DE3528591C2

DE3528591C2 -

Info

Publication number: DE3528591C2
Application number: DE3528591A
Authority: DE
Inventors: Alexander 5206 Neunkirchen De Post; Clemens Dipl.-Ing. Nienhaus; Klaus Dipl.-Ing. 5204 Lohmar De Kaempf
Original assignee: Jean Walterscheid 5204 Lohmar De GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1988-10-13
Also published as: IT8507142V0; GB2169972A; FR2587426B1; IT8505254A0; FR2578300A1; GB8530751D0; FR2587426A1; FR2578300B1; GB2169972B; IT1186995B; DE3528591A1; US4629044A

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Klinkenfreilauf, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, die in Antriebsdrehrichtung über in ersten Ausnehmungen radial federnd gehaltenen Sperrklinken miteinander verbunden sind, bei dem die Kupplungshülse mit radialen, verschiebbare Steuerstifte aufnehmenden Durchbrüchen versehen ist, und die durch Federkraft nach außen beaufschlagten Steuerstifte außen in in einem Steuerring angeordnete, eine Schrägfläche aufweisende zweite Ausnehmung eingreifen.

Bei einem derartigen, aus der US-PS 42 74 523 bekannten Klinkenfreilauf sind die Sperrklinken radial nach innen federnd gehalten. Der Steuerring ist unabhängig von der Kupplungshülse angeordnet und führt eine axiale Steuerbewegung aus. Der Nachteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß zusätzliche Antriebselemente zur Erzielung der Axialbewegung erforderlich sind. Hierdurch verkompliziert sich der Aufbau, denn um eine Axialbewegung in ein sich drehendes Teil einleiten zu können, müssen entsprechende Lagerungen vorgesehen werden.

Ferner ist ein ein- und ausschaltbarer Freilauf bekannt, bei dem sich ein Betätigungsring in reibschlüssiger Verbindung mit einem Friktionsring befindet (DE-OS 33 32 829). Zum Einschalten des Freilaufes wird der Betätigungsring über einen Stößel festgesetzt und wirkt rückhaltend auf den Friktionsring ein. Hierdurch werden Walzen in die Eingriffsposition verstellt und der Freilauf eingeschaltet. Bei dem beschriebenen Freilauf ist es von Nachteil, daß die Reibwirkung Veränderungen unterliegt, und das sichere Ein- bzw. Ausschalten des Freilaufes dadurch nicht unter allen Betriebsbedingungen langzeitig gewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil ist in der komplizierten Bauweise des Freilaufs zu sehen, die eine aufwendige Herstellung verlangt.

Schließlich ist aus der US-PS 40 50 560 ein Klinkenfreilauf bekannt, dessen Klinken über Hydraulikzylinder gehalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Antriebsrichtung abschaltbaren Freilauf zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und ein Abschalten unter Betriebslast ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

a) die Sperrklinken in Ausnehmungen der Kupplungsnabe radial nach außen federnd gehalten sind und die Durchbrüche korrespondierend zu diesen Ausnehmungen angeordnet sind,
b) der die zweiten Ausnehmungen aufweisende Steuerring drehbar auf der Kupplungshülse angeordnet ist und die Schrägflächen der Ausnehmungen in Drehrichtung weisen,
c) der Verdrehwinkel des Steuerringes auf der Kupplungshülse durch einen mit der Kupplungshülse verbundenen, in einen im Steuerring vorgesehenen Schlitz eingreifenden Anschlag begrenzt ist,
d) die Kupplungshülse und der Steuerring durch eine in Umfangsrichtung wirkende Feder derart zueinander beaufschlagt sind, daß die Ausnehmungen und die Steuerstifte in einer zueinander korrespondierenden Lage gehalten sind,
e) der Steuerring durch eine Rückhalteeinrichtung gegen die Kraft der Feder verdrehbar ist, wobei die Steuerstifte durch Aufgleiten auf die Schrägflächen radial nach innen auf die Sperrklinken verschiebbar sind und diese dadurch in Entriegelungsstellung bringen.

Bei dem erfindungsgemäßen Freilauf ist von Vorteil, daß der Schaltvorgang durch direkten Eingriff der Steuerstifte auf die Sperrklinken bewirkt wird. Da die Ausschaltbe wegung der Steuerstifte dabei von Schrägflächen am Steuerring erreicht wird, ist auch ein Ausschalten unter hoher Last gewährleistet. Ferner wird ein einfacher Aufbau dadurch erreicht, daß nur eine Relativbewegung in bezug auf die Rotation für den Schaltvorgang genutzt wird.

Auch zum Abschalten bei Anliegen eines hohn Drehmomentes wird nur eine relativ geringe Abschaltkraft benötigt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Steuerring und die Kupplungshülse in der Drehmomentübertragungsposition über eine Raste gehalten.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Freilauf auch bei einem hohen Ungleichförmigkeitsgrad der Rotationsbewegung nicht ungewollt ausschaltet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind den Steuerstiften radial nach außen wirkende Zusatzfedern zugeordnet.

Durch diese Maßnahme wird die Wiedereinschaltsicherheit des Freilaufes erhöht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht der Steuerring in Reibverbindung mit einem ihn umfassenden an seinem Außenumfang mindestens einen Anschlag aufweisenden Stellring. Bei dieser Ausführung kann der Freilauf nach dem Abschalten weiterlaufen, was besonders bei großen angehängten Massen günstig ist.

Nach einem weiteren Merkmale der Erfindung ist zwischen der Kupplungsnabe und der Kupplungshülse im Bereich der Sperrklinken ein umlaufender Schlitz vorgesehen.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die radial nach innen gewandten Enden der Steuerstifte zum Abschalten des Freilaufs lediglich in den Schlitzraum hineinreichen müssen. Es sind daher keine engen Toleranzen für die Länge und den Abschaltweg der Steuerstifte notwendig.

In einer weiteren Ausgestaltung ist zum automatisierten Freischalten vorgesehen, daß die Rückhalteeinrichtung durch eine Drehmomentmeßeinrichtung in Verbindung mit einer Auswerteschaltung aktivierbar ist, und daß zur Drehmomentmessung die Kupplungshülse zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile der Kupplungshülse über durch das Drehmoment auf Biegung beanspruchte Meßstifte miteinander verbunden und den beiden Kupplungsteilen jeweils in ihrer Verzahnung übereinstimmende und zueinander ausgerichtete, mit Meßwertaufnehmern zusammenwirkende Zahnräder zugeordnet sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dar gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfin dungsgemäßen Freilaufes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Frei lauf mit einer Drehmomentmeßeinrich tung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Frei lauf,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Frei lauf, und

Fig. 5 eine Draufsicht mit Teilschnitt auf den Freilauf.

Der in der Fig. 1 dargestellte Freilauf besteht im wesentli chen aus einer Kupplungsnabe 2, einer Kupplungshülse 1 und einem Steuerring 4. Bei dieser Ausführung erfolgt der An trieb von der Kupplungshülse 1 auf die Kupplungsnabe 2. In Ausnehmungen 28 der Kupplungsnabe 2 sind Sperrklinken 18 von der Kraft einer Feder 19 radial nach außen beaufschlagt an geordnet. Die Kupplungshülse 1 ist drehbar auf der Kupp lungsnabe 2 gelagert. In der Kupplungshülse 1 sind zu den Sperrklinken 18 in der Anzahl korrespondierende mit die ra dial nach innen gerichtete Bewegung begrenzenden Anschlägen 29 versehene Steuerstifte 3 in radialen Durchbrüchen 22 ge führt. Wiederum drehbar auf der Kupplungshülse 1 ist der Steuerring 4 gelagert, dessen Drehbeweglichkeit durch einen in der Kupplungshülse 1 angeordneten Anschlag 13 im Zusam menwirken mit einem im Steuerring 4 vorgesehenen Schlitz 14 begrenzt ist. Zwischen der Kupplungshülse 1 und dem Steuer ring 4 ist eine Feder 15 wirksam, die den Steurring 4 zu der Kupplungshülse 2 in eine derartige Lage hin beauf schlagt, daß die Steuerstifte 3 radial nach außen in Ausneh mungen 5 des Steuerringes 4 eintauchen können. An der in Drehrichtung (Pfeil A) von dem Steuerstift 3 angewandten Seite der Ausnehmung 5 sind Schrägflächen 6 vorgesehen.

In der Darstellung nach Fig. 1 ist auf dem Steuerring 4 ein Stellring 12 gelagert, der mit mindestens einem Anschlag 7 versehen ist. Zwischen dem Steuerring 4 und dem Stellring 12 besteht eine Reibverbindung, die durch einen Reibbelag 9 dargestellt ist, der über Federn 11 aus einer Nut des Steu erringes 4 heraus an den Innenumfang des Stellringes 12 angepreßt wird. Bei Einfallen eines Hubarmes 8 in den An schlag 7 wird der Stellring 12 abgebremst und mit ihm der Steuerring 4 zurückgehalten.

Hierdurch verdreht sich der Steuerring 4 relativ zur Kupp lungshülse 1 und die Steuerstifte 3 laufen gegen die Schräg flächen 6 an und werden hierdurch radial nach innen auf die Sperrklinken 18 hin bewegt und drücken diese aus ihrer form schlüssigen Verbindung mit der Kupplungshülse 1 heraus, so daß die Kupplung leer durchdrehen kann.

In der Fig. 1 ist zusätzlich noch eine Raste 10 dargestellt, die die Aufgabe hat, den Freilauf bei einem hohen Ungleich förmigkeitsgrad gegen schwingungsbedingtes, unbeabsichtigtes Umschalten zu sichern.

In der Fig. 2 ist ein Freilauf im Längsschnitt dargestellt, der mit einer Drehmomentmeßeinrichtung verbunden ist.

Die Kupplungshülse besteht hier aus einem Teil 23 und einem Teil 24, die über Stifte 25 drehmomentmäßig miteinander ver bunden sind. Mit jedem Teil der Kupplungshülse 23 und 24 ist je ein Zahnrad 17 drehfest verbunden, wobei die beiden Zahn räder 17 eine gleiche Verzahnung aufweisen, und vorzugsweise in einem Arbeitsgang hergestellt sind.

In geringem Abstand vom Außenumfang der Zahnräder 17 sind Meßwertaufnahmer 16, die z. B. als sogenannte Hallgeneratoren aufgebaut sein können, angeordnet.

Bei einer geeigneten Auswerteschaltung, die nicht Gegenstand der Anmeldung ist, kann das sich in einer relativen Verdre hung der Zahnräder 17 zueinander darstellende Drehmoment ab gelesen werden.

Bei dem Freilauf nach der Fig. 3 ist eine weitere Feder 20 vorgesehen, die zusätzlich zu der auf die Sperrklinken 18 einwirkende Feder 19 eine radial nach außen gerichtete Kraft direkt auf die Steuerstifte 3 ausübt, wobei die Aus bildung der Feder 20 in der Fig. 4 zu erkennen ist.

Ein Schlitz 21 ergibt ein Toleranzfeld für das Einwirken der Steuerstifte 3 auf die Sperrklinken 18.

Die Fig. 5 zeigt die Anordnung einer in Umfangsrichtung wir kenden Feder 15, die sich an einem Anschlag 26 an der Kup plungshülse 1 und einem weiteren Anschlag 27 am Steurring 4 in Umfangsrichtung abstützt.

Bezugszeichenliste 1 Kupplungshülse
2 Kupplungsnabe
3 Steuerstift
4 Steuerring
5 Ausnehmung
6 Schrägfläche
7 Anschlag
8 Hubarm
9 Reibbelag
10 Raste
11 Feder
12 Stellring
13 Anschlag
14 Schlitz
15 in Umfangsrichtung wirkende Feder
16 Meßwertaufnehmer
17 Zahnrad
18 Sperrklinke
19 Feder
20 Feder
21 Schlitz
22 radialer Durchbruch
23 erstes Teil der Kupplungshülse
24 zweiter Teil der Kupplungshülse
25 Meßstift
26 Anschlag an der Kupplungshülse
27 Anschlag am Steuerring
28 Ausnehmung in der Kupplungsnabe
29 Anschlag

Claims

1. Schaltbarer Klinkenfreilauf, bestehend aus einer Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse, die in Antriebsdrehrichtung über in ersten Ausnehmungen radial federnd gehaltenen Sperrklinken miteinander verbunden sind, bei dem die Kupplungshülse mit radialen, verschiebbare Steuerstifte aufnehmenden Durchbrüchen versehen ist, und die durch Federkraft nach außen beaufschlagten Steuerstifte außen in in einem Steuerring angeordnete, eine Schrägfläche aufweisende zweite Ausnehmung eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Sperrklinken (18) in Ausnehmungen (28) der Kupplungsnabe (2) radial nach außen federnd gehalten sind und die Durchbrüche (22) korrespondierend zu diesen Ausnehmungen (28) angeordnet sind,
b) der die zweiten Ausnehmungen (5) aufweisende Steuerring (4) drehbar auf der Kupplungshülse (1) angeordnet ist und die Schrägflächen (6) der Ausnehmungen (5) in Drehrichtung weisen,
c) der Verdrehwinkel des Steuerrings (4) auf der Kupplungshülse (1) durch einen mit der Kupplungshülse (1) verbundenen, in einen im Steuerring (4) vorgesehenen Schlitz (14) eingreifenden Anschlag (13) begrenzt ist,
d) die Kupplungshülse (1) und der Steuerring (4) durch eine in Umfangsrichtung wirkende Feder (15) derart zueinander beaufschlagt sind, daß die Ausnehmungen (5) und die Steuerstifte (3) in einer zueinander korrespondierenden Lage gehalten sind,
e) der Steuerring (4) durch eine Rückhalteeinrichtung gegen die Kraft der Feder (15) verdrehbar ist, wobei die Steuerstifte (3) durch Aufgleiten auf die Schrägflächen (6) radial nach innen auf die Sperrklinken (18) verschiebbar sind und diese dadurch in Entriegelungsstellung bringen.

2. Schaltbarer Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (4) und die Kupplungshülse (1) in der Drehmomentübertragungsposition über eine Raste (10) gehalten sind.

3. Schaltbarer Klinkenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerstiften (3) radial nach außen wirkende Zusatzfedern (20) zugeordnet sind.

4. Schaltbarer Klinkenfreilauf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (4) in Reibverbindung mit einem ihn umfassenden, an seinem Außenumfang mindestens einen Anschlag (7) aufweisenden Stellring (12) steht.

5. Schaltbarer Klinkenfreilauf anch den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kupplungsnabe (2) und der Kupplungshülse (1) im Bereich der Sperrklinken (18) ein umlaufender Schlitz (21) vorgesehen ist.

6. Schaltbarer Klinkenfreilauf, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung durch eine Drehmomentmeßeinrichtung in Verbindung mit einer Auswerteschaltung aktivierbar ist, und daß zur Drehmomentmessung die Kupplungshülse (1) zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile der Kupplungshülse (23, 24) über durch das Drehmoment auf Biegung beanspruchte Meßstifte (25) miteinander verbunden und den beiden Kupplungsteilen (23, 24) jeweils in ihrer Verzahnung übereinstimmende und zueinander ausgerichtete mit Meßwertaufnehmern (16) zusammenwirkende Zahnräder (17) zugeordnet sind.