DE102008030229A1 - Klemmrollen-Freilauf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klemmrollen-Freilauf mit mehreren beispielsweise zwischen einem Außenring (2) und einem Innenring angeordneten, in einem Käfig (14) gehaltenen Klemmrollen (8), wobei der Ringspalt zwischen den Umfangsflächen der Ringe so konturiert ist, dass in einer Umfangsrichtung (12) sich verengende Kammern (10) für die Aufnahme jeweils einer Klemmrolle (8) gebildet werden, und wobei der Käfig (14) an einem Käfigrand (20) radial vorspringende Rastnasen (22) aufweist, die in eine an der Innenumfangsfläche des Außenringes (2) ausgebildete Ringnut (24) elastisch einrasten. Um die Montage zu erleichtern, ist an der Eingangskante des Außenringe (2) eine Rampenfläche (26) ausgebildet, über die die Rastnasen bei der Montage nach innen ausgelenkt werden.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft einen Klemmrollen-Freilauf mit mehreren zwischen einem Außenring oder dergleichen und einem Innenring oder dergleichen angeordneten, in einem Käfig gehaltenen Klemmrollen, wobei der Ringspalt zwischen der inneren Umfangsfläche des Außenringes und der äußeren Umfangsfläche des Innenringes so konturiert ist, dass in einer Umfangsrichtung sich verengende Kammern für die Aufnahme jeweils einer Klemmrolle gebildet werden, und wobei der Käfig an einem Käfigrand radial vorspringende Rastmittel aufweist, die in eine an einem der Außen- bzw. Innenringe ausgebildete Ringnut eingreifen. Es sei hier bemerkt, dass der ”Außenring” beispielsweise auch durch ein Gehäuse und der ”Innenring” durch eine Welle gebildet sein können.
• Hintergrund der Erfindung
• Bei einem Klemmrollen-Freilauf werden Klemmrollen im allgemeinen von Federn in einer Drehrichtung in einen sich verengenden Spalt zwischen Außenring und Innenring in eine Klemmbereitschaftsstellung gedrückt. Wenn dann beispielsweise der Außenring den Innenring in Richtung der Federkraft an treibt, dann werden die Klemmrollen in dem Spalt eingeklemmt und es entsteht eine kraftschlüssige Drehverbindung zwischen Außenring und Innenring (Sperrmodus). Bei der entgegengesetzten Antriebsrichtung werden die Klemmung der Klemmrollen und damit die kraftschlüssige Drehverbindung aufgehoben (Freilaufmodus).
• Ein Problem bei derartigen Klemmrollen-Freiläufen besteht darin, dass der Käfig mit den Klemmrollen axial auswandert, wenn nicht besondere Maßnahmen, beispielsweise das Anbringen von Sicherungsscheiben getroffen werden, um eine solche Axialbewegung zu verhindern.
• Aus der japanischen Patentveröffentlichung 2000213566 A ist bereits eine sogenannte Einwegkupplung bekannt, bei der ein als Vorsprung bezeichneter Radialflansch an einem Ende des Käfigs in eine am Außenring ausgebildete Ringnut eingreift, offensichtlich um so den Käfig axial zu fixieren. Es ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, wie der ”Vorsprung” und die Ringnut beschaffen sind und wie eine Montage des Käfigs am Außenring bzw. eine Demontage erfolgen.
• Die US 5,518,093 beschreibt eine Freilaufkupplungsanordnung, bei der nicht näher beschriebene Klemmelemente in einem Käfig gehalten sind, welcher an seinem in Montagerichtung voreilenden Käfigrand einen radialen Außenflansch aufweist, der bei der Montage offensichtlich umgestülpt wird und bei Erreichen einer Ringnut in diese einrastet. Das Umstülpen eines geschlossenen Ringflansches erfordert jedoch insbesondere dann, wenn der Käfig aus einem für das sichere Halten der Klemmelemente ausreichend festen Material besteht, eine erhebliche Kraft, was die Montage und gegebenenfalls Demontage erschwert. Außerdem ist der Ringflansch an dem bezüglich der Montagerichtung voreilenden Käfigrand angeordnet, so dass er über den gesamten axialen Montageweg reibend an der Innenumfangsfläche des Außenringes anliegt, was sich bei einer Montage oder Demontage ebenfalls nachteilig auswirkt.
• Die DE 33 18 945 A1 offenbart ein zweireihiges Schrägkugellager mit einem die beiden Kugelreihen haltenden Käfig, an welchem entgegen der Montagerichtung geneigte, schräg nach außen stehende Vorsprünge ausgebildet sind, die bei der Montage in eine am Außenring ausgebildete Ringnut einrasten. Infolge der Schrägstellung der Vorsprünge lässt sich der Käfig verhältnismäßig leicht montieren; eine Demontage ist jedoch wegen der Spreizwirkung der Vorsprünge ohne Zerstörung des Käfigs nicht oder nur mit besonderen Werkzeugen möglich. Außerdem werden die Kugelreihen eines für die Aufnahme von Axialkräften bestimmten Schrägkugellagers – anders als die Klemmrollen eines Klemmrollen-Freilaufes – in ihren Laufbahnen axial gehalten, so dass der Käfig keine axialen Kräfte aufnehmen muss und entsprechend leicht ausgebildet sein kann.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemmrollen-Freilauf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem der mit den Klemmrollen bestückte Käfig leicht montiert und gegebenenfalls demontiert werden kann, und bei welchem dennoch ein axiales Auswandern desselben sicher verhindert wird.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man den Rastnasen die für eine axiale Fixierung bei einem Klemmrollen-Freilauf erforderliche Festigkeit geben kann, wenn bei der axialen Montage nicht diese selbst verformt werden, sondern die Verformung auf größere Bereiche des Käfigs verteilt wird.
• Die Erfindung geht daher aus von einem Klemmrollen-Freilauf mit mehreren zwischen einem Außenring oder dergleichen und einem Innenring oder dergleichen angeordneten, in einem Käfig gehaltenen Klemmrollen, wobei der Ringspalt zwischen der inneren Umfangsfläche des Außenringes und der äußeren Umfangsfläche des Innenringes so konstruiert ist, dass in einer Um fangsrichtung sich verengende Kammern für die Aufnahme jeweils einer Klemmrolle gebildet werden, und wobei der Käfig an einem Käfigrand radial vorspringende Rastmittel aufweist, die in eine an einem der Ringe ausgebildete, zugeordnete Ringnut eingreifen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Käfig aus einem elastisch verformbaren Material besteht und die Rastmittel aus mehreren integral angeformten, über den Umfang des Käfigrandes verteilten radialen Rastnasen gebildet sind, welche bei der axialen Montage des Käfigs in den Ringspalt an der mit einer zur Montagerichtung geneigten Rampenfläche ausgestatteten Eingangskante eines der Außen- bzw. Innenringe radial ausgelenkt werden und bei Erreichen der Ringnut elastisch in diese einrasten.
• Durch diesen Aufbau wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass nicht die Rastnasen selbst verformt werden und eine entsprechend nachgiebige Struktur haben müssen, sondern dass die radiale Auslenkung der Rastnasen von einem größeren Bereich des Käfigs elastisch aufgenommen wird, welcher dann bei Erreichen der Ringnut die für das Einrasten der Rastnasen erforderliche Rückstellkraft zur Verfügung stellt. Die an der Eingangskante des zugeordneten Außen- bzw. Innenringes ausgebildete Rampenfläche ist so geneigt, dass die bei der axialen Montage des Käfigs aufzuwendende Kraft mit möglichst geringen Reibungsverlusten in eine radiale Auslenkung der Rastnasen umgesetzt wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, den Käfig aus einem verhältnismäßig steifen Material auszubilden, so dass bei eingerasteten Rastnasen ein axiales Auswandern sicher verhindert wird.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rastnasen an dem bezüglich der Montagerichtung nacheilenden Käfigrand angeordnet sind und die Ringnut im Bereich der Eingangskante des zugeordneten Außen- bzw. Innenringes ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Rastnasen nach der radialen Auslenkung nur einen kurzen axialen Weg an der zugeordneten Umfangsfläche zurücklegen müssen, bis sie in die zugeordnete Ringnut einrasten.
• Die Breite der Ringnut ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer Losepassung an die axiale Breite der Rastnasen angepasst, so dass diese leicht in die Ringnut einrasten, den Käfig jedoch mit geringem Spiel in axialer Richtung halten.
• Die radiale Tiefe der Ringnut ist vorzugsweise größer als die radiale Höhe der Rastnasen, so dass der Käfig in radialer Richtung schwimmend angeordnet ist und beim Auftreten von radialen Kräften gegebenenfalls zwangfrei ausweichen kann.
• Die Rastnasen können grundsätzlich radial nach innen gerichtet sein und in eine Umfangsnut an der äußeren Umfangsfläche des Innenringes einrasten. Es ist jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass die Rastnasen sich radial nach außen erstrecken und die Ringnut an der inneren Umfangsfläche des Außenringes ausgebildet ist, wie anhand eines Ausführungsbeispieles näher dargelegt wird.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
• 1 eine Teilansicht eines Segmentes eines Klemmrollen-Freilaufes in einer Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie I-I in 2, und
• 2 eine Queranschnittsansicht des in 1 dargestellten Segmentes entsprechend der Schnittlinie II-II in 1.
• Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
• Das in der 1 dargestellte Segment umfasst einen Außenring 2, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein antreibendes Bauteil ist und zu diesem Zweck an seinem Außenumfang mit einer Verzahnung 4 ausgestattet ist. Zwischen der konturierten Innenumfangsfläche 6 des Außenringes 2 und der Außenum fangsfläche eines nicht dargestellten Innenringes ist ein Ringspalt gebildet, in welchem Klemmrollen 8 angeordnet sind. Die Innenumfangsfläche 6 des Außenringes 2 ist in an sich bekannter Weise so konturiert, dass in dem Ringspalt zwischen Außenring 2 und Innenring einzelne Kammern 10 für die Aufnahme der Klemmrollen 8 gebildet werden, die sich in der durch den Pfeil 12 bezeichneten Umfangsrichtung verengen. Wenn beispielsweise der Außenring 2 gegenüber dem Innenring in einer zum Pfeil 12 entgegengesetzten Richtung drehangetrieben wird, werden die Klemmrollen 8 zwischen Außenring 2 und Innenring geklemmt, und der Innenring wird kraftschlüssig mitgenommen (Sperrmodus). Wenn der Außenring 2 in der Richtung des Pfeils 12 angetrieben wird, werden die Klemmrollen 8 freigegeben, so dass sich der Innenring nicht mitdreht (Freilaufmodus).
• Wie insbesondere auch aus 2 ersichtlich ist, werden die Klemmrollen 8 in einem Käfig 14 gehalten. Die die Klemmrollen 8 aufnehmenden Käfigtaschen sind in Umfangsrichtung durch Stege 16 und in axialer Richtung durch einen ersten Käfigrand 18 und einen zweiten Käfigrand 20 begrenzt.
• Der Käfig 14 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, und er weist mehrere integral angeformte, über den Umfang des zweiten Käfigrandes 20 verteilt angeordnete radiale Rastnasen auf.
• An der Innenumfangsfläche 6 des Außenringes 2 ist eine Ringnut 24 ausgebildet, die dazu bestimmt ist, die Rastnasen 22 aufzunehmen und so den Käfig 14 axial zu fixieren.
• Zur Montage des mit den Klemmrollen 8 bestückten Käfigs 14 wird dieser in 2 von rechts in den Außenring 2 eingeführt. An der rechten Eingangskante des Außenringes 2 ist eine konische Rampenfläche 26 ausgebildet, an die sich die Rastnasen 22 bei der Montage anlegen, so dass sie unter Verformung des Käfigs radial nach innen ausgelenkt werden, bis sie bei Erreichen der Ringnut 24 in diese elastisch einrasten.
• Wie insbesondere 2 erkennen lässt, sind die Rastnasen 22 an dem bezüglich der durch den Pfeil 28 angegebenen Montagerichtung nacheilenden zweiten Käfigrand angeordnet, und die Ringnut 24 ist dementsprechend in dem Bereich der Eingangskante des Außenringes 2 ausgebildet, so dass bei der Montage keine lange Reibungsstrecke für die Rastnasen gegeben ist, was die Montage erleichtert.
• Die Breite b der Ringnut ist so bemessen, dass die Rastnasen 22 mit einer Losepassung aufgenommen werden, so dass der Käfig 14 mit geringem Spiel axial gehalten wird.
• Wie insbesondere wiederum 2 erkennen lässt, ist die radiale Tiefe der Ringnut 24 größer als die radiale Höhe der Rastnasen 22, so dass der Käfig in radialer Richtung ausweichen kann.

2

Außenring

4

Verzahnung

6

Innenumfangsfläche

8

Klemmrollen

10

Kammern

12

Pfeil (Umfangsrichtung)

14

Käfig

16

Stege

18

Erster Käfigrand

20

Zweiter Käfigrand

22

Rastnasen

24

Ringnut

26

Rampenfläche

28

Pfeil (Montagerichtung)

b

Breite

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - JP 2000213566 A [0004]
• - US 5518093 [0005]
• - DE 3318945 A1 [0006]

Claims (5)

1. Klemmrollen-Freilauf mit mehreren zwischen einem Außenring oder dergleichen und einem Innenring oder dergleichen angeordneten, in einem Käfig gehaltenen Klemmrollen, wobei der Käfig an einem Käfigrand radial vorspringende Rastmittel aufweist, die in eine an einem der Ringe ausgebildete Ringnut eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (14) aus einem elastisch verformbaren Material besteht und die Rastmittel aus mehreren integral angeformten, über den Umfang des Käfigrandes verteilten radialen Rastnasen (22) gebildet sind, welche bei der axialen Montage des Käfigs (14) in den Ringspalt (24) zwischen Außenring (2) und Innenring an der mit einer zur Montagerichtung (28) geneigten Rampenfläche (26) ausgestatteten Eingangskante eines der Ringe radial ausgelenkt werden und bei Erreichen der Ringnut (24) in diese einrasten.
2. Klemmrollen-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnasen (22) an dem bezüglich der Montagerichtung (28) nacheilenden Käfigrand (20) angeordnet sind und die Ringnut (24) im Bereich der Eingangskante des zugeordneten Außen- bzw. Innenringes ausgebildet ist.
3. Klemmrollen-Freilauf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Ringnut mit einer Losepassung an die axiale Breite der Rastnasen (22) angepasst ist.
4. Klemmrollen-Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Tiefe der Ringnut (24) größer als die radiale Höhe der Rastnasen (22) ist.
5. Klemmrollen-Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnasen (22) sich radial nach außen erstrecken und die Ringnut (24) an der inneren Umfangsfläche (6) des Außenringes (2) ausgebildet ist.