[go: up one dir, main page]

WO1992014072A1 - Klemmkörperkupplung - Google Patents

Klemmkörperkupplung Download PDF

Info

Publication number
WO1992014072A1
WO1992014072A1 PCT/EP1991/002299 EP9102299W WO9214072A1 WO 1992014072 A1 WO1992014072 A1 WO 1992014072A1 EP 9102299 W EP9102299 W EP 9102299W WO 9214072 A1 WO9214072 A1 WO 9214072A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cage
rotation
clamping
sprag
coupling according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1991/002299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Stark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INA Waelzlager Schaeffler OHG
Original Assignee
INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Waelzlager Schaeffler OHG filed Critical INA Waelzlager Schaeffler OHG
Publication of WO1992014072A1 publication Critical patent/WO1992014072A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D15/00—Clutches with wedging balls or rollers or with other wedgeable separate clutching members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/02—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings

Definitions

  • the invention relates to a sprag coupling with a coupling outer part and a coupling inner part, with clamping bodies designed as rolling elements and arranged between two for torque transmission and guided in a cage, with one of the two coupling parts assigned clamping surfaces which, seen in cross section, at least to one of the two Rotation directions towards the cylindrical running surface of the other coupling part form a narrowing clamping gap, and with means for transferring the clamping bodies into contact with the clamping surfaces.
  • Such sprag couplings are known, for example, from US Pat. No. 4,030,581 and GB Pat. No. 1,200,690.
  • the clamping bodies are designed as rollers.
  • the freewheel is switched depending on the direction of rotation.
  • the invention is based on the object of proposing a sprag clutch which is not only intended to achieve a torque transmission position in one of the two directions of rotation, but which enables the pre-run function to be canceled, that is to say a rigid clutch is achieved for both directions of rotation , but at the same time it is ensured that an axial displacement of the coupling components relative to one another remains ensured in an axial direction.
  • This object is achieved in that, in addition to the clamping gap (s) formed in the direction of rotation, the clamping surfaces at least to one of the two axial displacement directions to block the displacement form a narrowing gap to the running surface, and that the cage leading the rolling elements in Axial direction is shiftable.
  • the advantage of this design is that a torsionally rigid connection can be achieved in both directions of rotation.
  • the freewheel position can be canceled.
  • the arrangement ensures, however, that a displacement of the two coupling components in an axial direction is nevertheless ensured.
  • Such a function can be important, for example, in steering devices for the steerable wheels of a motor vehicle, where these are normally adjusted by means of an auxiliary power steering system, but if the auxiliary power fails, a rigid coupling should still be possible in order to control the steering of Hand operated. At the same time, however, it must be ensured for safety reasons that the components can be pushed into one another in the sense of shortening in the event of an accident.
  • the clamping surfaces in the coupling part to which they are assigned form a recess, the cross section of which decreases along the axis of rotation towards a direction of displacement.
  • the recesses can either be assigned to the outer coupling part or to the inner coupling part.
  • the Clamping surfaces in the coupling part to which they are assigned form a recess, the cross section of which decreases along the axis of rotation toward both directions of displacement.
  • the cage can be displaced to a limited extent in the direction of rotation with respect to the coupling part having the clamping surfaces.
  • a latching position is provided in which the balls can be brought into contact with one of the corresponding clamping surfaces exclusively for torque transmission in one of the two directions of rotation. In this position, the sprag freewheel acts purely as a freewheel for the two directions of rotation. A shift from this detent position is required for the transition to the blocked state for both directions of rotation.
  • the cage should be acted upon by a spring towards the release position. Accordingly, the rolling elements are out of contact with the running surface and thus in a position in which no torque can be transmitted in either direction of rotation and also no axial fixation of the two coupling parts with respect to one another can take place. So it's the free one Mobility guaranteed in this position.
  • the transfer into one of the other positions has to be carried out by a corresponding displacement of the rolling elements counter to the force of the spring.
  • the clamping surfaces are preferably flat surfaces which, seen in cross-section, form a triangular recess with a cross-sectional surface that changes in the axial direction, in particular changes linearly.
  • An electromagnet can be provided to displace the cage in the axial direction. It is also possible to adjust the cage in the direction of rotation using an electromagnet.
  • the electromagnet is permanently assigned to one of the two coupling parts, while the cage carries a ferromagnetic disk opposite the electromagnet. In the case of rotation adjustment, the electromagnet generates a braking force when excited, which transmits a driving force to the cage in the direction of rotation.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a sprag coupling, which is held by a spring in the blocking position as a preferred position for both directions of rotation and a direction of sliding,
  • FIG. 2 shows a section A-A in the right half and a section B-B of FIG. 1 in the left half
  • FIG. 3 shows a variant of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through an embodiment in which the clamping body coupling is in a preferred position by a spring, in which there is no clamping effect in the axial displacement directions, but a clamping effect can be brought about in the two possible directions of rotation,
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the clamping body coupling in longitudinal section, in which the clamping surfaces are assigned to the inner coupling part and which can be locked in one direction of rotation and in both possible axial displacement directions,
  • FIG. 5a shows the design of the clamping surfaces of the exemplary embodiment according to FIG. 5 as a single unit, enlarged
  • Figure 6 shows a section CC according to Figure 5 and 7 shows an embodiment as shown in FIG. 5, but with tons instead of balls as rolling elements,
  • the sprag freewheels shown in the various figures each consist of a clutch outer part 1, a clutch inner part 3 coaxially accommodated therein and between the two roller bodies 4.
  • the clutch outer part 1 can additionally be in a receiving sleeve 2, which is part of a machine or another unit can be included.
  • the rolling elements 4 are designed according to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 6 as balls and in the exemplary embodiment according to FIG. 7 as tons.
  • the rolling elements 4 are held in the cage 5.
  • the cage 5 is arranged in the axial direction, that is, one of the two directions X or Y and in one of the two directions of rotation N and N, at least to a limited extent displaceable or rotatable.
  • the rolling elements 4 can be transferred into a clamping position which is effective in one of the directions of rotation or one of the directions of displacement.
  • clamping recesses 11 are formed either in the inner surface 6 of the outer coupling part 1 or the outer surface 7 of the inner coupling part 3, which are formed by clamping surfaces 9, 10.
  • the clamping recesses 11 form together with the respective counter surface of the opposite part; thus either the outer surface 7 of the inner coupling part 3 or the inner surface 6, 6a of the outer coupling part 3 has a clamping gap 8.
  • the outer coupling part 1 is provided with an inwardly directed section which forms guide lugs 13 which engage between guide recesses 14 of the cage 5. It can be seen from FIG. 2 that a limited rotation of the cage 5 relative to the guide projection 13 is possible. Between the radially inward surface of the clutch outer part 1 and a support disc 15 assigned to the cage 5, one or more support springs ' 16 are arranged, which the cage 5 and thus the circumferentially distributed rolling elements 4 in the sliding direction X in the clamping gap 8, which between the Clamping recesses 11 and the cylindrical outer surface 7 of the clutch inner part 3 is formed, push it in. It can be seen from FIGS.
  • the clamping gap 8 is reduced in the sliding direction X, so that, for example when the inner coupling part 3 moves in the sliding direction X, jamming between the outer coupling part 1 and the inner coupling part 3 is brought about, both for the sliding direction X as well as for the two directions of rotation N 1 and N.
  • the two adhesive surfaces 9, 10 are roof-shaped and thus also cause a clamping in the direction of rotation N and N about the axis of rotation 12. Contrary to the sliding direction X, that is to say in the Y direction, however, a movement of the inner coupling part 3 can take place while the clamping effect on the outer coupling part 1 is canceled.
  • an electromagnet 17 is attached in the receiving sleeve 2 and, when excited, attracts a ferromagnetic disk 18 assigned to the cage 5.
  • the cage 5 together with the rolling elements 4 is pulled out of the clamping gap 8 in the Y direction.
  • This has the effect that, on the one hand, a free axial movement in the two displacement directions Y and X of the clutch inner part 3 relative to the clutch outer part 1 is possible, but also, depending on the direction of rotation N., or N, one of the two clamping surfaces 9 or 10 comes into effect.
  • the outer coupling part moves 1 in the direction of rotation N the clamping surface 9 to effect and a torque in the direction of rotation N is transmitted to the clutch inner part 3.
  • an overhaul function is then given because the rolling elements 4 are brought out of contact with the clamping surface 9.
  • FIG. 3 in contrast to that according to FIG. 1, only a different arrangement for the support spring 16, which shifts the cage 5, is selected.
  • the support disk 15 is not assigned to the cage 5, but rather to the receiving sleeve 2.
  • the support spring 16 is arranged between this support disc 15 and the end face of the cage 5.
  • the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 could, for example, be used in devices in which the outer coupling part 1 and the inner coupling part 3 are normally moved independently of one another by a power drive. As long as the power drive works and is switched on, the electromagnet cancels the clamping action of the clamping body coupling, while when the circuit is interrupted, for example, a mechanical coupling occurs, so that manual operation is possible, for example.
  • Auxiliary power steering in motor vehicles is an example of an application, although manual operation is ensured in the case of a mechanical clutch. Nevertheless, for example in the event of an impact, the inner clutch part 3 can be moved in the Y direction relative to the outer clutch part 1 to shorten the steering column.
  • FIG. 4 shows an embodiment which is basically constructed from the same components as that according to FIG. 3, specifically with regard to the arrangement of the support spring 16.
  • FIG. 4 shows an embodiment which is basically constructed from the same components as that according to FIG. 3, specifically with regard to the arrangement of the support spring 16.
  • the support spring 16 acts on the cage 5 and thus the rolling elements 4 in the release direction, so that in the normal position only the torque transmission and freewheeling functions for the two directions of rotation N and N are given, as described in connection with these, but in order to achieve a blockage in the two directions of rotation and jamming with respect to one Sliding direction, namely the sliding direction Y, it is necessary to move the cage 5 by exciting the electromagnet 17 into the position shifted to the left and thus the rolling elements 4 deeper into the clamping gap 8.
  • the inner clutch part 3 can, however, be moved in relation to the outer clutch part 1 in the sliding direction X to cancel the clamping effect.
  • the cage 5 furthermore has a radially outwardly resilient collar 22 on the inside of the outer surface 7 of the inner coupling part 3, at the openings which receive the rolling elements 4, which collar holds the rolling elements 4 in their radially outer position. He lifts it from the cylindrical outer surface 7.
  • FIGS. 5 to 7 show embodiments in which the clamping recesses 11 and the clamping surfaces 9, 10 forming them are assigned to the inner coupling part 3.
  • the inner coupling part 3 has clamping recesses 11 distributed circumferentially in its outer surface 7 in accordance with the distribution of the rolling elements 4 in the cage 5. It can be seen that due to the course of the clamping surfaces 9, 10 with a decreasing depth, starting from the outer surface 7 in the direction of rotation N .. according to FIG. 6 for the opposite direction of rotation N when driving the clutch inner part 3, a clamping effect is generated.
  • the clamping gap 8 between the inner surface 6 of the coupling outer part 1 and the clamping surfaces 9, 10 narrows namely.
  • the springs 20 are supported at one end on the rolling elements 4 and at their other end on resilient tongues 19 which are part of the cage 5 and are intended to facilitate assembly of the cage.
  • the rolling elements 4 would only be effective as a plain bearing. So you can not take precise guidance of the inner clutch part 3 and outer clutch part 1 against each other. For this reason, a support bearing 21 is additionally arranged between the two, which takes over the function of centering.
  • the rolling elements 4, which are designed as balls according to FIG. 5, can also, as shown in the example according to FIG. 7, be designed as barrels 4.
  • a design of the clamping surfaces 9, 10 according to FIG. 5 is possible.
  • the load-bearing capacity is increased again, so that the already particularly suitable suitability of the barrel for high moments to be transmitted is improved.
  • an embodiment is also possible which is similar to that according to FIGS. 1 to 4 is designed.
  • the cage 5 can therefore also be acted upon by an electromagnet or a permanent magnet in order to be adjusted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klemmkörperkupplung für die Sperrung eines Kupplungsaußenteils (1) gegenüber einem Kupplungsinnenteil in drei Richtungen, der möglichen beiden axialen Verstellrichtungen und Drehrichtungen, wobei in der jeweils vierten Richtung (Drehrichtung oder Schieberichtung) eine Freilauffunktion gewährleistet ist. Hierzu ist zusätzlich ein Klemmspalt zu dem in Drehrichtung gebildeten Klemmspalt (8) in Form von Klemmflächen (9, 10) zumindest für eine der beiden axialen Verschieberichtungen Y oder X vorhanden.

Description

Klemmkörperkupplung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Klemmkörperkupplung mit einem Kupplungsaußenteil und einem Kupplungsinnenteil, mit zwischen beiden zur Drehmomentübertragung angeordneten und in einem Käfig geführten, als Wälzkörper ausgebildeten Klemmkörpern, mit einem der beiden Kupplungsteilen zuge¬ ordneten Klemmflächen, welche, im Querschnitt gesehen, zumindest zu einer der beiden Drehrichtungen hin zur zylindrischen Lauffläche des anderen Kupplungsteiles einen sich verengenden Klemmspalt bilden, und mit Mitteln zur Überführung der Klemmkörper in Anlage zu den Klemmflächen.
Derartige Klemmkörperkupplungen sind beispielsweise aus der US-PS 4,030,581 und der GB-PS 1 200 690 bekannt. Bei diesen sind die Klemmkörper als Rollen gestaltet. Drehrichtungsabhängig erfolgt eine ümschaltung des Freilaufes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmkör¬ perkupplung vorzuschlagen, die nicht nur für die Erzielung einer Drehmomentübertragungsposition in einer der beiden Drehrichtungen gedacht ist, sondern bei der eine Aufhebung der Preilauffunktion ermöglicht ist, das heißt, eine starre Kupplung für beide Drehrichtungen erreicht wird, wobei jedoch gleichzeitig gewährleistet ist, daß eine axiale Verschiebung der Kupplungsbauteile einander gegen¬ über in einer Axialrichtung gewährleistet bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem(n) in Drehrichtung gebildeten Klemmspalt (en) die Klemmflächen zumindest zu einer der beiden axialen Verschieberichtungen zur Sperrung der Verschiebung einen sich zur Lauffläche verengenden Spalt bilden, und daß der die Wälzkörper führende Käfig in Axialrichtung verlagerbar ist.
Von Vorteil bei dieser Ausführung ist, daß eine drehstarre Verbindung in beiden Drehrichtungen erzielbar wird. Die Freilaufposition kann aufgehoben werden. Durch die Anord¬ nung wird jedoch gleichzeitig gewährleistet, daß trotzdem eine Verschiebung der beiden Kupplungsbauteile in einer Axialrichtung gewährleistet ist. Eine solche Funktion kann beispielsweise bei Lenkeinrichtungen für die lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeuges von Bedeutung sein, wo diese normalerweise über eine Hilfskraftlenkung eine Verstellung erfahren, wobei jedoch dann, wenn die Hilfskraft ausfällt, noch eine starre Kupplung möglich sein soll, um die Len¬ kung von Hand zu betätigen. Gleichzeitig muß jedoch aus Sicherheitsgründen gewährleistet sein, daß bei einem Un¬ fall die Bauteile im Sinne der Verkürzung ineinander ver¬ schoben werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Klemmflächen in dem Kupplungsteil, dem sie zuge¬ ordnet sind, eine Ausnehmung bilden, deren Querschnitt sich entlang der Drehachse zu einer Verschieberichtung hin verringer .
Dabei können die Ausnehmungen entweder dem Kupplungsaußen¬ teil oder aber dem Kupplungsinnenteil zugeordnet sein. Für den Fall, daß neben der Drehmomentübertragung in den Dreh¬ richtungen eine alternative Klemmung in eine der beiden Axialrichtung möglich und in der jeweils anderen Richtung eine freie Verstellung erreicht werden soll, wird in weite¬ rer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Klemmflächen in dem Kupplungsteil, dem sie zugeordnet sind, eine Ausnehmung bilden, deren Querschnitt sich ent¬ lang der Drehachse zu beiden Verschieberichtungen hin verringert.
Desweiteren ist vorgeschlagen, eine Freischaltposition vorzusehen, in der die Wälzkörper von der Lauffläche abge¬ hoben sind. Hierdurch wird eine durch die Wälzkörper nicht beeinflußte Drehbewegung und Verschiebebewegung der beiden Kupplungsteilen einander gegenüber erreicht.
Zur Erzielung der Umschaltung der Klemmkörperkupplung für eine der beiden Drehrichtungen ist vorgesehen, daß der Käfig in Drehrichtung gegenüber dem die Klemmflächen auf¬ weisenden Kupplungsteil begrenzt verlagerbar ist. Dabei ist eine Rastposition vorgesehen, in der die Kugeln aus¬ schließlich zur Drehmomentübertragung in einer der beiden Drehrichtungen mit einer der entsprechenden Klemmflächen in Anlage bringbar sind. In dieser Stellung wirkt der Klemmkörperfreilauf rein als Freilauf für die beiden Dreh¬ richtungen. Für die Überführung in den Blockadezustand für beide Drehrichtungen ist eine Verlagerung aus dieser Rast¬ position erforderlich.
Es ist möglich, den Käfig in einer der beiden Stellungen als bevorzugte Stellung durch eine Feder zu halten.
Nach einer ersten Variante soll entsprechend einem weite¬ ren Vorschlag der Erfindung der Käfig von einer Feder zur Freischaltposition hin beaufschlagt sein. Entsprechend sind die Wälzkörper außer Kontakt zur Lauffläche und damit in einer Position, in der in keiner der beiden Drehrich¬ tungen ein Drehmoment übertragen werden kann und auch keine eine axiale Fixierung der beiden Kupplungsteile einander gegenüber erfolgen kann. Es ist also die freie Beweglichkeit in dieser Position gewährleistet. Die Über¬ führung in eine der anderen Positionen hat durch eine entsprechende Verlagerung der Wälzkörper entgegen "der Kraft der Feder zu erfolgen. Alternativ ist es möglich, den Käfig von Federn in der Rastposition zu halten, in der nur eine Drehmomentübertragung in eine der beiden Dreh¬ richtungen möglich ist. Dies kann dadurch geschehen, daß die Wälzkörper in einer Drehrichtung zum kleinsten Spalt¬ querschnitt hin federbeaufschlagt sind. Die Klemmkörper¬ kupplung wird also als reiner Freilauf für die beiden wahlweise zur Verfügung stehenden Drehrichtungen einge¬ setzt. Dabei wird vorgesehen, die Wälzkörper im Käfig einzeln durch Federn abzustützen. Für die Sperrung in eine der Verschieberichtungen ist jedoch zweckmäßigerweise der Käfig federbeaufschlagt.
Schließlich ist es auch möglich, den Käfig von einer Feder so zu beaufschlagen, daß die Klemmkörperkupplung sowohl für die beiden Drehrichtungen als auch für eine der axi¬ alen Verschieberichtungen gesperrt ist.
Vorzugsweise sind die Klemmflächen ebene Flächen, die im Querschnitt gesehen eine dreieckige Ausnehmung mit in Axialrichtung sich verändernder, insbesondere linear ver¬ ändernder Querschnittsfläche bilden.
Zur Verlagerung des Käfigs in Axialrichtung kann ein Elek¬ tromagnet vorgesehen sein. Es ist auch möglich, den Käfig über einen Elektromagneten in Drehrichtung zu verstellen. Zur Verstellung ist einem der beiden Kupplungsteile der Elektromagnet fest zugeordnet, während der Käfig dem Elek¬ tromagneten gegenüberliegend eine ferromagnetische Scheibe trägt. Für den Fall der Drehverstellung erzeugt der Elek¬ tromagnet bei Erregung eine Bremskraft, die in Drehrich¬ tung eine Mitnahmekraft auf den Käfig überträgt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Aus- führungsform einer Klemmkörperkupplunges, der durch eine Feder in Sperrstellung als Vor¬ zugsstellung für beide Drehrichtungen und eine Schieberichtung gehalten ist,
Figur 2 in der rechten Hälfte einen Schnitt A-A und in der linken Hälfte einen Schnitt B-B -von Figur 1,
Figur 3 eine Variante zu Figur 1,
Figur 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungs¬ form, bei der die Klemmkörperkupplung in einer Vorzugsstellung durch eine Feder ist, in der keine Klemmwirkung in den axialen Verschieberichtungen gegeben ist, jedoch zu den beiden möglichen Drehrichtungen hin eine Klemmwirkung bewirkt werden kann,
Figur 5 eine weitere Ausführungsform der Klemmkörper¬ kupplung im Längsschnitt, bei dem die Klemm¬ flächen dem Kupplungsinnenteil zugeordnet sind und der in einer Drehrichtung und beiden möglichen axialen Verschieberichtungen sperr¬ bar ist,
Figur 5a die Ausbildung der Klemmflächen des Aus¬ führungsbeispiels nach Figur 5 als Einzel¬ heit, vergrößert,
Figur 6 einen Schnitt C-C gemäß Figur 5 und Figur 7 eine Ausführungsform wie in Figur 5 darge¬ stellt, jedoch mit Tonnen anstelle von Kugeln als Wälzkörper,
Die in den verschiedenen Figuren dargestellten Klemmkörperfreiläufe bestehen jeweils aus einem Kupplungsaußenteil 1, einem darin koaxial aufgenommenen Kupplungsinnenteil 3 und zwischen beiden angeordneten Wälzkörpern 4. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4 kann das Kupplungsaußenteil 1 zusätzlich in einer Aufnahmehülse 2, die Bestandteil einer Maschine oder eines sonstigen Aggregates sein kann, aufgenommen sein.
Die Wälzkörper 4 sind nach den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 6 als Kugeln und bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 als Tonnen ausgebildet. Die Wälzkörper 4 sind im Käfig 5 gehalten. Der Käfig 5 ist jeweils in Axialrichtung, das heißt, eine der beiden Richtungen X oder Y sowie in eine der beiden Drehrichtungen N, und N zumindest begrenzt verschieb- bzw. verdrehbar angeordnet. Durch die Verschiebung bzw. Verdrehung des Käfigs 5 können die Wälzkörper 4 in eine Klemmposition überführt werden, die in einer der Drehrichtungen oder einer der Verschieberichtungen wirksam ist. Hierzu sind entweder in der Innenfläche 6 .des Kupplungsaußenteiles 1 oder der Außenfläche 7 des Kupplungsinnenteiles 3 Klemmausnehmungen 11 ausgestaltet, die von Klemmflächen 9, 10 gebildet werden. Die Klemmausnehmungen 11 bilden zusammen mit der jeweiligen Gegenfläche des gegenüberliegenden Teiles; also entweder der Außenfläche 7 des Kupplungsinnenteiles 3 oder der Innenfläche 6, 6a des Kupplungsaußenteiles 3 einen Klemmspalt 8.
Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 ist -das Kupplungsaußenteil 1 mit einem nach innen gerichteten Abschnitt versehen, der Führungsansätze 13 bildet, welche zwischen Führungsausnehmungen 14 des Käfigs 5 eingreifen. Aus Figur 2 ist erkenntlich, daß eine begrenzte Verdrehung des Käfigs 5 dem Führungsansatz 13 gegenüber möglich ist. Zwischen der nach radial nach innen gerichteten Fläche des Kupplungsaußenteils 1 und einer dem Käfig 5 zugeordneten Stützscheibe 15 sind eine oder mehrere Stützfedern' 16 angeordnet, welche den Käfig 5 und damit die umfangsverteilt angeordneten Wälzkörper 4 in Schieberichtung X in den Klemmspalt 8, der zwischen den Klemmausnehmungen 11 und der zylindrischen Außenfläche 7 des Kupplungsinnenteiles 3 gebildet ist, hineindrücken. Aus den Figuren 1 und 2 ist erkenntlich, daß der Klemmspalt 8 sich in Schieberichtung X verkleinert, so daß zum Beispiel bei Bewegung des Kupplungsinnenteiles 3 in Schieberichtung X eine Verklemmung zwischen dem Kupplungsaußenteil 1 und dem Kupplungsinnenteil 3 herbeigeführt wird, und zwar sowohl für die Schieberichtung X als auch für die beiden Drehrichtungen N1 und N. Wie aus Figur 2 entnehmbar, sind die beiden Kle mflachen 9, 10 dachförmig gestaltet und bewirken somit in Drehrichtung N- und N um die Drehachse 12 ebenfalls eine Klemmung. Entgegen der Schieberichtung X, das heißt also in Richtung Y kann jedoch eine Bewegung des Kupplungsinnenteiles 3 unter Aufhebung der Klemmwirkung gegenüber dem Kupplungsaußenteil 1 stattfinden.
Ferner ist in der Aufnahmehülse 2 ein Elektromagnet 17 angebracht, der bei Erregung eine dem Käfig 5 zugeordnete ferromagnetische Scheibe 18 anzieht. Hierdurch wird der Käfig 5 zusammen mit den Wälzkörpern 4 aus dem Klemmspalt 8 in Richtung Y herausgezogen. Hierdurch wird bewirkt, daß einerseits eine freie Axialbewegung in den beiden Verschieberichtungen Y und X des Kupplungsinnenteils 3 dem Kupplungsaußenteil 1 gegenüber möglich ist, aber auch andererseits Seite je nach Drehrichtung N., oder N eine der beiden Klemmflächen 9 bzw. 10 zur Wirkung kommt. So kommt beispielsweise bei Bewegung des Kupplungsaußenteiles 1 in Drehrichtung N die Klemmfläche 9 zur Wirkung und es wird ein Drehmoment in Drehrichtung N auf das Kupplungsinnenteil 3 übertragen. Bei einem Einsatzfall, bei dem das Kupplungsinnenteil 3 schneller in Drehrichtung N rotiert, als das Kupplungsaußenteil 1 ist dann eine Überholfunktion gegeben, weil die Wälzkörper 4 außer Anlage zur Klemmfläche 9 gebracht werden.
Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist im Unterschied zu der nach Figur 1 lediglich eine andere Anordnung für die Stützfeder 16, die den Käfig 5 verschiebt, gewählt. Die Stützscheibe 15 ist nicht dem Käfig 5, sondern der Aufnahmehülse 2 fest zugeordnet. Die Stützfeder 16 ist zwischen dieser Stützscheibe 15 und der Stirnfläche des Käfigs 5 angeordnet. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen könnten beispielsweise bei solchen Einrichtungen eingesetzt werden, bei denen Kupplungsaußenteil 1 und Kupplungsinnenteil 3 einander gegenüber normalerweise durch einen Kraftantrieb unabhängig voneinander bewegt werden. Solange der Kraftantrieb funktioniert und eingeschaltet ist, hebt der Elektromagnet die Klemmwirkung des Klemmkörperkupplung auf, während dann, wenn beispielsweise der Stromkreis unterbrochen ist, eine mechanische Kupplung eintritt, so daß beispielsweise ein Handbetrieb möglich ist. Als Einsatzfall kommt beispielsweise die Hilfskraftlenkung bei Kraftfahrzeugen in Frage, wobei jedoch bei mechanischer Kupplung Handbetrieb gewährleistet ist. Trotzdem kann beispielsweise bei einem Aufprall das Kupplungsinnenteil 3 in Richtung Y gegenüber dem Kupplungsaußenteil 1 zur Verkürzung der Lenksäule bewegt werden.
Figur 4 zeigt eine Ausführung, die vom Grundsatz her aus denselben Bauteilen aufgebaut ist, wie die nach Figur 3 und zwar hinsichtlich der Anordnung der Stützfeder 16. Im
Unterschied zu den Lösungen nach den Figuren 1 bis 3 beaufschlagt die Stützfeder 16 jedoch den Käfig 5 und damit die Wälzkörper 4 in Löserichtung, so daß in der Normalstellung lediglich die Drehmomentübertragungs- und Freilauffunktionen für die beiden Drehrichtungen N, und N gegeben ist, wie im Zusammenhang mit diesen beschrieben, daß jedoch zur Erzielung einer Blockade in den beiden Drehrichtungen und Verklemmung bezüglich einer Schieberichtung, nämlich der Schieberichtung Y, es erforderlich ist, den Käfig 5 durch Erregung des Elektromagneten 17 in die nach links verschobene Position und damit die Wälzkörper 4 tiefer in den Klemmspalt 8 hinein zu bewegen. Das Kupplungsinnenteil 3 kann jedoch gegenüber dem Kupplungsaußenteil 1 in Schieberichtung X zur Aufhebung der Klemmwirkung bewegt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Käfig 5 ferner innen zur Außenfläche 7 des Kupplungsinnenteils 3 hin, an den Durchbrüchen, die die Wälzkörper 4 aufnehmen, einen radial nach außen federnden Kragen 22 auf, der die Wälzkörper 4 in ihrer radial äußeren Stellung hält. Er hebt diese von der zylindrischen Außenfläche 7 gestaltet ist, ab.
In den Figuren 5 bis 7 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen die Klemmausnehmungen 11 und die diese bildenden Klemmflächen 9, 10 dem Kupplungsinnenteil 3 zugeordnet sind. Hierzu weist das Kupplungsinnenteil 3 in seiner Außenfläche 7 entsprechend der Verteilung der Wälzkörper 4 im Käfig 5 umfangsverteilt Klemmausnehmungen 11 auf. Es ist erkenntlich, daß aufgrund des Verlaufes der Klemmflächen 9, 10 mit einer geringer werdenden Tiefe, ausgehend von der Außenfläche 7 in Drehrichtung N.. gemäß Figur 6 für die entgegengesetzte Drehrichtung N bei Antrieb des Kupplungsinnenteils 3 eine Klemmwirkung erzeugt wird. Der Klemmspalt 8 zwischen der Innenfläche 6 des Kupplungsaußenteiles 1 und den Klemmflächen 9, 10 verengt sich nämlich. Die Ausführungsformen nach den Figuren 5 bis 7 erlauben Klemmwirkungen hinsichtlich der Axialverschiebung in beiden Schieberichtungen Y und x. Hieraus folgt, daß in Klemmstellung eine starre Verbindung zwischen Kupplungsaußenteil 1 und Kupplungsinnenteil 3 für beide Schieberichtungen Y und X des Kupplungsinnenteils 3 dem Außenteil 1 gegenüber, aber nur für eine Drehrichtung, nämlich die Drehrichtung N des Kupplungsinnenteils 3 gegeben ist. Selbst in dieser Klemmstellung ist ein Überholen des Kupplungsinnenteils 3 durch das Kupplungsaußenteil 1 in Drehrichtung N möglich. Die Wälzkörper 4 sind, wie aus Figur 6 ersichtlich, durch Federn 20 einzeln angefedert und in Richtung auf die Klemmstellung hin, das heißt, in den sich verengenden Klemmspalt 8 hinein, beaufschlagt. Die Federn 20 stützen sich mit einem Ende an den Wälzkörpern 4 und mit ihrem anderen Ende an federnden Zungen 19 ab, die Bestandteil des Käfigs 5 sind und eine Montage des Käfigs erleichtern sollen. Beim Eintreten einer Überholfunktion bzw. der Freilauffunktion würden die Wälzkörper 4 nur als Gleitlager wirksam sein. Sie können also keine genaue Führung von Kupplungsinnenteil 3 und Kupplungsaußenteil 1 einander gegenüber übernehmen. Aus diesem Grunde ist zusätzlich noch ein Stützlager 21 zwischen beiden angeordnet, das die Funktion der Zentrierung übernimmt.
Die gemäß Figur 5 als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 4 können auch, wie im Beispiel nach Figur 7 gezeigt, als Tonnen 4 ausgebildet sein. Dabei ist eine Gestaltung der Klemmflächen 9, 10 entsprechend Figur 5 möglich. Es ist aber auch eine Veränderung der Kontur der Innenfläche 6 von einer zylindrischen Ausführungsform in eine Ausführungsform, bei der eine Schmiegung vorgesehen ist, denkbar. Dies trifft auch für den Verlauf der Klemmflächen zu. Hierdurch wird nochmals die Tragfähigkeit erhöht, so daß die schon besondere Eignung der Tonnen für hohe zu übertragende Momente verbessert wird. Zur mechanischen Verstellung und Anfederung der Wälzkörper 4 ist auch eine Ausführung möglich, die ähnlich der gemäß den Figuren 1 bis 4 gestaltet ist. Der Käfig 5 kann also auch durch einen Elektromagneten oder einen Dauermagneten beaufschlagt werden, um verstellt zu werden.
Bezugszeichenliste
1 Kupplungsaußenteil
2 Aufnahmehülse
3 Kupplungsinnenteil/Welle
4 Wälzkörper (Kugel/Tonne)
5 Käfig
6,6a Innenfläche des Kupplungsaußenteils (Bohrung)
7 Außenfläche des Kupplungsinnenteils
8 Klemmspalt
9,10 Klemmflachen
11 Klemmausnehmung
12 Drehachse
13 Führungsansatz des Kupplungsaußenteils
14 Führungsausnehmung im Käfig
15 Stützscheibe
16 Stützfeder
17 Elektromagnet
18 Scheibe
19 federnde Zunge
20 Feder
21 Stützlager
N,N_. Drehrichtungen X,Y Schieberichtungen

Claims

Patentansprüche
1. Klemmkörperkupplung mit einem Kupplungsaußenteil und einem Kupplungsinnenteil, mit zwischen beiden zur Drehmomentübertragung angeordneten und in einem Käfig geführten, als Wälzkörper ausgebildeten Klemmkörpern, mit einem der beiden Kupplungsteilen zugeordneten Klemmflächen, welche, im Querschnitt gesehen, zumin¬ dest zu einer der beiden Drehrichtungen hin zur zylin¬ drischen Lauffläche des anderen Kupplungsteiles einen sich verengenden Klemmspalt bilden, und mit Mitteln zur Überführung der Klemmkörper in Anlage zu den Klemmflächen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu dem (n) in Drehrichtung gebildeten Klemmspalt (en) die Klemmflächen (9, 10) zumindest zu einer der beiden axialen Verschieberichtungen (X, Y) zur Sperrung der Verschiebung einen sich zur Lauffläche (6, 6a, 7) verengenden Spalt bilden und
daß der die Wälzkörper (4) führende Käfig (5) in Axialrichtung verlagerbar ist.
2. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmflächen (9, 10) in dem Kupplungs- teil (1 oder 3) dem sie zugeordnet sind, eine Ausnehmung
(11) bilden, deren Querschnitt sich entlang der Drehachse
(12) zu einer Verschieberichtung (X oder Y) hin ver¬ ringert.
3. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmflächen (9, 10) in dem Kupplungsteil (1 oder
3) dem sie zugeordnet sind, eine Ausnehmung (11) bilden, deren Querschnitt sich entlang der Drehachse (12) zu bei¬ den Verschieberichtungen (X und Y) hin verringert.
4. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Freischaltposition vorhanden ist, in der die Wälzkörper (4) von der Lauffläche (6 oder 7) abgehoben sind.
5. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (4) in Drehrichtung gegenüber dem die Klemmflächen (9, 10) aufweisenden Kupplungsteil (1 oder 3) begrenzt verlagerbar ist.
6. Klemπikörperkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichne ,
daß eine Rastposition vorhanden ist, in der die Wälzkör¬ per (4) ausschließlich zur Drehmomentübertragung in einer der beiden Drehrichtungen mit einer der entsprechenden Klemmflächen (9, 10 in Anlage bringbar sind.
7. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (4) von einer Feder (16) zur Freischalt¬ position hin beaufschlagt ist.
8. Klemmkörperkupplung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper (4) in einer Drehrichtung zum kleinsten Spaltguerschnitt hin federbeaufschlagt sind.
9. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper (4) im Käfig (5) einzeln durch Federn (20) abgestützt sind.
10. Klemmkörperkupplung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzkörper (4) in einer Axialrichtung zum kleinsten Spaltquerschnitt federbeaufschlagt sind.
11. Klemmkörperkupplung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (4), der die Wälzkörper (5) führt, federbeaufschlagt ist.
12. Klemmkörperkupplung nach einem oder mehreren der vor¬ angehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmflächen (9, 10) ebene Flächen sind, die im Querschnitt gesehen, eine dreieckige Ausnehmung (11) mit in axialer Verschieberichtung sich verändernder, insbesondere linear sich verändernder Querschnittsfläche darstellen.
13. Klemmkörperkupplung nach einem oder mehreren der vor¬ angehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (5) von einem Elektromagneten (17) in Axialrichtung verstellbar ist.
14. Klemmkörperkupplung nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (5) über einen Elektromagneten (17) in Drehrichtung verstellbar ist.
15. Klemmkörperkupplung nach den Ansprüchen 12 und/oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (17) einem der beiden Kupplungs¬ teile (1, 3) fest zugeordnet ist und der Käfig (5) dem Elektromagneten (17) gegenüberliegend eine ferromagne- tische Scheibe (18) trägt.
PCT/EP1991/002299 1991-02-02 1991-12-03 Klemmkörperkupplung Ceased WO1992014072A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914103136 DE4103136A1 (de) 1991-02-02 1991-02-02 Klemmkoerperkupplung
DEP4103136.9 1991-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1992014072A1 true WO1992014072A1 (de) 1992-08-20

Family

ID=6424228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1991/002299 Ceased WO1992014072A1 (de) 1991-02-02 1991-12-03 Klemmkörperkupplung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE4103136A1 (de)
WO (1) WO1992014072A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028645A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-10 John Hugh Kerr Full-complement multi-directional coupling
WO1999045281A1 (de) 1998-03-04 1999-09-10 INA Wälzlager Schaeffler oHG Insbesondere linear wirkendes klemmgesperre
US6409001B1 (en) 1997-11-26 2002-06-25 Ker-Train Holdings Ltd Full-complement multi-directional coupling
US6691847B2 (en) 1998-11-26 2004-02-17 Ker-Train Holdings Ltd. Power transfer device
EP1955971A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-13 Jurmet Sp. z o.o. Spannvorrichtung für eine Rotationsverbindung einer Welle mit einer Hülse mit zylindrischer Innenwandung
US7441642B2 (en) * 2005-10-19 2008-10-28 Honeywell International Inc. Low inertia ball brake/clutch

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19805211A1 (de) * 1998-02-10 1999-08-12 Schaeffler Waelzlager Ohg Spannvorrichtung zum Verbinden zweier umeinander angeordneter Bauteile
PL2119932T3 (pl) 2008-05-05 2012-04-30 Jurmet Sp Z O O Urządzenie napinające do przenoszenia momentu obrotowego z wałka napędowego na tuleję cylindryczną obejmującą ten wałek współosiowo
DE102019220047B4 (de) * 2019-12-18 2021-08-12 Zf Friedrichshafen Ag Schaltbare Freilaufkupplung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB131309A (en) * 1917-04-21 1920-11-04 Wolfgang Magg Improvements in clutches
FR42465E (fr) * 1932-10-25 1933-07-31 Roue libre pour automobiles
GB458213A (en) * 1935-12-20 1936-12-15 Henry Martin Kesterton Improvements relating to clutches
US3279571A (en) * 1963-05-02 1966-10-18 Wassilieff Victor Rational coupling device
US4030581A (en) * 1975-08-25 1977-06-21 Facet Enterprises, Inc. Electromagnetic roller clutch
FR2413580A1 (fr) * 1977-12-29 1979-07-27 Vernier Sa G Systeme d'embrayage

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB131309A (en) * 1917-04-21 1920-11-04 Wolfgang Magg Improvements in clutches
FR42465E (fr) * 1932-10-25 1933-07-31 Roue libre pour automobiles
GB458213A (en) * 1935-12-20 1936-12-15 Henry Martin Kesterton Improvements relating to clutches
US3279571A (en) * 1963-05-02 1966-10-18 Wassilieff Victor Rational coupling device
US4030581A (en) * 1975-08-25 1977-06-21 Facet Enterprises, Inc. Electromagnetic roller clutch
FR2413580A1 (fr) * 1977-12-29 1979-07-27 Vernier Sa G Systeme d'embrayage

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999028645A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-10 John Hugh Kerr Full-complement multi-directional coupling
US6409001B1 (en) 1997-11-26 2002-06-25 Ker-Train Holdings Ltd Full-complement multi-directional coupling
WO1999045281A1 (de) 1998-03-04 1999-09-10 INA Wälzlager Schaeffler oHG Insbesondere linear wirkendes klemmgesperre
DE19809078A1 (de) * 1998-03-04 1999-09-16 Schaeffler Waelzlager Ohg Insbesondere linear wirkendes Klemmgesperre
DE19980346B4 (de) * 1998-03-04 2010-11-18 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Insbesondere Linear wirkendes Klemmgesperre
US6691847B2 (en) 1998-11-26 2004-02-17 Ker-Train Holdings Ltd. Power transfer device
US7441642B2 (en) * 2005-10-19 2008-10-28 Honeywell International Inc. Low inertia ball brake/clutch
EP1955971A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-13 Jurmet Sp. z o.o. Spannvorrichtung für eine Rotationsverbindung einer Welle mit einer Hülse mit zylindrischer Innenwandung

Also Published As

Publication number Publication date
DE4103136A1 (de) 1992-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4134353C2 (de) Als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung zur Übertragung eines in beiden Drehrichtungen wirksamen Drehmoments
DE4026211C1 (de)
DE10126928B4 (de) Stabilisator für ein Kraftfahrzeug
EP0391084B1 (de) Lastschaltbare Freilaufkupplung
DE3815225A1 (de) Sperrbares ausgleichsgetriebe
DE10059417A1 (de) Gangsprungsichere Formschlusskupplung
DE10224357A1 (de) Elastische Schalt- oder Schiebemuffe und Gangsprungsichere Formschlusskupplung
WO1992014072A1 (de) Klemmkörperkupplung
EP1117558A1 (de) Schaltbares klemmgesperre
DE4136271C1 (de)
DE4027209C1 (de)
DE3216168A1 (de) Vorrichtung zum sperren der drehbewegung einer lenkspindel eines kraftfahrzeuges
DE3245529C2 (de) Rastierungseinrichtung
DE1030692B (de) Synchronisierungseinrichtung fuer schwere, grosse Leistungen uebertragende Zahnradwechselgetriebe, insbesondere fuer Strassen- und Schienenfahrzeuge
DE19959833C1 (de) Schließvorrichtung für insbesondere an Fahrzeugen vollziehbare Schließfunktionen
DE19715269C1 (de) Kupplung zur Drehmomentbegrenzung
EP0253103A1 (de) Schaltbare Reibungskupplung für Zahnradgetriebe
EP1328425A1 (de) Verriegelungsvorrichtung einer welle
EP1304495B1 (de) Drehmomentbegrenzungskupplung
DE112020001716T5 (de) Rotierende e-kupplungsanordnung zur bereitstellung von vier betriebsmodi
DE102009021396B4 (de) Rollenfreilaufkupplung
DE10237169B4 (de) Verschiebegelenk
DE19836019A1 (de) Freilaufkupplung
DE102017113346B3 (de) Klemmkörperfreilauf mit axial verschiebbaren Klemmkörpern und Riemenscheibenentkoppler
DE4202415C1 (en) Load torque limiting coupler - has coil spring element with stop such that coils separate when limit is reached

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase