DE2437412B2 - Klemmkörper-Freilaufkupplung aus einem handelsüblichen Rillen Kugellager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kleinmkörper-Freilaufkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Klemmkörper-Freilaufkupplungen zeichnen sich durch minimalen Raumbedarf aus; denn sie haben gleiche Außenabmessungen wie entsprechende genormte Rillenkugellager. Die gedrängte Bauweise ist nur aufgrund der Unterbringung der Klemmkörper in demjenigen Raum des Käfigs möglich, der in Umfangsrichtung zwischen den Kugeln und seitlich von der radialen Mittelebene vorhanden ist. Dieser Raum ist beschränkt.

Bei einer bekannten Klemmkörper-Freilaufkupplung der beschriebenen Art (DE-AS 12 64 886) ist jeweils ein Klemmkörper in jeder Tasche untergebracht. Dieser Klemmkörper ist auf beiden Breitseiten von einer Feder beaufschlagt, wobei diese Federn in Ausnehmungen der in Umfangsrichtung weisenden Taschenwände sitzen und aufgrund ihrer in radialer Richtung versetzten Anordnung ein Moment im Einkuppelsinn auf den Klemmkörper ausüben. Durch die ständig wirkenden Federkräfte werden die Klemmkörper ständig mit den Borden am Außen- und Innenlaufring in Berührung gehalten, um im Bedarfsfall die Kupplung sofort in Eingriff zu bringen. Das durch die Federn aufgebrachte Moment muß die hierzu erforderliche Größe haben und sollte andererseits so klein wie möglich gehalten werden, damit das in Freilauf-Drehrichtung wirkende Reibmoment und der damit verbundene Verschleiß so klein wie möglich gehalten werden können. Ist die Federkraft zu klein, so besteht die Gefahr, daß beim Einkuppeln nicht alle Klemmkörper gleichzeitig in Eingriff kommen. Dies hat zur Folge, daß das erforderliche Drehmoment nicht voll übertragen werden kann. Der richtigen Dimensionierung der Federn kommt also große Bedeutung zu. Sie ist im bekannten Falle dadurch erschwert, daß sich die unvermeidlichen Fertigungstoleranzen der jedem Klemmkörper zugeordneten zwei Federn im ungünstigen Sinne summieren können.

Bei der bekannten Klemmkörper-Freilaufkupplung ist das übertragbare Drehmoment aufgrund der der Zahl der Klemmkörper-Aufnahmetaschen entsprechenden Anzahl von Klemmkörpern begrenzt Um größere Drehmomente zu übertragen, verwendet man teuere Spezialfreiläufe, bei denen zwischen zwei Kugellagerreihen ein Klemmkörperkranz angeordnet ist (Katalog »Morse«, Stieber-Freiläufe, S. A-85). Derartige Freiläufe sind vor allem deshalb teuer, weil bei ihnen nicht die Teile von serienmäßig in größeren Stückzahlen hergestellten genormten Rillenkugellagern verwendet werden können.

Bei einer Klemmkörper-Freilaufkupplung ohne Rillenkugellager ist bekannt, einen geschlossenen Klemmkörperkranz vorzusehen, dessen Klemmkörper sich jeweils mit einer achsparallelen Nase an einer Seite auf der anderen, glatt ausgebildeten Seite des benachbarten Klemmkörpers abstützen (DE-AS 11 57 037). Die Klemmkörper sind dabei mittels einer ringförmigen Schraubenfeder einzeln angefedert

Schließlich ist eine Klemmkörper-Freilaufkupplung ohne Rillenkugellager bekannt, bei der in Umfangsrichtung Klemmkörper ohne Nase mit Zwischenstücken abwechseln (1¹S-PS 27 35 527). Jedes Zwischenstück hat auf einer Seite eine achsparallele Nase zur Abstützung des auf dieser Seite benachbarten Klemmkörpers und auf der anderen Seite eine Ausnehmung mit einer darin angeordneten Schraubendruckfeder, die auf den hier angeordneten Klemmkörper wirkt.

Bei keiner dieser bekannten Klemmkörper-Freilaufkupplungen sind mehrere Klemmkörper gruppenweise in je einer Tasche eines relativ zu den Laufringen frei umlaufenden Käfigs untergebracht. Dies ist allerdings bei einer Klemmkörper-Freilaufkupplung mit in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten Wälz- und Klemmkörpern bekannt (US-PS 21 13 722). Dort sind jeweils zwischen den Wälzkörpern Gruppen von aus Blech gestanzten, über ihre glatten Seitenflächen aneinanderliegenden Klemmkörpern angeordnet. Hierdurch soll eine Fertigungsvereinfachung dahingehend erzielt werden, daß das übliche Schleifen der gewölbten Klemmkörper-Klemmflächen eingespart ist und stattdessen eine einfache Abrundung vorgesehen ist. Dem Fachmann ist klar, daß dort allenfalls nur ein Teil der Klemmkörper jeder Klemmkörpergruppe trägt, d. h. ein Drehmoment übertragen kann.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung aus einem handelsüblichen Rillenkugellager der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß größere Drehmomente übertragen werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Bei der Erfindung wird durch eine Verdoppelung der Klemmkörperzahl auch das übertragbare Drehmoment verdoppelt. Bei bestimmten Lagerreihen ist sogar möglich, die Klemmkörper-Aufnahmetaschen zur Aufnähme von jeweils drei oder vier Klemmkörpern zu gestalten. In diesem Fall wird das übertragbare Drehmoment verdreifacht oder gar vervierfacht.

Die auf je einer Seite jedes Klemmkörpers vorgesehene Nase ermöglicht eine optimale Kraftübertragung in Umfangsrichtung zwischen den Klemmkörpern und trägt gleichzeitig zur Versteifung, insbesondere zur Erhöhung der Knickfestigkeit der Klemmkörper bei.
Bei der Erfindune ist ie Tasche nur eine Feder zum

Aufbringen eines Schwenkmomentes auf alle Klemmkörper in Klemmrichtung vorgesehen. Es ist also keine Einzelanfederung der Klemmkörper wie bei bekannten Klemmkörper-Freilaufkupplungen erforderlich. Es ist überraschend, daß dennoch eine Verdoppelung bei zwei 5 Klemmkörpern je Tasche bzw. eine VervV Ifachung bei mehreren Klemmkörpern je Tasche erzielbar ist. Diese Wirkung ergibt sich nur dadurch, daß sich der Käfig eines Rillenkugellagers mit etwa der halben Drehzahl des Lauf rings iütbewegt Der Käfig nimmt also auch diejenigen Klemmkörper, welche nicht unmittelbar durch Federkraft beaufschlagt sind, beim Drehen in Freilaufrichtung der Kupplung mit und bringt sie in Anlage über die Nasen, so daß die Feder alle Klemmkörper in einer Tasche beaufschlagen und in korrekte Bereitstellung für einen erneuten Kupplungsvorgang bringen kann.

Dall nur eine Feder zur Anfederung aller Klemmkörper in einer Tasche vorgesehen ist, erleichcert die Dimensionierung der insgesamt auf die Klemmkörper wirkenden Federkraft und damit des Anfedermoments. Außerdem braucht je Klemmkörper-Aufnahmetasche nur eine Ausnehmung gefertigt und nur eine Feder vorgesehen zu werden, was die Herstellung vereinfacht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in len Zeichnungen dargestellten AusführungsheisDipIs näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Klemmkörpers für eine Klemmkörper-Freilaufkupplung nach der Erfindung;

Fig.2 eine Teil-Stirnansicht einer Klemmkörper-Freilaufkupplung nach der Erfindung mit teilweise nach der Linie I-I in F i g. 3 aufgeschnittenem Käfig, wobei in J5 jeder dafür vorgesehenen Käfigtasche zwei Klemmkörper zwischen den Taschen zweier Lagerkugeln aufgenommen sind;

Fig.3 eine Außenansicht auf ein Stück eines Käfigs, wie er in einer Kupplung nach F i g. 2 verwendet ist, mit eingebauten Klemmkörpern.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, wird jeder Klemmkörper 4 von einem am Außenring 1 anliegenden Kreisbogen 4a, einem am Innenring 2 anliegenden Kreisbogen 4b und zwei Seitenflächen Ac und 4d begrenzt; an der Seitenfläche 4d ist eine achsparallele Nase 4/vorgesehen.

Die in der Fig.2 gezeigte Klemmkörper-Freilaufkupplung mit je zwei Klemmkörpern zwischen den Taschen zweier Lagerkugeln besteht aus dem Außenring 1, dem Innenring 2, den Laufkugeln 3, den Klemmkörpern 4, der Feder 5 und dem Käfig 6.

Die radiale Lage der Nase 4f kann durcii den Kreuzungspunkt 10 der Verbindungslinien 7, di3 die Berührungslinien der Klemmkörper am Außenring 8 und die Berührungslinien 9 der Klemmkörper am Innenring verbinden, bestimmt sein, kann aber aufgrund der Hebelgesetze auch radial zwischen den Borden der Ringe 1,2 verschoben sein.

Wie aus der Fig.2 zu ersehen ϊτ.ί, ist der rechte Klemmkörper 4 mit seiner Seite 4d an dem zum Kreisbogen 4b hin liegenden Ende an einer Nase 11 des Käfigs 6 so abgestützt, daß der Klemmkörper in Klemmrichtung schwenken kann, währenci der linke Klemmkörper mit seiner Nase 4/ auf die Seite 4c des rechten Klemmkörpers eine Kraft in Klemmrichtung überträgt Diese Kraft wird von der in der Ausnehmung 12 untergebrachten Feder 5 ausgeübt und wirkt auf das zum Kreisbogen 4a hin liegende Ende der Seite 4c des linken Klemmkörpers, so daß die beiden Klemmkörper zwangsläufig in Berührung mit den Ringborden der Lagerlauf ringe 1,2 gehalten werden.

Bei dieser Anordnung tritt folgende Wirkung auf: Bei Freilauf mit drehendem Außen- oder entgegengesetzter Drehrichtung des Innenrings mit Relativdrehbewegung des Käfigs >n der jeweils gleichen Richtung mit etwa halber Drehzahl wirkt die Feder 5 auf den linken Klemmkörper 4 und über die Nase 4f auch auf den rechten Klemmkörper so ein, daß dieser abgestützt an der Nase 11 des Käfigs 6 am Bord des Innenrings 2 zur Anlage kommt. Unterstützt wird dieser Vorgang durch die Relativdrehbewegung des Käfigs 6. Sie gleicht Ungenauigkeiten aus und bewirkt die gleichmäßige Anlage aller Klemmkörper an den Ringborden. Die Federkraft wirkt in diesem Fall auf die Klemmkörper wie auf einarmige Hebel. Bei Drehen von Außen- oder Innenring in umgekehrter Richtung (Kupplungsdrehrichtung) sperren beide Klemmkörper 4 sofort mit jeweils voller Wirkung, weil sie beide im Freilaufzustand durch die Feder 5 in korrekter Bereitstellung gehalten waren.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anlagepunkt 11 für den einen Klemmkörper an der rechten Wand der Klemmkörperaufnahmetasche in die Nähe des Innenrings gelegt und die als Schraubenfeder ausgebildete Feder 5 in der linken Taschenwand in einer Ausnehmung in der Nähe des Außenrings 1 angeordnet.

Der Anlagepunkt 11 kann auch an der linken Wand der Klemmkörperaufnahmetasche in der Nähe des Außenrings 1 angeordnet werden; in diesem Fall drückt die Feder 5 den unteren Bereich der rechten Taschenwand auf den betreffenden Klemmkörper.

Anstelle einer Schraubenfeder können auch andere Federn, z. B. Blattfedern, angewendet werden. Ebenso können die Federn in entsprechenden Ausnehmungen seitlich neben den Klemmkörpern angeordnet sein.

Der Käfig kann aus Kunststoff zwei- oder mehrteilig zusammengesetzt sein und seine Bauteile können durch Schweißen bzw. Kleben oder mit Steckverschlüssen verbunden werden. Der Käfig kann auch aus Metall, z. B. als Blechpreßteil oder Spritzgußteil hergestellt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Klemmkörper-Freilaufkupplung aus einem handelsüblichen Rillenkugellager mit einem in der die Kugelmittelpunkte enthaltenden Ebene geteilten Kugelkäfig, dessen beide Hälften im Bereich der Laufringborde und, in Umfangsrichtung gesehen, zwischen den Kugeln Taschen für kippbare Klemmkörper aufweisen, die durch in Ausnehmungen des Käfigs eingesetzte Druckfedern in Berührung mit den Laufringborden gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Tasche wenigstens zwei Klemmkörper (4) untergebracht sind, die von einer in die eine in Umfangsrichtung weisende Käfigwand eingesetzten Druckfeder (5) in Richtung auf die Klemmstellung beaufschlagt sind und sich aneinander über eine achsparallele Nase (4f) abstützen, die an einer Seite der Klemmkörper gegenüber der Druckfeder radial versetzt vorgesehen ist, wobei der der anderen in Umfangsrichtung weisenden Käfigwand benachbarte Klemmkörper sich über eine Nase (11) des Käfigs (6) abstützt und die Nasen (Af)der Klemmkörper radial zwischen der Druckfeder und der Nase des Käfigs liegen.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (5) radial außen und die Nase (ti) des Käfigs (6) radial innen vorgesehen ist.