DE1908137B2 - Käfig für eine Klemmrollenfreilauf-Kupplung - Google Patents
Käfig für eine Klemmrollenfreilauf-KupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Käfig für eine KlemmroUenfreilauf-Kupplung mit zwei Seitenringen,
die unter Bildung von Taschen zur Aufnahme von Klemmrollen durch auf dem Umfang gleichmäßig
verteilte Querstege miteinander verbunden sind, die jeweils eine Halterung einer die Klemmrollen in
Einrückstellung haltenden Blattfeder aufweisen. Bei einem bekannten Käfig der vorbeschriebenen Art
sind die Andrückfedern V-förmig gestaltet und einstückig mit der vom Quersteg getragenen Halterung
ausgebildet. Bricht bei diesem bekannten Käfig einer der Federarme eir>er Andrückfeder ab, so wird dann,
durch die Mitteleinspannung der Feder zuerst nur auf ein Ende des Wälzkörpers ein Druck ausgeübt.
Dann wird sich jedoch die aus Kunststoff bestehende Halterung der Feder verformen, indem sie dem
durch nur einen Arm ausgeübten Drehmoment nicht zu widerstehen vermag. Die zugeordnete Klemmrolle
ist dann frei und wird nicht mehr in ihre Einrückstellung gedrückt. Die dem bekannten Käfig umfassende
Klemmrollenfreilauf-Kupplung ist damit nicht mehr
betriebssicher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Käfig und die durch eine Blattfeder gebildete
Andrückfeder so zu verbessern, daß die Betriebssicherheit der Klemmrollenfreilauf-Kupplung
selbst dann gewährleistet ist, wenn bei den Andrückfedern einer der Andrückarme abbricht. Diese Aufgabe
wird bei einem Käfig der vorbeschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Steg
an seinen axialen Enden und in seiner Mitte radial auswärts gerichtete Vorsprünge aufweist, die mit in
einer gemeinsamen Ebene liegenden, gegeneinander gerichteten Flächen an die gegenüberliegenden Seiten
einer Basis der Andrückfeder anliegen, die in zwei konvergierende und auf den jeweiligen Wälzkörper
einwirkende Federarme übergeht. Während bei dem bekannten Käfig die Lage der Federarme nur durch
die zentrale Halterung gesichert ist, wird das Festlegen der Feder beim erfindungsgemäßen Käfig durch
die Federwirkung der Feder selbst bewirkt Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Feder bewirkt
die Basis der Andrückfeder in Verbindung mit den radial auswärts gerichteten Vorsprüngen an den Stegen
den Sitz der Andrückfeder und sichert selbst dann deren Lage und Wirkung, wenn einer der beiden
konvergierenden Federarme abgebrochen ist. Durch diese spezielle Ausbildung der Andrückfeder,
die mit ihren beiden Federarmen auf den Mittelbereich der zugeordneten Klemmrolle einwirkt, bleibt
diese Wirkung auch dann erhalten, wenn einer der Arme in seiner Federkraft nachläßt oder abbricht.
Auf diese Weise ist der Druck in die Eiarückstellung der Klemmrolle so lange sichergestellt, wie einige
Teile der Feder, nämlich deren Basis und ein Arm vorhanden sind.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Andrückfeder in an sich bekannter Weise eine allgemeine
Bogenform mit einem im wesentlichen flachen Basisteil auf. Durch diese Formgebung wird auch der
Basisteil der Feder beim Einwärtsbewegen der beiden Federarme zur Federwirkung herangezogen. Ein
Überbiegen oder Knicken der Feder ist in den vorgebogenen Bereichen daher unmöglich.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Käfigs für eine Klemmrollenfreilauf-Kupplung ist in
der Zeichnung dargestellt. In dieser Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf den Käfig, wobei Teile des oberen Seitenringes weggebrochen und einige
Stege im Querschnitt dargestellt sind,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,
Fi g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1,
F i g. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Steges und einer diesem zugeordnete Andrückfeder in auseinandergezogener
Stellung in einem größeren Maßstab und
F i g. 5 ein Kräfteschema einer der Federn.
Der als Ganzes mit 11 bezeichnete Käfig für eine Klemmrollenfreilauf-Kupplung 10 umfaßt zwei Seitenringe
14, 15 und diese verbindende und über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Querstege
16. Zwischen den Querstegen sind Taschen zur Aufnahme von Klemmrollen 13 gebildet.
Jeder Quersteg 16 weist Vorsprünge zum Festlegen von Andrückfedern 12 auf, die die Klemmrollen
in ihre Einrückstellung drücken. Darüber hinaus ist jeder Quersteg so gestaltet, daß er einen Sitz für die
benachbarte Klemmrolle 13 schafft, wobei dieser Sitz einen Teil der zum Festlegen der Andrückfeder 12
dienenden Halterung bildet. Die Klemmrollen 13 sind entgegen der Kraft der Feder in den Taschen 17
über den Umfang beweglich gehalten.
Jeder Quersteg 16 weist an seinen axialen Enden radial auswärts gerichtete Vorsprünge 18 und in seiner
Mitte einen radial auswärts gerichteten Vorsprung 20 auf. Während die der Klemmrolle zugewandten
Seiten der Vorsprünge 18 als Sitz für die Klemmrolle ausgebildet sind, sind die Vorsprünge
18, 20, 18 mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden, gegeneiander gerichteten Flächen 21, 22, 21
versehen. Da die an den axialen Enden liegenden Vorsprünge 18 einstückig mit den Seitenringen 14
bzw. IS des Käfigs 11 ausgebildet sind, verstärken diese die Verbindung zwischen den Seitenringen und
den Querstegen und bilden mit ihren Flächen 21 ein sicheres Widerlager für die Andrückfeder 12. Der in
der Mitte des Steges 16 liegende radial auswärts ge-
richtete Vorsprung 20 ist in Form eines Segments ines Zylinders gestaltet, dessen Schnittfläche 20 mit
den Flächen 21 der Vorspränge 18 fluchtet, also in dei gleichen Ebepe wie diese liegt
Die Andrückfeder 12 ist vorzugsweise aus einem Stahlband konstanter Breite und Dicke gefertigt und
umfaßt einen Basisteil 28, dessen Länge etwas kürzer als die Länge des Quersteges 16, also des Abstandes
der beiden Seitenringe 14, 15 voneinander ist. Dieser Basisteil 28 geht in zwei konvergierende und auf die
jeweilige Klemmrolle- 13 einwirkende Federarme 29 über. Die Federayme 29 enden in kurzen Flanschen
32, die mit den Abbiegungen 31 an den Klemmrollen «anliegen.
Dadurch, daß die gegeneinander gerichteten Flächen der Vorspränge 18, 20, 18 der Stege 16 in einer
gemeinsamen Ebene liegen, wird der Bajisteil 28 der Andrückfeder 12 beim Einschieben der Feder zwischen
die Vorspränge so ausgebogen, daß der Basisteil 28 von den Federarmen 29 aus gesehen konkav
gekrümmt ist. Die Folge davon ist, daß jede Andrückfeder 12 am Quersteg 16 federnd festgelegt ist.
Beim Einlegen einer Klemmrolle 13 in die jeweilige Tasche 17 kommen die Anlagebereiche 31 der
Federarme 29 der Andrückfeder 12 in Anlage an die Mantelfläche der Klemmrolle 13, und die Federarme
29 werden in Richtung des Basisteiles 28 der Feder gedrückt, wobei eine gewisse Biegung in den Eckbereichen
30 der Andrückfeder 12 auftritt. Ferner erfolgt eine weitere Ausbiegung des Basisteiles durch
die Momentpaare, die über die Eckbeieiche 30 ausgeübt werden. Wird die Klemmrollenl'reilauf-Kupplung
10 zwischen einem üblichen äußeren Kupplungsteil, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist,
und einer Welle angeordnet, so werden die Klemmrollen 13 durch die Welle radial nach außen gedrückt
und springen über die Seitenringe 14 und 15 vor, um in Anlage an den Auflaufflächen des äußeren Kupplungsteiles
zu gelangen. Dadurch erfolgt eine weitere Durchbiegung der Andrückfedern 12, wobei deren
Federarme 29 weiter in Richtung zum Basisteil 28 hinbewegt werden.
Die Seitenringe 14 und 15 sind an ihren äußeren Mantelflächen im Bereich jedes Quersteges 16 mit
Vorsprängen 33 versehen. Diese wirken mit Anschlagflächen an den üblichen äußeren Kupplungsteilen
zusammen, um entweder ein Drehen des Käfigs 11 innerhalb des äußeren Kupplungsteiles zu verhindern
oder eine Relativdrehung zwischen dem Käfig und dem äußeren Kupplungsteil zu begrenzen und
damit eine begrenzte Winkeldrehung zu ermöglichen. Der Käfig 11 trägt an den Stirnflächen der Seitenringe
14 und 15 je eine Anzahl von Vorsprüngen 34 bzw. 35, um die Lage des Käfigs im äußeren Kupplungsteil
sicherzustellen. Die Relativlage des Käfigs zum äußeren Kupplungsteil ist derart, daß bei eingerückter
Kupplung die Klemmrollen 113 fester gegen
Maximale Belastung =
Durch Ersetzen von K für =
Durch Ersetzen von K für =
maximale Belastung = die Andrückfedern 12 gedrückt werden, wodurch ein
weiteres Ausbiegen der Federanne 29 erfolgt Die Andrückfedern 12 stehen somit nicht nur unter einer
konstanten Belastung, sondern es tritt darüber hinaus
eine wiederholte weitere Durchbiegung auf Grund des Ein- und Ausrückens der Kupplung auf.
In F i g. 5 der Zeichnung ist die Belastung einer Andrückfeder 12 schematisch dargestellt. Die Andrückfeder
12 ist an den Enden der Federarme 29
ίο durch zwei Kräfte P/2 gleichmäßig belastet, wobei P
gleich der Gesamtlast ist, die von den Klemmrollen 13 auf die Andrückfedern 12 ausgeübt wird. Der auf
die Andrückfeder 12 ausgeübten Kraft stehen entgegengesetzt gerichtete Kräfte gegenüber, die aaf die
is Enden des Basisteiles 28 einwirken und die ebenfalls
P/2 betragen.
Aus F i g. 5 ist zu ersehen, daß zwei Abmessungen von Bedeutung sind. Die erste ist mit L bezeichnet
und ist gleich dem halben Abstand zwischen den Angriffspunkten der Gegenkräfte, die auf den Basisteil
28 der Andrückfeder 12 einwirken. Das andere Maß ist mit α bezeichnet und gibt den Abstand zwischen
den nebeneinanderliegenden Wirk- und Gegenkräften an.
»5 Bei einer einfachen Feder, also bei einer solchen
mit einem abgestützten Ende und in Hebelausführung wird die maximal zulässige Belastung durch die
folgende Formel bestimmt:
Maximale Belastung = —'— = K.
Dabei ist
E = Elastizitätsmodul,
y = Ausbiegung in Richtung P,
h = Stärke der Feder,
L = Länge.
Wird die Feder am Ende abgestützt, so ist L gleich der Hälfte des Abstandes zwischen den beiden Endabstützungen.
Andererseits ist bei einer Hebelausführung der Feder L gleich dem Abstand zwischen der
Federabstützung und der angelegten Kraft. Daraus
geht hervor, daß bei endabgestützten Federn und bei Hebelarmfedern, bei denen das Maß L auf Grund
von Begrenzungen im zur Verfügung stehenden Raum festgelegt ist, keine Möglichkeit besteht, eine
Federkonstruktion maximalen Whkungsgrades zu schaffen. Andererseits besteht mit der einfach abgestützten
Bogenfeder gemäß der Erfindung eine Möglichkeit zum Variieren der relativen Abmessungen
der Federn, um eine Federkonstruktion höchsten Wirkungsgrades für eine bestimmte Anordnung zu
schaffen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die maximale Belastung der Feder 12 durch die
folgende Formel bestimmt wird:
6Eyh
35
[as + 2 ad + 2 d* - 6 a2 L] 5 (α + d)
3Ey/i
3Ey/i
wird
5[a* + 2ad- + 2d2 + 6a2L] 5 (α + d)
Es liegt also auf der Hand, daß die Klemmrollenfreilauf-Kupplung 10 mit dem Käfig 11 gegenüber
den bekannten Konstruktionen viele Vorteile aufweist. Diese Vorteile betreffen nicht nur die Feder,
die so ausgelegt werden kann, daß sie eine maximale Lebensdauer unter den erforderlichen Betriebsbedingungen
hat, sondern auch eine Konstruktion, die preiswert hergestellt und variiert werden kann, um
besonderen Betriebsbedingungen und ungewöhnlichen Einsatzbedingungen gerecht zu werden, bei-S
spielsweise besonders hohen Betriebstemperaturen und bestimmten Schmierzuständen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:L Käfig für eine Klemmrollenfreilauf-Kupplung mit zwei Seitenringen, die unter Bildung von Taschen zur Aufnahme von Klemmrollen durch auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Querstege miteinander verbunden sind, die jeweils eine Halterung einer die Klemmrollen in Einrückstellung haltenden Blattfeder aufweisen, dadurch to gekennzeichnet, daß jeder Steg (16) an seinen axialen Enden und in seiner Mitte radial auswärts gerichtete Vorspränge (18, 20, !8) aufweist, die mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden, gegeneinander gerichteten Flächen (21, 22, 21) an die gegenüberliegenden Seiten einer Basis (28) der Andrückfeder (12) anliegen, die in zwei konvergierende und auf den jeweiligen Wälzkörper (13) einwirkende Federarme übergeht, ao
- 2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückfeder (12) in an sich bekannter Weise eine allgemeine Bogenform mit einem im wesentlichen flachen Basisteil (28) aufweist.
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Date | Code | Title | Description |
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |