durch Querstege
miteinander verbunden sind« Hierbei werden Zapfen an den Querstegen durch Löcher in die Endringe gesteckt und durch Stauchen

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befestigt. Die Endringe weisen abgebogene Flansche auf, die die kraftübertragenden Lagerflächen und zugleich die Zentrierung des einen Laufringes auf dem anderen Laufring bewirken. Da die Endringe die Lagerflächen zu bilden haben, wurden sie aus einem verhältnismässig teuren Werkstoff, wie beispielsweise äluminiumbekleidetem Stahl hergestellt. Durch die Art der Herstellung ergibt sich eine grosse Abfallmenge, da die verhältnismässig schmalen ringförmigen Endringe aus Blechmaterial wesentlicher Breite ausgestanzt werden. Die Güte der Zentrierung hängt hierbei nicht nur von den Herstellungstoleranzen der einzelnen Teile des Käfigs ab, vielmehr können sich diese ToIeranzen addieren. Werden die die Lagerflächen bildenden Flanschen des· Käfigs nach innen abgebogen, so wird die verfügbare Lagerfläche durch die notwendigen Durchbrüche für die Rollen verringert; werden sie dagegen nach aussen abgebogen, so ergibt sich eine grössere Baubreite des Rollenfreilaufes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Bauarten zu verhindern, also einen Rollenfreilauf nach dem Ausgangspunkt der Erfindung so weiter auszugestalten, dass eine einwandfreie Zentrierung der beiden Laufringe zueinander in einfacher und billiger Weise gewährleistet ist.

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Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch die erfindungsgemässe Lösung werden zahlreiche Vorteile erreicht. Bei einer genauen Zentrierung der beiden Laufringe zueinander wird ein billig herzustellender Rollenfreilauf geschaffen, bei dem der Käfig aus üblichem kohlenstoffarmen Stahl herstellbar ist. Ferner kann in billiger Weise ein aus einem gebogenen Blechmetallstreifen hergestellter Käfig verwendet werden« Die Zentrierung der beiden Laufringe zueinander wird ohne Vergrösserung der Baubreite der Laufringe unter Aufrechterhaltung ausreichender Lagerflächen erreicht, so dass verhältnismässig grosse radiale Belastungen von einem Laufring zum anderen übertragen werden können. Die Herstellung der die Zentrierung bewirkenden Lagerformteile ermöglicht bei grosser Genauigkeit eine billige Herstellung.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Käfig mit den Rollen und den Lagerformteilen zu einer bequem zu handhabenden Untereinheit zusammengefasst werden können, wobei die Herstellung der einzelnen Teile und ihr Zusammenbau in einfacher Weise durch—führbar ist und beim Zusammenbau mit den Laufringen zum Rollenfreilauf ohne

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weiteres die erforderliche Zentrierung der beiden Laufringe zueinander ergibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Teilstirnansicht eines Rollenfreilaufes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrösserte perspektivische Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 1 mit nebeneinander gezeichneten Einzelteilen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Lagerformteils nach Fig. 2 nach der Linie 3-3 in Fig. 4 geschnitten,

Fig. 4 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie . 4-4 in Fig. 1 durch den Käfig mit eingesetzten Lagerformteilen,

Fig. 5 eine Teildraufsicht auf einen Rohling zur Herstellung des Käfigs gemäss Fig. 1,

Fig. 6 eine Teilseitenansicht des weiter verarbeiteten Rohlings gemäss Fig. 5,

Fig. 7 eine Teilstirnansicht einer Unterbaueinheit des Rollenfreilaufes gemäss Fig. 1 und

Fig. 8 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1. in Seitenansicht.

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Der in Fig. 1 dargestellte Rollenfreilauf 10 weist einen inneren Laufring 12 und einen äusseren Laufring auf, zwischen denen eine Unterbaueinheit 16 aus in einem Käfig gehaltenen Rollen angeordnet ist. Die Unterbaueinheit 16 arbeitet mit den Laufringen 12 und 14 so zusammen, dass sie in einer Drehrichtung relativ zueinander drehen können, während sie in der entgegengesetzten Richtung gegeneinander verriegelt sind. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist beispielsweise i der innere Laufring 12 im Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil

relativ zum Laufring 14 frei drehbar, während eine Relativ- ^l drehung im entgegengesetzten Sinn nach dem Pfeil 20 durch die die Laufringe miteinander verriegelnden Rollen verhindert ist. Die Unterbaueinheit 16 wird aus einem Käfig 22 (Fig. 2) gebildet, der im wesentlichen ringförmige Gestalt hat und aus einem Blechmetallstreifen hergestellt ist. Da eine wirtschaftliche Fertigung eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist, unterstützt dies zur Verwendung eines Käfigs aus Metallblech diesen Zweck. Die Herstellung des Käfigs aus einem Metallstreifen wird anhand der Fig. 5 und 6 erläutert.

Gemäss B'ig. 5 werden an einem verformbaren, jedoch

verhältnlsmässig festen Blechmetallstreifen eine Reihe von ; miteinander verbundenen Segmenten 24 gebildet. Jedes dieser Segmente 24 enthält Querstreben 30 und 32, die durch Seiten-

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streben 34 miteinander verbunden sind und Durchbrüche 36 zur Aufnahme von Rollen begrenzen. Die Seitenstege 34 weisen zahnartige Vorsprünge 38 auf und sind ferner mit Versteifungsrippen 35 versehen. In den Durchbruch 36 ragt ein Lappen 40, der mit dem Quersteg 32 verbunden und von diesem zum Teil durch einen in Querrichtung liegenden Schlitz 42 getrennt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Durchbruches 36 schliesst sich eine keilförmige Verlängerung 44 des Durchbruches an, dessen Seitenkanten zum Durchbruch 36 konvergieren.

Jedes Segment 24 ist mit dem benachbarten

Segment 24a über einen Teil 26 verbunden, der aus der Querstrebe 30 des Segments 24 und der Querstrebe 32a des benachbarten Segments 24a besteht. Das benachbarte Segment 24a ist in gleicher Weise mit einem Segment 24b verbunden. Insgesamt enthält der Streifen eine Anzahl von Segmenten entsprechend der vorzusehenden Zahl von Rollen, wobei die an den Enden des Streifens liegenden Segmente von der beschriebenen Form so abgewandelt sind, dass eine Schwalbenschwanzverbindung des Streifens bei Bilden des ringförmigen Käfigs ermöglicht ist,

Wie Fig. 5 zeigt, hat das Segment 24 am Ende des Streifens einen schwalbenschwanzformigen Schlitz 46 in der Querstrebe 32, der den schwalbenschwanzformigen Ansatz in dem Quersteg 30g des Segments 24g am anderen Ende des Streifens aufnimmt. Nach der Bearbeitung des Segments in die

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in Fig. 5 dargestellte Form werden gewisse Teile jedes Segments 24 abgebogen. Der Lappen 40 wird senkrecht um die Linie 50 abgebogen, während die Seitenstege längs der Linien 52 und 54 abgebogen werden. Das in dieser Weise bearbeitete Segment 24 ist in Fig. 6 dargestellt. Nachdem alle Segmente in dieser Weise bearbeitet sind, wird der Blechmetallstreifen in eine ringförmige Form gebracht, wozu beispielsweise längs der Linie 56 im Bereich jeder Querstrebe 26 zwei zueinander gewinkelte Teile 30 und 32a (Fig. 7) gebildet werden. Ein derartiges Biegen ist an der Querstrebe 32 des Segments 24 am Ende des Streifens nicht erforderlich, jedoch ist der schwalbenschwanzförmige Ansatz 48 an dem benachbarten Segment 24g längs der Linie 58 entsprechend abgebogen, wo die Querstrebenteile 32 und 30g zusammenstossen, so dass auch an dieser Stelle eine den üblichen Abwinklungen gleiche Abwinklung entsteht.

Die vorstehende Beschreibung ist ausreichend, \ um dem Fachmann die Herstellung eines geeigneten Käfigs aus einem Metallblechstreifen zu erläutern, die in einzelnen Stufen; vorgenommen werden kann oder in fortschreitender Verformungstechnik.

Anhand der Fig. 2 wird das Zusammenarbeiten eines Lagerformteils 60 mit einem Segment 24 des Käfigs näher erläutert. Der Lagerformteil 60 hat bogenförmige Lagerflächen 62

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tind 64 an der oberen und unteren Fläche. Die vordere Stirnfläche des Lagerformteils 60 enthält einen keilförmigen Kanal mit ebenen, schrägen Wänden 66, gegan die eine Rolle des Rollenfreilaufs längs einer tangentialenfLinie anliegt, während sie von der Bodenwand 68 der Rinne frei ist (siehe Fig. 7).

Ein keilförmiger Ansatz 70 am Lagerformteil 60 erstreckt sich von der unteren Lagerfläche 64 zu einer nach vorn geneigten Leiste 72. Der keilförmige Ansatz 70 erstreckt sich nach vorn von der hinteren Stirnfläche 74 zu Flügeln 76, die Teil des Lagerformteils 60 sind. Die hintere Stirnfläche 64 des Lagerformteils 60 und die hinteren Flächen der Flügel 76 enthalten Nuten 78 bzw. 80, die parallel zur hinteren Stirnfläche 74 verlaufen und nach vorn geneigt sind, während ihre oberen Wände mit der Leiste 72 fluchten. Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Lagerformteils 60, die in der Ebene, die die Leiste 72 und die oberen Wände der Nuten 78 und 80 enthälj;. geschnitten ist und die den Umriss des keilförmigen Teils 70 zeigt, der mit der Umrisslinie der keilförmigen Verlängerung 44 des Durchbruchs 36 im KHfig 22 übereinstimmt.

Der Lagerformteil 60 wird in das Segment 24 eingesetzt, wobei der keilförmige Ansatz 70 in die keilförmige Verlängerung 44 des Durchbruchs 36 radial zur Drehachse des Rollenfreilaufs eingeführt wird, bis die Leiste 72 gegen den Rand 82

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—θάβε Durclibruchs 36 neben der keilförmigen Verlängerung 44 zur Anlage kommt, wie dies Fig. 2 zeigt. Dieses Einsetzen ist möglich, v/eil der keilförmige Ansatz 70 in die keilförmige Verlängerung 44 und die Flügel 76 in den dahinterliegenden Teil des Durchbruchs 36 passen. Nach dem Einsetzen wird der Lagerformteil 60 verschoben, so dass der Rand 82 des Durchbruchs 36 in die Nuten 78 und 80 eingreift* wodurch der Lagerformteil 60 an dem Segment 24 gegen radiale Bewegung zur Drehachse des Rollenfrc-ilaufs festgelegt ist. Fig. 4 ist eine Ansicht von hinten auf den Lagerformteil, naclidem er in den Durchbruch 36 und dessen Verlängerung 44 eingesetzt und über den Rand 82 geschoben ist. Die einzelnen Lagerformteile 60 können in wirtschaftlicher und genauer Weise aus jedem geeigneten verformbaren Werkstoff ausreichender Festigkeit und guter Lagereigenschaften hergestellt v/erden, beispielsweise aus faserverstärktem Nylon. Die Lagerformteile 60 sind so ausgebildet, dass sie in einer axialen Strangpresse herstellbar sind, bei der die Umrissformen und die vorzusehenden Nuten durch axial einsetzbare und entfernbare Werkzeuge gebildet werden können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird die einfach zu handhabende Unterbaueinheit 16 näher beschrieben. Diese besteht aus dem ringförmigen Käfig 22 für mehrere über den Umfang verteilte Rollen 73, die in je einem der Durchbrüche 36 zusammen

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mit einem Lagerformteil 60 gehalten sind. Jede in einem Durchbrach 36 gehaltene Rolle 79 arbeitet mit einer Wellenfeder zusammen. Da die Ausbildung innerhalb jedes Segments gleich ist, genügt die Beschreibung eines Segments 24. Die Wellenfeder 83 ist mit ihrem einen Ende an dem Lappen 40 durch Einsetzen ihres Endes 81 durch den Schlitz 42 befestigt, indem ein Riegel 84 über die Kante des Schlitzes 42 schnappt. Das andere Ende der Wellenfeder 83 endet in einer Welle 86, die gegen die Rolle 79 anliegt. Die Wellenfeder 83 drückt die Rolle 79 in Linienberührung mit den Wänden 66 an dem zugeordneten Lagerformteil 60, das hierdurch ebenfalls in seiner Lage festgelegt ist. Die Rolle 79 und der Lagerformteil 60 sind daher beide in radialer Richtung im Käfig 22 festgelegt, so dass die Unterbaueinheit 16 mühelos gehandhabt werden kann. Diese zuvor montierbare Unterbaueinheit 16 kann dann als Einheit zwischen die Laufringe 12 und 14 beim Zusammenbau des Rollenfreilaufes eingebaut werden.

Fig. 8 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt einer Seitenansicht des fertigen Rollenfreilaufes. Jede Rolle 79 liegt gegen eine zylindrische Umfangsfläche 88 am Laufring 14 und eine Nockenfläche 90 an dem inneren Laufring 12 an. Die Nockenfläche 90 erstreckt, sich geneigt einwärts von einer

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teilzylindrischen Fläche 92, die konzentrisch zur Achse des inneren Laufringes 12 verläuft« Die Nockenfläche 90 geht in eine Schulter 94 über, die sich nach aussen zu einer teilzylindrischen Fläche erstreckt, die den gleichen Radius wie die teilzylindrische Fläche 92 hat. Der innere Laufring hat somit eine unterbrochene Reihe von teilzylindrischen Flächen 92· Die Wirkungsweise der Nockenflächen 90 zum Verriegeln der Laufringe 12 und 14 mittels der Rollen 79 in der einen Drehrichtung und der Freilaufwirkung in der entgegengesetzten Richtung ist

ebenso ohne weiteres bekannt wie die Wirkung der zahnförmigen Ansätze 38 am Käfig 22, der beim Freilaufbetrieb gegen die Schulter 94 des Käfigs anfährt, so dass dieser zum inneren Laufring 12 stationär gehalten ist.

Die Zentrierung des einen Laufringes zum anderen ist indessen in neuartiger Weise durch die Lagerformteile 60 erzielt, die mit ihren Lagerflächen 64 gegen die teilzylindrischen Flächen 92 des inneren Laufringes 12 und mit ihren Lagerflächen 62 gegen die zylindrische Fläche 88 des äusseren Laufringes 14 anliegen. Die konzentrische Lage zwischen den beiden Laufringen hängt von den Abmessungen der einzelnen Lagerformteile zwischen ihren Lagerflächen 62 und 64 allein ab und die in wirtschaftlicher Weise erzielbare hohe Genauigkeit verbessert

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die Genauigkeit der Zentrierung der Laufringe des Rollenfreilaufs. Die Ränder 82 sitzen in den Nuten 78 und 80 genügend lose, so dass Herstellungstoleranzen des Käfigs 22 die Zentrierung der Laufringe zueinander nicht stören können. Andererseits ist das Spiel zwischen den Lagerformteilen 60 und dem Käfig 22 begrenzt, so dass die Lagerformteile in Umfangsrichtung in solchen Grenzen festgelegt sind, dass stets eine Anlage der Lagerflächen 64 der Lagerformteile 60 mit einer teilzylindrischen Fläche 92 am inneren Laufring 12 gewährleistet ist. Es ist zu beachten, dass die Lagerformteile 60 im wesentlichen gleiche Ausdehnung wie der Käfig haben, so dass sich verhältnismässig grosse Lagerflächen ergeben, ohne die Baubreite des Käfigs erhöhen zu müssen. Die erhöhte Lagerfläche ermöglicht wiederum,verhältnismässig grosse radiale Belastungen zulassen zu können.

Beim Zusammenbau der Lauf ringe kann jede RoILe 79 Abstand von dem zugeordneten Lagerformteil 60 haben, der sich aus dem Rampenwinkel der Nockenfläche 90 ergibt. In solchen Fällen halt der Käfig 22 die Lagerformteile 60 in ihrdr richtigen Lage. Der Teil 30 der abgewinkelten Querstrebe 26", dei* den Lagerformteil 60 trägt, neigt sich einwärts gegen den inneren Laufring 12. Dieses Neigen in Verbindung mit dem Neigen

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der Nuten 78 in dem keilförmigen Ansatz 70 und der Nuten 80 in den Flügeln 76 dient dazu, den Lagerformteil in der vorgesehenen Lage zu halten, auch wenn die durch die Wellenfeder ausgeübte Belastung über die Rolle fehlt.

Es ist ferner festzustellen, dass der Käfig 22 in radialer Richtung im wesentlichen durch die niedrigen Reibwert aufweisenden Lagerformteile 60 mit den Laufringen in Verbindung steht und lediglich die Schultern 94 am inneren Laufring 12 eine metallische Berührungsfläche darstellen, so dass sich ein geringer Abrieb durch Metall-zu-Metall-Berührung ergibt« Beim Anfahren der zahnförmigen Ansätze 38 des Käfigs 22 gegen die Schultern 94 des inneren Laufringes 12 beeinflussen die radialen Kräfte etwas die radiale Lage des Käfigs 22 in den Grenzen, die durch den Eingriff der Ränder- 82 mit Spiel in die Nuten 78 und 80 gegeben sind; jedoch ist die radiale Lage des Käfigs massgeblich durch die Lagerformteile 60 bestimmt.

Die axiale Lage des Käfigs zu den beiden Laufringen wird normalerweise beim zusammengebauten Rollenfreilauf durch Seitenplatten eines Gehäuses gewährleistet oder Ansätze, die zu mindestens in einem Teil des Ringraumes zwischen den Laufringen eingreifen. In abgewandelter Weise kann einer der beiden Laufringe auf der einen Seite mit einem radial gerichteten Flansch versehen sein, um eine axiale Bewegung des Käfigs zwischen den beiden Laufringen zu unterbinden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche :

   Iy Rollenfreilauf mit einem ersten Laufring, der zwischen mehreren teilzylindrischen Umfangsflächen Nockenflächen aufweist, einem zweiten, eine zylindrische Umfangsfläche aufweisenden Laufring und zwischen den Laufringen gegen diese anliegenden Rollen, die in Durchbrüchen eines aus Metallblech gebildeten Käfigs gehalten sind, wobei der Käfig im Freilaufbetrieb gegen den ersten Laufring stationär gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der die Rollen (79) aufnehmenden Durchbrüche (36) des Käfigs (22) in Umfangsrichtung am einen Ende eine keilförmige zum Durchbruch hin konvergierende Verlängerung (44) aufweist, und mehrere Lagerformteile (60) aus Werkstoff geringen Reibwerts vorgesehen sind, deren jeder durch einen Durchbruch (36) im Käfig (22) ragt.und einen der keilförmigen Verlängerung des Durchbruchs entsprechenden und in diesen eingreifenden keilförmigen Ansatz (70) aufweist, um den Lagerformteil (60) in Anlage am Käfig zu halten, wobei radial in Abstand voneinander liegende Lagerflächen (62,64) an den Lagerformteilen (60) gleitend gegen die teilzylindrischen Umfangsflächen (92) bzw. die zylindrische Umfangfläche (88) der Laufringe (12 bzw. 14) anliegen und diese in konzentrischer Lage zueinander halten.

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2. 2. Rollenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lagerformteil (60) im wesentlichen parallel zur Drehachse des Rollenfreilaufs (10) liegende Nuten (78,80) enthält, die zu den Umfangsflächen der Laufringe (12,14) geneigt sind und die Ränder (82) des Durchbruchs (36) im Käfig (22) an dem die keilförmige Verlängerung (44) aufweisenden Ende aufnehmen.
3. 3. Rollenfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am anderen Ende jedes Durchbruchs (36) des Käfigs (22) ein radial liegender Quersteg (40) gebildet ist, an dem das eine Ende einer Feder (83) befestigt ist, die die im Durdbbruch liegende Rolle (79) gegen den zugeordneten Lagerformteil (60) drückt.
4. 4. Rollenfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (22) aus mehreren im wesentlichen rechteckigen ebenen Segmenten (24,24a) mit je einem Durchbruch (36) besteht, die miteinander verbunden sind und durch Biegen der Verbindungen (56) zwischen den Segmenten um einen vorgegebenen Winkel ein ringförmiger Käfig (22) gebildet ist.

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5. 5. Rollenfreilauf nach -Anspruch 4, dadurch

   gekennzeichnet, dass an jedem Segment (24) radial gerichtete Teile (34,} gebildet sind, die die axiale Bewegung der zugeordneten Rolle (79) und des zugeordneten Lagerformteile (60) zum Käfig (22) begrenzen.
6. 6. Rollenfreilauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder radial gerichtete Teil (34) der Segmente (24) einen bis unter die Ebene des Segments reichenden Ansatz (38) aufweist, der bei Freilaufbetrieb gegen eine Schulter (94) am einen Ende der nockenförmigen Flächen des ersten Laufrings (12) anfahrend den Käfig (22) stationär zum ersten Laufring hält ο

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