DE3541525A1 - Free wheel (one-way clutch) - Google Patents

Abstract

Radial-type sprag clutch for the transmission of a torque while occupying the minimum amount of space and having wedges as sprags. In a particularly advantageous embodiment of the invention, a plurality of wedges (4) arranged circumferentially on the shaft (1) are provided. The torque is transmitted via contact surfaces between the wedges (4) and the hub (3) and the wedges (4) and the shaft (1). The contact surface of the wedges extends, in total, over the entire circumference of the shaft/hub surface (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Klemm- Freilauf, der als Radialfreilauf für eine Wellen-Nabenverbindung ausgebildet ist, zur drehrichtungsabhängigen Übertragung eines Drehmoments von einem Primärteil auf ein Sekundärteil, wobei der Klemm-Freilauf mit zumindest einem als Keil (4) ausgebildeten Klemmkörper zur Drehmomentenübertragung versehen ist, der zwischen der Welle (1) und der Nabe (3) bogenförmig angeordnet ist und zumindest dessen eine seiner beiden der Welle (1) bzw. der Nabe (3) zugewandten Klemmflächen als eine Gleit-Klemmfläche zur direkten Drehmomentenübertragung in Sperrrichtung des Klemm-Freilaufs ausgebildet ist.The present invention relates to a clamping freewheel, which is designed as a radial freewheel for a shaft-hub connection, for the rotational direction-dependent transmission of a torque from a primary part to a secondary part, the clamping freewheel having at least one clamping body designed as a wedge ( 4 ) Torque transmission is provided, which is arranged in an arc between the shaft ( 1 ) and the hub ( 3 ) and at least one of its two clamping surfaces facing the shaft ( 1 ) or the hub ( 3 ) as a sliding clamping surface for direct torque transmission in the blocking direction the clamping freewheel is formed.

Eine gattungsgemäße Klemm-Freilaufkupplung ist aus der Automobiltechnischen Zeitschrift 1957, Nr. 1, Seite 1 bis Seite 7 bekannt. Bei einer Radial-Freilaufkupplung wird ein Drehmoment drehrichtungsabhängig von einer Welle zu einer konzentrischen Nabe übertragen. Bei Drehrichtung der Welle oder der Nabe in einem Umlaufsinn wird die Welle bzw. die Nabe mitgenommen, während bei umgekehrter Drehrichtung ein Freilaufeffekt erreicht wird. Zwischen der Welle und der Nabe ist zumindest ein als Keil ausgebildeter Klemmkörper zur Drehmomentenübertragung vorgesehen. Der Keil ist dabei entweder in der Nabe oder in der Welle in einer Nut angeordnet, wobei auf dem Boden der Nut zur Verbesserung der Gleiteigenschaften Wälzkörper angeordnet sind. Bei Mitnahme beispielsweise der Nabe durch die Welle verspannt sich der Keil zwischen Welle und Nabe und erreicht so eine kraftschlüssige Verbindung. Bei Freilauf gleitet der Keil aus seiner Verspannung in die sich erweiternde Nut, wodurch die Welle sich in der Nabe frei drehen kann. Die Kraftübertragung erfolgt beispielsweise im Falle der angetriebenen Welle mit der eingearbeiteten nutförmigen Ausnehmung für den Keil zunächst auf die Wälzkörper und von diesen auf den Keil, welcher wiederum über seine als Klemmfläche ausgebildete Kontaktfläche zur Nabe das Drehmoment weiterleitet. Es hat sich gezeigt, daß das maximale Drehmoment eines solchen Freilaufs durch die zulässige Hertz'sche Pressung zweier Materialpaarungen bestimmt ist. Für bestimmte Anwendungsfälle genügt der gattungsgemäße Freilauf im Verhältnis zu seiner Größe den erforderlichen Drehmomenten. Insbesondere im Kraftfahrzeuggetriebebau und im Flugzeuggetriebebau wird aber bei minimalem Bauraum ein maximal übertragbares Drehmoment bei sicherer Funktion gefordert.A generic one-way clutch is from the Automotive engineering magazine 1957, No. 1, page 1 to Page 7 known. With a radial one-way clutch a torque depending on the direction of rotation of a shaft transferred to a concentric hub. In the direction of rotation of the The shaft or the hub in a sense of rotation becomes the shaft or the hub, while reversing the direction of rotation a free running effect is achieved. Between the Shaft and the hub is at least one designed as a wedge Clamping body provided for torque transmission. The wedge is either in the hub or in the shaft arranged in a groove, being on the bottom of the groove Improvement of the sliding properties arranged rolling elements  are. For example, if the hub is carried by the shaft the wedge clamps between shaft and hub and reaches such a frictional connection. When freewheeling the wedge slides out of its tension into the expanding one Groove, which allows the shaft to rotate freely in the hub can. The power transmission takes place, for example, in the case the driven shaft with the incorporated groove-shaped Recess for the wedge first on the rolling elements and from these to the wedge, which in turn over his formed as a clamping surface contact surface to the hub Torque transmits. It has been shown that the maximum torque of such a freewheel through the permissible Hertzian pressure of two material pairs determined is. The is sufficient for certain applications generic freewheel in relation to its size required torques. In particular in motor vehicle transmission engineering and in aircraft transmission construction, however minimal installation space with a maximum transferable torque safe function required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemm-Freilauf der radialen Bauart vorzuschlagen, der bei geringer Baugröße ein hohes Drehmoment überträgt.The present invention is based on the object propose a radial type clamping freewheel, which transmits high torque with a small size.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved.

Bei einer Freilauf-Klemmkupplung der gattungsgemäßen Art mit einem Keil wird die höchste Beanspruchung durch die maximal mögliche Hertz'sche Pressung zwischen zwei Materialien bestimmt. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Hertz'sche Pressung auf den Keil durch die Verwendung jeweils der gesamten Kontaktfläche zur Welle und zur Nabe als Gleit-Klemmfläche zur Übertragung des Drehmoments minimiert. Es werden keine zwischengeschalteten Übertragungsglieder wie beispielsweise kugel- oder zylinderförmige Wälzkörper verwendet. Solche Wälzkörper weisen eine im Falle der zylinderförmigen Bauart linienförmige Kraftübertragung mit entsprechend hoher Hertz'scher Pressung auf. Allein durch dieses Merkmal der vollständigen Verwendung von Klemmflächen anstelle linienförmiger Kraftübertragung kann die Baugröße des erfindungsgemäßen Klemm-Freilaufes erheblich verringert werden. Zur Steigerung dieses Effektes erstreckt sich der Klemmkörper bis auf einen schmalen Abstand zu seiner umfangsmäßigen Verschiebung über den gesamten Umfang der Wellen-Nabenverbindung. Es wird somit zur Drehmomentübertragung nahezu die gesamten Umfangsfläche zwischen Welle und Nabe genutzt. Die Hertz'sche Pressung auf den Keil von Seiten der Welle und der Nabe wird somit durch die größere Fläche deutlich verringert, weshalb das maximal übertragbare Drehmoment bei gleichem Bauaufwand gesteigert werden kann bzw. bei gleichem Drehmoment die Baugröße der Freilauf-Kupplung verringert wird.In a one-way clutch of the generic type with a wedge the highest stress is caused by the maximum possible Hertzian pressure between two materials certainly. In the present invention, the Hertzian pressure on the wedge through the use of each the entire contact area to the shaft and hub  as a sliding clamping surface for the transmission of the torque minimized. There are no intermediate transmission links such as spherical or cylindrical Rolling elements used. Such rolling elements have a Case of the cylindrical design linear power transmission with a correspondingly high Hertzian pressure. This feature of complete use alone of clamping surfaces instead of linear power transmission can the size of the clamping freewheel according to the invention be significantly reduced. To increase this effect the clamping body extends to a narrow one Distance to its circumferential shift over the entire Scope of the shaft-hub connection. So it will almost the entire circumferential surface for torque transmission used between shaft and hub. Hertzian Pressure on the wedge from the shaft and hub is thus significantly reduced by the larger area, which is why the maximum transferable torque at the same Construction effort can be increased or with the same torque the size of the one-way clutch is reduced.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, eine Vielzahl von auf dem Umfang angeordnete Keile zu verwenden. Es hat sich herausgestallt, daß insbesondere ein Zahl von sechs oder mehr Klemmkörpern bzw. Keilen zweckmäßig ist. In besonderen Anwendungsfällen ist die symmetrisch aufteilbare Zahl von zwölf Keilen vorteilhaft. Mehrere Keile überdecken ebenfalls nahezu die gesamte zwischen Welle und Nabe befindliche Kontaktfläche und sind preiswert herstellbar sowie einfach in die Wellennabenpaarung einsetzbar. In an embodiment of the invention, it is provided Use a variety of wedges arranged on the circumference. It has turned out that in particular a number of six or more wedges or wedges is. In special applications this is symmetrical divisible number of twelve wedges advantageous. Several Wedges also cover almost the entire between Shaft and hub located contact surface and are inexpensive producible and easy in the shaft hub pairing applicable.  

Bei einem Klemm-Freilauf mit mehreren Keilen bei dem die Keile mit Nuten in der Welle eingelassen sind, sind gemäß dem Stand der Technik die Böden der Nute kreisbogenförmig ausgebildet. In Ausgestaltung der Erfindung werden die Böden der Nute ebenso wie die dazugehörige Flächen der Keile mit einer ebenen Grundfläche versehen. Bei einer Vielzahl von Keilen ist mit dieser ebenen Fläche eine gute Gleiteigenschaft ebenso sichergestellt. Die ebene Grundfläche erstreckt sich dabei über die gesamte axiale Breite der Klemm-Freilaufkupplung. In vorteilhafter Weise wird durch diese ebene Ausbildung der Herstellungsaufwand erheblich gesenkt, denn es braucht kein exakt vorberechneter Radius für jede einzelne Nut bei der Herstellung genau eingehalten zu werden. Es wird lediglich eine rechteckig in die Welle hineinragende Ausnehmung beispielsweise durch Fräsen erzeugt.With a clamping freewheel with several wedges in which the Wedges with grooves in the shaft are in accordance with the floors of the groove in the form of a circular arc educated. In one embodiment of the invention, the floors the groove as well as the associated surfaces of the wedges provided with a flat base. With a multitude With this flat surface, wedges are a good sliding property also ensured. The flat base extends over the entire axial width of the Clamping one-way clutch. Advantageously, by this level training the manufacturing effort significantly lowered because there is no need for a precisely calculated radius exactly adhered to for every single groove during production to become. There will only be one rectangular in the Shaft protruding recess, for example by milling generated.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung mit den Nuten in der Nabe ist es vorgesehen, die ebene Ausbildung der Grundfläche der Nute ebenfalls anzuwenden. In diesem Fall befinden sich die rechteckförmigen Ausnehmungen in der Nabe. Es treten dieselben Vorteile wie im zuvor beschriebenen Fall auf.In a further embodiment of the invention with the grooves in the hub it is provided that the level training of the Base area of the groove also to be used. In this case are the rectangular recesses in the hub. The same advantages occur as in the previously described Fall on.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigt:Further advantages and features of the invention are known from the the following description of the figures, in the embodiment of the invention shown in the figure is explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Klemm-Freilauf mit ebener Grundfläche der Nute, Fig. 1 shows a cross section through a clamping free-wheel with a flat base surface of the groove,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt nach Fig. 1 eines Keils. Fig. 2 shows a cross section through a section of Fig. 1 of a wedge.

In Fig. 1 ist eine Welle 1 mit einer angegebenen Drehrichtung 2 eines erfindungsgemäßen Klemm-Freilaufes dargestellt. Die Welle 1 ist konzentrisch in einer Nabe 3 angeordnet. In radialer Richtung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 befinden sich Keile 4, die in Nuten 5 der Welle 1 angeordnet sind. Die Böden 6 der Nute 5 sind über die gesamte axiale Erstreckung des Klemm-Freilaufs eben ausgebildet. Die Keile 4 weisen ferner eine Übertragungsfläche 7 zur Nabe 3 auf, die bogenförmig entsprechend dem Radius der Welle 1 ausgebildet ist. Der Boden 6 und die Übertragungsfläche 7 der Keile 4 bilden die Kontaktflächen 8 der Keile 4. Die Keile 4 sind dabei in umfangsmäßiger Richtung bis zu den rechteckigen Begrenzungen 9 beweglich in den Nuten 5 eingesetzt.In Fig. 1, a shaft 1 is shown with a specified direction of rotation 2 of a clamping freewheel according to the invention. The shaft 1 is arranged concentrically in a hub 3 . In the radial direction between the shaft 1 and the hub 2 there are wedges 4 which are arranged in grooves 5 of the shaft 1 . The bottoms 6 of the groove 5 are flat over the entire axial extent of the clamping freewheel. The wedges 4 also have a transmission surface 7 to the hub 3 , which is curved in accordance with the radius of the shaft 1 . The bottom 6 and the transfer surface 7 of the wedges 4 form the contact surfaces 8 of the wedges 4 . The wedges 4 are inserted in the circumferential direction up to the rectangular boundaries 9 in the grooves 5 .

Bei der Drehmomentenübertragung des Klemm-Freilaufs rotiert die Welle in die Drehrichtung 2, wodurch sich die Keile 4 entsprechend in die gezeichneten Positionen bewegen und die Welle 1 mit der Nabe 3 verkeilen. Das Drehmoment kann von der Welle 1 auf die Nabe 3 übertragen werden. Die Keile 4 gleiten dabei auf den Kontaktflächen 8. Die in den Kontaktflächen 8 durch das zu übertragende Drehmoment hervorgerufene Hertz'sche Pressung bleibt außerordentlich gering, da die Kontaktfläche 8 eine erhebliche Größe aufweist, denn im Falle der Übertragungsflächen 7 beträgt die für das zu übertragende Drehmoment maßgeblich Kontaktfläche 8 nahezu die volle Umfangsfläche der Welle 1 bzw. der Innenfläche der Nabe 3.When the torque of the clamping freewheel is transmitted, the shaft rotates in the direction of rotation 2 , as a result of which the wedges 4 move accordingly into the positions shown and wedge the shaft 1 with the hub 3 . The torque can be transmitted from the shaft 1 to the hub 3 . The wedges 4 slide on the contact surfaces 8 . The Hertzian pressure caused in the contact surfaces 8 by the torque to be transmitted remains extremely low, since the contact surface 8 has a considerable size, because in the case of the transmission surfaces 7 , the contact surface 8, which is decisive for the torque to be transmitted, is almost the full circumferential surface of the shaft 1 or the inner surface of the hub 3 .

Wird die Welle 1 entgegen der Drehrichtung 2 gedreht, so verschieben sich die Keile 4 in radialer Richtung bis an die Begrenzungen 9, wodurch die Klemmverbindung aufgehoben ist. Die Welle 1 kann sich ungehindert innerhalb der Nabe 3 drehen, ohne diese mitzunehmen. In Fig. 2 ist die Position eines Keils 4 einerseits im Mitnahmefall des Klemm- Freilaufs gezeigt und andererseits in gestrichelter Form in Freilaufposition. Die gestrichelte Linie 10 gibt dabei dabei die Position des Keils 4 im Freilauffall an.If the shaft 1 is rotated counter to the direction of rotation 2 , the wedges 4 move in the radial direction up to the limits 9 , as a result of which the clamp connection is released. The shaft 1 can rotate freely within the hub 3 without taking it along. In Fig. 2 the position of a wedge 4 is shown on the one hand in the case of entrainment of the clamping freewheel and on the other hand in dashed form in the freewheel position. The dashed line 10 indicates the position of the wedge 4 in the freewheeling case.

Die Nuten 5 für die Keile 4 können gleichermaßer in der Nabe 3 angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich der Boden 6 der Nut in der Nabe 2 und ist ebenfalls eben augebildet. Die ebene Ausbildung der Nuten ist während der Herstellung von besonderem Vorteil, da lediglich rechteckförmige Ausnehmungen in die Welle 1 bzw. in die Nabe eingefrast werden müssen.The grooves 5 for the wedges 4 can also be arranged in the hub 3 . In this case, the bottom 6 of the groove is in the hub 2 and is also flat. The flat design of the grooves is particularly advantageous during production, since only rectangular recesses need to be milled into the shaft 1 or into the hub.

Claims (4)

1. Klemm-Freilauf, der als Radialfreilauf für eine Wellen-Nabenverbindung ausgebildet ist, zur drehrichtungsabhängigen Übertragung eines Drehmoments von einem Primärteil auf ein Sekundärteil, wobei der Klemm-Freilauf mit zumindest einem als Keil (4) ausgebildeten Klemmkörper zur Drehmomentenübertragung versehen ist, der zwischen der Welle (1) und der Nabe (3) bogenförmig angeordnet ist und zumindest dessen eine seiner beiden der Welle (1) bzw. der Nabe (3) zugewandten Klemmflächen als eine Gleit-Klemmfläche zur direkten Drehmomentenübertragung in Sperrrichtung des Klemm-Freilaufs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die der Welle (1) zugewandte als auch die der Nabe (3) zugewandte Klemmfläche des Keils (4) als direkte Gleit-Klemmfläche ohne weitere zwischengeschaltete Übertragungsglieder ausgebildet ist und daß die Klemmflächen insgesamt sich nahezu über den gesamten Umfang der Welle bzw. der Nabe erstreckend vorgesehen sind.1.Clamping freewheel, which is designed as a radial freewheel for a shaft-hub connection, for the rotational direction-dependent transmission of a torque from a primary part to a secondary part, the clamping freewheel being provided with at least one clamping body designed as a wedge ( 4 ) for torque transmission is arranged in an arc between the shaft ( 1 ) and the hub ( 3 ) and at least one of its two clamping surfaces facing the shaft ( 1 ) and the hub ( 3 ) is designed as a sliding clamping surface for direct torque transmission in the blocking direction of the clamping freewheel is characterized in that both the shaft ( 1 ) facing and the hub ( 3 ) facing clamping surface of the wedge ( 4 ) is designed as a direct sliding clamping surface without further intermediate transmission elements and that the clamping surfaces as a whole cover almost the entire The circumference of the shaft or hub is provided extending. 2. Klemm-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Keilen (4), insbesondere mehr als sechs vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Welle hintereinander angeordnet sind. 2. clamping freewheel according to claim 1, characterized in that a plurality of wedges ( 4 ), in particular more than six are provided, which are arranged one behind the other in the circumferential direction of the shaft. 3. Klemm-Freilauf nach Anspruch 2, mit einer in der Welle (1) für den Keil (4) vorgesehenen Nut (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (5) in axialer Richtung zur Welle (1) mit einer der Welle (1) zugewandten ebenen Grundfläche versehen ist.3. clamping freewheel according to claim 2, with a in the shaft ( 1 ) for the wedge ( 4 ) provided groove ( 5 ), characterized in that the groove ( 5 ) in the axial direction to the shaft ( 1 ) with one of the shaft ( 1 ) facing flat base is provided. 4. Klemm-Freilauf nach Anspruch 2, mit einer in der Nabe (3) für den Keil (4) vorgesehenen Nut (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (5) in axialer Richtung der Nabe (3) mit einer der Nabe (3) zugewandten Innengrundfläche versehen ist.4. clamping freewheel according to claim 2, with a in the hub ( 3 ) for the wedge ( 4 ) provided groove ( 5 ), characterized in that the groove ( 5 ) in the axial direction of the hub ( 3 ) with one of the hub ( 3 ) facing inner base is provided.