DE684843C - Sperrbare Freilaufkupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine sperrbare Freilaufkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Klemmfiächen nach Art der doppeltwirkenden Klemmrollengesperre. Es sind bereits solche Kupplungen bekannt, bei welchen der die Rollen aufnehmende Käfig aus zwei in Axialrichtung der Kupplung nebeneinanderliegenden Teilen besteht, von welchen jeder die Rollen je einer Gruppe durch auf der einen Seite der Rollen anliegende Federn derart beeinflußt, daß die Rollen auf der anderen Seite am zugehörigen Käfigteil unmittelbar anliegen und die Rollen der beiden Gruppen in entgegengesetzte Klemmlagen zwischen den Kupplungsteilen gedrängt werden. Die Sperrung und Ent- kupplung dieser Freilaufkupplungen wird durch eine gegenseitige relative Verdrehung der beiden Käfigteile, z. B. durch axiales Einschieben eines Stiftes in um ein geringes gegeneinander versetzte Öffnungen in den Käfigteilen, bewirkt.

Abgesehen von der die Herstellung der Kupplung verteuernden und einen gewissen toten Gang bedingenden Vielteiligkeit, werden die Rollen bei diesen bekannten Ausführungen in die Klemmstellung zwischen die Kupplungsteile oder aus der Klemmstellung unelastisch mit Schlag gebracht, oder sie geraten nach dem Herausdrücken aus der Klemmstellung in geräuschvolle, die Beschädigung der Klemmflächen und ein unregelmäßiges Arbeiten der Kupplung verursachende Schwingungen.

Es sind auch einfache Freilaufkupplungen bekannt, bei welchen sich die Rollen beiderseits durch Federn an mit einem Käfig verbundene Widerlager abstützen, wobei durch Verdrehung des Käfigs relativ zu dem die Klemmflächen aufweisenden Kupplungsglied die Rollen auf den Klemmflächen ohne Veränderung der Spannung der sie im Käfig haltenden Federn verschoben werden. Beim Hineinschieben der Rollen in die Klemmstellung wird eine Feder gespannt und die gegenüberliegende Feder entspannt. Für das Herausschieben der in der Klemmstellung befindlichen Rolle aus der Klemmstellung wird die bisher entspannte Feder wesentlich gespannt und die gegenüberliegende Feder wesentlich entspannt, so daß diese letztere Feder die Bewegung der herausschnellenden Rolle nicht genügend dämpfen kann, wodurch ein geräuschvolles Schwingen der Rolle und eine Abnützung der Klemmflächen eintritt. Für die Sperrung dieser einfachen Freilaufkupplung müssen zwei Rollenreihen mit entgegengesetzt verdrehbaren Kä-

figen angeordnet werden, wodurch die bauliche Ausführung der Kupplung umständlich und teuer wird.

Diese Mängel werden durch die Erfindung' beseitigt, und zwar besteht das Neue darin, d' " die Klemmkupplungsglieder federnd zwischen zwei festen, mit dem einen Kupplungsglied verbundenen Widerlagern gehalten werden, wobei die Federwirkung der einen Seite z. B. durch ίο in Axialebenen der Kupplung verschiebbare Keile entsprechend einer Lagenveränderung der Klemmkupplungsglieder von der einen bis zur anderen Klemmstellung verändert wird, und daß zusätzliche Sperrklemmglieder angeordnet sind, welche durch auf eines der festen Widerlager sich , abstützende Federn in Umfangsrichtung in die Klemmstellung gedrückt werden.

Durch diese Ausbildung wird der Aufbau der sperrbaren Freilaufkupplung wesentlich vereinfacht und durch Verstellung der verstellbaren Teile das Einschieben entweder aller Klemmkupplungskörper in ihre Klemmstellung in Drehrichtung der Kupplung ermöglicht, wodurch ein Freilauf, ζ. B. bei Verringerung der Umlaufzahl der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, erzielt wird, oder das Einschieben einer Gruppe der Klemmkupplungskörper in die Klemmstellung in Drehrichtung der Kupplung und der restlichen Klemmkupplungskörper in die Klemmstellung zwischen den Kupplungsgliedern entgegen der Drehrichtung der Kupplung ermöglicht, wodurch eine starre Verbindung der beiden Kupplungsglieder, also eine. Sperrung der Kupplung, erreicht wird, da das Voreilen jedes der beiden Kupplungsglieder durch eine der Gruppen der zwischen diesen Küpplungsgliedern geklemmten Klemmkupplungskörper verhindert wird. Die zu beiden Seiten der Klemmkupplungskörper angeordneten Federn wirken auf diese in allen Lagen kraftschlüssig, also ohne toten Gang, und das Einschieben der Klemmkupplungskörper in die Klemmstellung, sowie das Herausschieben aus derselben erfolgt elastisch, wobei ein Herausschnellen der Klemmkupplungskörper aus der Klemmstellung durch die genügend gespannte Feder, demnach geräuschvolle Schwingungen und die. mit diesen verbundenen Abnützungen der Kupplungsteile und Störungen des Kupplungsvorgangs verhindert werden, wodurch die Betriebssicherheit und Dauerhaftigkeit der Kupplung gewährleistet und wesentlich erhöht ist.

Die zusätzlichen Sperrklemmglieder der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung können in gleicher Weise wie die Klemmkupplungsglieder federnd zwischen Widerlagern des die Klemmflächen aufweisenden Kupplungsgliedes angeordnet sein und z. B. durch Axialebenen der Kupplung verschiebbare Teile von einer Klemmstellung in die andere verschoben werden. Die die Verstellung der Klemmkupplungskörper bewirkenden verschiebbaren Teile sind mit dem die Klemmflächen aufweisenden Kupplungsglied .,in allen Lagen der Klemmkupplungsglieder im

griff und wirken stets auf die die Klemm-Spplungsglieder haltenden Federn ein. Hierbei m ein Teil der verstellbaren Teile mit auf ■^üie Federn wirkenden Druckflächen konstanter Neigung und ein anderer Teil mit Druckflächen veränderlicher Neigung versehen sein. Diese Teile können in einem Kupplungsglied im wesentlichen radial verschiebbar gelagert sein, wobei sie durch eine in der Kupplungsachse liegende Verstellvorrichtung, ζ. B. einen Konus, während der Kupplungsdrehung verschoben werden können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Abb. ι ist ein Querschnitt durch die Freilaufkupplung nach der Linie A-A in Abb. 2, wobei rechts und links von der Bruchlinie L-L je ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Abb. 2 ist ein Achsschnitt nach der Linie D-D in Abb. 1,

Abb. 3 ist ein Schnitt nach einem Zylindermantel C-C in Abb. 1.

Abb. 4 ist derselbe Schnitt durch eine andere Ausführung.

Abb. 5 zeigt schematisch die Anordnung von radialen Keilen in einem Schnitt senkrecht zur Kupplungsachse, und
Abb. 6 ist der zugehörige Axialschnitt. Der Klemmkupplungskörper 3_X, in diesem Fall eine Rolle (s. rechts von der Bruchlinie L-L in Abb. i), berührt die Klemmfläche des getriebenen Kupplungsgliedes 2, die sich aus zwei Teilen S_x und S₂ zusammensetzt und symmetrisch zu ihrer Mitte in Umfangsrichtung verläuft. In einer schwalbenschwanzförmigen Ringnut 2' des Kupplungsgliedes 2 sind Druck-»00 stücke 4, 5_X, 5_a und 8 gelagert. Das Druckstück 4 ist z. B. mit Hilfe des Stifts 11 mit dem Kupplungsglied 2 fest verbunden und enthält in einer Bohrung 4' eine Schraubenfeder 6, welche mit ihrem anderen Ende gegen das in der Ringnut 2' leicht verschiebbare Druckstück 5_X drückt, das sich gegen die Rolle 3_X abstützt. Auf der anderen Seite dieser Rolle liegt an dieser ein ähnliches Druckstück 5₂ an, welches unter der Wirkung der Schraubenfeder 7 j steht, die sich auf dem in der Bohrung 8' des in der Ringnut 2' z. B. durch einen Stift befestigten Druckstücks 8 geführten Federteller 9 abstützt. Dieser Federteller ist mit seiner kugeligen Fläche durch die Feder 7 auf die Keilfläche 10' des Stifts 10 angedrückt, der in einer zur Drehachse der Kupplung parallelen, im DruckstückS und im Kupplungsteil 2 angeordneten Bohrung geführt ist.

Der Stift 10 ist mit einer Muffe 14 verbunden, die auf der mit Keilnuten versehenen getriebenen Welle 12 axial verschiebbar, jedoch nicht ver-

drehbar geführt ist, so daß die Stellung des Stifts io in axialer Richtung durch Betätigung einer in eine Ringnut der Muffe 14 eingreifenden Gabel 15 verändert, also die Feder 7 (siehe Abb. 3) durch die Verschiebung der Keilfläctie 1O₁ des Stifts 10 mehr oder weniger gespannt' werden kann.

Hat der Keil 10 eine solche Stellung, daß die Rolle 3_X im tiefsten Punkt die Bahn B₁, B₂ berührt, dann kann keine Klemmberührung der Rolle mit dem treibenden Kupplungsglied 1 eintreten. Wird für alle Rollen der Kupplung die beschriebene Federanordnung gewählt, dann wird bei der angeführten Stellung der Rollen keine Kupplungsverbindung der Kupplungsglieder ι und 2 zustande kommen. Wird jedoch die Muffe 14 vom Kupplungsglied 2 weg verschoben, so wird die Spannung der Feder 7 verkleinert und die Rolle S₁ durch die Feder 6

ao in der Richtung des Pfeils S auf dem Klemmflächenteil B₂ zu verschoben. Hierdurch nähert sich die Rolle ^₁ der inneren Zylinderfläche des treibenden Kupplungsgliedes 1, und bei weiterer Entspannung der Feder 7 kommt es hierbei zur Berührung mit der Zylinderfläche und schließlich zur Klemmung der Rolle ^₁ zwischen den Kupplungsgliedern 1 und 2, wie dies in Abb. 1 rechts von der Bruchlinie L-L dargestellt ist. Beim Vorlaufen des getriebenen Kupplungsgliedes 2 oder beim relativen Zurückbleiben des treibenden Kupplungsgliedes 1 wird diese Klemmung aufgehoben, und die Kupplung wirkt als Freilauf.
Um diesen Freilauf zu sperren, wird nun

(s. Abb. ι rechts von der Bruchlinie L-L) eine Gruppe der Klemmkupplungskörper, und zwar die Rollen 3₂ nur einseitig in der Richtung des Pfeils 5 durch die Federn 6 belastet, wodurch die Rollen auf der Klemmfläche B₂ stets so gehalten werden, daß sie die innere Zylinderfläche des treibenden Kupplungsteils 1 berühren, so daß bei einem Vorlaufen des treibenden Kupplungsgliedes ι eine Klemmung der Rollen 3₂ zwischen den Kupplungsgliedern 1 und 2, also eine Mitnahme des getriebenen Kupplungsgliedes 2, erfolgt. Bei den Rollen 3_X wird die beschriebene Keil- und Federkonstruktion angeordnet. Wird die Muffe 14 dem getriebenen Kupplungsglied 2 genähert, also die Keile 10 in die Kupplung weiter hineingeschoben, so werden die Federn 7 so gespannt, daß die Rollen ^₁ auf den Klemmflächen B₂ und dann B₁ bis zur Berührung mit der inneren Zylinderfläche des Kupplungsgliedes 1 verschoben werden, wodurch eine Klemmung dieser Rollen zwischen den beiden Kupplungsgliedern 1 und 2 eintritt. Hat nun das getriebene Kupplungsglied 2 das Bestreben, dem treibenden Kupplungsglied ι vorzulaufen oder letzteres gegenüber dem Kupplungsglied 2 zurückzubleiben, so wird dies durch die geklemmten Rollen ^₁ verhindert; die Freilaufkupplung ist daher gesperrt. Soll diese Sperrung aufgehoben werden, so wird die Kupplung 14 mit den Keilen 10 vom Kupplungsteil 2 weggeschoben, bis die Spannung der Feder 7 so -verkleinert wird, daß die Rollen 3_X zum tiefsten Punkt der Klemmflächen B oder gar auf den Klemmflächen B₂ bis zur Klemmung zwischen den Kupplungsgliedern 1 und 2 geschoben werden. In diesem Fall (s. Abb. 1) wirken die Rollen ^₁ ebenso wie die Rollen 3₂, d. h. bei vorlaufendem treibendem Glied 1 erfolgt eine Mitnahme des getriebenen Kupplungsgliedes 2, oder beim Zurückbleiben des Kupplungsgliedes 1 tritt ein Freilauf in Erscheinung.

Die die Federspannung verändernden und hierdurch die Verschiebung der Rollen bewirkenden Keile können auch beliebig anders, z. B. radial, angeordnet sein, wie dies im Ausführungsbeispiel in Abb. 5 und 6 gezeigt ist. Das ge- triebene Kupplungsglied 21 ist auf der Hohlwelle 16 fest aufgekeilt, während das z. B. mit dem Zahnrad 22 verbundene und über dieses angetriebene treibende Kupplungsglied 1 mit der Büchse 17 sich auf der Welle 16 lose drehen kann. Die radial gestellten, im Kupplungsglied 21 geführten Stifte 101 werden von den Federn 18 gegen einen in der Hohlwelle 16 in Richtung der eingezeichneten Pfeile axial verschiebbaren Konus 19 gedrückt, bei dessen Verschiebung die Stifte 101 gehoben oder gesenkt, daher die Federn 7 durch die Keilflächen dieser Stifte gespannt oder entspannt, also die Rollen 3_X nach rechts oder links verschoben werden.

Um die Kupplung auch bei entgegengesetzter Drehrichtung mit Freilauf verwenden zu können, wird auch bei den Rollen 3₂ eine Keil- und Federanordnung wie bei den Rollen ^₁ vorgesehen, wie dies in Abb. 1 links von der Bruchlinie L-L gezeigt ist. Die Keile 102 bei den Rollen 3₂ können von einer zweiten Muffe betätigt werden, die von der Muffe 14 unabhängig ist. Um eine solche zweite Muffe zu vermeiden, können die Keile 102 bei den Rollen 3₂ gemäß Abb. 4 ausgebildet und mit der Muffe 14 fest verbunden sein. Sind die Keile 10 und 102 aus der Kupplung derart herausgezogen, daß sich die Federn 7 mit ihren Federtellern an den Enden dieser Keile abstützen, dann sind alle Rollen ^₁ und 3₂ in der Richtung des Pfeils S no in die Klemmstellung gedrückt, also ein Freilauf der Kupplung ermöglicht. Sind die Keile 10 und 102 z. B. um die Hälfte des Hubs der Muffe 14 in die Kupplung hineingeschoben, wie dies in Abb. 3 und 4 dargestellt ist, dann ist die Kupplung sowohl in der Pfeilrichtung S als auch S₁ gesperrt und ein Freilauf nicht möglich. Dies wird dadurch bewirkt, daß der Keil 102 mit einer zu seiner Verschiebungsrichtung parallelen Fläche versehen ist, die bei der Verschiebung des Keils die Spannung der Feder 7 bei den Rollen 3₂ nicht verändert, diese Rollen

daher in der Klemmstellung in der Pfeilrichtung S verbleiben, während die Federn 7 bei den Rollen 3_X durch die Keilfläche des Keils 10 zusammengepreßt werden und daher die RoIlCnS₁ in die Klemmstellung in Pfeilrichtung S₁ drücken. Werden die Keile 10 und 102 noch mehr in die Kupplung hineingeschoben, so werden auch die Federn 7 bei den Rollen 3₂ zusammengepreßt, wodurch diese Rollen ebenfalls

«o in der Richtung des Pfeils S₁ bis zur Klemmung zwischen den Kupplungsgliedern 1 und 2 verschoben werden. In dieser Stellung der Keile 10 und 102 wird auch ein Freilauf bei einer Kupphmgsdrehung im Sinne des Pfeils S₁ möglich.

Statt der Spannung der Feder 7 kann die Spannung der Feder 6 oder auch die Spannung beider Federn gleichzeitig im Sinne der gestellten Aufgabe verändert werden.

Die Freilaufkupplung gemäß Erfindung weist

ao einen einfachen Aufbau von leicht und genau herstellbaren Bestandteilen auf und ermöglicht eine leicht betätigbare, auch bei großen Drehzahlunterschieden der Kupplungsglieder sicher erzielbare stoßlose Sperrung des Freilaufs. Die Abnützung der Sperrteile wird daher auf ein Minimum herabgesetzt. Ebenso wird auch die Verwendung des Freilaufs sowie seine Sperrung in beiden Drehrichtungen der Kupplung ermöglicht.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Sperrbare Freilaufkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Klemmflächen nach Art der doppeltwirkenden Klemmrollengesperre, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkupplungsglieder (^₁) federnd (6, 7) zwischen zwei festen, mit dem einen Kupplungsglied (2) verbundenen Widerlagern (4, 8) gehalten werden, wobei die Federwirkung der einen Seite z. B. durch in Axialebenen der Kupplung verschiebbare Keile (10, 101) entsprechend einer Lagenveränderung der Klemmkupplungsglieder von der einen bis zur anderen Klemmstellung verändert wird, und daß zusätzliche Sperrklemmglieder (3_a) angeordnet sind, welche durch auf eines der festen Widerlager (8) sich abstützende Federn (6) in Umfangsrichtung in die Klemmstellung gedrückt werden.
2. 2. Sperrbare Freilaufkupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zusätzlichen Sperrklemmglieder (3₂) federnd (6, 7) zwischen festen, mit dem einen Kupplungsglied (2) verbundenen Widerlagern gehalten werden und ebenfalls durch Veränderung der Wirkung der sie haltenden Federn (6, 7), z. B. mit Hilfe von in Axialebenen der Kupplung verschiebbaren Keilen (102), von einer Klemmstellung in die andere verstellt werden können.
3. 3. Sperrbare Freilaufkupplung nach An-'spruch ι und 2, bei welcher die Achse jedes der die Verschiebung der Klemmkupplungsglieder auf den Klemmflächen verursachenden verstellbaren Teile in Umfangsrichtung der Kupplung unverrückbar gegen die Klemmflächen im wesentlichen in einer Axialebene der Kupplung verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß 'jedes der verstellbaren Teile (10, 101, 102) mit dem die Klemmflächen (B₁, B₂) aufweisenden Kupplungsglied (2) oder mit den mit diesem fest verbundenen Teilen in allen Lagen der Klemmkupplungsglieder (3_X, 3₂) im Eingriff ist und stets auf die die Klemmkupplungsglieder haltenden Federn (6, 7) einwirken.
4. 4. Sperrbare Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei welcher die die Verstellung der Klemmkupplungsglieder verursachenden Teile als Keile oder Nocken ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der verstellbaren Teile (10, 101) mit auf die Federn (6, 7) wirkenden Druckflächen konstanter Neigung und der andere Teil mit Druckflächen veränderlicher Neigung versehen ist.
5. 5. Sperrbare Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem einen Kupplungsglied (2) gelagerten, im wesentlichen radial verschiebbaren Verstellteile (101) durch eine in der Kupplungslängsachse liegende Verstellvorrichtung, z. B. einen Konus (19), während der Kupplungsdrehung verschoben werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen