DE3922222A1 - Freilaufkupplung - Google Patents
FreilaufkupplungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
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Description
Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit zwei
Kupplungsteilen, nämlich einem Innenteil und einem Außen
teil, sowie mit zwischen beiden über eine Steuereinrich
tung mit einer gegen Drehung abgebremsten Reibanordnung in
eine Einrück- oder eine Ausrückposition bezüglich der
beiden Drehrichtungen schwenkbaren Sperrklinken.
Bei solchen aus der DE-AS 16 25 730 bekannten Freilauf
kupplung ist eine Sperrklinke vorgesehen, die doppelarmig
ausgebildet und schwenkbar im treibenden Teil gelagert
ist. Der eine Arm der Sperrklinke dient dazu, eine Drehmo
mentübertragung in der einen Drehrichtung und der andere
dazu eine Drehmomentübertragung in der anderen Drehrich
tung zu bewirken.
Eine Bremsanordnung bewirkt, daß je nach Antriebsdrehrich
tung, die doppelarmige Sperrklinke in die entsprechende
Ausnehmung hineingeschwenkt wird. Für den Umschaltvorgang
von der einen Drehrichtung in die andere Drehrichtung ist
jeweils ein Durchgang durch die Nullposition, bei der die
Sperrklinke mit keiner der zur Drehmomentübertragungen im
Außenteil vorgesehenen Sperrflächen in Anlage ist. Es ist
also von der einen Drehmomentübertragungsrichtung zur
anderen der doppelte Weg in Umfangsrichtung zurückzulegen,
der erforderlich ist um von der Nullstellung in eine der
Drehmomentübertragungsrichtungen einrasten zu können. Des
weiteren ist das gesamte Drehmoment über das Zapfenlager
für die Sperrklinke zu leiten. Das Lager muß also
entsprechend groß ausgebildet sein, um die Kräfte
aufnehmen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Dreh
momentübertragung in zwei Drehrichtungen vorgesehene Frei
laufkupplung vorzuschlagen, bei der der Ansprechweg beim
Umschalten von der einen Drehrichtung in die andere kurz
ist und bei dem darüber hinaus die zur Drehmomentübertra
gung resultierenden Kräfte keinen Einfluß auf die Lager
ung der Sperrklinken haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zwei Sätze von Sperrklinken vorgesehen sind, die zur Dreh
momentübertragung in entgegengerichteter Drehrichtung und
Freischaltung in der jeweils anderen Drehrichtung
ausgebildet sind, daß alle Sperrklinken, in umfangsver
teilt angeordneten Ausnehmungen eines Kupplungsteiles
schwenkbar abgestützt und in Stützausnehmungen des anderen
Kupplungsteiles in Eingriff bringbar sind, und daß die
Sperrklinken der beiden Sätze jeweils über einen separaten
Steuerring verschwenkbar sind, wobei die Steuerringe je
weils begrenzt relativ verdrehbar gegenüber dem die Sperr
klinken lagernden Kupplungsteil gehalten sind.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Steuerringe (32, 33) jeweils begrenzt relativ verdrehbar
gegenüber dem die Sperrklinke (4, 5) lagernden Kupplungs
teil (2) gehalten sind.
Von Vorteil bei dieser Ausführung ist, daß unmittelbar
eine Einleitung des Drehmomentes über flächige Abstützung
der Sperrklinken an den jeweiligen Ausnehmungen der beiden
Kupplungsteile übertragen wird. Das Schwenklager selbst
wird durch diese Übertragung der Kräfte nicht beeinflußt.
Darüber hinaus wird eine Verkürzung des Leerweges zur
Bewegung der Sperrklinken von der einen Drehmomentüber
tragungsrichtung in die andere Drehmomentübertragungs
richtung erreicht. Während der eine Satz von Sperrklinken
aus der Drehmomentangriffsposition herausbewegt wird,
werden gleichzeitig die Sperrklinken des anderen Satzes
für die Umschaltung in die andere Drehrichtung in die
entsprechenden Stützausnehmungen hereinbewegt. Damit wird
die Ansprechzeit bei der Umschaltung wesentlich verkürzt.
Aus der EP 02 13 291 B1 ist es zwar bereits bekannt, zwei
Sätze von Drehmomentübertragungselementen vorzusehen,
diese sind jedoch als Klemmkörper ausgebildet. Sie werden
durch einen gemeinsamen Käfig in die jeweilige Drehmoment
übertragungsrichtung geführt. Dabei erfolgt ebenfalls eine
Bewegung durch Null. Dies ist die Position, in der die
Klemmkörper der beiden Sätze sich in der Drehmomentüber
tragungsfreien Position befinden. Zur Umschaltung von der
einen Drehmomentübertragungsposition in die andere Dreh
momentübertragungsposition ist also der doppelte Weg, der
von der Nullposition in eine Drehmomentübertragungsposi
tion erforderlich ist, zurückzulegen.
Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung ist, daß durch die
einteilige Ausführung der Klinken die Freillaufseite die
Überholseite schwingungsmäßig angeregt wird und die
Kupplungsfunktion gefördert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß jedem der separaten Steuerringe ein Reibring zugeord
net ist, und daß die Reibringe jeweils in einem Aufnahme
ring gehalten sind, welche undrehbar ortsfest abgestützt
oder gegen Rotation bremsbar auf einem Kupplungsteil ge
lagert sind.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgeschla
gen, daß an dem Kupplungsteil, das die Stützausnehmungen
aufweist, Sperrelemtente über Reibschluß in Drehrichtung
geführt sind, wobei die Sperrelemente bei schnellerer
Rotation des zugehörigen Kupplungsteiles als das die
Sperrklinken lagernde Kupplungsteil im gleichen Drehsinne,
die überholten Sperrklinken in Freilaufposition - in zu
den Stützausnehmungen abgehobener Position - halten.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß in der Situation,
bei der das angetriebene Kupplungsteil schneller läuft,
als das treibende Kupplungsteil, die Sperrklinken, die von
den Steuerringen und den Reibringen in die Drehmomentüber
tragungsposition beaufschlagt sind, nicht in den Stützaus
nehmungen ratschen, sondern zu diesen in abgehobener
Position gehalten werden. Das ansonsten typische Ratschen
geräusch ist also hierbei nicht gegeben. Dadurch verrin
gert sich auch die Reibung beim Überholvorgang. Auf der
anderen Seite wird gewährleistet, daß dann, wenn das trei
bende Kupplungsteil wieder schneller rotiert als das ange
triebene Kupplungsteil, die Sperrelemente nicht mehr an
den Sperrklinken angreifen und diese ohne Verzögerung in
die entsprechenden Stützausnehmungen zur Drehmomentüber
tragung hineinbewegt werden können.
Um in allen Betriebszuständen eine exakte Steuerung der
Sperrklinken zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Steuer
ringe mit einer zylindrischen Reibfläche und der Reib
fläche abgewandt für die einem Satz zugehörigen Sperr
klinken mit radialen Führungsansätzen, die an entsprech
enden Führungsmitteln der Sperrklinken angreifen, versehen
sind.
Bevorzugt sind die Reibringe als Radialwellendichtringe
ausgebildet, die über eine Feder vorgespannt auf der
Reibfläche des zugehörigen Steuerringes anliegen.
Des weiteren ist vorgeschlagen, daß die Sperrklinken mit
tig bezüglich ihrer axialen Erstreckung mit einem zu ihrer
Schwenkachse radial versetzten Schwenkzapfen als Führungs
mittel versehen sind, und daß die Führungsansätze der
Steuerringe, diese in Radialschitzen führen.
Zur sicheren Heraushebung der Sperrklinken in der Überhol
position aus den entsprechenden Stützausnehmungen ist in
weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß eine der halben
Anzahl von Sperrklinken entsprechenden Anzahl von Sperr
elementen vorgesehen ist, welche jeweils zwischen zwei für
eine Drehmomentübertragung in entgegengesetzter Drehrich
tung vorgesehenen Sperrklinken angeordnet sind und mit
ihren Endflächen auf eine der Sperrklinken je nach Dreh
richtung einwirken. Dabei sind die Sperrelemente vorzugs
weise als Kreisringsegmente ausgebildet und in einer Nut
des zugehörigen Kupplungsteiles angeordnet und von einem
elastischen Ring in Reibschluß zu dieser gehalten. Der
Reibschluß der Sperrelemente gegenüber dem zugeordneten
Kupplungsteil läßt es zu, daß dieses das treibende Kupp
lungsteil überholen kann. Auf der anderen Seite ist jedoch
der Reibschluß ausreichend, um eine sichere Ausschaltung
zu bewirken, indem die Sperrklinken entgegen der von den
Reib- und Steuerringen ausgeübten Rückstellkraft in die
Stützausnehmungen in abgehobener Position gehalten werden.
Obwohl eine reine Lagerung der Sperrklinken nur in den
Ausnehmungen ausreichend ist, ist in weiterer Ausgestal
tung der Erfindung vorgesehen, daß die Sperrklinken bei
dendig mit Führungszapfen versehen sind, die an entsprech
enden Führungslagern des sie lagernden Kupplungsteiles mit
Spiel gehalten sind. Die Führung mit Spiel ist erforder
lich, um ein einwandfreies Abstützen in der Stützaus
nehmung einerseits und in der Ausnehmung, in der sie ge
lagert sind, andererseits ohne Verklemmung zu erreichen.
Vorzugsweise sind die Sperrklinken 11 L-förmig ausgebildet
und die Kanten in der die Außenflächen der Schenkel zu
sammenlaufen, bilden die Schwenkachsen, die jeweils in der
Spitze der zugehörigen Ausnehmungen des sie lagernden
Kupplungsteiles ruhen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Außenteil
das Kupplungsteil, in dem die Sperrklinken in Ausnehmungen
gelagert sind. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß
das Innenteil das Kupplungsteil ist, in dem die Sperr
klinken in den Ausnehmungen gelagert sind.
Für den Fall, daß das Außenteil, das Kupplungsteil ist, in
dem die Sperrklinken gelagert sind, ist vorgesehen, daß
das Außenteil geteilt ausgebildet ist und die beiden Teile
in der Trennfuge mit Führungsausnehmungen versehen sind.
Die beiden Außenteile können dabei identisch ausgebildet
sein. Sie werden durch eine Schraubverbindung
zusammengehalten.
Zur Reibungsverminderung ist vorgesehen, daß der Aufnahme
ringe, in denen die Reibringe angeordnet sind, unter Zwi
schenschaltung von Lagerbüchsen auf der Außenfläche des
Außenteiles gelagert ist.
Zur Führung der Sperrklinken gegenüber dem sie lagernden
Teil, ist vorgesehen, daß als Führungslager Halteringe
vorgesehen sind, die in die Führungszapfen überlappende
Bohrungen des Außenteiles eingesetzt sind und die
Führungszapfen übergreifen.
Schließlich ist für die Lagerung der Sperrelemente vorge
sehen, daß das Innenteil mittig bezüglich seiner Axial
erstreckung mit einer umlaufenden Nut versehen ist, an
deren seitlichen Wandungen die Sperrelemente durch einen
elastischen Ring in Anlage gehalten sind, wobei die
Sperrelemente jeweils radial aus der Nut heraus in den
Zwischenraum zweier gegensinnig angeordneter Sperrklinken
hineinragen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh
rungsform eines Freilaufes,
Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt N-N durch das erste
Kupplungsaußenteil,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3,
Fig. 5 eine weitere Seitenansicht zu Fig. 3,
Fig. 6 das zweite Kupplungsaußenteil im Schnitt,
Fig. 7 eine Seitenansicht zu Fig. 6,
Fig. 8 eine Ansicht eines Steuerringes,
Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8 im Schnitt,
Fig. 10 eine Vorderansicht einer Sperrklinke,
Fig. 11 eine Seitenansicht zu Fig. 10,
Fig. 12 einen Schnitt E-E gemäß Fig. 10,
Fig. 13 eine Seitenansicht eines Innenteils,
Fig. 14 einen Längsschnitt durch das Innenteil gemäß
Fig. 13,
Fig. 15 einen Axialschnitt durch einen Aufnahmering,
Fig. 16 einen Schnitt H-H durch eine weitere Ausführ
ungsform eines Freilaufes gemäß Fig. 17 und
Fig. 17 einen Längsschnitt durch den Freilauf gemäß
Fig. 16,
Fig. 18 einen Längsschnitt durch eine dritte Alterna
tive eines Freilaufs, bei dem die Sperr
klinken dem Innenteil zugeordnet sind und
Fig. 19 eine Seitenansicht gemäß Fig. 18 im Schnitt
gemäß Schnittlinie I-I.
Der ersten Ausführungsform einer Freilaufkupplung 1 sind
die Fig. 1 bis 15 zugehörig. In den Fig. 1 und 2 ist
die Freilaufkupplung 1 in montierter Form dargestellt,
während in den weiteren Fig. 3-15 jeweils Einzelteile
der Kupplung zur Verdeutlichung dargestellt sind.
Die Freilaufkupplung 1 besteht im wesentlichen aus dem
geteilt ausgebildeten Außenteil 2, dessen beide Teile mit
2a bzw. 2b bezeichnet sind, dem Innenteil 3, das koaxial
in einer Bohrung des Außenteiles 2 angeordnet ist sowie
den dazwischen angeordneten Sperrklinken 4, 5. Die Sperr
klinken 4, 5 sind umfangsverteilt dem Außenteil 2 zugeord
net. Sie sind jeweils in Ausnehmungen 15, 16 des Außentei
les 2 gelagert. Wie aus den Fig. 10 bis 12 ersichtlich,
sind die Sperrklinken 4, 5 gleich ausgebildet, jeweils
jedoch in entgegengesetzter Richtung in den Ausneh
mungen 15, 16 aufgenommen. So sind einen ersten Satz von
Sperrklinken insgesamt drei solcher Sperrklinken zuge
hörig die in Ausnehmungen 15 angeordnet sind. Sie weisen
mit ihren langen Schenkeln 7 und den Endflächen 10 in
Richtung n des in Fig. 2 angegebenen Drehrichtungpfeiles.
Die dem weiteren Satz von Sperrklinken 5 zugehörigen
Sperrklinken sind in Ausnehmungen 16 so angeordnet, daß
sie den ersten Sperrklinken 4 entgegengerichtet sind. Sie
weisen also mit ihren Endflächen 10 der Drehrichtung gemäß
Pfeilrichtung n entgegen.
Die Sperrklinken 4 bzw. 5 sind abwechselnd in
Umfangsrichtung in den Ausnehmungen 15 bzw.16 angeordnet.
Aus den Fig. 10 bis 12 ist die L-förmige Ausbildung
erkennbar. Der lange Schenkel ist mit 7 und der kurze mit
6 bezeichnet. Die Außenflächen 8, 9 der beiden Schenkel 6, 7
laufen in der Kante 11 zusammen, die auch die Schneide
bildet, die zur Lagerung in der Spitze 17 der Ausnehmungen
15, 16 vorgesehen ist. Endseitig sind die Sperrklinken 4, 5
im Bereich des kurzen Schenkels 6 mit Führungszapfen 12
versehen, die im Querschnitt als Viertelkreise ausgebildet
sind. Diese sind in entsprechenden Halteringen 30 aufge
nommen. Die Halteringe 30 sind in Bohrungen 31 des Außen
teiles 2 eingesetzt. Dabei ist die Bohrung 31 für die
Halteringe 30 so angeordnet, daß sie die Führungszapfen 12
überschneidet, so daß die Halteringe 30 über die Führungs
zapfen 12 geschoben werden können. Die Halteringe 30 um
fassen die Führungszapfen 12 mit Spiel, so daß sich die
Sperrklinken 4, 5 ohne daß Zwängungen entstehen, in der
zugehörigen Ausnehmung 15 bzw. 16 einstellen können und
mit ihrer Schwenkachse 11 in Anlage zu der Spitze 17 der
Ausnehmung 15, 16 gebracht werden können bzw. sich ohne
Zwängung an die entsprechenden Anlageflächen der Ausneh
mungen 15, 16 zur Drehmomentübertragung abstützen
können. Die Abstützung der Sperrklinken 4, 5 erfolgt über
die Außenfläche 8 des kurzen Schenkels 6 bezüglich des
Außenteiles 2 und über die Endfläche 10 in den Stützaus
nehmungen 18, welche sägezahnförmig ausgebildet sind und
sich auf dem Umfang des Innenteiles 3 verteilt erstrecken.
Dies ist insbesondere aus den Fig. 13 und 14 erkennbar,
in denen das Innenteil 3 als Einzelteil dargestellt ist.
Die Stützausnehmungen 18 besitzen jeweils zwei Stützfläch
en 19 und 20, an denen die Sperrklinken 4, 5 zur Anlage
kommen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und
2 kommt beispielsweise die Sperrklinke 4 jeweils zur Anla
ge an den Stützflächen 19, während die Sperrklinken 5 zur
Anlage an den Stützflächen 20 gelangen. Hierdurch wird für
die Sperrklinken 4 eine Drehmomentübertragung in Pfeil
richtung n bewirkt, während für die Sperrklinken 5 eine
Drehmomentübertragung entgegen der Pfeilrichtung n er
reicht wird.
Aus den Fig. 1, 13 und 14 ist erkennbar, daß das Innen
teil 3 gegenüber dem Außenteil 2 durch Wälzlager 22 gela
gert ist. Die Wälzlager 22 sind auf Lagersitzflächen 21
des Innenteiles 3 sowie in Lagerbohrungen 25 des Außen
teiles 2 gehalten. Sie erstrecken sich darüber hinaus in
zwei Deckel 23 und 24 hinein. Der in Fig. 1 links er
kenntliche Deckel ist mit 23 und der andere Deckel mit 24
bezeichnet.
Zur Führung der Sperrklinken, d.h. zur Synchronisation der
Bewegung der Sperrklinken 4 und 5, die jeweils einem Satz
zugehörig sind, sind Steuerringe 32, 33 vorgesehen. Diese
wirken mit dem Schwenkzapfen 13 der Sperrklinken 4, 5 zu
sammen. Diese Schwenkzapfen 13 sind mittig der axialen
Erstreckung der Sperrklinken 4, 5 angebracht. Die Aus
bildung der Schwenkzapfen 13 ist insbesondere aus den
Fig. 10 und 12 erkennbar. Es ist erkennbar, daß der
Schwenkzapfen 13 zur Schwenkachse 11 versetzt ist. Die
jeweils einem Satz zugehörigen Sperrklinken 5 bzw. 4 sind
jeweils durch einen Steuerring 32 bzw. 33 synchronisiert.
So werden die Sperrklinken 5 durch den Steuerring 32 und
die Sperrklinken 4 durch den Steuerring 33 in ihrer Bewe
gung synchronisiert.
Die beiden Steuerringe sind in einer Nut 41 im Außenteil 2
angeordnet. Die Nut 42 ist jeweils teilweise den Außen
teilen 2a und 2b zugehörig. Die beiden Steuerringe 32, 33
weisen einen zylindrisch verlaufenden Abschnitt auf, der
außen mit einer zylindrischen Reibfläche 38 versehen ist.
Abgewandt von der Reibfläche 38 verlaufen in radialer
Richtung, und zwar bei diesem Ausführungsbeispiel radial
nach innen, Führungsansätze 39, die mit Radialschlitzen 40
versehen sind. Die Führungsansätze 39 sind umfangsverteilt
entsprechend der Anordnung der Sperrklinken 4, 5, zu deren
Führung sie dienen, verteilt. Die Radialschlitze 40 der
Führungsansätze 39 dienen zur Umschließung der Schwenk
zapfen 13 der jeweiligen Sperrklinken 45. Die beiden Steu
erringe 32, 33 sind so angeordnet, daß sie mit dem Bereich,
der die Führungsansätze 39 enthält, einander zugerichtet
sind. Damit die in den Fig. 8 und 9 als Einzelteil
ersichtlichen Steuerringe mit ihren Führungsansätzen 39 in
den Bereich der Schwenkzapfen 13 der Sperrklinken 4 bzw. 5
radial hineinragen können, ist das Außenteil 2 geteilt
ausgebildet. Die beiden Teile des Außenteiles sind aus den
Fig. 3 bis 7 ersichtlich. So ist das in der
Fig. 1 links ersichtliche Außenteil 2a aus den Fig. 3
bis 5 und das in Fig. 1 rechts ersichtliche Außenteil 2b
aus den Fig. 6 und 7 erkenntlich. Die beiden Außenteile
2a und 2b sind an sich identisch. Um jedoch die Funktion
besser erläutern zu können, wird auf diese einzeln Bezug
genommen. Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten
Außenteil 2b ist erkenntlich, daß abwechselnd Ausnehmungen
15 und 16 vorgesehen sind, welche jeweils zur Aufnahme der
Sperrklinken 4 bzw. 5 dienen. Die Ausnehmungen 15, 16 sind
im wesentlichen dreieckförmig gestaltet. Ihre Spitze 17
bildet das Lager für die Kante der Sperrklinken 4, 5 die
die Schwenkachse 11 darstellt. Die Trennfläche, das ist
zum Außenteil 2b die rechte Fläche entsprechend Fig. 3,
ist mit 27 bezeichnet, während bei dem Außenteil 2b die
linke Fläche gemäß Fig. 6 die Trennfläche darstellt und
ebenfalls mit 27 bezeichnet ist. Es ist erkennbar, daß die
beiden Außenteile 2a und 2b sich ergänzende Ausdrehungen
aufweisen, die zusammen die Nut 41 zur Aufnahme der beiden
Steuerringe 32, 33 bilden. Die beiden Außenteile 2a und 2b
sind in der in Fig. 1 dargestellten montierten Stellung
mit ihren Trennflächen 27 aneinanderliegend gehalten. Für
die Hindurchführung der den Steuerring 32, 33 zugehörigen
Führungsansätze 39 in den Bereich der Schwenkzapfen 13 der
Sperrklinken 4, 5 radial nach innen sind Führungsausneh
mungen 43 vorgesehen. Die Führungsausnehmungen 43 sind
jeweils den Ausnehmungen 15 bzw. 16 zugehörig. Aus Fig. 4
ist erkennbar, daß beim Außenteil 2a, dem der Führungsring
32 zugeordnet ist und welcher zur Steuerung der
Sperrklinken 5 dient, die Führungsausnehmungen 43 in
Ausnehmungen 16, in denen die Sperrklinken 5 angeordnet
sind, überdecken. Die Führungsausnehmungen 43 sind
seitlich durch Begrenzungsflächen 44, 45 begrenzt, die so
angeordnet sind, daß genügend Bewegungsfreiraum für die
zugehörigen Sperrklinken 5 von der Einrück- in die
Ausrückposition gegenüber dem Innenteil 3 vorhanden ist.
Im Normalfalle kommen jedoch die Führungsansätze nicht zur
Anlage.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß drei solcher Führungsaus
nehmungen 43 vorgesehen sind.
Das andere Außenteil 2b, das in den Fig. 6 und 7 dar
gestellt ist, weist umfangsverteilt drei Führungsausneh
mungen 43 auf, die den Ausnehmungen 15 zugeordnet sind.
Diese Führungsausnehmungen 43 dienen für den Durchgriff
der Führungsansätze 39 des Steuerringes 33, welcher die
Sperrklinken 4 in ihrer Bewegung synchronisiert.
Die beiden Außenteile 2a, 2b sind mit korrespondierenden
Bohrungen 28 versehen, welche sich in den Lagerdeckeln 23,
24 fortsetzen. Der Lagerdeckel 23 ist mit einer Gewinde
bohrung versehen, während der Anschlußdeckel 24 mit einer
versenkten Bohrung versehen ist, in welchen die Verbin
dungsschrauben 29 mit ihrem Schraubenkopf aufgenommen
sind, während sie mit ihrem Gewindeende in die denn Deckel
23 zugehörige Bohrungen eingeschraubt sind.
Durch die Deckel 23, 24 und die Schrauben 29 werden nicht
nur das Innenteil 3 und die beiden Teile 2a, 2b, die das
Außenteil 2 bilden, zusammengehalten, sondern darüber
hinaus auch noch die Reibanordnung, über die die Steuer
ringe 32, 33 gesteuert werden. Auf der Außenfläche 42 des
Außenteiles 2 ist unter Zwischenschaltung von Lagerbüchsen
46 und Aufnahmeringen 47 die Reibringe 34, 35 gelagert. Im
Bereich der Anlageflächen 26 der beiden Außenteile 2a, 2b,
an denen die Deckel 23, 24 anliegen, sind axial über Führ
ungsringe 51 die Lagerbüchsen 46 gesichert. Die Lager
büchsen 46 sind in der Bohrung 48 der beiden Aufnahmeringe
47 gehalten. Jeder der beiden Aufnahmeringe 47 besitzt
eine Eindrehung 63, in der ein Reibring 34 bzw. 35 aufge
nommen ist. Der Reibring 34 wirkt mit seiner Anlagefläche
36 mit der Reibfläche 38 des Steuerringes 32 zusammen. Er
ist mit seiner Außenfläche 37 in der Eindrehung 63 des
Aufnahmeringes 47 drehfest gehalten. Der Reibring 35 liegt
mit seiner Anlagefläche 36 auf der Reibfläche 38 des Steu
erringes 33 an. Dem anderen Aufnahmering 47 ist der Reib
ring 35 zugeordnet, der ebenfalls mit seiner Außenfläche
37 in die Eindrehung 63 drehfest eingesetzt ist. Die bei
den Aufnahmeringe 47 sind so einander gegenüber auf der
Außenfläche 42 des Außenteiles 2 angeordnet, daß ihre
Eindrehungen 63 eine Kammer für die Aufnahme der beiden
Reibringe 34, 35 bilden. Die beiden Aufnahmeringe 47 sind
von einem Klemmring 49 umschlossen, der mit Befestigungs
ösen 50 versehen ist, über welchen die Aufnahmeringe 47
und über diese die beiden Reibringe 34 ortsfest gegenüber
dem sich drehenden Außenteil 2 gehalten werden können.
Für den Fall, daß das Außenteil 2 in Drehrichtung n gemäß
Fig. 2 um die Drehachse X-X der Freilaufkupplung 1 ge
dreht wird, erfolgt über den Reibschluß zwischen dem Reib
ring 35 mit der Reibfläche 38 des Steuerringes 33 ein
Zurückhalten des Steuerringes 33 gegenüber der Dreh
bewegung des Außenteiles 2, so daß aufgrund der Anlenkung
der Sperrklinken 4 diese aus der in Fig. 2 dargestellten
ausgerückten Position in die eingerückte Position und mit
ihren Endflächen 10 in Anlage zur Fläche 19 der Stützaus
nehmung 18 des Innenteiles 3 nach innen verschwenkt wer
den. Gleichzeitig wird aufgrund des Reibschlusses zwischen
dem Reibring 34 und dem Steuerring 32 dieser gegenüber der
Drehbewegung in Drehrichtung n zurückgehalten. Aufgrund
der jedoch entgegengerichteten Anordnung der Sperrklinke 5
zu der der Sperrklinke 4 erfolgt ein Ausrücken der Sperr
klinke 5 mit ihrer Endfläche 10 aus der Anlage zur
Stützfläche 20 der Stützausnehmung 18. Die Sperrklinke 5
wird dann aus der in Fig. 2 erkennbaren, eingerückten
Position in die Position, die die Sperrklinke 4 entsprech
end der Darstellung in Fig. 2 einnimmt, bewegt. Sie ent
fernt sich also radial von den Stützausnehmungen 18 im
Innenteil 3. Es tritt also eine Relativbewegung zwischen
den Steuerringen 32, 33 in den jeweiligen Führungsaus
nehmungen 43 gegenüber den beiden Außenteilen 2a, 2b ein,
wobei sie sich jeweils eine der Begrenzungsflächen 44, 45
der Außenteile 2a, 2b annähern, ohne jedoch an diese zur
Anlage zu kommen.
Das Schwenken der Sperrklinken 4, 5 erfolgt jeweils um die
Schwenkachse 11 unter Zuhilfenahme des Schwenkmomentes,
das über die Steuerringe 32 bzw. 33 auf die Zapfen 13 der
Sperrklinken 5 bzw. 4 ausgeübt wird.
Für die Position, die in Fig. 2 dargestellt ist, das
heißt, bei der eine Drehmomentübertragung entgegen der
Drehrichtung n durch die Sperrklinken 5 vom Außenteil 2
auf das Innenteil 3 erfolgt, kann ein Überholen be
ziehungsweise Freilauf durch das Innenteil 3 ebenfalls
entgegen der Richtung n erfolgen. Hierbei gleiten die
Sperrklinken 5 an den Stützflächen der Stützausnehmung 18
radial nach außen entgegen der Verstellkraft, die durch
den Reibring 34 zur Verstellung in die eingerückte Positi
on ausgeübt wird. Der Reibschluß läßt auch eine Rück
stellung, das heißt eine Relativbewegung des Steuerringes
32 gegenüber dem Reibring 34 zur Rückdrehung der Sperr
klinken 5 zu. Tritt wieder ein Zustand ein, daß das Außen
teil 2 entgegen der Drehrichtung n die Umdrehungszahl des
Innenteiles 3 erreicht oder überschreitet, erfolgt automa
tisch wieder ein Einrücken der Sperrklinken 5 in die in
Fig. 2 dargestellte Position und eine Mitnahme des Innen
teiles 3 durch das Außenteil 2. Für den Anschluß an ein
treibendes oder getriebenes Bauteil ist die Freilauf
kupplung 1 im Bereich des Anschlußdeckels 24 mit Gewinde
bohrungen 26 versehen. Das Innenteil 3 ist über eine in
die Anschlußbohrung 59 einsteckbare Welle, beispielsweise
mit einem zu treibenden Teil verbindbar.
Um in der Freilaufposition, das heißt dann, wenn das
Innenteil 3 schneller läuft als das jeweils zum Antrieb
vorgesehene Außenteil 2, ein Ratschen der Sperrklinken 4
bzw. 5 auf der Außenfläche des Innenteiles 3, da diese
aufgrund der Reibringe je nach Drehrichtung in Richtung
der radialen Bewegung in die Stützausnehmung hinein beauf
schlagt sind, zu vermeiden, ist eine Weiterbildung der mit
in den Fig. 16 und 17 beschriebenen Lösung eine Anord
nung von Sperrelementen getroffen. Zwischen jeweils zwei
entgegengerichtet angeordneten Sperrklinken 4 und 5 sind
Sperrelemente 55 in einer Nut 53 des Innenteiles 3 ange
ordnet. Die Nut 53 befindet sich etwa mittig im Bereich
der Trennfläche 27 des Außenteiles 2. Die Sperrelemente 55
sind kreisringförmig ausgestaltet. Jeweils zwei Sperrele
mente 55 sind zur Einwirkung auf zwei aufeinander folgende
aber entgegengerichtet angeordnete Sperrklinken 4, 5 vor
gesehen. Zwischen den Sperrelementen 55 ist ein elasti
scher Ring 56 mit Vorspannung eingesetzt, so daß die
Sperrelemente 55 seitlich an die Seitenwände 54 der Nut 53
angedrückt werden und in Reibschluß gehalten werden. Radi
al ragen die Sperrelemente 55 so weit aus der Nut 53 des
Innenteiles 3 heraus, daß sie in den Bereich der Sperr
klinken 4, 5 hineinragen. Die Sperrklinken 4, 5 besitzen
Flächen 14, an denen die Endflächen 61 der Sperrelemente
55 zur Anlage kommen. Für den Fall, daß das Innenteil 3
schneller in Drehrichtung n gemäß Fig. 16 rotiert, als
das Außenteil 2, werden über den Reibschluß die Sperrele
mente 55 in Drehrichtung n mitgenommen und laufen gegen
die Anlauffläche 14 der Sperrklinke 4 an, und heben sie
gegen die Reibkraft, die auf die Sperrklinken 4 durch den
Reibring 35 und den Steuerring 33 ausgeübt wird, aus der
zugehörigen Stützausnehmung 18 des Innenteiles 3 heraus.
Bei Überholen des Außenteiles 2 durch das Innenteil 3 in
einer Drehrichtung, die der Drehrichtung n entgegengesetzt
ist, kommt die andere Endfläche 21 der Sperrelemente 55 in
Anlage zur Anlauffläche 14 der anderen Sperrklinke 5. Bei
dem in den Fig. 16 und 17 dargestellten Ausführungsbei
spiel sind insgesamt vier Sperrklinken, also jeweils 2
Sperrklinken 4 und zwei Sperrklinken 5 je Drehrichtung
vorgesehen. Entsprechend sind eine der halben Anzahl ent
sprechende Anzahl von Sperrklinken 4, 5 also zwei
Sperrelementpaare 55 vorgesehen.
Neben der im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 1 bis 15 erläuterten Reibringsteuerung, bei
der die Aufnahmeringe und damit die Reibringe 34, 35 über
den Klemmring 49 ständig ortsfest, das heißt undrehbar
gehalten ist, kann, wie aus den Fig. 16 und 17
ersichtlich, eine Bremsscheibe 57 dem einzigen
Aufnahmering 47 zugeordnet sein. Die Bremsscheibe 57 ist
über einen Bremsschuh 58 wahlweise mit einer Bremskraft
beaufschlagbar. Es ist jedoch auch denkbar, daß die aus
der Bremsscheibe 57 und dem der Bremsschuh 58 bestehende
Bremsanordnung als Hysteresebremse ausgeführt ist. Sofern
es sich um eine fremdbetätigbare Bremse handelt, kann
jeweils dann, wenn wirklich ein Schaltvorgang gewünscht
ist, bei Drehrichtungsänderung ein Bremsmoment auf die
Bremsscheibe 57 ausgeübt werden.
Ansonsten entspricht die Freilaufkupplung 1a im wesent
lichen der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Lediglich
die Reibringe 34, 35 sind in diesem Falle als im
Querschnitt quadratische Ringe ausgestaltet. Darüber hinaus
sind die Sperrklinken 4 bzw. 5 geteilt ausgebildet, und
ihre beiden Einzelteile sind durch einen Steckbolzen 64
miteinander verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 18 und 19
sind die Sperrklinken 4, 5 dem Innenteil 3 zugeordnet, das
heißt, die sie lagernden Ausnehmungen 15 und 16 sind im
Innenteil 3 angebracht, während die Stützausnehmungen 18
sich im Außenteil 2 befinden. In diesem Falle stellt das
Innenteil 3 das jeweils treibende Teil dar, während das
Außenteil 2 angetrieben wird. Die Reibringe 34, 35 werden
entsprechend gegenüber dem Innenteil 3 und den dem
Innenteil 3 zugeordneten Steuerringen 32, 33 wirksam.
Außenteil 2 und Innenteil 3 sind einander gegenüber durch
Wälzlager 22 gelagert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind
die Führungsmittel 13 nicht im mittleren Bereich der
Sperrklinken 4, 5 angeordnet, sondern erstrecken sich,
ausgehend von einer Stirnfläche der Sperrklinken 4, 5.
Die, wie aus Fig. 19 ersichtlich, bogenförmige Ausbildung
der Außenkontur der Führungsmittel 13 dient als Anlageflä
che für die Reibringe 34 bzw. 35. Die bogenförmigen
Führungsflächen der Führungsmittel 13, die den Sperrklin
ken 4 zugehörig sind, haben einen größeren Durchmesser als
die Führungsflächen der Führungsmittel 13, die den
Sperrklinken 5 zugehörig sind. Im übrigen sind die als
Ansätze gestalteten Führungsmittel 13, die den Sperrklin
ken 5 zugeordnet sind, axial länger ausgebildet, als die
den Sperrklinken 4 zugehörigen Führungsmittel. Beide
Steuerringe 32, 33 besitzen nach außen gerichtete Flansche
65, die ortsfest, das heißt undrehbar gehalten sind, oder
aber über eine Bremse beeinflußbar gehalten werden können.
Bezugszeichenliste
1, 1a, 1b Freilaufkupplung
2, 2a, 2b Außenteil
3 Innenteil
4, 5 Sperrklinke
6 kurzer Schenkel
7 langer Schenkel
8 kurze Außenfläche
9 lange Außenfläche
10 Endfläche
11 Kante/Schwenkachse
12 Führungszapfen
13 Schwenkzapfen/Führungsmittel
14 Anlauffläche
15, 16 Ausnehmung
17 Spitze
18 Stützausnehmung
19, 20 Stützfläche
21 Lagersitzfläche
22 Wälzlager
23 erster Deckel
24 zweiter Deckel
25 Lagerbohrung im Außenteil
26 Deckelanlagefläche
27 Trennfläche
28 Schraubenbohrung
29 Verbindungsschraube
30 Haltering
31 Bohrung für Haltering
32, 33 Steuerring
34, 35 Reibring
36 Anlagefläche des Reibringes
37 Außenfläche des Reibringes
38 Reibfläche des Steuerringes
39 Führungsansatz des Steuerringes
40 Radialschlitz
41 Nut im Außenteil
42 Außenfläche des Außenteils
43 Führungsausnehmung
44, 45 Begrenzungsfläche der Führungsausnehmung
46 Lagerbüchse
47 Aufnahmering
48 Bohrung im Aufnahmering
49 Klemmring
50 Befestigungsöse
51 Führungsringe
52 Dichtung
53 Nut
54 Seitenwände der Nut
55 Sperrelement
56 elastischer Ring
57 Bremsscheibe
58 Bremsschuh
59 Anschlußbohrung
60 Gewindebohrung
61 Endfläche des Sperrelements
62 Endfläche im Aufnahmering
63 Eindrehung
64 Steckbolzen
65 Flansche
n Drehrichtung
2, 2a, 2b Außenteil
3 Innenteil
4, 5 Sperrklinke
6 kurzer Schenkel
7 langer Schenkel
8 kurze Außenfläche
9 lange Außenfläche
10 Endfläche
11 Kante/Schwenkachse
12 Führungszapfen
13 Schwenkzapfen/Führungsmittel
14 Anlauffläche
15, 16 Ausnehmung
17 Spitze
18 Stützausnehmung
19, 20 Stützfläche
21 Lagersitzfläche
22 Wälzlager
23 erster Deckel
24 zweiter Deckel
25 Lagerbohrung im Außenteil
26 Deckelanlagefläche
27 Trennfläche
28 Schraubenbohrung
29 Verbindungsschraube
30 Haltering
31 Bohrung für Haltering
32, 33 Steuerring
34, 35 Reibring
36 Anlagefläche des Reibringes
37 Außenfläche des Reibringes
38 Reibfläche des Steuerringes
39 Führungsansatz des Steuerringes
40 Radialschlitz
41 Nut im Außenteil
42 Außenfläche des Außenteils
43 Führungsausnehmung
44, 45 Begrenzungsfläche der Führungsausnehmung
46 Lagerbüchse
47 Aufnahmering
48 Bohrung im Aufnahmering
49 Klemmring
50 Befestigungsöse
51 Führungsringe
52 Dichtung
53 Nut
54 Seitenwände der Nut
55 Sperrelement
56 elastischer Ring
57 Bremsscheibe
58 Bremsschuh
59 Anschlußbohrung
60 Gewindebohrung
61 Endfläche des Sperrelements
62 Endfläche im Aufnahmering
63 Eindrehung
64 Steckbolzen
65 Flansche
n Drehrichtung
Claims (17)
1. Freilaufkupplung mit zwei Kupplungsteilen, nämlich
einem Innenteil und einem Außenteil, sowie mit zwi
schen beiden über eine Steuereinrichtung mit einer
gegen Drehung abgebremsten Reibanordnung in eine Ein
rück- oder eine Ausrückposition bezüglich der beiden
Drehrichtungen schwenkbaren Sperrklinken,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Sätze von Sperrklinken (4, 5) vorgesehen sind, die zur Drehmomentübertragung in entgegenge richteten Drehrichtungen und Freischaltung in der jeweils anderen Drehrichtung ausgebildet sind,
daß alle Sperrklinken (4, 5) in umfangsverteilt ange ordneten Ausnehmungen (15, 16) eines Kupplungsteiles (2 oder 3) schwenkbar abgestützt und in Stützausneh mungen (18) des anderen Kupplungsteiles (3 oder 2) in Eingriff bringbar sind, und
daß die Sperrklinken (4, 5) der beiden Sätze jeweils über einen separaten Steuerring (32, 33) verschwenkbar sind, wobei die Steuerringe (32, 33) jeweils relativ verdrehbar gegenüber dem die Sperrklinken (4, 5) lagernden Kupplungsteil (2) gehalten sind.
daß zwei Sätze von Sperrklinken (4, 5) vorgesehen sind, die zur Drehmomentübertragung in entgegenge richteten Drehrichtungen und Freischaltung in der jeweils anderen Drehrichtung ausgebildet sind,
daß alle Sperrklinken (4, 5) in umfangsverteilt ange ordneten Ausnehmungen (15, 16) eines Kupplungsteiles (2 oder 3) schwenkbar abgestützt und in Stützausneh mungen (18) des anderen Kupplungsteiles (3 oder 2) in Eingriff bringbar sind, und
daß die Sperrklinken (4, 5) der beiden Sätze jeweils über einen separaten Steuerring (32, 33) verschwenkbar sind, wobei die Steuerringe (32, 33) jeweils relativ verdrehbar gegenüber dem die Sperrklinken (4, 5) lagernden Kupplungsteil (2) gehalten sind.
2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerringe (32, 33) jeweils begrenzt relativ
verdrehbar gegenüber dem die Sperrklinken (4, 5)
lagernden Kupplungsteil (2) gehalten sind.
3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der separaten Steuerringe (32, 33) ein Reib
ring (34, 35) zugeordnet ist, und daß die Reibringe
(34, 35) jeweils in einem Aufnahmering (47) gehalten
sind, welche undrehbar ortsfest abgestützt oder gegen
Rotation bremsbar auf einem Kupplungsteil (2) gelagert
sind.
4. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Kupplungsteil (3), das die Stützausneh
mungen (18) aufweist, Sperrelemente (55) über Reib
schluß in Drehrichtung geführt sind, wobei die Sperr
elemente (55) bei schnellerer Rotation des zugehörigen
Kupplungsteils (3) als das die Sperrklinken (4, 5)
lagernde Kupplungsteil (2) im gleichen Drehsinne, die
überholten Sperrklinken (4, 5) in Freilaufposition -
in zu den Stützausnehmungen (18) abgehobener Position
- halten.
5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerringe (32, 33) mit einer zylindrischen
Reibfläche (38) und, der Reibfläche (38) abgewandt,
für die einem Satz zugehörigen Sperrklinken (4, 5) mit
radialen Führungsansätzen (39), die an entsprechenden
Führungsmitteln (13) der Sperrklinken (4, 5) angrei
fen, versehen sind.
6. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reibringe (34, 35) Radialwellendichtringe
sind, die über eine Feder (37) vorgespannt auf der
Reibfläche (38) des zugehörigen Steuerringes (32, 33)
anliegen.
7. Freilaufkupplung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinken (4, 5) mittig bezüglich ihrer
axialen Erstreckung mit einem zu ihrer Schwenkachse
(11) radial versetzten Schwenkzapfen (13) als Führ
ungsmittel versehen sind, und daß die Führungsansätze
(39) der Steuerringe (32, 33) diese in Radialschlitzen
(40) führen.
8. Freilaufkupplung mach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine der halben Anzahl von Sperrklinken (4, 5)
entsprechende Anzahl von Sperrelementen (55) vorge
sehen ist, welche jeweils zwischen zwei für eine Dreh
momentübertragung in entgegengesetzter Drehrichtung
vorgesehenen Sperrklinken (4, 5) angeordnet sind und
mit ihren Endflächen (61, 62) auf eine der Sperr
klinken (4, 5) je nach Drehrichtung einwirken (Fig. 16).
9. Freilaufkupplung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrelemente (55) als Kreisringsegmente aus
gebildet sind und in einer Nut (53) des zugehörigen
Kupplungsteiles (3) angeordnet und von einem elas
tischen Ring (56) in Reibschluß zu diesen gehalten
sind.
10. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinken (4, 5) beidendig mit Führungs
zapfen (12) versehen sind, die an entsprechenden Führ
ungslagern (30) des sie lagernden Kupplungsteiles (2)
mit Spiel gehalten sind.
11. Freilaufkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinken (4, 5) L-förmig ausgebildet sind
und die Kanten, in der die Außenflächen (8, 9) der
Schenkel (6, 7) zusammenlaufen, die Schwenkachse (11)
bilden, die jeweils in der Spitze (17) der zugehörigen
Ausnehmung (15, 16) ruhen.
12. Freilaufkupplung nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Außenteil (2) das Kupplungsteil ist, in dem
die Sperrklinken (4, 5) in Ausnehmungen (15, 16) ge
lagert sind.
13. Freilaufkupplung nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenteil (3) das Kupplungsteil ist, in dem
die Sperrklinken (4, 5) in Ausnehmungen (15, 16) ge
lagert sind.
14. Freilaufkupplung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Außenteil (2) radial geteilt ausgebildet ist,
und die beiden Teile (2a, 2b) in der Trennfläche (27)
mit Führungsausnehmungen (43) versehen sind.
15. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 3 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufnahmering (47) unter Zwischenschaltung von
Lagerbüchsen (46) auf der Außenfläche (42) des Außen
teils (2) gelagert ist.
16. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 10 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Führungslager Halteringe (30) vorgesehen sind,
die in die Führungzapfen (12) überlappende Bohrungen
(31) das Außenteils (2) eingesetzt sind und die Füh
rungszapfen (12) übergreifen.
17. Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 4, 9 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenteil (3) mittig bezüglich seiner Axialer
streckung mit einer umlaufenden Nut (53) versehen ist,
an deren seitlichen Wandungen (54) die Sperrelemente
(55) durch einen elastischen Ring (56) in Anlage ge
halten sind, wobei die Sperrelemente (55) jeweils
radial aus der Nut (53) heraus in den Zwischenraum
zweier gegensinnig angeordneter Sperrklinken (4, 5)
hineinragen.
Priority Applications (6)
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DE3922222A DE3922222A1 (de) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | Freilaufkupplung |
Publications (2)
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ID=6384424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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