DE19546584A1 - Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende Einheit, wie etwa ein Lager oder eine Scheibe, mit einer Kupplungsfunktion.

Eine vollautomatische Waschmaschine besitzt eine motorbetriebene Hauptdreh­ welle, eine erste Ausgangswelle, die mit der Hauptdrehwelle verbunden ist und von ihr angetrieben wird, und einen Pulsator, der auf der ersten Ausgangswelle montiert und von dieser gedreht wird. Sie kann außerdem eine zweite, röhrenförmige Ausgangswelle umfassen, die um die erste Ausgangswelle herum angeordnet ist und von der Hauptdreh­ welle angetrieben wird, um eine auf der zweiten Welle montierte Waschtrommel zusam­ men mit dem Pulsator anzutreiben.

Gewöhnlich wird die zweite Ausgangswelle einer solchen vollautomatischen Waschmaschine drehbar von einem auf dem Gehäuse montierten Lager gehalten. Somit kann die zweite Ausgangswelle zusammen mit der rotierenden ersten Ausgangswelle gedreht werden. Einige vollautomatische Waschmaschinen sind mit einer Einrichtungs­ kupplung und einer Bandbremse ausgestattet, um zu verhindern, daß sich die zweite Ausgangswelle zusammen mit der ersten Ausgangswelle dreht.

Eine solche Einrichtungskupplung muß in der Nähe des die zweite Ausgangs­ welle tragenden Lagers montiert sein. Wenn diese Elemente für eine getrennte Montage vorgesehen sind, ist die Montagearbeit meist mühsam und zeitraubend.

Die ungeprüfte japanische Patentoffenlegung 54-109557 schlägt eine Lösung für dieses Problem vor. Sie legt ein Lager mit einer eingebauten Kupplung offen, das, wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt, einen äußeren Ring 50, einen inneren Ring 51, Kugeln 52 und Hemmschuhe 53, die zwischen den äußeren und inneren Ringen 50 und 51 an­ geordnet sind, und Vorrichtungen zum Bewegen der Hemmschuhe 53 in und aus einem Eingriff mit zylindrischen Oberflächen 54 und 55 der äußeren und inneren Ringe 50 und 51 umfaßt.

Die ungeprüfte japanische Patentoffenlegung 61-228153 legt einen Riemenan­ trieb zum Übertragen der Rotation einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs auf eine Drehwelle eines Zusatzaggregats, wie etwa einer Lichtmaschine, das eine hohe Trägheit besitzt und im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, offen.

Dieser Riemenantrieb umfaßt eine Einrichtungskupplung, die zwischen der Dreh­ welle des Zusatzaggregats und einer Scheibe, die auf der Drehwelle gehalten wird, mon­ tiert ist. Sie überträgt die Rotation der Kurbelwelle auf die Drehwelle, während die Win­ kelgeschwindigkeit der Kurbelwelle, die sich während einer Umdrehung gering ändert, zunimmt, und unterbricht den Antrieb, wenn die Winkelgeschwindigkeit abnimmt.

Wenn also die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zunimmt, greift die Ein­ richtungskupplung und verbindet die Drehwelle des Hilfsaggregats mit der Scheibe, so daß die Rotation der Kurbelwelle auf die Drehwelle übertragen wird. Wenn die Dreh­ welle beginnt, sich schneller zu drehen als die Scheibe, löst sich die Einrichtungskupp­ lung und läßt die Drehwelle sich frei drehen.

Dieser Riemenantrieb kann die Lebensdauer des Riemens verlängern und die Rie­ menschlupfgeräusche verhindern, indem er den Schlupf zwischen der Scheibe und dem Riemen verhindert.

Wenn aber eine solche Einrichtungskupplung direkt zwischen der Drehwelle und der Scheibe montiert ist, wirken radiale und Drehimpulslasten, die auf die Scheibe wir­ ken, direkt auf die Kupplung, wodurch eine präzise Arbeit der Kupplung unmöglich ge­ macht wird. Außerdem wird die Lebensdauer der Kupplung verkürzt.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß die Scheibe von einem Lager getragen wird. Aber es ist mühsam und zeitraubend, die Einrichtungskupplung und das Lager ge­ trennt voneinander anzuordnen und zu montieren.

Die in den Fig. 13 und 14 gezeigte Lager/Kupplungsanordnung kann in eine leicht zu montierende Scheibeneinheit mit einer Kupplungsfunktion modifiziert werden, indem man den äußeren Lagenring 40 durch eine Scheibe ersetzt.

Aber die in den Fig. 13 und 14 gezeigte Lager/Kupplungsanordnung oder die auf die obige Weise modifizierte Scheibeneinheit mit Kupplungsfunktion besitzt insofern ein Problem, als ihre axial Länge ziemlich groß ist, da ihre Kugeln 42 und Hemmschuhe 43 der Reihe nach axial angeordnet sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende Einheit, wie etwa eine Lager- oder eine Scheibeneinheit, mit einer eingebauten Kupplungsfunktion zur Verfügung zu stellen, die in ihrer axialen Länge kurz ist.

Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in den beigefüg­ ten Patentansprüchen definierte, rotierende Einheit gelöst.

Insbesondere wird erfindungsgemäß eine rotierende Einheit mit einer Kupplungs­ funktion zur Verfügung gestellt, welche umfaßt: ein inneres Element, das an einer Welle zu befestigen ist und eine äußere Peripherie, die mit einer ersten Laufringvertiefung ge­ formt ist, und ein Paar von ersten zylindrischen Oberflächen auf beiden Seiten der ersten Laufringvertiefung besitzt; ein zylindrisches, äußeres Element, das um das innere Ele­ ment herum montiert ist und eine innere Peripherie, die mit einer zweiten Laufringvertie­ fung geformt ist, und ein Paar von zweiten zylindrischen Oberflächen auf beiden Seiten der zweiten Laufringvertiefung besitzt; eine Mehrzahl von Rollenelementen, die zwi­ schen den ersten und zweiten Laufringvertiefungen montiert sind; eine Mehrzahl von Hemmschuhen, die zwischen benachbarten Rollenelementen angeordnet sind und eine solche Länge besitzen, daß ihre beiden Enden auf den ersten und zweiten zylindrischen Oberflächen auf beiden Seiten der Laufringvertiefungen ruhen, wobei jeder Hemmschuh gebogene innere und äußere Oberflächen besitzt; einen Käfig, der zwischen dem inneren Element und dem äußeren Element montiert ist und mit Taschen zur Aufnahme der Rol­ lenelemente und mit Hemmschuhaufnahmevertiefungen zur Aufnahme der Hemmschuhe geformt ist; und elastische Vorrichtungen zum Zwingen der Hemmschuhe in eine solche Richtung, daß die gebogenen inneren und äußeren Oberflächen mit den zylindrischen Oberflächen des inneren beziehungsweise des äußeren Elements in Eingriff stehen.

Die elastischen Vorrichtung können eine Federring sein, der auf einem Ende des Käfigs montiert ist und so viele Federteile wie die Hemmschuhe besitzt, wobei die Fe­ derteile Teile des Federrings sind, der durch Einschnitte gebildet ist und so angehoben ist, daß er durch in dem einen Ende des Käfigs geformte Fenster in die jeweiligen Hemmschuhgehäusevertiefungen eingesetzt werden kann.

Anstelle der oben erwähnten Hemmschuhe können Hemmschuhe des Verbin­ dungstyps verwendet werden, die mit ihren gebogenen inneren und äußeren Oberflächen mit den zylindrischen Oberflächen des inneren beziehungsweise des äußeren Elements in Eingriff kommen, wenn sie durch zentrifugale Kräfte aufgerichtet werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, auf die elastischen Vorrichtungen zu verzichten.

Diese rotierende Einheit kann als Lager mit einer Kupplungsfunktion, indem ein äußerer Laufring als äußeres Element verwendet wird, oder als Scheibe mit einer Kupp­ lungsfunktion verwendet werden, indem eine Scheibe als äußeres Element verwendet wird.

Diese Scheibeneinheit mit einer Kupplungsfunktion sollte so gehalten werden, daß sich die Scheibe kaum bezüglich des inneren Elements neigt, damit der Riemen so stabil wie möglich geführt wird. Zu diesem Zwecke können die Rollenelemente so zwi­ schen den inneren und äußeren Laufringvertiefungen montiert sein, daß negative, radiale Vertiefungen zwischen den Rollenelementen und den inneren und äußeren Laufringver­ tiefungen geformt werden. Andernfalls können Vertiefungen des Winkelkontakttyps für die inneren und äußeren Laufringvertiefungen verwendet werden, so daß jedes Rollen­ element die Vertiefungen an vier Punkten kontaktiert.

Daher ist die rotierende Einheit nach der vorliegenden Erfindung beträchtlich kürzer in ihrer axialen Länge als herkömmliche rotierende Einheiten desselben Typs.

Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der rotierenden Ein­ heit mit eingebauter Kupplung nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf die Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Explosionsansicht eines Käfigs nach dem ersten Ausführungsbei­ spiel.

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der rotierenden Einheit mit eingebauter Kupplung nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 ist ein schematische Ansicht desselben, die seine Arbeitsweise zeigt.

Die Fig. 7A und 7B sind Querschnittsansichten verschiedener Laufringvertie­ fungen zum Führen der Rollenelemente.

Fig. 8 ist eine teilweise aufgeschnittene Vorderansicht des Käfigs und der elasti­ schen Elemente eines anderen Typs.

Fig. 9 ist eine Explosionsansicht der Fig. 8.

Fig. 10 ist ein Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der rotierenden Einheit mit eingebauter Kupplung nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 11 ist eine Explosionsansicht seines Käfigs.

Fig. 12 ist eine Draufsicht seines Hemmschuhs.

Fig. 13 ist ein Querschnitt eines herkömmlichen Lagers mit einer eingebauten Kupplung.

Fig. 14 ist ein Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 13.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1-12 beschrieben.

Die Fig. 1-4 zeigen ein Lager mit einer eingebauten Kupplung nach der vor­ liegenden Erfindung. Es umfaßt einen inneren Laufring, der auf eine Welle zu montieren ist, einen äußeren Laufring 2, der um den inneren Laufring 1 montiert ist, und einen Kä­ fig 3, der zwischen die beiden Laufringe 1 und 2 montiert ist.

Auf der äußeren Peripherie des inneren Laufrings 1 sind eine axiale, zentrale Lauf­ ringvertiefung 4 und zylindrische Oberflächen 5 auf beiden Seiten der Vertiefung 4 ge­ formt.

Die innere Peripherie des äußeren Laufrings besteht aus einer axialen, zentralen Laufringvertiefung 6 und zylindrischen Oberflächen 7 auf beiden Seiten der Vertiefung 6.

Der Käfig 3 umfaßt einen zylindrischen Käfigkörper 3a und eine ringförmige Ab­ deckung 3b. Eine Mehrzahl von Stiften 8 sind an einem axialen Ende des Käfigkörpers 3a geformt. Die Abdeckung 3b besitzt Stiftlöcher 9 zur Aufnahme der Stifte 8. Der Käfigkör­ per 3a und die Abdeckung 3b werden durch Schmelzen der in die Löcher 8 eingesetzten Stifte einstückig miteinander verbunden.

Statt dessen können, wie in Fig. 11 gezeigt, Stiftlöcher 9 und Stifte 8, die in die Löcher preßgepaßt werden, auf dem Käfigkörper 3a beziehungsweise in der Abdeckung 3b geformt werden. Auch können der Käfigkörper 3a und die Abdeckung 3b statt durch Stifte durch Zusammenschmelzen ihrer aneinander stoßenden Enden verbunden werden.

Der Käfigkörper 3a besitzt Taschen 10 und Hemmschuhgehäusevertiefungen 11, die auf dem Umfang angeordnet sind und sich zu einem axialen Ende des Käfigkörpers 3a öffnen. Ein Rollenelement 12 ist in jeder Tasche 10 aufgenommen.

Die Rollenelemente 12 können entlang der Laufringvertiefungen 4 und 6, die in den inneren und äußeren Laufringen 1 und 2 geformt sind, rollen. Die Abdeckung 3b besitzt Ausstülpungen 13, um zu verhindern, daß die Rollenelemente 12 aus den offenen Enden der Taschen 10 fallen.

Die Rollenelemente 12 können Rollen sein, auch wenn in diesem Ausführungsbei­ spiel Kugeln verwendet werden.

Ein Hemmschuh 14a ist in jeder Hemmschuhgehäusevertiefung 11 aufgenommen.

Er besitzt eine solche Länge, daß seine Enden auf den zylindrischen Oberflächen 5 und 7 auf beiden Seiten der Laufringvertiefungen 4 und 6 ruhen, und besitzt gebogene innere und äußere Endoberflächen 15, die mit den zylindrischen Oberflächen 5 auf dem inneren Lauf­ ring 1 beziehungsweise den zylindrischen Oberflächen 7 des äußeren Laufrings in Eingriff stehen (Fig. 2).

Die Hemmschuhe 14a können vom Verbindungstyp oder vom Lösetyp sein.

Jeder Hemmschuh 14a stößt an eine Wand, also an eine der einander gegenüberlie­ genden Umfangswände 11a und 11b der Hemmschuhgehäusevertiefung 11, und wird von einem elastischen Element 16, das zwischen dem Hemmschuh und der anderen, gegen­ überliegenden Umfangswand 11b angeordnet ist, vorgespannt, so daß seine gebogenen inneren und äußeren Oberflächen 15 gegen die zylindrischen Oberflächen 5 und 7 des inne­ ren Laufrings 1 beziehungsweise des äußeren Laufrings 2 stoßen.

Die elastischen Elemente 16, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden, sind Metallplatten, die jeweils einen Körper 16a mit einem Paar von elastischen Fingern 6b an beiden Enden des Körpers 16a umfassen. Sie können auch Spiralfedern oder Gum­ mielemente sein, oder sie können elastische Kunstharzelemente sein, die einstückig mit dem Käfigkörper 3a oder der Abdeckung 3b geformt sind.

Der Körper 16a jedes elastischen Elements 16 ist in einer Vertiefung 17 eingesetzt, die in der anderen gegenüberliegenden Wand 11b jeder Hemmschuhgehäusevertiefung 11 geformt ist. In diesem Zustand wird durch zweite Ausstülpungen 18, die an der Abdeckung 3b geformt sind (Fig. 3) verhindert, daß sich die elastischen Elemente 16 axial bewegen.

Wenn sich der innere Laufring 1 in der in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung dreht, wer­ den die Hemmschuhe 14a, deren gebogene innere Oberfläche 15 in Kontakt mit den zylin­ drischen Oberflächen 5 des inneren Laufrings 1 stehen, so bewegt, daß sie sich in Fig. 2 im Uhrzeigersinn drehen, so daß ihre gebogenen inneren und äußeren Oberflächen 15 mit den zylindrischen Oberflächen 5 und 7 des inneren beziehungsweise des äußeren Laufrings 2 in Eingriff kommen.

Somit wird der äußere Laufring 2 an dem Gehäuse befestigt, und es wird verhin­ dert, daß sich der innere Laufring 1 im Uhrzeigersinn dreht. Wenn der äußere Laufring 2 drehbar gehalten wird, kann die Rotation des inneren Laufrings 1 durch die Hemmschuhe 14a auf den äußeren Laufring 2 übertragen werden.

Wenn der innere Laufring 1 in einer dem in Fig. 2 gezeigten Pfeil entgegengesetzten Richtung rotiert wird, werden sich die Hemmschuhe gegen den Uhrzeigersinn neigen und die elastischen Elemente 16 elastisch verformen, so daß ihre gebogene innere Oberfläche auf den zylindrischen Oberflächen 5 des inneren Laufrings 1 rutscht. Der innere Laufring kann sich somit frei drehen.

Diese Lager/Kupplungsanordnung kann als Lager für eine zweite Ausgangswelle verwendet werden, die die Waschtrommel einer vollautomatischen Waschmaschine trägt.

Diese Lager/Kupplungsanordnung ist im Vergleich mit herkömmlichen La­ ger/Kupplungsanordnungen wesentlich kurzer in ihrer axialen Länge. Dies kommt daher, daß die Hemmschuhe 14a, die eine solche Länge besitzen, daß ihre Enden auf den zylin­ drischen Oberflächen 5 und 7 auf beiden Seiten der Laufringvertiefungen 4 und 6 der inne­ ren und äußeren Laufringe 1 und 2 ruhen, zwischen benachbarten Rollenelementen 12 angeordnet sind, die entlang der Laufringvertiefungen 4 und 6 rollen, und die Rollenele­ mente und die Hemmschuhe nicht in Reihe in der axialen Richtung angeordnet sind, wie in herkömmlichen Lager/Kupplungsanordnungen.

Weiterhin tragen bei dieser Anordnung die Rollenelemente 12 radiale Lasten, die auf den inneren Laufring 1 und den äußeren Laufring 2 wirken, so daß die Hemmschuhe 14a praktisch frei von solchen radialen Lasten sind. Die Hemmschuhe können somit die Kupplungsfunktion mit hoher Genauigkeit durchführen. Durch Verwendung von Rollen als Rollenelemente 12 ist es möglich, eine ziemlich große radiale Last zu tragen.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle des äußeren Laufrings 2, der in dem ersten Ausführungs­ beispiel verwendet wurde, eine Riemenführungsscheibe 30 verwendet. Sie besitzt auf ihrer inneren Peripherie eine Laufringvertiefung 31 und zylindrische Oberflächen 32 auf beiden Seiten der Vertiefung 31.

Die in Fig. 5 gezeigte Kupplungs/Scheibenanordnung wird zum Beispiel in einer in Fig. 6 gezeigten Anordnung verwendet. In dieser Anordnung ist der Laufring 1 fest auf einer Drehwelle 41 einer Lichtmaschine 40 montiert, die eine große Trägheit besitzt und daher dazu neigt, im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit zu rotieren. Die Scheibe 30, die um den inneren Laufring 1 montiert ist, ist mittels eines Riemens mit einer Scheibe 43 gekoppelt, die auf einer Kurbelwelle 42 montiert ist.

Wenn die Kurbelwelle 42 rotiert, neigt ihre Winkelgeschwindigkeit dazu, in einem engen Bereich zu fluktuieren. Man nehme nun an, daß die Scheibe 30, die dem äußeren Laufring 2 in Fig. 2 entspricht, durch die Kurbelwelle 42 in Fig. 2 im Uhrzeigersinn rotiert wird. Wenn die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zunimmt, kommen die Hemm­ schuhe 14a in Eingriff mit den zylindrischen Oberflächen 5 und 32 des inneren Laufrings 1 und der Scheibe 30, wodurch die Rotation der Kurbelwelle 42 auf die Drehwelle 41 der Lichtmaschine 40 übertragen wird.

Wenn die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 42 abzunehmen beginnt, wird ihre Rotationsgeschwindigkeit kleiner als die der Drehwelle 41 der Lichtmaschine 40. So­ mit rutschen die Hemmschuhe 14a auf den zylindrischen Oberflächen 5 und 32. Dann wird die Rotation der Scheibe 30 nicht mehr auf die Drehwelle 41 übertragen. Somit kann sich die Drehwelle frei drehen, so daß kein Schlupf zwischen der Scheibe 30 und dem Riemen 44 auftritt. Dies ermöglicht es, die Abnutzung des Riemens 44 und sein Schlupfgeräusch zu verringern.

Bei der Verwendung der Scheiben/Kupplungsanordnung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, auf die in Fig. 6 gezeigte Weise neigt, wenn eine positive radiale Lücke zwischen jedem Rollenelement 12, das in der Form einer Kugel ist, und den Laufringvertiefungen 4 und 31 existiert, die Scheibe dazu, sich in der axialen Richtung zu bewegen, da die axiale Lücke einige bis einige zehn Mal größer ist als die radiale Lücke. Wenn sich die Scheibe 30 axial bewegt, neigt sie auch dazu, sich bezüglich dem inneren Laufring 1 zu neigen. Dies macht es schwierig, den Riemen 44 stabil zu führen.

Daher wird in der in Fig. 7A gezeigten Anordnung eine negative radiale Lücke zwischen jeder Kugel 12 und den inneren und äußeren Laufringvertiefungen 4 und 31 ge­ formt. Durch eine solche negative Lücke ist es möglich, die axiale Lücke zwischen jeder Kugel 12 und den Laufringvertiefungen 4 und 31 zu verringern. Die Scheibe 30 neigt sich daher weniger leicht bezüglich dem inneren Laufring 1, so daß der Riemen 44 stabil geführt werden kann.

In der Anordnung der Fig. 7B sind die inneren und äußeren Laufringvertiefungen 4 und 31 Vertiefungen des Winkelkontakttyps, die geeignet sind, mit jedem Rollelement 12 jeweils an zwei Punkten, also an insgesamt vier Punkten in Kontakt zu kommen. Die axiale Lücke zwischen jeder Kugel und solchen Laufringvertiefungen 4 und 31 des Winkelkon­ takttyps ist noch kleiner als die axiale Lücke in der Anordnung der Fig. 7A. Daher ist es möglich, die axiale Bewegung der Scheibe 30 noch weiter zu verringern und die Festigkeit gegenüber einer Neigung bezüglich des inneren Laufrings 1 zu erhöhen.

Ein weitere Vorteil dieser Anordnung ist, daß der Kontaktwinkel zwischen den Kugeln und den Laufringvertiefungen 4 und 31 relativ groß ist. Je größer der Kontaktwin­ kel ist, desto höher ist die Stoßlasttragekapazität der Anordnung.

Die Fig. 8 und 9 zeigen einen modifizierten Käfig 3 und ein modifiziertes elasti­ sches Element 16. Der Käfig 3 umfaßt einen Käfigkörper 3a und eine ringförmige Abdec­ kung 3b, die auf einem Ende des Käfigkörpers 3a montiert ist.

Die Abdeckung 3b ist mit dem Käfigkörper auf die gleiche Weise verbunden, wie in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel gezeigt. Daher sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.

Der Käfigkörper 3a besitzt Taschen 10 und Hemmschuhgehäusevertiefungen 11, die entlang des Umfangs abwechselnd miteinander angeordnet sind und sich an einem axia­ len Ende des Käfigkörpers 3a öffnen. Ausstülpungen 13 sind an der Abdeckung 3b ge­ formt, um zu verhindern, daß die in den Taschen 10 aufgenommenen Rollenelemente aus den Taschen 10 fallen. Ein Hemmschuh 14a ist in der Hemmschuhgehäusevertiefung 11 montiert.

Das elastische Element 16 ist ein Federring 17 mit einer Mehrzahl von Löchern 18.

Ausstülpungen 19 sind auf dem anderen axialen Ende des Käfigkörpers 3a geformt.

Der Federring 17 ist an dem anderen axialen Ende des Käfigkörpers 3a durch Preß­ passen der Ausstülpungen 19 in die Löcher 18 und durch wahlweises Schmelzen der Spit­ zen der Ausstülpungen 19 befestigt.

Der Federring 17 besitzt ebensoviele Federfinger 20 wie es Hemmschuhe 14a gibt.

Sie werden durch Schneiden des Rings und Anheben der durch die Schnitte gebildeten Bereiche geformt. Die werden durch Fenster 21, die in dem anderen axialen Ende des Kä­ figkörpers 3a geformt sind, in die Hemmschuhgehäusevertiefungen 11 eingesetzt, um die Hemmschuhe 14a in der Umfangsrichtung des Käfigs 3 vorzuspannen.

Durch Verwendung des Federrings 17 mit einer Mehrzahl von Federfingern 20 als elastischen Elementen 16 ist es möglich, die Anzahl der Teile zu verringern und die Arbeit des Zusammensetzen im Vergleich mit der Anordnung, in der eine Mehrzahl von getrenn­ ten elastischen Elementen eines nach dem anderen in die Hemmschuhgehäusevertiefungen 11 eingesetzt wird, zu vereinfachen. Die Herstellungskosten sind somit gering.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung. In diesem Ausführungsbeispiel werden anstelle der Hemmschuhe 14a des Lösetyps aus dem ersten Ausführungsbeispiel Hemmschuhe 14b des Verbindungstyps verwendet.

Ansonsten ist diese Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich dem ersten Ausführungs­ beispiel, außer daß der Käfig 3 eine etwas andere Form besitzt und daß keine elastischen Elemente vorgesehen sind. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.

Fig. 12 zeigt einen Hemmschuh 14b des Verbindungstyps. Sein Schwerpunkt G ist um einen Abstand δ in Umfangsrichtung von der Verbindungslinie der Kontaktpunkte a und b zwischen den gebogenen inneren und äußeren Oberflächen 15 des Hemmschuhs 15b und den inneren und äußeren Laufringen 1 und 2 entfernt. Somit eignet er sich dazu, unter Einwirkung einer zentrifugalen Kraft aufgerichtet zu werden.

In dem dritten Ausführungsbeispiel rollen, wenn der äußere Laufring 2 in der Pfeil­ richtung in Fig. 10 rotiert, die Rollenelemente 12 in Kontakt mit der Laufringvertiefung 6 des äußeren Laufrings 2, so daß der Käfig 3 in der gleichen Richtung wie der äußere Lauf­ ring 2 mit einer geringen Geschwindigkeit als der Laufring 2 gedreht wird.

Die Hemmschuhe 14b werden mit derselben Geschwindigkeit wie der Käfig um die Achse des Käfigs gedreht. Da sie aber am Punkt b mit dem äußeren Laufring 2 in Kontakt stehen, der mit einer höheren Geschwindigkeit rotiert als der Käfig, werden sie aufgerich­ tet, indem sie von dem äußeren Laufring am Punkt b gezogen werden.

Da es sich außerdem um Hemmschuhe des Verbindungstyps handelt, werden sie automatisch unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft aufgerichtet, bis sie mit dem äußeren Laufring 2 und dem inneren Laufring 1 an den Kontaktpunkten b und a in Eingriff kom­ men. Die Rotation des äußeren Laufrings 2 wird somit auf den inneren Laufring 1 über­ tragen.

Wenn der innere Laufring 1 schneller zu rotieren beginnt als der äußere Laufring 2, werden die Hemmschuhe 14b geneigt, so daß sie sich von den Laufringen 1 und 2 lösen.

Dann wird die Rotation des äußeren Laufrings 2 nicht mehr auf den inneren Laufring 1 übertragen.

Wenn der äußere Laufring 2 in der Richtung entgegen dem in Fig. 10 gezeigten Pfeil gedreht wird, werden die Hemmschuhe durch den rotierenden Käfig 3 so bewegt, daß ihre gebogenen inneren und äußeren Oberflächen 15 in Kontakt mit den zylindrischen Oberflächen 5 und 7 des inneren beziehungsweise des äußeren Laufrings 1 und 2 bleiben.

Aber in diesem Zustand werden die Laufringe 14b von dem äußeren Laufring 2 in eine solche Richtung gedrückt, daß sie sich neigen, so daß die Hemmschuhe 14b mit keiner der zylindrischen Oberflächen 5 oder 7 in Eingriff stehen. Der äußere Laufring 2 dreht sich dann frei.

Durch Verwendung der Hemmschuhe des Verbindungstyps in dem dritten Aus­ führungsbeispiel ist es möglich, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten elasti­ schen Elemente 16 wegzulassen. Dies ermöglicht es, die rotierende Einheit mit der einge­ bauten Kupplung einfacher und mit geringeren Kosten zusammenzubauen.

Ein weiterer Vorteil des Weglassens der elastischen Elemente 16 ist die Tatsache, daß es möglich ist, den Kontaktoberflächendruck zwischen den Hemmschuhen 14b und den inneren und äußeren Laufringen 1 und 2 und somit das Drehmoment im Leerlauf der Kupp­ lung zu verringern. Außerdem ist es durch Montieren von zusätzlichen Hemmschuhen 14b an den Stellen, an denen sich sonst die elastischen Elemente 16 in der Anordnung befinden, möglich, die Drehmomentkapazität der gesamten Anordnung zu erhöhen.

Das Weglassen der elastischen Elemente 16 ermöglicht auch eine Fehlfunktion der Vorrichtung aufgrund der Resonanz der elastischen Elemente 16 vollständig auszuschlie­ ßen.

Anstelle des äußeren Laufrings 2 kann die in Fig. 5 verwendete Scheibe oder eine Rolle verwendet werden.

Das rotierende Element nach der vorliegenden Erfindung ist somit in seiner axialen Länge erheblich kürzer als herkömmliche rotierende Elemente, bei denen die Rollenelemen­ te und Hemmschuhe axial der Reihe nach angeordnet sind.

Da alle radialen Lasten, die auf das innere Element und auf das äußere Element wirken, von den Rollenelementen getragen werden, sind die Hemmschuhe praktisch frei von radialen Lasen. Somit arbeitet die Kupplung mit hoher Genauigkeit. Ihre Lebensdauer ist ebenfalls hoch.

Da die Rollenelemente und die Hemmschuhe durch den einzigen gemeinsamen Käfig in ihrer Position gehalten werden, ist es möglich, die rotierende Einheit mit einer geringeren Zahl von Teilen und mit geringeren Kosten herzustellen.

In der Anordnung, in der die Hemmschuhe des Verbindungstyps verwendet werden, ist es möglich, die elastischen Elemente wegzulassen. Eine solche rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion kann leichter und mit geringeren Kosten zusammengebaut wer­ den.

Sowohl das Lager mit einer eingebauten Kupplung, wie es in Anspruch 4 bean­ sprucht ist, als auch die rotierende Einheit mit einer eingebauten Kupplung nach Anspruch 5 sind in ihrer axialen Länge kurz.

Durch Montieren von Kugeln als Rollenelemente zwischen den inneren und äußeren Laufringvertiefungen auf solche Weise, daß negative radiale Lücken zwischen den Kugeln und den Laufringvertiefungen geformt werden, ist es möglich, die Neigung des äußeren Elements auf ein Minimum zu reduzieren. Somit kann, wenn dieses äußere Element eine Scheibe ist, diese einen Riemen stabil führen.

Durch Montieren von Kugeln als Rollenelemente zwischen Laufringvertiefungen des Winkelkontakttyps kann das äußere Element noch sicherer vor einer Neigung bewahrt werden und kann eine höhere Stoßlast aufnehmen.

Claims (7)

1. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
ein inneres Element (1), das an einer Welle zu befestigen ist und eine äußere Peri­ pherie, die mit einer ersten Laufringvertiefung (4) geformt ist, und ein Paar von ersten zylindrischen Oberflächen (5) auf beiden Seiten der ersten Laufringvertiefung besitzt;
ein zylindrisches, äußeres Element (2), das um das innere Element herum montiert ist und eine innere Peripherie, die mit einer zweiten Laufringvertiefung (6) geformt ist, und ein Paar von zweiten zylindrischen Oberflächen (7) auf beiden Seiten der zweiten Laufring­ vertiefung besitzt;
eine Mehrzahl von Rollenelementen (12), die zwischen den ersten und zweiten Laufringvertiefungen montiert sind;
eine Mehrzahl von Hemmschuhen (14a), die zwischen benachbarten Rollenelemen­ ten angeordnet sind und eine solche Länge besitzen, daß ihre beiden Enden auf den ersten und zweiten zylindrischen Oberflächen auf beiden Seiten der Laufringvertiefungen ruhen, wobei jeder Hemmschuh gebogene innere und äußere Oberflächen besitzt;
einen Käfig (3), der zwischen dem inneren Element und dem äußeren Element mon­ tiert ist und mit Taschen (10) zur Aufnahme der Rollenelemente und mit Hemmschuhauf­ nahmevertiefungen (11) zur Aufnahme der Hemmschuhe geformt ist; und
elastische Vorrichtungen (16) zum Zwingen der Hemmschuhe in eine solche Rich­ tung, daß die gebogenen inneren und äußeren Oberflächen mit den zylindrischen Ober­ flächen des inneren beziehungsweise des äußeren Elements in Eingriff stehen.

2. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Vorrichtungen ein Federring (20) sind, der auf einem Ende des Käfigs (3) montiert ist und so viele Federteile (20) besitzt, wie es Hemmschuhe (14a) gibt, wobei die Federteile Teile des Federrings sind, der durch Einschnitte gebildet ist und so angehoben ist, daß er durch in dem einen Ende des Käfigs geformte Fenster (21) in die jeweiligen Hemmschuhgehäusevertiefungen eingesetzt werden kann.

3. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
ein inneres Element (1), das an einer Welle zu befestigen ist und eine äußere Peri­ pherie, die mit einer ersten Laufringvertiefung (4) geformt ist, und ein Paar von ersten zylindrischen Oberflächen (5) auf beiden Seiten der ersten Laufringvertiefung besitzt;
ein zylindrisches, äußeres Element (2), das um das innere Element herum montiert ist und eine innere Peripherie, die mit einer zweiten Laufringvertiefung (6) geformt ist, und ein Paar von zweiten zylindrischen Oberflächen (7) auf beiden Seiten der zweiten Laufring­ vertiefung besitzt;
eine Mehrzahl von Rollenelementen (12), die zwischen den ersten und zweiten Laufringvertiefungen montiert sind;
eine Mehrzahl von Hemmschuhen (14b), die zwischen benachbarten Rollenelemen­ ten angeordnet sind und eine solche Länge besitzen, daß ihre beiden Enden auf den ersten und zweiten zylindrischen Oberflächen auf beiden Seiten der Laufringvertiefungen ruhen, wobei jeder Hemmschuh gebogene innere und äußere Oberflächen besitzt; und
einen Käfig (3), der zwischen dem inneren Element und dem äußeren Element mon­ tiert ist und mit Taschen (10) zur Aufnahme der Rollenelemente und mit Hemmschuhauf­ nahmevertiefungen (11) zur Aufnahme der Hemmschuhe geformt ist;
wobei die Hemmschuhe vom Verbindungstyp sind, wobei sie an ihren gebogenen inneren und äußeren Oberflächen mit den zylindrischen Oberflächen (5, 7) des inneren beziehungsweise des äußeren Elements (1, 2) in Eingriff stehen, wenn sie unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft aufgerichtet werden.

4. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Element (2) ein äußerer Laufring für ein Lager ist.

5. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Element (2) eine Scheibe (30) zum Führen eines Riemens (44) ist.

6. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenelemente Kugeln sind, die zwischen den inneren und äußeren Laufringvertiefungen derart montiert sind, daß negative radiale Lücken zwi­ schen den Kugeln und den Laufringvertiefungen gebildet werden.

7. Rotierende Einheit mit einer Kupplungsfunktion nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenelemente Kugeln sind und daß die inneren und äußeren Laufringvertiefungen Vertiefungen des Winkelkontakttyps sind, die ermöglichen, daß jede der Kugeln die Laufringvertiefungen an vier Punkten kontaktiert.