DE2001399B2 - Freilaufkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einem Paar gleichachsiger Räder und mindestens einem dazwischen angeordneten federnden Sperrglied, das in einem Drehsinn des einen Rades in bezug auf das andere einrastet und somit beide Räder miteinander drehfest verbindet und im anderen Drehsinn über die Raststellen federnd hinwegspringt.

Die bekannten Freilaufkupplungen dieser Art haben gegenüber Freilaufkupplungen anderer Gattungen den Vorteil der Einfachheit, indem ihr meistens aus federndem Material hergestelltes Sperrglied als einziges zusätzliches Werkstück zwischen den Rädern auftritt. Das Sperrglied kann in bekannter Ausführung z. B. die ! orm eines flachen geschlitzten Ringes mit in entgegengesetzten Richtungen seitlich ausgebogenen Enden haben (FR-PS I 238 625) oder aus einer flachen Nabe mit zwei kurzen kräftigen radialen Armen und jeweils einseitig daran ansetzenden, federnden Greifringabschnitten bestehen (CH-PS 256 922).

Da die Sperrglieder dieser bekannten Freilaufkupplungen auf Druck und Biegung beansprucht sind, eignen sie sich nicht zur Übertragung größerer Drehmomente. Zur Vermeidung einer Knickung oder sonstigen Oberbeanspruchung des Sperrglieds müßte dieses so kräftig sein, daß es nur hart nachgeben und daher eine unzulässige Reibung verursachen würde.

Demgegenüber hätte eine Freilaufkupplung mit starren, federbelasteten Sperrgliedern, z.B. mit Klauen

oder einer Verzahnung, wiederum den Nachteil, daß sie aufwendiger wäre, indem Sperrglied und zugeordnete Feder getrennt hergestellt dnd eingebaut werden müßten (vgl. GB-PS 1 t07 129). Das gleiche gilt analog für eine weitere bekannte Ausführung, bei der die starren Kupplungsteile statt durch eine Feder mittels einer Kulissenführung mit Schrägflächen durch das übertragene Drehmoment axial gegeneinander gedrf!::ki herden (US-PS2 797 783).

Es sind ferner federlose Freilaufkupplungen mit star ren Sperrgliedern bekannt, bei denen Grate zwischen den Raststellen die Sperrglieder formschlüssig hin urici her zu schwenken zwingen. Da bei diesen bekannten Kupplungen jedes Sperrglied mindestens zehnmal hin und zehnmal her pro Radumdrehung schwenken muß, würde offensichtlich keine Lagerungsart desselben den sich bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten von einigen tausend Umdrehungen pro Minute ergebenden Anforderungen standhalten.

In anderem Zusammenhang ist eine Flachformfeder mit tordierten radialen Armen und daran ansetzende!; Kreisringabschnitten bekannt (US-PS ! 717 035).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung der eingangs bezeichneten Art 71: schaffen, die bei einfachstemAufbau geeignet ist, größere Drehmomente zu übertragen, in Freilaufrichtung aber verhältnismäßig geringe Reibung erzeugt und schnell umlaufen kann.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß da durch gelöst, daß die beiden einander zugewendeten Seiten der Räder je mit einer in einer Kreisringzone angeordneten Reihe von gegenüberliegenden, an sich bekannten Raststellen versehen sind und das dazwischenliegende, als Flachformfeder an sich bekannte Sperrglied aus mindestens einem starren Kreisringabschnitt mit über die Raststellen hinweglaufenden Endabschnitten besteht, der in seiner Mitte über einen tordierten, radial verlaufenden Federarm mit einer auf der getriebenen Welle festgelegten Nabe verbunden ist. Die neu vorgeschlagene Freilaufkupplung hat den

Vorteil, daß der unter Lastaufdruck und Biegung beanspruchte !Creisringabschnitt so ausgebildet sein kann, daß er sich wie ein starrer Körper verhält. Die durch die Arbeitsweise der Kupplung geförderte Federung wird allein durch den radialen Federarm gewährleistet.

Da das durch die Kupplung zu übertragende Drehmoment den radialen Arm lediglich auf Zug beansprucht, braucht er nicht kräftig zu sein. Das Torsionsmoment, das er auf die Sperrglieder ausübt, und dementsprechend auch die Reibung zwischen dem Sperrglied und den Rädern kann daher selbst bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten des einen Rads gegenüber dem anderen sehr klein gehalten werden. Die neue Freilaufkupplung eignet sich insbesondere für das Wechsleraggregat einer Uhr mit Hand- und Selbstaufzug.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Schnitt,

F j g. 2 eine Draufsicht und

Fig.3 einen Schnitt längs Linie A-B in Fig.2 der Freilaufkupplung,

Die dargestellte Freilaufkupplung ist zwischen zwei auf einer gemeinsamen Welle 1 sitzenden Rädern 2 und

3 angeordnet Während das Rad 2 auf einem Bund 4 der Welle 1 Jose sitzt, ist das Rad 3 auf einem mit Preßsitz auf die Welle 1 gesetzten Ritzel 5 vernietet

Die Wirkung der Freilaufkupplung wird durch ein einziges, zwischen den Rädern 2 und 3 liegendes, ausgestanztes Sperrglied 6 gewährleistet. Dieses Sperrglied besteht aus einer auf dem Weilenbund 4 lose sitzenden Nabe 7, drei von der Nabe abstehenden, gleichmäßig über den Umfang verteilten, schmalen, radialen Federarmen 8, 9, 10 und drei je am Ende eines dieser Federarme ansetzenden Kreisringabschnitten 11, 12, 13. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, bilden die bogenförmigen Kreisringabschnitte 11, 12, 13 zusammen eine Kreiszone um die Achse der Nabe 7. Sie sind jeweils in ihrer Mitte durch die zugehörigen Federarme 8, 9, 10 gehalten. Die beiden Enden jedes Kreisringabschnitts U, 12, '3 sind, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich, um Kanten 14, 15 in entgegengesetzten Richtungen aus der Ebene des gestanzten Sperrglieds 6 gebogen, und zwar sind gemäß Fig. 1 die einen Enden 11a, 12a, 13a der Kreisringabschnitie 11,12, 13 gegen das Rad 2 und die anderen Enden 116, 120, 136 gegen das andere Rad 3 hin geneigt. Die Endabschnitte 11a, 12a, 13a bzw. 116, 126, 136 wirkten mit Raststellen zusammen, die auf den einander zugewandten Seiten des Rades 2 bzw. 3 vorgese- 3^ hen sind. An sich könnten diese Raststellen aus Vorsprüngen, etwa in Form einer Kronzahnung, bestehen. Im dargestellten Beispielsfall sind sie jedoch wesentlich einfacher als kreisförmige Stanzlöcher hergestellt worden. Jedes Rad der Kupplung weist eine Reihe von solchen Stanzlöchern auf, die in der gegenüber den Kreisringabschnitten 11, 12, 13 liegenden Kreiszone gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Ihre Anzahl in beiden Rädern ist jedoch aus nachstehend dargelegten Gründen verschieden. So ist das Rad 2 mit acht Löehern 16 und das Rad 3 mit sechs Löchern 17 versehen.

Das Rad 3 wird in Abhängigkeit der Neigung der beiden Enden jedes Kreisringabschnitts 11, 12, 13 in einem derartigen Abstand vom Rad 2 auf die Welle 1 gesetzt, daß jeder einzelne radiale Federarm 8, 9 oder 10 mit einem Torsionsmoment vorgespannt ist, wenn die abgerundeten Enden des durch ihn gehaltenen Kreisringahschnitts an den Rädern 2, 3 anliegen, und daß dieses Torsionsmoment mindestens so lange aufrechterhalten Lleibt, bis das eine Ende des betreffenden Kreisringabschnitts in ein Stanzloch 16 des Rades 2 und das andere Ende in ein Slanzloch 17 des Rades 3 eingetreten ist. Die Abmessungen der radialen Federarme 8, 9, 10 können mühelos so gewählt werden, daß die durch vorstehende Bedingung verursachte Verformung noch lern der Elastizitätsgrenze des Materials der Federarme liegt.

Die durch die Federarme 8, 9, 10 über die Kreisringabschnitte 11,12,13, die sich auf das fest auf der Welle

4 sitzende Rad 3 abstützen, gegen das Rad 2 ausgeübte Kraft drückt das letztere gegen einen an der Welle 4 ausgebildeten Anschlag 18. Da die drei durch die Federarme 8, 9, 10 auf das Rad 2 ausgeübten Kräfte sich während des Betrieo.s einzeln ändern können, könnte das Rad 2 gegenüber der Welle 4 eine schräge Stellung einnehmen. Seine Neigung wird jedoch durch eine Reihe von auf dem Rad 3 vorgesehenen Anschlägen 19 begrenzt, so daß jede Klemmwirkung des Rads 2 auf dem Bund 4 ausgeschlossen ist

Die Arbeitsweise der beschriebenen Freilaufkupplung wird nachstehend unter der Voraussetzung beschrieben, daß das Rad 2 zwei als antreibendes Rad arbeitet und sich in Richtung des Pfeils a dreht, während das Rad 3 zunächst stillsteht. Es sei ferner angenommen, daß zu Beginn keiner der Kreisringabschnitte 11, 12, 13 mit einem seiner Enden in eines der Stanzlöcher 16 oder 17 hineinragt

Je nach den Reibungsverhältnissen zwischen den abgerundeten Enden der Kreisringabschnitte 11, 12, 13 und den beiden Rädern der Kupplung steht am Anfang das Sperrglied 6 zusammen mit dem Rad 3 still oder dreht sich mit dem Rad 2. Im ersten Fall wird sich das Rad 2 gegenüber dem Sperrglied 6 so weit drehen, bis eines der Enden 11a, 12a, 13a in eines der Stanzlöcher 16 eintritt Wegen der gewählten Anzahl Stanzlöcher 16 kann nur immer ein einziger Endabschnitt 11a, 12a oder 13a in ein Stanzloch 16 eintrete". Sobald der abgerundete Endabschnitt z. B. gemäß i·' i g. 2 der Endabschnitt 11a, durch den Rand eines Stanzlochs 16 erfaßt wird, dreht sich das Sperrglied 6 zusammen n.it dem Rad 2. Es werden deshalb kurz darauf die Endabschnitte 116, 126 und 136 in drei um 120° gegeneinander versetzte Stanzlöcher 17 des Rads 3 eintreten. Derjenige Kreisringabschnitt, dessen gegenüberliegendes Ende durch ein Stanzloch 16 des Rads 2 mitgenommen wurde, gerät dadurch in Sperrlage und treibt das Rad 3 an, das nun über diesen Kreisringabschnitt mit dem Rad 2 drehfest verbunden ist.

Im zweiten Fall, wo sich am Anfang das Sperrglied 6 zusammen mit dem Rad 2 dreht, wird das Sperrglied so weit mitgenommen, bis die Enden 116, 126, 136 der Kreisringabschnitte gegenüber dem Rad 3 die in F i g. 2 dargestellte Lage erreichen. Dann bleibt das Sperrglied 6 zusammen mit dem Rad 3 im Stillstand, bis sich das Rad 2 so weit gedreht hat, daß einer der Endabschnitte 11a, 12a, 13a in ein Stanzloch 16 eintritt. Der zugehörige Kreisringabschnitt gerät dann wie im ersten Fall in Sperrlage.

Die beschriebene Freilaufkupplung hat gegenüber einer mit einer gleichen Anzahl Stanzlönhern in beiden Rädern den Vorteil- daß der größtmögliche Winkel, um welchen sich das antreibende Rad gegenüber dem angetriebenen in Mitnahmerichtung drehen kann, auf ein Drittel reduziert ist. Um dieses Ergebnis zu erreichen, genügt es jedoch nicht, die beiden Räder der Kupplung mit einer ungleichen Zahl Stanzlöchern zu versehen. Dazu muß noch mindestens eine dieser Zahlen durch drei (Anzahl der Kreisringabschnitte) unteilbar sein.

in de- dem Pfeil a entgegengesetzten Drehrichtung des Rades 2 gleiten dessen Stanzlöcher 16 über die Enden 11a, 12a, 13a der Kreisringabschnitte hinweg, ohne das Rad 3 zu beeinflussen, das dann stillstehen kann. Bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten des Rads 2 in dieser Richtung wt.den die Endabschnitte 11a, 12a, 13a infolge ihrer Trägheit nicht mehr in die Stanzlöcher eintreten, so daß die einzigen durch die Art der beschriebenen Kupplung bedingten Verluste aus der Reibung der abgerundeten Endabschnitte des Sperrglieds an der entsprechenden Radseite bestehen.

In der Stellung nach F i g. 2 befindet sich der Kreisringabschnitt 11 in Sperrlage, während die beiden anderen Kreisringabschnitte frei sind. Die vom antreibenden Rad 2 auf den Endabschnitt 11a ausgeübte Kraft und die vom Rad 3 auf den gegenüberliegenden Endabschnitt 116 ausgeübte Gegenkraft sind der Größe nach einander gleich. Ihre Resultierende ist radial gerichtet,

so daß der den Kreisringabschnitt in dessen Mitte haltende Federarm 8 außer auf Torsion nur noch auf Zug beansprucht wird. Lediglich derjenige Kreisringabschnitt 11, 12 oder 13, welcher sich in Sperrlage befindet, wird auf Druck und Biegung belastet. Wie bereits erwähnt, kann er jedoch im Hinblick darauf so bemessen werden, daß er sich wie ein starrer Körper verhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Freilaufkupplung mit einem Paar gleichachsiger Räder und mindestens einem dazwischen angeordneten federnden Sperrglied, das in einem Drehsinn des einen Rades in bezug auf das andere einrastet und somit beide Räder miteinander drehfest verbindet und im anderen Drehsinn über die Raststellen federnd hinwegspringt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einander zugewendeten Seiten der Räder (2, 3) je mit einer in einer Kreisringzone angeordneten Reihe von gegenüberliegenden, an sich bekannten Raststellen (16, 17) versehen sind und das dazwischenliegende, als Flachformfeder an sich bekannte Sperrglied (6 bis 13) aus mindestens einem starren Kreisringabschnitt (11; 12; 13) mit über die Raststellen hinweglaufenden Endabbchnitten (11a, Hb; 12a, 120; 13a, 136) besteht, der in seiner Mitte über einen tordierten, radial verlaufenden Federarm (8; 9; 10) mit einer auf der getriebenen Welle (1) festgelegten Nabe (5) verbunden ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raststellen (16, 17) beider Räder (2, 3) in bekannter Weise als regelmäßig um die gemeinsame Achse der Räder verteilte Stanzlöcher ausgebildet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzlöcher (16, ¹^) rund und die Endabschnitte (11a. 11b; 12a. 12b; 13a, 13b) des Kreisringabschnitts (11; 12; 13) abge. indet sind.

4. Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kreisringabschnitte (11, 12, 13) vorgesehen und daß die Anzahl der Stanzlöcher (16, 17) in beiden Rädern (2, 3) ungleich und nicht beide durch die Anzahl der Kreisringabschnitte teilbar sind.

5. Kupplung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile des Sperrgliedes (6 bis 13) als ausgestanztes Einzelstück ausgebildet und die beiden Enden (Ha, Hb; 12a, 12b; 13a, 13b) der Kreisringabschnitte (11; 12; 13) in entgegengesetzten Richtungen aus der Ebene dieses Einzelstücks herausgebogen sind.