DE10159439A1

DE10159439A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE10159439A1
Application number: DE10159439A
Authority: DE
Inventors: Sigurd Wilhelm
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Eine Freilaufkupplung ist mit einem Außenteil (1) und mit einem Innenteil (2) versehen, zwischen denen von Klemmbahnen (8, 12) begrenzte Klemmspalten vorgesehen sind. In den Klemmspalten sind Klemmelemente (3) angeordnet. Ferner ist ein Schaltteil (5) zum Verlagern der Klemmelemente (3) für ein Einklemmen zwischen den Klemmbahnen (8, 12) vorgesehen. Axial zur einen Seite der Klemmelemente (3) ist zwischen dem Außenteil (1) und dem Innenteil (2) ein Lager (6) zur Lagerung des Innenteils (2) und des Außenteils (1) zueinander vorgesehen. Axial zur anderen Seite der Klemmelemente (3) ist zwischen dem Außenteil (1) und dem Innenteil (2) ein Gleitlagerring (7) zur Lagerung des Innenteils (2) und des Außenteils (1) zueinander vorgesehen. Der Gleitlagerring (7) ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten axialen Durchgangsöffnungen (14) versehen, durch die das Schaltteil (5) hindurchgreift.

Description

Die folgende Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, die beispielsweise in einem Antriebsstrang angeordnet sein kann. Derartige Freilaufkupplungen haben eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite, wobei eine Leistungsübertragung von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite erfolgt. In einer Grundstellung ist die Freilaufkupplung freigeschaltet. Die Abtriebsseite kann unter Einkuppeln der Freilaufkupplung zur Übertragung eines Drehmomentes zugeschaltet werden.

Aus US 4,030,581-A beispielsweise ist eine Freilaufkupplung bekannt, bei der zwischen einer angetriebenen Welle und einem treibenden hohlzylindrischen Gehäuse Klemmrollen in Klemmspalten angeordnet sind, die von einer kreisförmigen Klemmbahn des treibenden hohlzylindrischen Teils und von Klemmrampen der getriebenen Welle begrenzt sind. Über einen Elektromagneten betätigbare Schaltfinger greifen zwischen umfangseitig einander benachbarte Klemmrollen ein. In einer Freilaufstellung der Freilaufeinrichtung sind die Klemmrollen derart in der Mitte von zwei gegenläufigen keilförmigen Klemmspalten angeordnet, dass die Klemmrollen außer Eingriff mit der zylindrischen Klemmbahn sind. Mit anderen Worten, in der Freilaufstellung kann im vorliegenden Fall eine Relativverdrehung zwischen dem hohlzylindrischen treibenden Teil und dem getriebenen Teil stattfinden, ohne das eine Reibung infolge eines Klemmkörperkontaktes erfolgen würde.

Das ein Außenteil bildendes hohlzylindrische Teil ist über ein Gleitlager auf der ein Innenteil bildenden Welle radial gelagert. Zur axialen Absicherung ist ferner stirnseitig eine Anlaufscheibe auf das Innenteil aufgesetzt, die wiederum über einen selbstsperrenden Sicherungsring verliersicher gehalten ist. An dieser Anlaufscheibe kann das Außenteil stirnseitig anlaufen. Die Klemmelemente sind an einem äußeren axialen Ende des Außenteils angeordnet. Wenn die Klemmelemente in einer Neutralposition sind, also außer Klemmeingriff und demzufolge mit radialen Abstand zum Außenteil angeordnet sind, werden in das Außenteil eingeleitete Biegemomente ausschließlich über das einzige Gleitlager aufgefangen, so dass mit dessen vorzeitigen Verschleiß gerechnet werden kann. Das Schaftteil ist axial verlängert, so dass es das Außenteil axial überragt und mit einem magnetischen Ring verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Freilaufkupplung nach dem Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei dem einerseits eine zuverlässige Lagerung gewährleistet ist und bei der andererseits die Anbindung des Schaltteils an ein externes Bauteil möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, das axial zur anderen Seite der Klemmelemente zwischen dem Außenteil und dem Innenteil ein Gleitlagerring zur Lagerung des Innenteiles und des Außenteils zueinander vorgesehen ist, wobei der Gleitlagerring mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten axialen Durchgangsöffnungen versehen ist, durch die das Schaltteil hindurchgreift.

Einerseits sind die Klemmelemente nun zwischen zwei Lagern angeordnet, so dass eine Biegebelastung der Lager ausgeschlossen ist. Andererseits ermöglichen die Durchgangsöffnungen die Durchführung des Schaltteils und somit die Anbindung des Schaltteils an ein externes Bauteil, beispielsweise den Eingangs erwähnten Magnetring oder aber auch eine Schleppscheibe.

Die Durchgangsöffnungen können umfangsseitig durch Enden begrenzt sein, wobei die Enden einer Durchgangsöffnung einen Kreisbogenwinkel begrenzen, der größer ist als ein Schaltwinkel zum Freischalten bzw. Einklemmen der Klemmelemente, vorzugsweise von Klemmrollen, die in keilförmigen Klemmspalten eingeklemmt werden können.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Schaltteil nicht an den Enden der Durchgangsöffnung anschlägt, wenn der Freilauf zur Übertragung eines Drehmomentes zugeschaltet wird.

Der Gleitlagerring kann mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Taschen zur Aufnahme von Federn aufweisen. Die Federn sind dann einerseits an dem Gleitlagerring abgestützt und andererseits gegen das Schaltteil derart angefedert, dass bei Abwesenheit einer äußeren Kraft eine definierte Drehlage des Schaltteils gegenüber dem Gleitlagerring eingestellt ist.

Der Gleitlagerring kann in besonders einfacher Weise ein äußeres Ringteil und mit radialem Abstand ein inneres Ringteil umfassen, die beide an einem axialen Ende über ein Scheibenteil fest miteinander verbunden sind. Dieser Gleitlagerring kann von besonders leichtem Gewicht sein und beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellt sein. Die Durchgangsöffnungen sind in zweckmäßiger Weise an dem Scheibenteil ausgebildet.

Zur Abstützung der weiter oben erwähnten Federn kann eines der beiden Ringteile vorzugsweise jedoch beide Ringteile, jeweils mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Sicken versehen sein, die zum jeweils anderen Ringteil hin aus dem Ringteil herausgeformt sind, wobei die Sicken die Taschen begrenzen. Die Sicken lassen sich ebenfalls in besonders einfacher Weise beispielsweise im Tiefziehverfahren herstellen.

Zur drehfesten Verbindung des Gleitlagerrings mit dem Innenteil kann der Gleitlagerring an seinem Innenumfang mit wenigstens einem radial nach innen gerichteten Vorsprung versehen sein, zum formschlüssigen Eingriff mit dem Innenteil ausgebildet ist.

Alternativ oder zusätzlich zu dem formschlüssigen Eingriff kann der Gleitlagerring an seinem Innenumfang mit einer Klemmfläche für einen Klemmsitz mit dem Innenteil versehen sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Freilaufkupplung,
Fig. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung aus Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Freilauf gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III und
Fig. 4 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Freilaufkupplung gemäß Fig. 1 entlang der Linie IV-IV.
Die in den Fig. 1 bis 4 abgebildete erfindungsgemäße Freilaufkupplung umfasst einen Außenring 1, und einen Innenring 2. Beide Ringe 1, 2 sind aus Blech im Tiefziehverfahren hergestellt, ohne das weitere Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
In einen von dem Außenring 1 und dem Innenring 2 begrenzten Ringraum sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrollen 3 vorgesehen, die in Taschen 4 eines Schaltkäfigs 5 angeordnet sind, wobei jede Tasche 4 umfangsseitig durch Käfigstege 4a begrenzt ist. Ferner ist in diesem Ringraum ein Schrägkugellager 6 an dem einen stirnseitigen Ende der Freilaufkupplung untergebracht. An dem anderen stirnseitigen Ende der Freilaufkupplung ist ein Gleitlagerring 7 in den Ringraum untergebracht. Über den Gleitlagerring 7 und das Schrägkugellager 6 ist eine einwandfrei Lagerung zwischen dem Außenring und dem Innenring und somit ein einwandfreies Arbeiten der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung gewährleistet.
Der Außenring 1 ist an seinem Innenumfang mit einer einstückig angeformten zylindrischen Klemmbahn 8 für die Klemmrollen 3 versehen. Der Außenring 1 ist ferner an seinem einen stirnseitigen Ende mit einer einstückig angeformten Kugelbahn 9 für das Schrägkugellager 6 versehen. Die Kugelbahn 9 ist schräg zur Lagerachse des Schrägkugellagers 6 ausgebildet. Zur anderen Stirnseite hin ist der Außenring 1 mit einer einstückig angeformten zylindrischen Gleitllagerfläche 10 für den Gleitlagerring 7 versehen. Der Übergang von der zylindrischen Gleitlagerfläche 10 zur zylindrischen Klemmbahn 8 ist durch eine ebenfalls einstückig an den Außenring 1 angeformte Schulter 11 gebildet. Die Schulter 11 begrenzt zum einen die zylindrische Gleitlagerfläche 10 und ist für einen stirnseitigen Gleitkontakt mit dem Gleitlagerring 7 ausgebildet.
Der Innenring 2 ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Klemmrampen 12 versehen. Zwischen zwei einander benachbarten Klemmrampen 12 gegenläufiger Neigung ist jeweils eine Klemmrolle 3 angeordnet. An seinem einen stirnseitigen Ende ist an den Innenring 2 ein nach radial einwärts springender Absatz 13 einstückig angeformt, der für einen Klemmsitz mit dem Gleitlagerring 7 vorgesehen ist. An den Absatz 13 ist ein radial einwärts springender Bord 14 einstückig angeformt, der mit einem hier nicht dargestellten Bauteil zur Drehmomentübertragung verbunden werden kann.
Der Gleitlagerring 7 ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten axialen Durchgangsöffnungen versehen, durch die einstückig an dem Schaltkäfig 4 angeformte Finger 15 hindurchgeführt sind. Die Durchgangsöffnungen 14 sind umfangsseitig durch Enden 16 begrenzt. Die Enden 16 einer Durchgangsöffnung 14 begrenzen einen Kreisbogenwinkel um die Drehachse, der größer ist als der Schaltwinkel, der zum Freischalten bzw. Einklemmen der Klemmrollen 3 erforderlich ist. Auf diese Weise ist ein Anschlagen der Finger 15 an den Enden 16 ausgeschlossen. Der Gleitlagerring 7 weist ein äußeres Ringteil 17 und ein inneres Ringteil 18 auf, die beide an einem axialen Ende des Gleitlagerringes 7 über ein die Durchgangsöffnungen 14 aufweisendes Scheibenteil 19 einstückig miteinander verbunden sind. Die beiden Ringteile 17, 18 sind jeweils mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Sicken 20, 21 versehen, die jeweils zum anderen Ringteil 17, 18 hin herausgeformt sind, wobei diese Sicken 20, 21 umfangsseitig Taschen 22 begrenzen, in denen Druckfedern 23 angeordnet sind. Die Druckfedern 23 sind einerseits an den Sicken 20, 21 abgestützt und andererseits gegen die Finger 15 des Schaltkäfigs 4 angefedert.
Das innere Ringteil 18 des Gleitlagerrings 7 ist ferner an seinem Innenumfang mit einstückig angeformten radial einwärts gerichteten Vorsprüngen 24 für einen formschlüssigen Eingriff mit dem Innenring 2 versehen. Ferner ist der Gleitlagerring 7 an seinem Außenumfang mit einer Gleitlagerfläche 25 versehen, die mit der zylindrischen Gleitlagerfläche des Außenrings 1 zusammenarbeitet.
An seinem anderen axialen Ende ist der Innenring 2 mit einer quer zur Lagerachse ausgebildeten Kugelrille 26 versehen, in welcher der aus einem Kugelkäfig 28 und darin aufgenommenen Kugeln 28a gebildete Wälzkörperkranz verliersicher aufgenommen sein kann.
Der Fig. 4 ist zu entnehmen, dass in einer Käfigtasche 4 von beiden Seiten in einer Klemmrolle 3 jeweils eine Feder 27 angeordnet ist, die einerseits an dem Käfigsteg 4a abgestützt und die andererseits gegen die Klemmrolle 3 angefedert ist. Die Federn 27 sind so ausgelegt, dass die Klemmrollen 3 in einer Mittelstellung zwischen zwei einander benachbarten Käfigstegen 4a angeordnet sind. Die weiter oben erwähnte Druckfedern 23 sorgen dafür, dass der Schaltkäfig 5 gegenüber dem Innenring 2 derart ist, dass die Klemmrollen 3 in Senken angeordnet sind, die jeweils von zwei einander benachbarten Klemmrampen 12 gebildet sind. Die Federn 27 und die Druckfedern 23 sorgen dafür, dass in eine Ausgangsstellung die Klemmrollen in den Senken, also außer Klemmeingriff, angeordnet sind.
Den Fig. 1 und 2 ist zu entnehmen, dass eine Schleppscheibe 29 stirnseitig auf die Finger 15 des Schaltkäfigs 5 aufgeschnappt ist. Zu diesem Zweck sind die Finger 15 an ihrem freien Ende mit Schnappnasen 30 versehen, wobei die Finger 15 bzw. die Schnappnasen 30 nach dem Aufschnappen der Schleppscheibe 29 radial auffedern und die Schleppscheibe 29 hintergreifen.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung erläutert. Unter einer Drehung des Innenrings 2 findet zunächst eine Relativdrehung statt in Bezug auf den Schaltkäfig 5 und den Außenring 1. Der Schaltkäfig 5 folgt der Anfangsdrehbewegung des Innenrings 2 zunächst deshalb nicht, weil die Schleppscheibe 29 und mit ihr der Schaltkäfig 5 durch eine hier nicht weiter dargestellte Einrichtung gebremst werden. Unter dieser Relativverschiebung verlagen allerdings auch die Klemmrollen 3 gegenüber dem Innenring 2, so dass die Klemmrollen 3 die Klemmrampen 12 hinauf verlagert werden. Die Klemmrollen 3 kommen also in Klemmbereitschaft bzw. in Klemmeingriff mit den Klemmrampen 12 und der zylindrischen Klemmbahn 8. Eine weitere Drehung des Innenrings 2 erfolgt gemeinsam mit dem Schaltkäfig 5, wobei wegen der in Klemmeingriff angeordneten Klemmrollen 3 eine Mitnahme des Außenrings 1 gewährleistet ist.
Nach Wegnahme eines auf den Innenring 2 ausgeübten Drehmomentes bewirken die in den Taschen 22 des Gleitlagerrings 7 angeordneten Druckfedern 23, dass der Schaltkäfig 5 wieder in seine Ausgangsposition gegenüber dem Innenring 2 verlagert wird. Die in den Käfigtaschen 4 des Schaltkäfigs 5 angeordneten Federn 27 sorgen dafür, dass die Klemmrollen 3 wieder in den von einander benachbarten Klemmrampen 12 gebildeten Senken in einer Mittelstellung gehalten sind.
Der hier beschriebene Freilauf lässt sich in besonders einfacher Weise montieren: Zunächst wird der Kugelkäfig 28 auf den Innenring 2 aufgeschoben. Nun werden die Kugeln 28a radial von außen in den Kugelkäfig 28 eingeschnappt. Im Anschluss daran wird der Schaltkäfig 5 mit den Federn 27 auf den Innenring 2 aufgeschoben. Nun können die Klemmrollen 3 radial von außen in den Schaltkäfig 5 eingeführt werden. Im Anschluss daran wird der Außenring 1 axial aufgeschoben. Nun kann der Gleitlagerring 7 auf den Innenring 2 aufgepresst werden. Im Anschluss daran werden die Druckfedern 23 in die Taschen 22 des Gleitlagerrings 7 eingelegt. Zuletzt kann die Schleppscheibe 29 axial auf die Schnappnasen 30 aufgeschnappt werden. Positionszahlenliste 1 Außenring
2 Innenring
3 Klemmrolle
4 Käfigtasche
4a Käfigsteg
5 Schaltkäfig
6 Schrägkugellager
7 Gleitlagerring
8 zylindrische Klemmbahn
9 Kugelbahn
10 zylindrische Gleitlagerfläche
11 Schulter
12 Klemmrampe
13 Absatz
14 axiale Durchgangsöffnung
15 Finger
16 Ende
17 äußeres Ringteil
18 inneres Ringteil
19 Scheibenteil
20 Sicke
21 Sicke
22 Tasche
23 Druckfeder
24 Vorsprung
25 Gleitlagerfläche
26 Kugelrille
27 Feder
28 Kugelkäfig
28a Kugel
29 Schleppscheibe
30 Schnappnase

Claims

1. Freilaufkupplung, mit einem Außenteil (1), einem Innenteil (2), mit zwischen dem Außenteil (1) und dem Innenteil (2) angeordneten Klemmspalten, die von Klemmbahnen (8, 12) begrenzt sind, und mit in den Klemmspalten angeordneten Klemmelementen (3), und mit einem Schaltteil (5) zum Verlagern der Klemmelemente (3) für ein Einklemmen zwischen den Klemmbahnen (8, 12), wobei axial zur einen Seite der Klemmelemente (3) zwischen dem Außenteil (1) und dem Innenteil (2) ein Lager (6) zur Lagerung des Innenteils (2) und des Außenteils (1) zueinander vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß axial zur anderen Seite der Klemmelemente (3) zwischen dem Außenteil (1) und dem Innenteil (2) ein Gleitlagerring (7) zur Lagerung des Innenteils (2) und des Außenteils (1) zueinander vorgesehen ist, wobei der Gleitlagerring (7) mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten axialen Durchgangsöffnungen (14) versehen ist, durch die das Schaltteil (5) hindurchgreift.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei der die Durchgangsöffnungen (14) umfangsseitig von Enden (16) begrenzt sind, wobei die Enden (16) einer Durchgangsöffnung (14) einen Kreisbogenwinkel begrenzen, der größer ist als ein Schaltwinkel zum Freischalten bzw. Einklemmen der Klemmelemente (3).

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei der der Gleitlagerring (7) mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Taschen (22) zur Aufnahme von Federn (23) aufweist.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei der der Gleitlagerring (7) ein äußeres Ringteil (17) und mit radialem Abstand ein inneres Ringteil (18) umfaßt, die beide an einem axialen Ende über ein Scheibenteil (19) fest miteinander verbunden sind.

5. Freilaufkupplung nach Anspruch 4, bei der die Durchgangsöffnungen (14) an dem Scheibenteil (19) vorgesehen sind.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 4, bei der der Gleitlagerring (7) spanlos aus Blech, insbesondere im Tiefziehverfahren, hergestellt ist.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, bei der zumindest das äußere Ringteil (17) oder das innere Ringteil (18), vorzugsweise beide Ringteile (17, 18), jeweils mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Sicken (20, 21) versehen ist, die zum jeweils anderen Ringteil (17, 18) hin aus dem jeweiligen Ringteil (17, 18) herausgeformt sind, wobei die Sicken (20, 21) die Taschen (22) begrenzen.

8. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei der der Gleitlagerring (7) an seinem Innenumfang mit wenigstens einem nach radial innen gerichteten Vorsprung (24) versehen ist zum formschlüssigen Eingriff mit dem Innenteil.

9. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, bei der der Gleitlagerring (7) an seinem Innenumfang mit einer Klemmfläche für einen Klemmsitz mit dem Innenteil (2) versehen ist.