DE1915516C

DE1915516C - Overrunning clutch with two concentric races

Info

Publication number: DE1915516C
Authority: DE
Inventors: Nobuo Suginamiku Tokio Takada (Japan)
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Publication date: 1971-12-09

Description

Die Erfindung betrilTl eine Freilaufkupplung mit zwei konzentrischen Laufringen, zwischen denen rnllenartige, zur Kupplungsachse windschief geschränkte Wälzkörper angeordnet sind. Es sind Freilaufkupplungen dieser Art bekannt, bei welchen die £. miteinander in Berührung stehenden Oberflächen der Wälzkörper und/oder der Laufringe Abschnitte von Hyperholoidlläehen mit gemeinsamen Erzeugungsgeraden sind, um so zur Übertragung eines großen Kupplungsmomentes die Möglichkeit zu schaffen, ic daß im Kupplungszustand Linienberührung herrscht. In ihrem Frcilaufzustand sind derartige Kupplungen jedoch nicht frei von einer Gleitreibung. Andererseits sind Freilaufkupplungen dieser Art mit zylindrischen Wälzkörpern bekannt, die im Freilaufzustand achsparallel liegen, so daß diese Kupplungen tlann wie Zylinderrollenlager wirken, also eine Lmienberiilnung besteht zwischen den Lagerrollen und den dort zylindrisch ausgebildeten Laufflächen der konzentiischen Laufringe. Im Kupplungszustand, ac also wenn die Lagerrollen windschief geschränkt sind, besteht bei diesen Freilaufkupplungen jedoch nur eine Punktberührung.The invention relates to an overrunning clutch with two concentric races between which Rulel-like, to the coupling axis skewed rolling elements are arranged. They are one-way clutches known of this species, in which the £. surfaces in contact with one another Rolling bodies and / or the raceways sections of Hyperholoidlläehen with common generation lines are in order to create the possibility of transmitting a large clutch torque, ic that there is line contact in the coupling state. Such clutches are in their running state but not free from sliding friction. On the other hand, one-way clutches of this type are cylindrical Rolling bodies known which are axially parallel in the freewheeling state, so that these clutches They act like cylindrical roller bearings, i.e. there is a linear alignment between the bearing rollers and the cylindrical running surfaces of the concentric races. In the coupling state, ac so if the bearing rollers are skewed, these overrunning clutches only exist a point contact.

Vor diesem Hintergrund ü^gt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung der eingangs genannten Art zu schallen, die im Freilaufzustand jede Gleitreibung dadurch vermeiden soll, daß sie dann wie ein Kegelrollenlager wirkt, während im kupplungszusland eine Linienberührung vorherrschen soll. 3cAgainst this background, the invention is the The object is to sound an overrunning clutch of the type mentioned, which is in the freewheeling state should avoid any sliding friction in that it then acts like a tapered roller bearing, while im kupplungszusland a line contact should prevail. 3c

Diese Aufgabe wird nr.ch der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:This task is carried out by the invention solved the following features:

a) die miteinander in Berührung stehenden Oberllächcn der Wälzkörper und/oder der Laufringe sind Abschnitte von Hyperboloidlläehen mit gemeinsamen Erzeugungsgeraden,a) the surfaces in contact with one another the rolling elements and / or the races are sections of Hyperboloidlläehen with common generation line,

b) die Wälzkörper sind derart schwenkbar, daß in der Freilaufstcllung ihre Achsen auf einen' gemeinsamen Kegel liegen, dessen Kegelachse mit ₄„ der Kupplungsachsc zusammenfällt.b) the rolling elements can be pivoted in such a way that their axes lie on a common cone in the freewheeling position, the cone axis of which coincides with ₄ "of the coupling axis.

c) in der Frcilaufstellung liegen die Bciührungsstellcn /wischen den Wälzkörpern und den Laufringen auf einem weiteren Kegel. 'Jessen Spitze mit der Spitze des crsteren Kegels zusammenfällt. undc) The contact points are in the frame / wipe the rolling elements and the races on another cone. 'Jessen Point coincides with the point of the crstere cone. and

el) in der Kupplungsstclliing sind die Wälzkörper durch einen Bund an einem der Laufringe in axialer Richtung festgelegt.el) in the coupling piece are the rolling elements fixed by a collar on one of the races in the axial direction.

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Du- Erfindung schallt damit eine Freilaufkupplung, weiche in sich die Vorteile der beiden vorbekannten Bauarten unter Vermeidung von deren Nachteilen vereinigt.You invention sounds so an overrunning clutch, soft in itself the advantages of the two previously known types while avoiding their disadvantages united.

Sie läßt also im Kuppliingszustand wegen der dann vorherrschenden Linicnbciührung ein sehr großes Kupplungsmoment übertragen, während sie andererseits im Freilaufzustand wegen der dabei vermiedenen Gleitreibung sehr hohe Lasten aufnehmen kann. Weitere vorteilhafte Gestaltiingsmcrkmalc der Erf'intlimg sind in den darauf bezogenen Patentansprüchen erfaßt.So she leaves in the coupling state because of the then prevailing line orientation a very large one Transferring clutch torque while on the other hand in the freewheeling state because of the thereby avoided Sliding friction can absorb very high loads. Further advantageous design features of the invention are covered in the related claims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbcispicle näher erläutert. F,s zeigtThe invention is described below with reference to several embodiments shown schematically in the drawing explained in more detail. F, s shows

F i g. 1 die Schemaansicht einer Kupplung nach der Erfindung zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse.F i g. 1 the schematic view of a coupling according to the invention to illustrate the geometric Conditions.

Fig. 2 die Kupplung gemäß Fig. 1 in Perspektivansicht und teilweise im Schnitt,FIG. 2 shows the coupling according to FIG. 1 in a perspective view and partly in section,

Fig. 3 und 4 in abgewickelter Darstellung einen Wälzkörper der Kupplung nach den F i g. I und 2 in Draufsicht auf die Lauffläche des Außenringes bzw. auf diejenige des Innenringes,3 and 4, in a developed representation, a rolling element of the coupling according to FIGS. I and 2 in plan view of the running surface of the outer ring or that of the inner ring,

Fig. 5 in abgewickelter Darstellung einen Teil eines Käfigs zur Verwendung bei der Kupplung nach den Fi g. 1 und 2,Fig. 5 shows a developed representation of a part of a cage for use in the coupling according to the Fi g. 1 and 2,

Fig.fi eine der Fig. 1 entsprechende Schemadarstellung einer zweiten Kupplung nach der Erfindung, Fig.fi a schematic representation of a second coupling according to the invention corresponding to FIG. 1,

Fig. 7 einen Teil-Querschnitt der Kupplung nach F i g. 6 und7 shows a partial cross section of the coupling according to FIG F i g. 6 and

F i g. 8 und 9 Teil-Perspektivansichten von zwei weiteren Ausführungsformen der Kupplung gemäß Erfindung.F i g. 8 and 9 partial perspective views of two further embodiments of the coupling according to FIG Invention.

In den Fig. 1 bis 5 bezeichnen 1 den inneren Laufring und 2 den dazu konzentrischen äußeren Laufring. Die Laufflächen la bzw. la dieser Laufringe sind Abschnitte von Hyperboloidflächen mit gemeinsamen Erzeugungsgeraden, und zwischen ihnen sind rollenartige Wälzkörper 3 windschief geschränkt angeordnet, wie dies in Fig. 1 durch den Winkel (-) für die Achse b angedeutet ist. 5 bezeichnet schließlich einen Käfig zur Führung dieser Wälzkörper 3 in Aussparungen 6.In FIGS. 1 to 5, 1 denotes the inner race and 2 the outer race concentric therewith. The running surfaces la and la of these races are sections of hyperboloid surfaces with common generating lines, and between them roller-like rolling elements 3 are arranged skewed, as indicated in Fig. 1 by the angle (-) for the axis b . Finally, 5 designates a cage for guiding these rolling bodies 3 in recesses 6.

Wird für den inneren Laufring I dieser Kupplung zunächst eine Drehung in Richtung des Pfeiles A angenommen, dann ist für die Wälzkörper 3 davon auszugehen, daß diese in Richtung des Pfeiles B drehen werden, wobei sie bestrebt sind, ihre Ausrichtung auf die auf der Kupplungsachse liegende Spitze Pi des Hüllkegels der Lauffläche des inneren Laufringes zu verlassen und auf die Spitze Pn des Hüllkegels der Lauffläche des äußeren Lauf ringes ausgerichtet zu werden. Wie in diesem Zusammenhang aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist dabei für die Wälzkörper 3 bezüglich der Lauffläche: la des äußeren Laufringcs ein Ausweichen in Richtung des Pfeiles m und bezüglich der Laufflache la des inneren Laufringes sin Ausweichen in Richtung des Pfeiles η anzusetzen. Der Bund 4 an dem inneren Laufring 1 legt nun die Wälzkörper in axialer Aichtung fest, er verhindert also deren Ausweichen in Richtung des Pfeiles /1, so daß Jie beiden Lauf ringe über die Wälzkörper miteinander verklemmt, dl. h. gekuppelt werden. Da andererseits der äußere Laufring mit keinem gleichartigen Bund verschen ist, können die Wälzkörper bezüglich dessen Lauffläche in Richtung des Pfeiles m zur F.r/.ielung einer optimalen Schwcnklagc ausweichen, in welcher sie dann keilartig wirken, um die Übertragung eines optimalen Kupplungsmomcnics zu erlauben. In der Kupplungsstellung liegt also eine Linienberührung zwischen den miteinander in Berührung stehenden Oberflächen der Wälzkörper und Laufringe vor.If a rotation in the direction of arrow A is initially assumed for the inner race I of this clutch, then it can be assumed for the rolling elements 3 that they will rotate in the direction of arrow B , striving to align their alignment with that on the coupling axis To leave the tip Pi of the enveloping cone of the running surface of the inner race and to be aligned with the tip Pn of the enveloping cone of the running surface of the outer race. As can be seen in this context from FIGS. 3 and 4, for the rolling elements 3 with respect to the running surface: la of the outer raceway, a dodging in the direction of the arrow m and with respect to the running surface la of the inner race sin dodging in the direction of the arrow η . The collar 4 on the inner race 1 now defines the rolling elements in the axial direction, so it prevents them from dodging in the direction of the arrow / 1, so that the two running rings jammed together over the rolling elements, dl. H. be coupled. On the other hand, since the outer race is not given away with a similar collar, the rolling elements can evade with respect to its running surface in the direction of the arrow m for direction of an optimal Schwcnklagc, in which they then act like a wedge to allow the transmission of an optimal clutch mechanism. In the coupling position there is therefore a line contact between the surfaces of the rolling elements and races that are in contact with one another.

Wird nun aus dieser Kupplungsstellung auf die Freilaufstcllung übergewechselt, der innere Laufring also in einer zu der Pfeilrichtung Λ entgegengesetzten Richtung gedreht, dann kommt es zu einer Umkehr der vorerwähnten Bcwcgiinßsphascn. Hie Wälzkörper erfahren also eine solche Schwenkung, daß sie in der Freilaufstcllung wie die Kegelrollen eines Kegelrollenlager* eine Rollbewegung ausführen können und damit einen gieitreibungsfrcien Lauf ergeben. In der Freilaufstcllung nehmen also die Wälzkörper nicht mehr ihre windschief geschränkteIf there is now a change from this clutch position to the freewheel position, that is to say if the inner race is rotated in a direction opposite to the direction of the arrow Λ , then the aforementioned operation phase is reversed. Here, the rolling elements are pivoted in such a way that in the freewheeling position they can execute a rolling movement like the tapered rollers of a tapered roller bearing * and thus result in a friction-free run. In the freewheeling position, the rolling elements no longer take their skewed position

Stellung ein, sie sind vielmehr in eine solche Lage geschwenkt, daß ihre Achsen auf einem gemeinsamen Kegel liegen, dessen Kegelachse mit der Kupplungsachse zusammenfällt, wobei die Berührungsslellen zwischen den Wälzkörpern und den Laufringen auf einem weiteren Kegel liegen, dessen Spitze mit der Spi'ze dieses Kegels zusammenfällt. Wegen dieser mit der Wirkung eines Kegelrollenlagers vergleichbaren Wirkung der Kupplung in ihrem Freilaufzustand, kann für deren Einbau auf das Vorsehen zusätzlicher Wälzlager, wie dies bei solchen Freilaufkupplungen der Regel entspricht, vollkommen verzichtet und davon ausgegangen werden, daß dann in optimaler Weise Lasten von der Kupplung aufnehmbar sind.Position a, they are rather pivoted in such a position that their axes on a common The cone, the cone axis of which coincides with the coupling axis, the contact pads lie between the rolling elements and the races on another cone, the tip of which with the The tip of this cone is collapsing. Because of this, comparable to the effect of a tapered roller bearing Effect of the clutch in its freewheeling state can be used to provide for its installation additional roller bearings, as is usually the case with such overrunning clutches, are completely dispensed with and it is assumed that loads can then be absorbed by the coupling in an optimal manner are.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 sind wiederum die Laufflächen Ha bzw. 12 a des inneren Laufringes 11 bzw. des äußeren Lauf ringes 12 Abschnitte von Hyperboloidflächen mit gemeinsamen Erzeugungsgeraden, deren Hüllkegel eine gemeinsame Spitze P in der Kupplungsachse α besitzen, weil hier, anders als in der Ausführiingsform nach den Fig. 1 bis 5, die Wälzkörper 13 jeweils kege;-stumpfförmig sind. Der Bund des inneren Laufringes 11 ist mit 14 bezeichnet. Auch bei dieser Ausführungsform ist gewährleistet, daß im Kupplungszustand Linienberührung herrscht und im Freilaufzustand keine Gleitreibung auftritt.In the embodiment according to FIGS. 6 and 7 are in turn the running surfaces Ha and 12 a of the inner race 11 and the outer race ring 12 sections of hyperboloid surfaces with common generation lines, the envelope cones have a common apex P in the coupling axis α , because here, unlike in the embodiment According to FIGS. 1 to 5, the rolling elements 13 are each conical; frustoconical. The collar of the inner race 11 is denoted by 14. This embodiment also ensures that there is line contact in the coupling state and no sliding friction occurs in the freewheeling state.

Diese Voraussetzungen sind auch erfüllt bei den Ausführungsformen nach den Fig. 8 und 9. Für die Ausführungsform nach Fig. 8 finden rollenartige Wälzkörper 23 Verwendung, die eine gekrümmte Lauffläche zur Berührung mit der dort kegelig ausgebildeten Lauffläche 22a des äußeren Laufringss 22 und mit der hyperbolisch ausgebildeten Lauffläche ?la des inneren Laufringes 21, der auch hier im Bereich seines größeren Durchmessers mit einem Bund 24 versehen ist, der die Aufgabe übernimmt, im Kupplungszusiand die Wälzkörper in axialer Richtung festzulegen. Diese Ausführungsform begründet darin einen besonderen Vorteil, daß bei ihr als äußerer Laufring ein solcher der herkömmlichen Kegelrollenlager verwendet werden kann. In der Ausführungsform gemäß Fig. 9 finden schließlich Wälzkörper 33 mit hyperbolischer Lauffläche Ver-Wendung, die mit einer hyperbolischen Lauffläche 32 α des äußeren Lauf ringes 32 und einer kegeligen Lauffläche 31 α des inneren Laufringes 31 zusammenwirken, so daß für diese Ausführungsform, gleichwertig mit der Ausführungsform gernäß Tig. 8, der Vorteil angeführt werden kann, daß hier als innerer Laufring ein soldier eines herkömmlichen Kegelrollenlagcrs Verwendung finden kann, der in seinem größeren Durchmesserbereich mit einem Ui.nd 34 versehen ist.These conditions are also fulfilled in the embodiments of FIGS. 8 and 9. For the embodiment of FIG. 8 find roller-like rolling elements 23 use the hyperbolic a curved running surface for contact with the conically formed there tread 22a of the outer Laufringss 22 and with the formed running surface? la of the inner race 21, which is also provided here in the area of its larger diameter with a collar 24, which takes on the task of fixing the rolling elements in the axial direction in the clutch condition. This embodiment has a particular advantage that it can use one of the conventional tapered roller bearings as the outer race. In the embodiment of FIG. 9 finally find rolling elements 33 with hyperbolic running surface Ver-Wendung, which cooperate with a hyperbolic running surface 32 α of the outer race 32 and a tapered running surface 31 α of the inner race 31 , so that for this embodiment, equivalent to the embodiment according to Tig. 8, the advantage can be cited that a soldier of a conventional tapered roller bearing can be used as the inner race, which is provided with a Ui.nd 34 in its larger diameter range.

Claims

Patent claims:

1. One-way clutch with two concentric races, / wipe those roller-like, for Coupling axis skewed rolling elements are arranged, marked through the following features:

a) the surfaces in contact with one another of the rolling elements and / or the Race: are sections of hyperboloid surfaces with common generation lines,

b) the rolling elements can be shifted in such a way that in the free-wheeling position their Ach'.en on a common cones, the cone axis of which coincides with the coupling axis,

c) in the free-wheeling position are the points of contact between the rolling elements and the races on another cone, the tip of which with the tip of the former Cone coincides, and

d) in the coupling position, the rolling elements are secured by a collar on one of the Races set in the axial direction.

2. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that the rolling elements (3) have Zylir.derform and the running surfaces (la, 2a) of the two running rings (1, 2) are hyperbolic.

3. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that the rolling elements (13) have a conical shape and the running surfaces (11 ″, 12a) of the two races (11, 12) are hyperbolic.

4. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that the rolling elements (23) have a curved running surface and the outer race (22) is provided with a conical running surface (22 a).

5. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that both the rolling elements as the two races are also provided with curved running surfaces.

6. overrunning clutch according to claim 1, characterized in that the rolling elements (33) with hyperbolic treads are given away.

7. Overrunning clutch according to claim 6, characterized in that the inner L.uifring (31) is provided with a conical running surface (31a) .

For this purpose 2 sheets of drawings