DE4032330A1 - Freilaufkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufkupplung mit zwei drehbar koaxial zueinander angeordneten Kraftübertragungselemen­ ten, mit einem Klemmkörper lagernden Steuerkäfig, mit einer die Klemmkörper führenden Sternkörperfläche an einem der Kraftüber­ tragungselemente und mit einer eine begrenzte Drehbewegung des Steuerkäfigs gegenüber der Sternkörperfläche erzwingenden ortsfesten Steuervorrichtung.

Eine solche Freilaufkupplung ist aus der DRP 2 85 107 bekannt. Dort ist eine Freilaufkupplung beschrieben, bei der mittels eines Steuerkäfigs Klemmrollen relativ zu einem Sternkörper bewegt werden können. Der Sternkörper ist dort durch das innere Kraftübertragungselement gebildet und mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbunden. Der Steuerkäfig ist gegenüber dem Sternkörper begrenzt drehbar, wird aber durch eine Kugelrast in einer Stellung gehalten, in der die Klemmrollen außer Eingriff mit dem äußeren Kraftübertragungselement sind.

Der Steuerkäfig weist bei der bekannten Konstruktion Nocken auf, in die zum Einkuppeln ein ortsfester Stift eingreift. Dadurch wird der Steuerkäfig gegenüber dem Sternkörper begrenzt verdreht, wodurch die Klemmrollen mit dem äußeren Kraftüber­ tragungselement in Eingriff kommen. Es ist eine Hebelmechanik vorgesehen, durch die über einen weiteren ortsfesten Stift der Steuerkäfig gegenüber dem Sternkörper in die entgegengesetzte Richtung verdreht werden kann, wodurch die Klemmrollen außer Eingriff mit dem äußeren Kraftübertragungselement kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Freilaufkupplung der eingangs beschriebenen Art die Klemmkörper, sobald diese die Klemmstellung verlassen haben, mittels einer kon­ struktiv einfach gestalteten Vorrichtung in die Losstellung zu bringen und dort stabil zu halten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine den Steuer­ käfig und das eine, die Sternkörperfläche aufweisende Kraft­ übertragungselement überspannende Feder, die bei einer Überhol­ bewegung des anderen Kraftübertragungselementes den Steuerkäfig in die Losstellung der Klemmkörper überführt.

Im ausgekuppelten Zustand wird durch die Feder der Steuerkäfig in einer Position gehalten, in der die Klemmkörper derart an die Sternkörperfläche angedrückt werden, daß sie ohne Berührung mit dem anderen Kraftübertragungselement sind. Dadurch sind die beiden Kraftübertragungselemente frei in beiden Richtungen gegeneinander drehbar.

Bei Rotation des einen Kraftübertragungselementes mit dem Steuerkäfig wird im Bedarfsfall durch Betätigen der ortsfesten Steuervorrichtung die Bewegung des Steuerkäfigs gegenüber der Drehung des einen Kraftübertragungselementes soweit verzögert, daß die Klemmkörper entlang der Sternkörperfläche in eine Stellung gebracht werden, in der sie eine kraftschlüssige Ver­ bindung zwischen den beiden Kraftübertragungselementen herstel­ len. Solange ein genügend großes Drehmoment zwischen den beiden Kraftübertragungselementen übertragen wird, werden die Klemm­ körper gegen die Kraft der Feder selbsttätig in dieser Klemm­ stellung gehalten. Wird die kraftschlüssige Verbindung aufgeho­ ben, beispielsweise dadurch, daß das angetriebene der Kraftüber­ tragungselemente das antreibende überholt, so wird der Steuer­ käfig mitsamt den Klemmkörpern durch die Wirkung der Feder in die Losstellung bewegt, in der die Klemmkörper keine kraft­ schlüssige Verbindung zwischen den Kraftübertragungselementen vermitteln können. In dieser Stellung wird durch die Wirkung der Feder der Steuerkäfig fixiert. Daher ist bis zur nächsten Betätigung der Steuervorrichtung wieder eine freie Verdrehung der beiden Kraftübertragungselemente in beiden Drehrichtungen gegeneinander möglich.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Steuerkäfig an seinen die Klemmkörper lagernden Ausnehmungen keilförmige Ansätze zum Andrücken der Klemmkörper an die Stern­ körperfläche des einen Kraftübertragungselementes aufweist.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung des Steuerkäfigs werden in der Losstellung die Klemmkörper gegen die Sternkörperfläche des einen Kraftübertragungselementes gedrückt, so daß sie nicht mit dem anderen, nicht mit einer Sternkörperfläche versehenen Kraftübertragungselement in Berührung kommen. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Verminderung des Verschleißes der bewegten Teile innerhalb der Kupplung. Außerdem wird die Geräuschent­ wicklung vermindert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das die Sternkörperfläche aufweisende Kraftübertra­ gungselement das äußere der Kraftübertragungselemente ist.

Durch diese Gestaltung wird erreicht, daß die Klemmkörper in der Losstellung durch die zusätzlich zu der Federkraft wirkende Zentrifugalkraft zuverlässig festgehalten werden.

Die Erfindung sieht weiterhin als vorteilhafte Ausgestaltung vor, daß die ortsfeste Steuervorrichtung als Reibungsbremse ausgebildet ist.

Eine solche Bremse kann beispielsweise radial auf einen frei zu­ gänglichen Teil des Steuerkäfigs oder axial auf einen mit dem Steuerkäfig verbundenen Flansch wirken. Die Stärke der Bremse wird an die erforderliche Verzögerung des Steuerkäfigs ange­ paßt, die von der erwünschten Ansprechzeit der Kupplung be­ stimmt wird. Der Einsatz einer Reibungsbremse ermöglicht, daß die Bremswirkung jederzeit bewirkt werden kann und nicht von der Position von am Steuerkäfig befestigten Nocken abhängig ist. Nachdem die gewünschte Verzögerung des Steuerkäfigs erreicht ist, kann die Bremse problemlos wieder gelöst werden, da sich nach Vermitteln des Kraftschlußes durch die Klemmkörper die Kupplung in dieser Stellung selbsttätig hält.

Die erfindungsgemäße Freilaufkupplung kann vorteilhaft bei Feder­ speicherantrieben für elektrische Schalter eingesetzt werden.

Zum Spannen der Antriebsfeder kann über diese Kupplung im Be­ darfsfall der Antriebsmotor an die Antriebswelle angekoppelt werden. Die Antriebswelle weist eine mit der Antriebsfeder ver­ bundene Kurbel auf, durch die die Feder bis zum Totpunkt der Kurbel spannbar ist. Beim Überschreiten des Totpunktes der Kurbel wird die Antriebswelle gegenüber dem mit dem Antriebs­ motor verbundenen Antriebsrad beschleunigt und überholt das Antriebsrad, so daß der Kraftschluß durch die Klemmkörper inner­ halb der Kupplung aufgehoben wird und die Klemmkörper in ihre Losstellung bewegt und dort festgehalten werden. Darauf kann der Antriebsmotor frei auslaufen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 Die Freilaufkupplung schematisch in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Freilaufkupplung in einem Längsschnitt.

Die Freilaufkupplung 1 weist ein als Antriebsrad 2 ausgebilde­ tes Kraftübertragungselement auf, das in einem Lager 3 um eine Welle 4 frei drehbar gelagert ist. Die Welle 4 bildet das andere Kraftübertragungselement. Das Antriebsrad 2 ist als Sternkörper ausgebildet. Es weist eine hohlzylindrische, zu der Welle 4 konzentrische Ausnehmung mit einer Sternkörperfläche 5 auf. Zwischen der Sternkörperfläche 5 des Antriebsrads 2 und der Welle 4 ist eine Anzahl von als Klemmrollen 6 ausgebildeten Klemmkörpern parallel zur Längsachse der Welle 4 angeordnet.

Die Klemmrollen 6 sind in Ausnehmungen eines Steuerkäfigs 7 angeordnet, der zwischen dem Antriebsrad 2 und der Welle konzentrisch zu diesen und gegen die Welle 4 frei drehbar angeordnet ist. Der Steuerkäfig 7 ist mit dem Antriebsrad 2 begrenzt beweglich über eine Feder 8 verbunden. Die Feder ist an ihrem einen Ende mit einem Außenflansch 11 des Steuerkäfigs, an ihrem anderen Ende mit einem Stift 9 des Antriebsrades 2 fest verbunden. Der Stift 9 ragt in eine Ausnehmung 10 im Flansch 11 des Steuerkäfigs 7. In entspannter Stellung der Feder 8 hält diese den Steuerkäfig 7 in einer Position, in der die Klemmrollen 6 an der Sternkörperfläche 5 des Antriebsrades 2 in der Losstellung festgehalten werden. In dieser Stellung haben die Klemmrollen 6 keine Berührung mit der Welle 4. Wird während der Drehung des Antriebsrades 2 über eine ortsfeste Bremse 13 der Steuerkäfig 7 gegenüber dem Antriebsrad 2 abge­ bremst, so gelangen die Klemmrollen 6 in eine Position, in der sie das Antriebsrad 2 mit der Welle 4 kraftschlüssig verbinden. Durch die Klemmwirkung werden die Klemmrollen 6 in dieser Stel­ lung gegen die Wirkung der Feder 8 solange festgehalten, bis die Welle 4 das Antriebsrad überholt. Dann werden die Klemm­ körper 6 freigegeben und durch die Wirkung der Feder 8 wird der Steuerkäfig 7 gegenüber dem Antriebsrad 2 in der Darstellung in Fig. 1 im Uhrzeigersinn beschleunigt, so daß die Klemmrollen 6 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gebracht werden. Durch die Kraft der Feder 8 werden die Klemmrollen in dieser Position sicher festgehalten. Die keilförmigen Ansätze 12 des Steuer­ käfigs 7 an den Ausnehmungen für die Klemmkörper 6 bewirken, daß die Klemmrollen sicher gegen die Klemmflächen 5 gedrückt werden. Dadurch ist eine berührungslose Rotation der Welle 4 gegenüber dem Antriebsrad 2 möglich.

Claims (4)

1. Freilaufkupplung mit zwei drehbar koaxial zueinander ange­ ordneten Kraftübertragungselementen, mit einem Klemmkörper lagernden Steuerkäfig, mit einer die Klemmkörper führenden Sternkörperfläche an einem der Kraftübertragungselemente und mit einer eine begrenzte Drehbewegung des Steuerkäfigs gegenüber der Sternkörperfläche erzwingenden ortsfesten Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch , eine den Steuerkäfig (7) und das eine, die Sternkörperfläche (5) aufweisende Kraft­ übertragungselement (2) überspannende Feder (8), die bei einer Überholbewegung des anderen Kraftübertragungselementes (4) den Steuerkäfig (7) in die Losstellung der Klemmkörper (6) überführt.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkäfig (7) an seinen die Klemmkörper (6) lagernden Ausnehmungen keilförmige Ansätze (12) zum Andrücken der Klemmkörper (6) an die Stern­ körperfläche (5) des einen Kraftübertragungselementes (2) aufweist.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Sternkörperfläche (5) aufweisende Kraftübertragungselement (2) das äußere der Kraftübertragungselemente (2, 4) ist.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die orts­ feste Steuervorrichtung als Reibungsbremse (13) ausgebildet ist.