DE4134353C2

DE4134353C2 - Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertragung eines in beiden Drehrichtungen wirksamen Drehmoments

Info

Publication number: DE4134353C2
Application number: DE4134353A
Authority: DE
Inventors: Joachim Ritter; Ernst Neuwirth; Harald Hochmuth
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2011-10-18
Also published as: DE4134353A1; WO1993008410A1; US5460253A

Description

Die Erfindung betrifft eine als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertra gung eines zwischen zwei Bauelementen in beiden Drehrichtungen wirksamen Drehmoments mit einem Außenring, der an seiner inneren Mantelfläche mit durch Ausnehmungen hergestellten rampenförmigen Klemmbahnen versehen ist, wobei die Klemmbahnen, ausgehend von einem Bereich größter radialer Erstreckung der Ausnehmungen paarweise symmetrisch gekrümmt oder eben bis zu einem Be reich geringster radialer Erstreckung verlaufen, mit einem an seiner äußeren Mantelfläche eine zylindrische Klemmbahn aufweisenden Innenelement, mit Klemmrollen, die paarweise zwischen den Klemmbahnen von Außenring und In nenelement, parallel zu deren Längsmittelachse verlaufend, angeordnet sind und zwischen denen jeweils eine Druckfeder für eine Vorspannung der beiden Klemm rollen in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahn sorgt, und mit einer Entsperreinrichtung, über die die Klemmkörper in den Bereich der Ausnehmungen mit größter radialer Erstreckung verlagerbar sind.

Eine als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung der vorgenannten Gattung ist be kannt aus der WO-A-83/03 082. Die entsprechende Kupplung ist vorgesehen für eine Lenkradsperre eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klemmrollen zwischen einer zylindrischen Klemmbahn der Lenksäule und einem mit Ausnehmungen versehe nen ortsfesten Gehäuse angeordnet sind. Jede Klemmrolle eines der Ausneh mung zugeordneten Klemmrollenpaares ist dabei in einem Käfig geführt, wobei diese Käfige, die eine scherenartige Betäti gungseinrichtung aufweisen, zum Entsperren der Kupplung mit einem überein stimmenden Schwenkwinkel aufeinanderzu bewegt werden. Dadurch verlagern beide Käfige ihre Klemmrollen in den Bereich der Ausnehmung mit der größten radialen Erstreckung. In dieser Stellung der Käfige kann die Lenksäule gegenüber dem Gehäuse verdreht werden. Erfolgt dagegen an den scherenförmigen Betäti gungselementen der Käfige keine Verstellung, so verlagern die jeweiligen Druck federn die Klemmrollen in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahn des Gehäuses, so daß die Lenksäule gegenüber dem Gehäuse gesperrt ist. Die Nachteile dieser vorbekannten Einrichtung bestehen darin, daß die Kupplung auf wendig ausgebildet ist, da für jede der beiden Drehrichtungen ein separater Klemmrollenfreilauf mit Käfig und Entsperreinrichtung vorgesehen ist. Die Lenk säule soll, wie bereits dargelegt, mittels der Kupplung gegenüber dem ortsfesten Gehäuse in jeder ihrer Stellungen sperrbar sein, wobei die Entsperreinrichtung dem ortsfesten Gehäuse zugeordnet ist. Wollte man für einen anderen Verwen dungszweck die innere Welle ortsfest und das Außenelement verdrehbar ausfüh ren, so müßte vor jedem Verschwenken zunächst die scherenförmige Entsperr einrichtung betätigt werden. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Bedienungsaufwand.

Aus der US 35 86 143 ist die Entsperreinrichtung aus vier einzelnen Segmenten hergestellt und umschließt den Außenring an seinem äußeren Umfang. Jedes dieser Segmente weist einen radial nach innen ragenden Mitnehmer auf. Eine entsprechende Entsperreinrichtung erfordert wegen der Segmentbauweise einen erhöhten Fertigungsaufwand, zumal die Einzelsegmente gemeinsam verschwenkt werden müssen. Außerdem besteht das grundsätzliche Problem, dass die zu ver stellenden Bauelemente nicht unmittelbar auf dem Außenring angeordnet sein können. Daraus ergibt sich zwangsläufig eine schlechtere Bauraumausnutzung.

Außerdem zeigen die US 41 77 887, DE 37 34 363 und DE-AS 12 84 135 Klemm gesperre, bei denen die rampenförmigen Klemmbahnen an einer inneren Welle vorgesehen sind. Nach der US 4,177,887 und der DE-AS 12 84 135 sind Frei schaltelemente mit radial nach innen ragenden Mitnehmern versehen, die in Nuten bzw. Bohrungen der Welle eingreifen. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Ferti gungsaufwand, denn durch einen spannenden Fertigungsprozess müssen an der Welle derartige Bohrungen oder Nuten hergestellt werden, die zudem noch den Querschnitt der Welle schwächen. Nach der DE 37 34 363 erfolgt die Mitnahme der inneren Welle dadurch, dass die Klemmkörper in ihrer freigeschalteten Lage zwischen den Mitnehmern und jeweils an der Welle gebildeten Zahnflanken ein geklemmt werden. Daraus ergeben sich funktionelle Probleme, und im Übrigen muss die innere Welle mit entsprechenden Zahnflanken versehen werden, woraus ein erheblicher Fertigungsaufwand resultiert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und folglich eine umlaufende Bewegung des Außenrings bei entsperrter Kupplung zuzulassen, wobei der hierfür erforderliche Bedienungsaufwand zu reduzieren und die Kupplung bauraumsparend und einfach fertigbar auszuführen ist.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Außenring stirnseitig zumindest einen kreisringscheibenförmigen Bord mit abschnittsweisen in Umfangsrichtung verlaufenden, axial gerichteten Schlitzen aufweist, daß die Entsperreinrichtung kammartige Mitnehmer aufweist, die, an einer gemeinsamen Schalthülse befestigt, durch die Schlitze hindurchge führt und mittels einer Freischaltfläche gegen den der Druckfeder gegenüberlie genden Umfangsabschnitt der Klemmkörper bewegbar sind, und daß die Mitneh mer an ihren der jeweiligen Freischaltfläche gegenüberliegenden Ende eine Mit nahmefläche aufweisen, der mit einem Abstand eine den entsprechenden Schlitz begrenzende Anschlagfläche zugeordnet ist. Folglich übernimmt die Entsperrein richtung neben der Freischaltung der Kupplung auch gleichzeitig die Funktion der Verstellung des Außenrings gegenüber dem Innenelement. Da die Mitnahmeflä che ein Spiel in Umfangsrichtung zur Anschlagfläche des Schlitzes aufweist, er folgt zunächst die Entsperrung der in diese Drehrichtung wirkenden Klemmrollen, und unmittelbar im Anschluß daran verschwenken die Mitnehmer den freigeschal teten Außenring gegenüber dem Innenelement. In vorteilhafter Weise stimmt da bei die jeweilige Richtung der Entsperrbewegung mit der Richtung der Verstellbe wegung überein. Der Bord des Außenrings dient neben der Übertragung der Schwenkbewegung zur stirnseitigen Führung und zum Schutz des Rollenfreilaufs vor Verschmutzung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben. Gemäß Anspruch 2 soll der Außenring über einen zweiten Bord an einer Welle befestigt sein, wobei das Innenelement als Innenring ausge bildet ist, und es soll die Welle über einen Wellenzapfen im Innenring gelagert sein. Durch diesen Wellenzapfen, der im Innenring über zumindest ein als Nadel lager ausgebildetes Wälzlager oder über ein Gleitlager geführt ist, wird bei Reali sierung einer äußerst kompakten Bauweise eine sehr präzise Führung des Außen rings zum Innenring erreicht. Diese beiden Bauelemente sind nämlich nicht nur über die Klemmrollen zueinander geführt. Eine derart präzise Lagerung innerhalb der Kupplung ist insbesondere erforderlich bei einer Verwendung derselben in Büromaschinen oder feinwerktechnischen Geräten.

Dem Anspruch 3 zufolge soll die Kupplung für eine Rücklehnenverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes vorgesehen sein, wobei mit dem Innenelement ein ortsfestes Gehäuse- oder Beschlagteil, mit dem Außenring eine Schwenkachse der Rüc kenlehne und mit der Schalthülse ein Verstellhebel verbunden sind. Die erfin dungsgemäße Ausbildung der an der Kupplung vorgesehenen Entsperreinrichtung sowie die Führung der Bauelemente durch eine Lagerung des Außenrings gegen über dem Innenelement eignen sich für diese Sitzverstellung, bei der es auf eine Einhebelbedienung und eine drehfeste Verriegelung des Sitzbauteils ankommt. Darüberhinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Kupp lung im Rahmen einer Sitzhöhenverstellung oder eines Fensterhebers für Kraft fahrzeuge vorzusehen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine obere Teilansicht einer als Rollenfreilauf ausgebildeten Kupp lung mit einem Teilquerschnitt im Bereich eines Klemmrollenpaares und

Fig. 2 eine obere Teilansicht als Längsschnitt gemäß Linie II-II der Anord nung nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Außenring bezeichnet, der an seiner inneren Mantelfläche 2 eine Ausnehmung 3 aufweist. Durch diese Ausnehmung 3 werden rampenförmige Klemmbahnen 4 und 5 gebildet, die bei dem dargestellten Ausge staltungsbeispiel einen ebenen Verlauf haben. Die Klemmbahnen 4 und 5 gehen dabei von der inneren Mantelfläche 2 aus, wo die Ausnehmung 3 ihre geringste radiale Erstreckung hat, bis zu einem Bereich, in dem die Ausnehmung 3 ihre größte radiale Erstreckung hat. Diese größte radiale Erstreckung kann auf einem Scheitelpunkt liegen. Die beiden Klemmbahnen 4 und 5 sind symmetrisch ausge bildet.

Jeder Klemmbahn 4 und 5 ist eine Klemmrolle 6 und 7 zugeordnet, wobei jedes Paar Klemmrollen 6, 7 in seinem Zwischenraum eine Druckfeder 8 aufnimmt, die die beiden Klemmrollen 6 und 7 jeweils entgegengesetzt in Richtung auf die En den der rampenförmigen Klemmbahnen 4 und 5 vorspannt. Weiterhin weist die dargestellte Kupplung ein als Innenring 9 ausgebildetes Innenelement auf, der eine zylindrische Klemmbahn 10 an seiner äußeren Mantelfläche hat.

Die Kupplung weist weiterhin eine Entsperreinrichtung 11 auf, deren kammartige Mitnehmer 12, 12a, von einer Schalthülse 13 aus konzen trisch zum Außenring 1 und zum Innenring 9, in axialer Richtung ver laufend, angeordnet sind. Jeder Klemmrolle 6, 7 ist ein Mitnehmer 12, 12a zugeordnet. Stirnseitig befinden sich am Außenring 1 Borde 14 und 15. Durch Schlitze 16 und 17 die sich im Bord 14 befinden, sind die Mitnehmer 12, 12a jeweils hindurchgeführt, wobei ein jeweils der Klemmrolle 6 und 7 zugewandtes Ende der Mitnehmer 12 eine zu den Klemmrollen 6 und 7 bei unbetätigter Entsperreinrichtung beabstandete Freischaltfläche 18 und 19 bildet.

An den jeweils gegenüberliegenden Enden, also den von den Klemmrollen 6 und 7 abgewandten Enden sind die Mitnehmer 12 mit Mitnahmeflächen 20 und 21 versehen. Diese Mitnahmeflächen weisen wiederum ein Spiel gegenüber dem jeweiligen Ende der Schlitze 16 und 17 auf, wobei die Enden der Schlitze 16 und 17 die Funktion einer Anschlagfläche 29 bzw. 30 haben.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, kann die Schalthülse 13 über eine Gleitlagerung 22 am Innenring 9 geführt und mittels eines Verstellhebels 23 betätigbar sein. Der Innenring ist formschlüssig mit einem Gehäuse- oder Beschlagteil 24 verbunden, wobei diese formschlüs sige Verbindung durch zwei sehnenartige Abflachungen des Umfangs des Innenrings hergestellt sein kann. Der Außenring ist über seinen Bord 15 formschlüssig mit einer Welle 25 verbunden und zwar in Form einer Verzahnung 26. Weiterhin ist die Welle an ihrem Ende mit einem Wellen zapfen 27 versehen, der über zwei Nadellager 28 im Innenring 9 gela gert ist.

Die Funktion der als Rollenfreilauf ausgebildeten Kupplung ist folgen de:

In der in der Fig. 1 dargestellten Lage der Entsperreinrichtung 11 sind die Klemmrollen 6 und 7 über die Druckfeder 8 an den Klemmbahnen 4, 5 und 10 gehalten und somit wird in beiden Drehrichtungen ein Drehmoment zwischen dem Außenring 1 und dem Innenring 9 übertragen. Da der Innenring 9 eine ortsfeste Lage zu einem Gehäuse- oder Beschlag teil 24 einnimmt, verharrt der Außenring 1 somit in dieser Position. Wird über den Verstellhebel 23 die Schalthülse 23 mit den Mitnehmern beispielsweise in der in der Fig. 1 dargestellten Ansicht im Uhrzei gersinn verschwenkt, so gelangt zunächst die Freischaltfläche 18 zur Anlage an der Klemmrolle 6 und löst diese von der Klemmbahn 4. An schließend gelangt der Mitnehmer 12a über seine Mitnahmefläche 21 in Kontakt mit der Anschlagfläche 30 des Bords 14. Der Mitnehmer 12a ver schwenkt anschließend den Außenring 1 gegenüber dem Innenring 9. Wird der Außenring 1 aber mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit ver dreht, so erfolgt wiederum eine Sperrung von Außenring 1 zu Innenring 9 durch die Klemmrolle 6.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung wird mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Paare von Klemmrollen 6 und 7 aufweisen. Dem Ausge staltungsbeispiel ist zu entnehmen, daß sich mit einer erfindungs gemäßen Entsperreinrichtung 11 in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Verstellung der Bauelemente zueinander vornehmen läßt. Dabei ist die gesamte Kupplung kostengünstig herstellbar und bauraumsparend ausgebildet. Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt darin, daß die Elemente Außenring 1, Innenring 9 und Schalthülse 13 aufgrund der Lagerungen 22, 28 und der Klemmrollen 6 und 7 sehr exakt zueinander geführt sind. Der mit Borden 14 und 15 versehene Außenring 1 weist neben dem Vorteil seiner Mitnahme durch den Mitnehmer 12 noch den Vorteil auf, daß die Klemmbahnen 4, 5 und 10 sowie die Klemmrollen 6 und 7 vor Verschmutzung geschützt sind.

Bezugszahlenliste

1

Außenring

2

innere Mantelfäche von

1

3

Ausnehmung

4

Klemmbahn

5

Klemmbahn

6

Klemmrolle

7

Klemmrolle

8

Druckfeder

9

Innenring

10

Klemmbahn von

9

11

Entsperreinrichtung

12

Mitnehmer

12

a Mitnehmer

13

Schalthülse

14

Bord

15

Bord

16

Schlitz

17

Schlitz

18

Freischaltfläche

19

Freischaltfläche

20

Mitnahmeflächen

21

Mitnahmeflächen

22

Gleitlagerung

23

Verstellhebel

24

Gehäuse- oder Beschlagteil

25

Welle

26

Verzahnung

27

Wellenzapfen

28

Nadellager

29

Anschlagfläche

30

Anschlagfläche

Claims

1. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertragung eines zwischen zwei Bauelementen in beiden Drehrichtungen wirksamen Drehmoments (24, 25) mit ei nem Außenring (1), der an seiner inneren Mantelfläche (2) mit durch Ausnehmun gen (3) hergestellten rampenförmigen Klemmbahnen (4, 5) versehen ist, wobei die Klemmbahnen (4, 5), ausgehend von einem Bereich größter radialer Erstreckung der Ausnehmungen (3) paarweise symmetrisch gekrümmt oder eben bis zu einem Bereich geringster radialer Erstreckung verlaufen, mit einem an seiner äußeren Mantelfläche eine zylindrische Klemmbahn (10) aufweisenden Innenelement (9) mit Klemmrollen (6, 7), die paarweise zwischen den Klemmbahnen (4, 5, 10) von Außenring (1) und Innenelement (9), parallel zu deren Längsmittelachse verlau fend, angeordnet sind und zwischen denen jeweils eine Druckfeder (8) für eine Vorspannung der beiden Klemmollen (6, 7) in Richtung des rampenförmigen En des der Klemmbahnen (4, 5) sorgt, und mit einer Entsperreinrichtung (11), über die die Klemmrollen (6, 7) in den Bereich der Ausnehmungen (3) mit größter radialer Erstreckung verlagerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) stirnseitig zumindest einen kreisringscheibenförmigen Bord (14) mit abschnittswei sen in Umfangsrichtung verlaufenden, axial gerichteten Schlitzen (16, 17) auf weist, daß die Entsperreinrichtung (11) kammartige Mitnehmer (12) aufweist, die, an einer gemeinsamen Schalthülse (13) befestigt, durch die Schlitze (16, 17) hin durchgeführt und mittels einer Freischaltfläche (18, 19) gegen den der Druckfeder (8) gegenüberliegenden Umfangsabschnitt der Klemmrollen (6, 7) bewegbar sind, und daß die Mitnehmer (12) an ihren der jeweiligen Freischaltfläche (18, 19) ge genüberliegenden Enden eine Mitnahmefläche (20, 21) aufweisen, der mit einem Abstand eine den Schlitz (16, 17) begrenzende Anschlagfläche (29, 30) zugeord net ist.

2. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) über einen zweiten Bord (15) an einer Welle befestigt ist, daß das Innenelement als Innenring (9) ausgebildet und daß eine Welle (25) über einen Wellenzapfen (27) im Innenring (9) gelagert ist.

3. Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung für eine Rückenlehnenverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes vorgesehen ist, wobei mit dem Innenelement (9) ein ortsfestes Gehäuse- oder Beschlagteil (24), mit dem Außenring (1) eine Schwenkachse der Rückenlehne und mit der Schalthülse (13) ein Verstellhebel (23) verbunden sind.