DE102008029578A1

DE102008029578A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE102008029578A1
Application number: DE200810029578
Authority: DE
Inventors: Günter Schmitt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-21
Filing date: 2008-06-21
Publication date: 2009-12-24

Abstract

Freilaufkupplung mit einer Rastscheibe (1) mit einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandet angeordneten Rastausnehmungen (4) und einer koaxialen Sperrklinkenscheibe (5) mit einer Mehrzahl von gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordneten und zu den Rastausnehmungen (4) hin offenen Ausnehmungen (7) für daran angeordnete, mit den Rastausnehmungen (4) in Eingriff und außer Eingriff bewegbaren Sperrklinken (14).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung mit einer Rastscheibe mit einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandet angeordneten Rastausnehmungen und einer koaxialen Sperrklinkenscheibe mit einer Mehrzahl von gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordneten und zu den Rastausnehmungen hin offenen Ausnehmungen für daran angeordnete, mit den Rastausnehmungen in Eingriff und außer Eingriff bewegbaren Sperrklinken.
Hintergrund der Erfindung
Freilaufkupplungen finden überall dort Verwendung, wo die Drehrichtung von Bauteilen nur für eine Richtung zulässig ist. Anwendungsgebiete für Freilaufkupplungen sind elektrische Anlasser, Zugseil betriebene Anlasser für Motoren, wie Rasenmäher, Bootsmotoren, Motorsensen, Fahrräder, Drehmomentwandler, Getriebeanwendungen usw. Für diese Anwendungsgebiete gibt es radial oder axial form- oder kraftschlüssig wirkende Freilaufkupplungen.
Eine axial wirkende Freilaufkupplung für ein Leitrad eines Drehmomentwand lers ist in der EP 0 811 788 A2 beschrieben. Bei dieser Freilaufkupplung wirken axial verschiebbare Zahnplatten zusammen, zwischen denen ein Zwischenglied angeordnet ist, das im Freilauf das Berühren der Zähne der Zahnplatten verhindert, wodurch diese Freilaufkupplung im Freilauf geräuschlos sein soll. Die Baubreite dieser Freilaufkupplung entspricht etwas dem fünf- bis siebenfachen der zum axialen Eingriff kommenden Zahnhöhe.
Eine weitere, axial wirkende Freilaufkupplung mit einem Klinkengesperre ist in der WO 2006/007040 A2 im Zusammenhang mit einem automatischen Kraftfahrzeuggetriebe beschrieben. Bei dieser Freilaufkupplung sind Rastklinken in Ausnehmungen auf einer radialen Seitenfläche einer Sperrklinkenscheibe angeordnet und werden federbeaufschlagt gegen eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandet auf einer Radialfläche einer Rastscheibe angeordneten Rastausnehmungen beaufschlagt. Maßnahmen zur Geräuschminderung sind nicht beschrieben, und die axiale Ausdehnung dieser Freilaufkupplung beträgt etwa das sechsfache der axialen Ausdehnung der Sperrklinken bzw. der ihnen zugeordneten Rastausnehmungen.
Eine in der EP 1 862 690 A1 beschriebene Freilaufkupplung für das Leitrad eines Drehmomentwandlers besteht aus einem Klinkengesperre mit radialer Auslenkung der Sperrklinken. Die Baubreite, dieser Freilaufkupplung beträgt etwa das 1,5-fache der Breite der Sperrklinken. Maßnahmen zur Geräuschminderung sind nicht beschrieben.
In der DE 10 2006 044 851 A1 ist eine Freilaufkupplung der eingangs erwähnten Art beschrieben, die ein Klinkengesperre mit radialer Auslenkung der Sperrklinken aufweist. Die Baubreite dieser Freilaufkupplung soll prinzipiell möglichst gering sein, beläuft sich jedoch auf etwa das dreifache der Klinkenbreite. Geräusche im Freilauf sollen durch die Formgebung der Rastausnehmungen und der Sperrklinken sowie eine konstruktiv angelegte Ölzufuhr zu den sich berührenden Flächen minimiert werden.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung mit formschlüssiger Wirkungsweise zu schaffen, die einen geringen Platz- und Materialbedarf aufweist, einen einfachen funktionellen Aufbau hat, einen ungünstig wirkenden Krafteingriff vermeidet, möglichst wenig Geräusche entwickelt, sich mit gebräuchlichen, günstigen Fertigungstechnologien herstellen und sich modular zusammensetzen lässt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird für eine Freilaufkupplung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich die Ausnehmungen in der Sperrklinkenscheibe dreieck- oder trapezförmig, ausgehend von einer radialen Mittellinie und einem radialen Basispunkt, beiderseits erweitern und Anschlagflächen für die Sperrklinken bilden, dass die etwa dreieck- oder trapezförmig ausgebildeten Sperrklinken in diesen Ausnehmungen in Umfangsrichtung schwenkbar angeordnet sind und sich über den halben Umfangswinkel der Ausnehmungen erstrecken, so dass eine erste Seitenfläche der Sperrklinken in der Freilaufstellung im Wesentlichen radial verläuft und eine zweite Seitenfläche der Sperrklinken an einer der Freilaufstellung entsprechenden Anschlagfläche der Ausnehmungen anliegt, wobei in dieser Stellung eine der Rastscheibe zugewandte Außenfläche der Sperrklinken im Wesentlichen bündig mit einer der Rastscheibe zugewandten Umfangsfläche der Sperrklinkenscheibe verläuft, während in der Sperrstellung die erste Seitenfläche der Sperrklinken an einer der Sperrstellung entsprechenden, gegenüber liegenden Anschlagfläche der Ausnehmung anliegt und in dieser Stellung die zweite Seitenfläche der Sperrklinken im Wesentlichen radial verläuft und in eine Rastausnehmung der Rastscheibe hineinragt.
Die Sperrklinken schwenken dabei um einen Schwenkmittelpunkt, der durch den gemeinsamen Schnittpunkt der Seitenflächen der Sperrklinken und der Anschlagflächen der Rastausnehmungen im radialen Basispunkt gebildet ist.
Dadurch, dass sich die Sperrklinken über etwa den halben Umfangswinkel der Ausnehmungen für die Sperrklinken in der Sperrklinkenscheibe erstrecken und die Sperrklinken in der Freilaufstellung mit einer Seitenfläche an einer Anschlagfläche der Ausnehmungen anliegen, während die andere Seitenfläche im Wesentlichen radial verläuft und jede Sperrklinke eine erste Seitenfläche aufweist, die mit der Umfangsfläche der Sperrklinkenscheibe bündig abschließt, während die zweite Seitenfläche der Sperrklinken zwar in der Freilaufstellung ebenfalls mit der Umfangsfläche der Sperrklinkenscheibe abschließt, jedoch länger als die erste Seitenfläche ist, ragt diese Seitenfläche in der Sperrstellung radial über die Umfangsfläche der Sperrklinkenscheibe hinaus und in die Rastausnehmungen der Rastscheibe hinein.
Da die Rastscheibe und die Sperrklinkenscheibe mit geringem Spiel und mit einem Ölfilm ineinander drehbar sind, werden die Sperrklinken durch die Viskosität des Ölfilms in die Freilaufstellung bewegt, ohne dass eine Geräuschentwicklung stattfindet. Kehrt sich die relative Drehrichtung der Rastscheibe und der Sperrklinkenscheibe um, bewirkt die Viskosität dieses Ölfilms, dass die Sperrklinken in die Raststellung gelangen und eine sichere Sperrung der Freilaufkupplung bewirken.
Die Sperrklinken und die Ausnehmungen können dreieckförmig ausgebildet sein, wobei die radial zum Drehpunkt der Freilaufkupplung gerichteten Spitzen den Schwenkmittelpunkt ergeben. Durch die Positionierung der Sperrklinken in der Sperrklinkenscheibe sowie durch deren Öffnungswinkel lassen sich die radialen Überstände der Sperrklinken konstruktiv einstellen.
Um eine sichere Halterung der Sperrklinken in den Ausnehmungen der Sperrklinkenscheibe zu gewährleisten und um etwaige Flächenpressungen im Schwenkmittelpunkt zu vermindern, können die Ausnehmungen in der Sperrklinkenscheibe mit dem Basispunkt als Mittelpunkt, Lagerbohrungen bildend, kreisförmig erweitert sein, und können die Sperrklinken am geometrisch gleichen Ort kreisförmige, in die Lagerbohrungen eingepasste Fortsätze aufwei sen.
Vorzugsweise können die Rastausnehmungen in der Rastscheibe eine zu den in der Raststellung in sie hineinragenden Bereichen der Sperrklinken kongruente Form aufweisen.
Aufgrund der günstigen Formgebung der Sperrklinken, der sie aufnehmenden Sperrklinkenscheiben und der Rastscheiben, lässt sich eine größere Anzahl von Sperrklinken in der Sperrklinkenscheibe anordnen, die alle in Eingriff mit den entsprechenden Rastausnehmungen in der Rastscheibe gelangen können, so dass sich die Bauteile günstig dimensionieren lassen und im Verhältnis zum zu übertragenden Drehmoment eine geringe Baubreite aufweisen. Durch unterschiedlich gewählte Teilungsabstände der Sperrklinken lassen sich die Schaltwege konstruktiv verkürzen.
Insbesondere lassen sich einfache Fertigungsverfahren anwenden, wenn die einzelnen Elemente als Stanzteile aus einem Blech mit einer Dicke von 1 mm bis 12 mm hergestellt werden. Dabei lassen sich zunächst die Sperrklinken, dann die Sperrklinkenscheibe und zuletzt die Rastscheibe aus einem Blechstreifen in einer Werkzeugaufspannung ausstanzen, so dass sich die Elemente der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung mit hoher Geschwindigkeit in großer Stückzahl und mit wenigen Stanzverlusten herstellen lassen.
Die erfindungsgemäße Freilaufkupplung lässt sich als modulares Bauteil herstellen, wenn die Rastscheibe seitliche, die Sperrklinkenscheibe einfassende Radialführungsflächen aufweist, wobei vorzugsweise die Rastscheibe aus einer Radialfläche mit einer die Sperrklinkenscheibe über den Bereich der Sperrklinken und der Ausnehmungen überdeckenden Radialausdehnung, einem axialen, mit den Rastausnehmungen versehenen und die Sperrklinkenscheibe umgreifenden Bereich und einem radialen, die Sperrklinkenscheibe einfassenden Bördelbord besteht. Bei dieser Ausführungsform wird die Sperrklinkenscheibe mit den Sperrklinken in die Rastscheibe auf die Radialfläche eingelegt, wonach der Bördelbord umgebördelt wird, so dass die Sperrklinkenscheibe mit den Sperrklinken unverlierbar von der Rastscheibe gehalten wird und als Baueinheit montierbar ist.
Wenn auf die erfindungsgemäße Freilaufkupplung Axialkräfte wirken, ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Sperrklinkenscheibe und dem Bördelbord eine den Bereich der Sperrklinken und der Ausnehmungen überdeckende Anlaufscheibe angeordnet wird, so dass beide Seiten der Sperrklinkenscheibe großflächig entweder an der Radialfläche der Rastscheibe oder an der entsprechenden Radialfläche der Anlaufscheibe anlaufen können.
Um die Reibung bei größeren Axialkräften zu vermindern, können in der Sperrklinkenscheibe zwischen den Ausnehmungen für die Sperrklinken weitere Ausnehmungen für Wälzkörper zur Aufnahme von axial wirkenden Kräften angeordnet sein.
Zur gegenseitigen radialen Lagerung der Rastscheibe und der Sperrklinkenscheibe kann die Sperrklinkenscheibe mit einer ausgekröpften Nabe versehen sein.
Diese Ausführungsform ist besonders günstig in Verbindung mit der Verwendung in einem Leitrad eines Drehmomentwandlers, wenn zwei derartige Freiläufe spiegelbildlich beiderseits eines radialen Flansches des Leitrades angeordnet werden, wobei deren Rastscheiben drehfest in entsprechenden Ausnehmungen des Leitrades eingefügt sind und deren Sperrklinkenscheiben drehfest mit einem Gehäuseteil des Drehmomentwandlers verbunden sind. Die axiale Ausdehnung der Freilaufkupplung in einem derartigen Leitrad beträgt dann nur etwa 20 mm, und das Leitrad lässt sich mit den spiegelbildlich angeordneten Freiläufen als komplette, einbaufertige Baugruppe herstellen. Die genannte axiale Ausdehnung ist deutlich kürzer als bei bekannten Leitradfreiläufen.
Zum sicheren Eingriff der Sperrklinken in die Rastausnehmungen der Rastscheibe in der Sperrstellung können in wenigstens einer der Seitenfläche der Ausnehmungen für die Sperrklinken Aufnahmen für federnde Elemente vorgesehen sein. Wenn derartige federnde Elemente in beiden Seitenflächen der Ausnehmungen für die Sperrklinken angeordnet sind, wird einerseits eine Beaufschlagung der Sperrklinken mit einer Federkraft in Richtung der Sperrstellung und andererseits eine Endlagenabfederung erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung in mehreren Ausführungsformen näher erläutert. Im Einzelnen zeigt
1 eine Rastscheibe der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung,
2 eine Sperrklinkenscheibe der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung,
3 eine Ansicht der in der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung verwendeten Sperrklinken,
4 eine Detaildarstellung der Rastscheibe, der Sperrklinkenscheibe und einer Sperrklinke in der Freilaufstellung,
5 eine Detaildarstellung der Rastscheibe, der Sperrklinkenscheibe und einer Sperrklinke in der Sperrstellung,
6 eine isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung mit den Bauteilen gemäß den 1 bis 5,
7 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung,
8 eine um 180° gedrehte Seitenansicht der Freilaufkupplung gemäß 7,
9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung in isometrischer Ansicht,
10 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der Freilaufkupplung gemäß 9,
11 eine Schnittansicht eines Freilaufkupplungspaars in Verbindung mit einem Leitrad eines Drehmomentwandlers,
12 eine auseinander gezogene Darstellung einer der in 11 verwendeten Freilaufkupplungen, und
13 eine auseinander gezogene isometrische Darstellung des Freilaufkupplungspaars in Verbindung mit einem Leitrad gemäß 11.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In den 1 bis 6 sind der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ersichtlich.
Gemäß den 1 bis 6 besteht die erfindungsgemäße Freilaufkupplung aus einer Rastscheibe 1, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als schmaler Ring ausgebildet ist und eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche 2, eine mit einer Außenverzahnung 3 versehene Außenfläche und in der zylindrischen Innenfläche 2 angeordnete, gleichmäßig beabstandete Rastausnehmungen 4 aufweist. Die Außenverzahnung 3 dient bei einem Einpressen derselben in ein die Rastscheibe 1 aufnehmendes Bauteil zur drehfesten Verbindung derselben.
In die Rastscheibe 1 ist eine Sperrklinkenscheibe 5 einsetzbar, deren zylindrische Außenfläche 6 mit geringem Spiel in die zylindrische Innenfläche 2 der Rastscheibe 1 eingepasst ist. Die Sperrklinkenscheibe 5 weist an ihrem radial äußeren Umfang eine Mehrzahl von umfangsbezogen gleichmäßig bzw. in einer nicht dargestellten Variante ungleichmäßig beabstandete Ausnehmungen 7 auf.
Ausgehend von einer radialen, durch oder außerhalb des Mittelpunktes der Sperrklinkenscheibe 5 verlaufenden radialen Mittellinie 12 weisen die Ausnehmungen 7 unter einem Winkel φ verlaufende Anschlagflächen 8 und 9 auf, die sich in einer auf der radialen Mittellinie 12 liegenden radialen Basis 13 schneiden. Eine Lagerbohrung 10 ist mit dem radialen Basispunkt 13 als Mittelpunkt in jeder Ausnehmung 7 vorgesehen. Die Sperrklinkenscheibe 5 ist mit einer Bohrung, die eine Innenverzahnung 11 aufweist, versehen, um sie formschlüssig mit beispielsweise einem drehbaren Getriebebauteil zu verbinden.
In jede der Ausnehmungen 7 lässt sich eine Sperrklinke 14 einsetzen, die im Wesentlichen dreieck- oder trapezförmig bzw. geometrisch gleich oder geometrisch unterschiedlich ausgebildet ist und eine erste Seitenfläche 15, eine zweite Seitenfläche 16 und eine radiale Außenfläche 17 aufweist, deren Krümmung der Krümmung der zylindrischen Außenfläche der Sperrklinkenscheibe 5 entspricht. Der Winkel zwischen den Seitenflächen 15, 16 entspricht in etwa dem halben Winkel φ zwischen den Anschlagflächen 8, 9 der Ausnehmungen 7 in der Sperrklinkenscheibe 5.
Die beiden Seitenflächen 15, 16 schneiden sich in einem Schnittpunkt 19, der den Schwenkmittelpunkt der Sperrklinken 14 bildet. Ein kreisförmiger Fortsatz 18 an der Sperrklinke 14 mit dem Schnittpunkt 19 als Mittelpunkt bildet einen zylindrischen, in die Lagerbohrung 10 der Sperrklinkenscheibe 5 mit geringem Spiel einsetzbaren Lagerzapfen.
Wenn sich die Rastscheibe 1 relativ zur Sperrklinkenscheibe 5 gemäß 4 nach rechts bewegt, bewirkt die Viskosität des Ölfilms zwischen der zylindrischen Innenfläche 2 der Rastscheibe 1 und der zylindrischen Außenfläche 6 der Sperrklinkenscheibe 5 sowie der ebenfalls zylindrischen Außenfläche 17 der Sperrklinken 14, dass diese Sperrklinken 14 mit ihrer zweiten Seitenfläche 16 an der Anschlagfläche 9 der Ausnehmungen 7 zur Anlage kommen und nicht in die Rastausnehmungen 4 der Rastscheibe 1 hineinragen. Da die Sperrklinken 14 durch die Viskosität des Ölfilms ständig gegen die Anschlagflächen 9 anliegen, kann sich in der Freilaufstellung keinerlei Geräusch zwischen den Sperrklinken 14 und der Rastscheibe 1 bilden.
Kehrt sich die relative Drehrichtung der Rastscheibe 1 gegenüber der Sperrklinkenscheibe 5 um, das heißt, bewegt sich die Rastscheibe 1 relativ zur Sperrklinkenscheibe 5, wie in 5 dargestellt, nach links, so bewirkt die Viskosität des Ölfilms ein Umschwenken der Sperrklinken 14 in die in 5 dargestellte Stellung, in der die Sperrklinken 14 mit ihren verlängerten zweiten Seitenflächen 16 in die Rastausnehmungen 4 eingreifen und eine weitere relative Verdrehung der Rastscheibe 1 gegenüber der Sperrklinkenscheibe 5 verhindern. Die auf die Sperrklinken 14 beim Drehen bzw. im Stillstand der Rastscheibe 1 einwirkenden Kräfte, wie Fliehkräfte und Erdschwerkraft, unterstützen die Stellbewegungen der Sperrklinken 14.
Die Rastausnehmungen 4 sind vorzugsweise kongruent zu dem entsprechenden Bereich der Außenflächen 17 der Sperrklinken 14 ausgebildet und brauchen sich nur über die halbe Winkelbreite der Sperrklinken 14 zu erstrecken, so dass sich in der Rastscheibe 1 zwei Rastausnehmungen 4 über die Winkelbreite jeder Ausnehmung 7 in der Sperrklinkenscheibe 5 anordnen lassen und sich insgesamt in der zylindrischen Innenfläche der Rastscheibe 1 eine sehr große Anzahl von Rastausnehmungen 4 anordnen lässt.
Da die Rastflächen der Rastausnehmungen 4 genau radial ausgerichtet sind, ebenso wie die Seitenflächen 16 der Sperrklinken 14, wenn sie sich in der Raststellung befinden und die Sperrklinken 14 durch die zylindrischen Fortsätze 18 in den Lagerbohrungen 10 radial geführt sind, wirken auf die Rastscheibe 1 in der Raststellung keine, diese aufweitenden Radialkräfte. Da des weiteren stets eine größere Anzahl von Sperrklinken 14 in der Sperrstellung im Eingriff mit der Rastscheibe 1 ist, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung bei geringen Abmessungen, insbesondere in der Breite, hohe Drehmomente übertragen.
Die Rastscheibe 1, die Sperrklinkenscheibe 5 und die Sperrklinken 14 lassen sich kostengünstig, schnell und mit geringem Abfall durch Stanzen aus einem Blechband herstellen, wobei dieses Blechband je nach Anwendungszweck eine Dicke von 1 mm bis 12 mm aufweisen kann.
Das Stanzwerkzeug lässt sich so gestalten, dass in einer Werkzeugaufspannung zunächst die halben Ausnehmungen 7, dann die Sperrklinken 14, dann die Sperrklinkenscheibe 5 und zuletzt die Rastscheibe 1 aus einem Blechband ausgestanzt werden. Dieses Ausstanzen lässt sich so genau durchführen, dass allenfalls geringfügige Nachbearbeitungen erforderlich sind.
Wenn die Sperrklinken 14 von der Rastscheibe 1 und der Sperrklinkenscheibe 5 getrennt ausgestanzt werden, lassen sich die Ausnehmungen 7 für die Sperrklinken 14 axial durchsetzen, bleiben jedoch mit der Sperrklinkenscheibe 5 in Verbindung und bilden dadurch eine einseitige, axiale Begrenzung für die Sperrklinken 14.
Die erfindungsgemäße Freilaufkupplung lässt sich gemäß den 7 und 8 als modulare Baueinheit herstellen, wenn die Rastscheibe 20 seitliche, die Sperrklinkenscheibe 5 einfassende Axialführungsflächen 21, 22 aufweist. Insbesondere kann die Rastscheibe 20 aus einer Radialfläche 22 mit einer die Sperrklinkenscheibe 5 über den Bereich der Sperrklinken 14 und der Ausnehmungen 9 überdeckenden Radialausdehnung, einem axialen, mit den Rastausnehmungen 4 versehenen und die Sperrklinkenscheibe 5 umgreifenden Bereich und einem radialen, die Sperrklinkenscheibe 5 einfassenden Bördel bord 21 bestehen. Durch den geschlossenen Aufbau ergeben sich axiale und radiale Führungen in Form von Gleitlagerungen, die bei ausreichender Schmierung in der Regel als Axiallagerung ausreichend sind.
Sind größere Axialkräfte aufzunehmen, so können gemäß 9 in der Sperrklinkenscheibe 23 zwischen den Ausnehmungen 7 andere Ausnehmungen 24 für Wälzkörper 26 vorgesehen sein, die in der Sperrklinkenscheibe 23 durch ausgebogene Klammern 25 axial gehalten werden. Die Rastscheibe 20 ist in ähnlicher Weise wie die Rastscheibe gemäß 7 und 8 ausgebildet, so dass auch bei dieser Ausführungsform eine modulare Baueinheit mit unverlierbar gehaltenen Sperrklinken 14 und Wälzkörpern 26 vorliegt.
Die an die Wälzkörper 26 im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 9 angrenzende Laufbahn kann eine Planfläche einer angrenzenden Baueinheit, beispielsweise eines Getriebes oder eines Drehmomentwandlers sein. Ist eine solche Planfläche nicht vorhanden, lässt sich zwischen der Sperrklinkenscheibe 23 und dem Bördelbord 21 gemäß 10 eine freilaufende Anlaufscheibe 27 anordnen, die eine auf sie wirkende Axialkraft an eine entsprechende Aufnahmefläche einer Baueinheit übertragen kann.
Die 11 bis 13 stellen die Kombination einer erfindungsgemäßen Freilaufkupplung mit einem Leitrad 33 eines Drehmomentwandlers dar.
Es sind zwei Freilaufkupplungen spiegelbildlich beiderseits eines Radialflansches 34 des Leitrads 33 in Ausnehmungen 35 angeordnet. Jede Freilaufkupplung besteht aus einer Rastscheibe 20, die verdrehsicher in die entsprechende Ausnehmung 35 eingepasst ist. Die Rastscheibe 20 weist eine radial verlaufende Planfläche 22 auf, deren radiale Ausdehnung ausreicht, um die Ausnehmungen 7 mit den Sperrklinken 14 und die Wälzkörper 26 zu überdecken. Eine Aushalsung 31 an der Rastscheibe 20 untergreift hälftig den Radialflansch 34 des Leitrades 33, während der Bördelrand 21 die Anlaufscheibe 27 übergreift. Zwischen der Anlaufscheibe 27 und der Axialführungsfläche 22 ist die Sperrklinkenscheibe 23 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Wälz körper 26 und in Aufnahmen 28 in den Seitenflächen 8, 9 der Ausnehmungen 7 für die Sperrklinken 14 angeordnete federnde Elemente, hier zylindrische Schraubenfedern 29 aufweist (siehe auch 10). Diese zylindrischen Schraubenfedern 29 dienen einerseits dazu, die Bewegung der Sperrklinken 14 in die Raststellung zu unterstützen und andererseits in beiden Richtungen eine Endlagenabfederung zu gewährleisten. Selbstverständlich können auch andere Federtypen mit gleicher Wirkungsweise verwendet werden, beispielsweise Blattfedern.
Die beiden Sperrklinkenscheiben 23 sind mit ausgekröpften Naben 30 versehen, die sich über Innenverzahnungen 11 mit entsprechenden Außenverzahnungen einer Baueinheit, beispielsweise einem Getriebe- oder Drehmomentwandlergehäuse, drehfest verbinden lassen. Dabei dienen die ausgekröpften Naben 30 auch als Führungsflächen und verschaffen den jeweiligen Sperrklinkenscheiben 23 eine erhöhte Formstabilität.
Die Verwendung der beschriebenen, erfindungsgemäßen Freilaufkupplung ist nicht auf die Kombination mit einem Leitrad eines Drehmomentwandlers beschränkt, sondern es bieten sich andere Anwendungsgebiete an, z. B. für elektrische Anlasser, Zugseil betriebene Anlasser für Motoren von Rasenmähern, für Bootsmotoren oder Motorsensen. Auch für Fahrräder ist die erfindungsgemäße Freilaufkupplung geeignet.
Die Komponenten der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung können außer durch Stanzen auch spanend oder als Sinter- sowie Spritzgussteile gefertigt werden.

1: Rastscheibe
2: Zylindrische Innenfläche
3: Außenverzahnung
4: Rastausnehmungen
5: Sperrklinkenscheibe
6: Zylindrische Außenfläche
7: Ausnehmungen
8: Anschlagfläche
9: Anschlagfläche
10: Lagerbohrung
11: Innenverzahnung
12: Radiale Mittellinie
13: Radialer Basispunkt
14: Sperrklinke
15: Erste Seitenfläche
16: Zweite Seitenfläche
17: Außenfläche
18: Kreisförmige Fortsätze
19: Schnittpunkt
20: Rastscheibe
21: Axialführungsfläche, Bördelbord
22: Axialführungsfläche, radiale Anlauffläche
23: Sperrklinkenscheibe
24: Ausnehmungen
25: Klammern
26: Wälzkörper
27: Anlaufscheibe
28: Aufnahmen
29: Federnde Elemente, Schraubenfedern
30: Ausgeknöpfte Nabe
31: Aushalsung
32: Aushalsung
33: Leitrad
34: Radialflansch
35: Ausnehmungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0811788 A2 [0003]
- WO 2006/007040 A2 [0004]
- EP 1862690 A1 [0005]
- DE 102006044851 A1 [0006]

Claims

Freilaufkupplung mit einer Rastscheibe (1, 20) mit einer Mehrzahl von gleichmäßig beabstandet angeordneten Rastausnehmungen (4) und einer koaxialen Sperrklinkenscheibe (5, 23) mit einer Mehrzahl von zu den Rastausnehmungen (4) hin offenen Ausnehmungen (7) für daran angeordnete, mit den Rastausnehmungen (4) in Eingriff und außer Eingriff bewegbare Sperrklinken (14), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (7) in der Sperrklinkenscheibe (5, 23) dreieck- oder trapezförmig, ausgehend von einer radialen Mittellinie (12) und einem radialen Basispunkt (13) beiderseits erweitern und Anschlagflächen (8, 9) für die Sperrklinken (14) bilden, dass die etwa dreieck- oder trapezförmig ausgebildeten Sperrklinken (14) in diesen Ausnehmungen (7) in Umfangsrichtung schwenkbar angeordnet sind und sich über den halben Umfangswinkel (φ) der Ausnehmungen (7) erstrecken, so dass eine erste Seitenfläche (15) der Sperrklinken (14) in der Freilaufstellung im Wesentlichen radial verläuft und eine zweite Seitenfläche (16) der Sperrklinken (14) an einer der Freilaufstellung entsprechenden Anschlagfläche (9) der Ausnehmung (7) anliegt, wobei in dieser Stellung eine der Rastscheibe (1, 20) zugewandte Außenfläche (17) der Sperrklinken (14) im Wesentlichen bündig mit einer der Rastscheibe (1, 20) zugewandten Umfangsfläche (6) der Sperrklinkenscheibe (5, 23) verläuft, während in der Sperrstellung die erste Seitenfläche (15) der Sperrklinken (14) an einer der Sperrstellung entsprechenden, gegenüberliegenden Anschlagfläche (8) der Ausnehmungen (7) anliegt und in dieser Stellung die zwei te Seitenfläche (16) der Sperrklinken (14) im Wesentlichen radial verläuft und in eine Rastausnehmung (4) der Rastscheibe (1, 20) hineinragt.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinken (14) um einen Schwenkmittelpunkt schwenken, der durch den gemeinsamen Schnittpunkt (19) der Seitenflächen (15, 16) der Sperrklinken (14) und der Anschlagflächen (8, 9) im radialen Basispunkt (13) gebildet ist.
Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinken (14) und die Ausnehmungen (7) dreieckförmig ausgebildet sind.
Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) mit dem Basispunkt (13) als Mittelpunkt, Lagerbohrungen (10) bildend, kreisförmig erweitert sind und die Sperrklinken (14) am geometrisch gleichen Ort kreisförmige, in die Lagerbohrungen (10) eingepasste Fortsätze (18) aufweisen.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmungen (4) eine zu den in der Raststellung in sie hineinragenden Bereichen der Sperrklinken (14) kongruente Form aufweisen.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elemente (1, 5, 14) der Freilaufkupplung als Stanzteile aus einem Blech mit einer Dicke von 1 mm bis 12 mm hergestellt sind.
Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Sperrklinken (14), dann die Sperrklinkenscheibe (5) und zuletzt die Rastscheibe (1) aus einem Blechstreifen in einer Werkzeug aufspannung ausgestanzt sind.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastscheibe (20) seitliche, die Sperrklinkenscheibe (5, 23) einfassende Axialführungsflächen (21, 22) aufweist.
Freilaufkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastscheibe (20) aus einer Radialfläche (22) mit einer die Sperrklinkenscheibe (5, 23) über den Bereich der Sperrklinken (14) und der Ausnehmungen (7) überdeckenden Radialausdehnung, einem axialen, mit den Rastausnehmungen (4) versehenen und die Sperrklinkenscheibe (5, 23) umgreifenden Bereich, und einem radialen, die Sperrklinkenscheibe (5, 23) einfassenden Bördelbord (21) besteht.
Freilaufkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sperrklinkenscheibe (5, 23) und dem Bördelbord (21) eine den Bereich der Sperrklinken (14) und der Ausnehmungen (7) überdeckende Anlaufscheibe (27) angeordnet ist.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sperrklinkenscheibe (23) zwischen den Ausnehmungen (7) für die Sperrklinken (14) weitere Ausnehmungen (24) für Wälzkörper (26) zur Aufnahme von axial wirkenden Kräften angeordnet sind.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinkenscheibe (23) mit einer ausgekröpften Nabe (30) versehen ist.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Seitenflächen (15, 16) der Ausnehmungen (7) für die Sperrklinken (14) Aufnahmen (28) für federnde Elemente (29) zum Beaufschlagen der Sperrklinken (14) mit einer Kraft in Richtung der Sperrstellung und/oder zur Endlagenabfederung angeordnet sind.
Freilaufkupplung nach den Ansprüchen 8 bis 13, zur Verwendung in einem Leitrad (33) eines Drehmomentwandlers mit zwei spiegelbildlich beiderseits eines radialen Flansches (34) des Leitrades (33) angeordneten Freiläufen (20, 21, 22, 31; 14; 23, 26, 30; 27, 32), deren Rastscheiben (20) drehfest in entsprechende Ausnehmungen (35) des Leitrades (33) eingefügt sind und deren Sperrklinkenscheiben (23) drehfest mit einem Gehäuseteil des Drehmomentwandlers verbunden sind.
Freilaufkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (33) mit den beiden spiegelbildlich angeordneten Freiläufen (20, 21, 22, 31; 14; 23, 26, 30; 27, 32) als komplette, einbaufertige Baugruppe hergestellt ist.