DE1135719B

DE1135719B - Klemmrollen-Freilaufkupplung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1135719B
Application number: DED29813A
Authority: DE
Inventors: Paul Kluwe
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-01-21
Filing date: 1959-01-21
Publication date: 1962-08-30
Also published as: FR1244801A; GB877758A; US3249186A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

D 29813 ΧΠ/47 c

ANMELDETAG: 21. J A N U A R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 30. AUGUST 1962

Die Erfindung betrifft eine Klemmrollen-Freilaufkupplung mit zylindrischen Klemmrollen zwischen einem Außenteil mit einer zylindrischen Lauf- und Klemmfläche und einem Innenteil mit unsymmetrischen Zähnen, deren schwach geneigte, konvex gekrümmte Flanken als Klemmflächen für die Klemmrollen dienen und deren steile Flanken Schultern für die Klemmrollen im Freilaufzustand sind. Weiterhin betrifft die Erfindung auch solche Klemmrollen-Freilaufkupplungen, bei welchen die Zähne drei Flanken aufweisen, nämlich eine schwach geneigte, konvex gekrümmte Flanke als Klemmfläche, eine daran anschließende steile Flanke als Schwelle gegen Überspringen der Klemmrolle im Kupplungszustand und eine steile Gegenflanke als Schulter für die Klemmrolle im Freilaufzustand.

Die unsymmetrischen Zähne der bekannten Klemmrollen-Freilaufkupplungen, deren Flanken entweder eine gerade, eine kreisbogenförmige oder eine mathematisch nicht genau definierte Kontur haben, wurden bisher gestoßen, geräumt oder gefräst und anschließend geschliffen. Dabei mußte eine Flanke nach der anderen im Teilverfahren hergestellt werden. Nach dem heutigen Stand der Fertigungstechnik ist es jedoch nicht möglich, im Teilverfahren den Abstand aller Zahnflanken von der Achsmitte und die Teilung selbst mit der für eine Freilaufkupplung notwendigen Genauigkeit herzustellen. Bei Anwendung des Teilverfahrens sind vielmehr Teilungsfehler unvermeidlich, so daß die Zahnflanken längs des Umfanges des verzahnten Innenteiles verschiedene Abstände voneinander und von der Achsmitte haben. Infolgedessen kommen im Kupplungszustand nicht alle Rollen der Freilaufkupplung gleichmäßig zum Tragen, sondern werden ungleichmäßig belastet, was zur Überbelastung einiger Rollen sowie zur örtlichen Überbelastung des Außen- und des Innenteiles oder Freilaufkupplung und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß oder gar Bruch dieser Teile führt.

Ferner ist es bekannt, die Klemmflächen am Innenteil einer Freilaufkupplung durch Rollen und anschließendes Schleifen herzustellen, wobei alle Klemmflächen in einem Arbeitsgang geschliffen werden, wie es vom Nockenschleifen her bekannt ist. Der Achsabstand zwischen Schleifscheibe und dem beim Schleifen umlaufenden Kupplungsinnenteil muß also entsprechend der Kontur der Klemmflächen ständig geändert werden. Auch hier stößt die Einhaltung einer für Freiläufe notwendigen Genauigkeit auf größte Schwierigkeiten. Außerdem kann ein auf diese Weise hergestellter Innenteil keine Zähne aufweisen, sondern muß eine stetig abgerundete Kontur haben, wes-Klemmrollen-Freilaufkupplung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Paul Kluwe, Fellbach (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

halb auf diesen Innenteil Anschläge für die Klemmrollen im Freilaufzustand besonders angebracht werden müssen. Die Abstände dieser Anschläge sind gleichfalls nicht genau einzuhalten, so daß die Rollen im Freilaufzustand einen unregelmäßigen Abstand voneinander und infolgedessen auch von der Achse der Freilaufkupplung haben, so daß auch dieser bekannte Freilauf einem schnellen Verschleiß unterworfen und nicht zugleich als Lager brauchbar ist.

Die Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile der bekannten Klemmrollen-Freilaufkupplungen zu vermeiden und eine Freilaufkupplung zu schaffen, die mit höchster Präzision und trotzdem sehr billig herstellbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Zahnflanken am Innenteil der Klemmrollen-Freilaufkupplung Kreisevolventenflächen sind. Die Anwendung von Kreisevolventenflächen macht es möglich, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Zahnflanken des Kupplungsinnenteiles in an sich bekannter Weise mittels einer Schleifschnecke im Abwälzverfahren herzustellen. Dabei kann die Schleifschnecke oder Schleifscheibe vorteilhaft ins Volle schleifen und die linke und rechte Flanke aufeinanderfolgender Zähne zugleich erzeugen. Bei nach diesem Verfahren hergestellten Innenteilen sind meßbare Teilungsfehler von Klemmfläche zu Klemmfläche bzw. Schulter zu Schulter oder Klemmfläche zu Schulter nicht mehr vorhanden, und auch die Abstände der Klemmflächen und Schultern von der Achsmitte sind untereinander vollständig gleich. Infolgedessen kommen bei der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung alle Rollen gleichmäßig zum Tragen, und die Spannungen sind im Kupplungszustand in allen Teilen der Freilaufkupplung gleichmäßig verteilt. Außerdem sind auch beim

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Freilaufzustand alle Rollen gleichmäßig frei, und es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Freilaufkupplungen infolge ihrer hohen Präzision im Freilaufzustand Eigenschaften aufweisen, die etwa den Eigenschaften eines Wälzlagers entsprechen. In den meisten Fällen ist es bei Anwendung der erfindungsgemäßen Klemmrollen-Freilaufkupplung nicht mehr erforderlich, links und rechts der Freilaufkupplung besondere Wälzlager anzubringen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert, die in den Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel einer Klemmrollen-Freilaufkupplung gemäß der Erfindung zeigt. Der Zeichnung sowie der nachfolgenden Beschreibung sind auch weitere Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen.

Die in Fig. 1 dargestellte Klemmrollen-Freilaufkupplung weist einen Innenteil 1 mit unsymmetrischen Zähnen 2 und einen Außenteil 10 mit einer kreiszylindrischen Lauf- und Klemmfläche 9 auf, zwischen welchen die Klemmrollen 8 dicht angeordnet sind. Die Zähne 2 haben je eine als Klemmfläche dienende, schwach geneigte und konvex gekrümmte Flanke 3 und eine steile Flanke 4, welche eine Schulter für die entsprechende Klemmrolle 8 im Freilaufzustand bildet.

Die Klemmfläche 3 ist als Kreisevolventenfläche zum Grundkreis 5 ausgebildet, während die Kontur der Schulter 4 eine Kreisevolvente zum Grundkreis 6 darstellt. Die Zentren der beiden Grundkreise 5 und 6 fallen mit dem Zentrum 7 der Welle 1 zusammen. Der Eingriffswinkel a₃ der Klemmfläche 3 beträgt etwa 80°, während der Eingriffswinkel cc₄ der Schulter 4 etwa 50° beträgt. Die Zähne 2 sind mittels einer Schleifschnecke im Abwälzverfahren durch Einschleifen ins Volle hergestellt.

Im Freilaufzustand, der bei Drehung des Innenteiles 1 in Richtung des Pfeiles 11 eintritt, liegen die dicht angeordneten Rollen 8 an den Schultern 4 der Zähne 2 an und werden von diesen mitgenommen. Sie gleiten dabei an der Klemmfläche 9 des Außenteiles 10 entlang. Der Eingriffswinkel a₄ der Schultern 4 ist so gewählt, daß ein Verklemmen der Rollen 8 selbst dann nicht eintreten kann, wenn die gesamte Freilaufkupplung radialen Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist. Wegen der hohen Genauigkeit, mit welcher die Evolventenflächen 3 und 4 herstellbar sind, wirkt in diesem Fall die Freilaufkupplung als Lager, deren Eigenschaften denjenigen eines Wälzlagers nahekommen.

Bei Umkehrung der Drehrichtung des Innenteiles 1 in Richtung des Pfeiles 12 laufen die Rollen 8 um einen sehr geringen Betrag auf die Klemmflächen 3 der Zähne 2 auf und verklemmen sich zwischen diesen Klemmflächen 3 und der kreiszylindrischen Klemmfläche 9 am Außenteil der Freilaufkupplung. Sie stellen somit eine feste Verbindung zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenteil 10 her, die infolge der hohen Fertigungsgenauigkeit sehr hohen Belastungen standzuhalten vermag.

Bei der Klemmrollen-Freilaufkupplung gemäß Fig. 2 weisen die an dem Innenteil 1 vorgesehenen Zähne 17 drei Flanken auf, nämlich eine schwach geneigte, konvex gekrümmte Flanke 3 als Klemmfläche, eine daran anschließende steile Flanke 20 als Schwelle gegen Überspringen der Klemmrollen 8 im Kupplungszustand und eine steile Gegenflanke 4 als Schulter für die Klemmrolle im Freilaufzustand. Die Klemmflächen 3 sind wieder Kreisevolventenflächen zum Grundkreis 5, während die Schultern 4 Kreisevolventenflächen zum Grundkreis 6 sind. Die Zentren der Grundkreise 5 und 6 fallen auch hier wieder mit dem Zentrum 7 des Innenteiles 1 zusammen.

Die von den Flanken 4 und 20 begrenzten Abschnitte der Zähne 17 sind Teile einer normalen Evolventenverzahnung, wie sie bei Zahnrädern gebräuchlich ist. Die vollkommen ausgebildeten Zähne dieser Evolventenverzahnung würden Zahnflanken bilden, wie sie durch die gestrichelten Linien 18 und 19 angedeutet sind.

Im Freilaufzustand liegen die Rollen 8 an den Schultern 4 an, während sie sich im Kupplungszustand zwischen den Klemmflächen 3 am Innenteil 1 und der Klemmfläche 9 am Außenteil 10 verklemmen. Dabei wahren sie von den Flanken 20 einen Abstand, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 1 mm betragen würde.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 können sämtliche Flanken 3, 4 und 20 der Zähne 17 in einer Aufspannung zur gleichen Zeit im Abwälzschleifverfahren mit einer Schleifscheibe erzeugt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Klemmrollen-Freilaufkupplung mit zylindrischen Klemmrollen zwischen einem Außenteil mit einer kreiszylindrischen Lauf- und Klemmfläche und einem Innenteil mit unsymmetrischen Zähnen, deren schwach geneigte, konvex gekrümmte Flanken als Klemmflächen für die Klemmrollen dienen und deren steile Flanken Schultern für die Klemmrollen im Freilaufzustand sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken (3, 4) Kreisevolventenflächen sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (3, 4) in an sich bekannter Weise verschieden lang sind und in ebenfalls bekannter Weise verschiedene Neigung zur Radialrichtung aufweisen.

3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriffswinkel (a₃) der Evolventenzahnflanke (3) 80 bis 85° und der Eingriffswinkel (a₄) der Flanke (4) 40 bis 60° beträgt.

4. Klemmrollen-Freilaufkupplung mit einem Innenteil mit Zähnen, welche drei Flanken aufweisen, eine schwach geneigte, konvex gekrümmte Flanke als Klemmfläche, eine daran anschließende steile Flanke als Schwelle gegen Überspringen der Klemmrolle im Kupplungszustand und eine steile Gegenflanke als Schulter für die Klemmrolle im Freilaufzustand', dadurch gekennzeichnet, daß die drei Flanken (3, 20, 4) Kreisevolventenflächen sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (4 und 20) der Zähne (2 bzw. 17) Teilflächen einer Evolventenverzahnung für Zahnräder sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Klemmrollen-Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbearbeitung der Zahnflariken (3,4,20) des Kupplungsinnenteils in an sich bekannter Weise mittels einer Schleifschnecke im Abwälzverfahren erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifschnecke (Schleifscheibe) ins Volle schleift und die linke und rechte Flanke zugleich erzeugt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Flanken (3, 4 und 20) in an sich bekannter Weise in einer Aufspannung gemeinsam im Abwälzschleifverfahren mit einer Schleifscheibe geschliffen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 394 984, 529 039; österreichische Patentschrift Nr. 123 703; USA.-Patentschrift Nr. 1 834722.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen