DE102008030018A1

DE102008030018A1 - Freilaufvorrichtung

Info

Publication number: DE102008030018A1
Application number: DE200810030018
Authority: DE
Inventors: Falk Heinrich; Harald Hochmuth; Manfred Dr. Kraus
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufvorrichtung mit einer Abtriebseinheit (1), einer Freilaufeinheit (2), die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit (1) mit einem Anbindungselement (3) zu koppeln, mit einer Verzögerungsvorrichtung (4), die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit (1) und dem Anbindungselement (3) zu verzögern, und einer Antriebseinheit (5), die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit (1) gekoppelt und von dem Anbindungselement (3) entkoppelt ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Verzögerungsvorrichtung (4) zumindest eine Strömungsverzögerungseinheit (6) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufvorrichtung mit einer Abtriebseinheit, einer Freilaufeinheit, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit mit einem Anbindungselement zu koppeln, mit einer Verzögerungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit und dem Anbindungselement zu verzögern, und einer Antriebseinheit, die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit gekoppelt und von dem Anbindungselement entkoppelt ist.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 195 49 548 C1 ist bereits eine Freilaufvorrichtung bekannt. Eine derartige Vorrichtung dient insbesondere dazu, eine schaltbare Freilaufvorrichtung bereitzustellen, die in Stellantrieben, insbesondere in einer Sitzverstellung von einem Kraftfahrzeug, oder in Fail-Safe-Sperren von mechantronischen Aktuatoren eingesetzt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufvorrichtung mit einer hohen Lebensdauer bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Freilaufvorrichtung mit einer Abtriebseinheit, einer Freilaufeinheit, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit mit einem Anbindungselement zu koppeln, mit einer Verzögerungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit und dem Anbindungselement zu verzögern, und einer Antriebseinheit, die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit gekoppelt und von dem Anbindungselement entkoppelt ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Verzögerungsvorrichtung zumindest eine Strömungsverzögerungseinheit aufweist. Dadurch kann auf mechanische Komponenten zur Verzögerung verzichtet werden, wodurch ein Verschleiß verringert und eine Lebensdauer der Freilaufvorrichtung erhöht werden kann. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden. Unter einer „wirkungsmäßigen” Kopplung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit soll insbesondere verstanden werden, dass in zumindest einem Betriebszustand eine Drehung der Antriebseinheit eine Drehung der Abtriebseinheit bewirkt. Unter einer „Strömungsverzögerungseinheit” soll insbesondere eine Verzögerungseinheit verstanden werden, die ein strömendes Mittel aufweist und dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zu verzögern. Unter einem „strömenden Mittel” soll insbesondere ein gasförmiger und/oder flüssiger Stoff verstanden werden, wobei vorzugsweise eine Viskosität des Mittels größer als Null und besonders vorteilhaft zumindest gleich groß oder größer als eine Viskosität von Wasser ist. Vorteilhafterweise ist das Anbindungselement drehfest mit einem Gehäuse verbunden.
Vorzugsweise ist die Strömungsverzögerungseinheit dazu vorgesehen, ein magnetorheologisches Mittel aufzunehmen. Unter einem „magnetorheologischen Mittel” soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, dessen Viskosität mittels eines Magnetfelds geändert werden kann. Dadurch kann eine Strömungsverzögerungseinheit kostengünstig an verschiedene Einsatzzwecke angepasst werden. Vorzugsweise weist das magnetorheologische Mittel eine Viskosität auf, deren Wert im Wesentlichen unabhängig von einer Temperatur des Betriebsmittels ist. Vorteilhafterweise kann auch ein elektrorheologisches Mittel einsetzt werden, dessen Viskosität mittels eines elektrischen Felds geändert werden kann. Dadurch kann eine Strömungsverzögerungsvorrichtung gefertigt werden, die in zumindest einem Betriebszustand an veränderte Betriebszwecke angepasst werden kann. Grundsätzlich kann ein Mittel, das eine für den Einsatzzweck erforderliche Viskosität aufweist, als strömendes Mittel in der Strömungsverzögerungseinheit eingesetzt werden. Dadurch kann mittels der Strömungsverzögerungseinheit die Relativbewegung zwischen der Abtriebseinheit und dem Anbindungselement verschleißarm und weitestgehend temperaturunabhängig verzögert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verzögerungsvorrichtung zumindest eine Magneteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verzögerungsstärke der Strömungsverzögerungseinheit einzustellen. Dadurch kann einfach die Verzögerungsstärke auf eingesetzte Werkstoffe eingestellt werden. Unter einer „Verzögerungsstärke” soll insbesondere eine Stärke einer Kraft der Strömungsverzögerungseinheit verstanden werden, wobei die Kraft vorzugsweise die Relativdrehbewegung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit hemmt. Die Verzögenungsstärke hängt insbesondere von der Viskosität ab. Nimmt die Viskosität zu, nimmt auch die Verzögerungsstärke zu.
Vorteilhafterweise ist die Magneteinheit zumindest teilweise drehfest mit dem Anbindungselement verbunden. Dadurch kann die Magneteinheit besonders vorteilhaft mit dem Gehäuse verbunden und drehfest angeordnet werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Magneteinheit zumindest einen Permanentmagneten aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Viskosität des magnetorheologischen Mittels einzustellen. Dadurch kann eine kostengünstige Magneteinheit zur Einstellung des Magnetfelds bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann auch ein Elektromagnet als eine Magneteinheit eingesetzt werden. Dadurch kann die Viskosität des magnetorheologischen Mittels an veränderte Betriebszwecke angepasst werden.
Vorzugsweise weist die Strömungsverzögerungseinheit zumindest eine Lamelleneinheit auf, die dazu vorgesehen ist, die Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit und dem Anbindungselement zu verzögern. Dadurch kann die Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit und dem Anbindungselement effektiv verzögert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lamelleneinheit zumindest eine Lamelle aufweist, die drehfest mit dem Anbindungselement verbunden ist. Dadurch kann eine Relativdrehbewegung zwischen dem Anbindungselement und der Abtriebseinheit besonders effektiv verzögert werden.
Vorteilhafterweise weist die Lamelleneinheit zumindest eine Lamelle auf, die drehfest mit der Abtriebseinheit verbunden ist. Dadurch kann eine Effektivität der Strömungsverzögerungseinheit weiter erhöht werden. Besonders vorteilhaft wird vorgeschlagen, dass die erste Lamelle und die zweite Lamelle zumindest teilweise von dem magnetorheologischen Mittel umgeben sind.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Abtriebseinheit und die Verzögerungsvorrichtung zumindest teilweise koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch kann ein Bauraum reduziert werden.
Vorzugsweise sind die Abtriebseinheit, das Anbindungselement und die Antriebseinheit zumindest teilweise koaxial angeordnet. Dadurch kann der Bauraum weiter reduziert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Freilaufvorrichtung eine Schalteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Freilaufeinheit zu schalten. Dadurch kann eine flexible Freilaufvorrichtung bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, zwei Zustände der Freilaufeinheit zu schalten. In einem ersten Zustand ist die Freilaufeinheit gesperrt und die Abtriebseinheit ist mit dem Anbindungselement gekoppelt. In dem zweiten Zustand ist die Freilaufeinheit freigeschaltet und die Antriebseinheit ist von dem Anbindungselement entkoppelt. Bei einer derartigen Ausgestaltung soll die Verzögerungsvorrichtung insbesondere dazu vorgesehen sein, einen unerwünschten Stick-Slip-Effekt verhindern. Unter einem „Stick-Slip-Effekt” soll insbesondere ein Effekt verstanden werden, bei dem in schneller Folge die Freilaufeinheit freigeschaltet und gesperrt wird. Dieser Effekt kann insbesondere auftreten, wenn auf die Antriebseinheit eine Antriebskraft und auf die Abtriebseinheit eine Abtriebskraft in eine gleiche Relativdrehrichtung wirken. Bei freigeschalteter Freilaufeinheit kann die Abtriebseinheit voreilen, wodurch die Freilaufeinheit wieder gesperrt wird. Wirkt weiterhin eine Antriebskraft auf die Antriebseinheit, kann die Freilaufeinheit wiederholt freigeschaltet werden.
Vorteilhafterweise ist die Antriebseinheit dazu vorgesehen, die Freilaufeinheit mittels der Schalteinheit zu schalten. Dadurch kann ein Bauraum reduziert werden, da auf zusätzliche Aktuatoren zum Schalten der Freilaufeinheit verzichtet werden kann. Besonders vorteilhaft sind die Antriebseinheit und die Schaltvorrichtung zumindest teilweise einstückig ausgebildet. Dadurch können weitere Bauteile eingespart werden und der Bauraum kann besonders stark reduziert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Freilaufeinheit zumindest eine Klemmeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit und das Anbindungselement in zwei Relativdrehrichtungen zu koppeln. Dadurch kann eine Relativdrehbewegung der Abtriebseinheit in die zwei Relativdrehrichtungen gesperrt werden, wodurch die Abtriebseinheit insbesondere drehfest angeordnet und eine besonders vorteilhafte Sperrung einer Aktuatorik, die an das Abtriebselement angekoppelt ist, erreicht werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im Folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer Freilaufvorrichtung mit einer Freilaufeinheit und einer Verzögerungseinheit und
2 einen Querschnitt durch die Freilaufeinheit der Freilaufvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Freilaufvorrichtung. Die Freilaufvorrichtung weist eine Abtriebseinheit 1 auf, die mittels einer Freilaufeinheit 2 mit einem Anbindungselement 3 gekoppelt werden kann. Die Freilaufeinheit 2 weist einen Innenring 21, einen Außenring 22 und eine Schalteinheit 17, die die Freilaufeinheit 2 schaltet, auf. Das Anbindungselement 3 ist einstückig mit dem Außenring 22 der Freilaufeinheit 2 ausgeführt und ist drehfest mit einem Gehäuse 49 verbunden. Weiter weist die Freilaufvorrichtung eine Antriebseinheit 5 auf, die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit 1 gekoppelt und von dem Anbindungselement 3 entkoppelt ist.
Die Freilaufeinheit 2 weist eine erste Klemmeinheit 18 auf, die zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 angeordnet ist. Eine zweite Klemmeinheit 19 und weitere Klemmeinheiten 20, die teilweise dargestellt sind, sind analog zu der ersten Klemmeinheit 18 ausgestaltet und angeordnet. Die Klemmeinheit 18 koppelt die Abtriebseinheit 1 und das Anbindungselement 3 für zwei Relativdrehrichtungen, die durch eine erste Relativdrehbewegung und eine zweite Relativdrehbewegung bestimmt sind (vgl. 2).
Die Klemmeinheit 18 weist einen ersten Klemmkörper 23 und einen zweiten Klemmkörper 24 auf. Die Klemmkörper 23, 24 sind als Klemmrollen ausgebildet. Die Klemmeinheit 18 ist zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 angeordnet. Der Außenring 22 der Freilaufeinheit 2 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf (vgl. 2). Eine Fläche des Außenrings 22, die den Klemmkörpern 23, 24 zugewandt ist, bildet eine Klemmfläche 25. Der Innenring 21 der Freilaufeinheit 2 weist eine erste Klemmrampe 26 und eine zweite Klemmrampe 27 auf, die als korrespondierende Klemmflächen zu der Klemmfläche 25 des Außenrings 22 ausgebildet sind. Die Klemmrampen 26, 27 laufen unter einem stumpfen Winkel aufeinander zu. Ein Abstand zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 nimmt von einem Berührungspunkt der Klemmrampen 26, 27 hin zu einer dem Berührungspunkt abgewandten Seite der beiden Klemmrampen 26, 27 ab (vgl. 2). Die Klemmkörper 23, 24 der Klemmeinheit 18 sind zwischen den Klemmrampen 26, 27 des Innenrings 21 und der Klemmfläche 25 des Außenrings 22 angeordnet. Der erste Klemmkörper 23 ist der ersten Klemmrampe 26 zugeordnet. Der zweite Klemmkörper 24 ist der zweiten Klemmrampe 27 zugeordnet.
Die zwei Klemmkörper 23, 24 sind über ein Federelement 28, das die zwei Klemmkörper 23, 24 auseinander drückt, miteinander verbunden. Der erste Klemmkörper 23 wird durch eine Kraft des Federelements 28 zwischen die Klemmfläche 25 und die erste Klemmrampe 26 gedrückt und sperrt die Freilaufeinheit 2 für die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung. Der zweite Klemmkörper 24 wird durch die Kraft des Federelements 28 zwischen die Klemmfläche 25 und die zweite Klemmrampe 27 gedrückt und sperrt die Freilaufeinheit 2 für die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung.
Die Antriebseinheit 5 ist drehfest mit einem Schaltkäfig 29 verbunden, der mit der Schalteinheit 17 gekoppelt ist. Die Antriebseinheit 5 schaltet die Freilaufeinheit 2 mittels der Schalteinheit 17. Die Schalteinheit 17 weist zwei Schaltelemente 30, 31 auf, die die Freilaufeinheit 2 für die zwei Relativdrehbewegungen der Antriebseinheit 5 freischalten und die Abtriebseinheit 1 von dem Anbindungselement 3 entkoppeln. Wird die Antriebseinheit 5 in die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung gedreht, drückt das erste Schaltelement 30 den ersten Klemmkörper 23 aus einem Klemmspalt zwischen der Klemmfläche 25 und der ersten Klemmrampe 26 heraus und die Freilaufeinheit 2 ist freigeschaltet. Die mit dem Innenring 21 drehfest verbundene Abtriebseinheit 1 kann nun relativ zu dem drehfest mit dem Außenring 22 verbundenen Anbindungselement 3 verdreht werden. Der zweite Klemmkörper 24 wälzt für die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung zwischen Innenring 21 und Außenring 22. Wird die Antriebseinheit 5 in die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung gedreht, drückt das zweite Schaltelement 31 einen angrenzenden zweiten Klemmkörper 33 der benachbarten Klemmeinheit 19 aus einem Klemmspalt zwischen einer zugehörigen Klemmrampe und der Klemmfläche 25 des Außenrings 22 heraus und die Freilaufeinheit 2 ist freigeschaltet. Ein erster Klemmkörper 32 der benachbarten Klemmeinheit 19 wälzt für die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung zwischen Innenring 21 und Außenring 22 (vgl. 2).
Die Schaltelemente 30, 31 sind mittels einer ersten Klaue 34 ausgestaltet, die drehfest mit der Antriebseinheit 5 verbunden ist. Die erste axial verlaufende Klaue 34 ist zwischen der ersten Klemmeinheit 18 und der benachbarten Klemmeinheit 19 angeordnet. Eine radial außen liegende, dem ersten Klemmkörper 23 der ersten Klemmeinheit 18 zugewandt Seitenfläche der Klaue 34 ist als das erste Schaltelement 30 ausgestaltet. Analog ist eine Seitenfläche der Klaue 34, die dem zweiten Klemmkörper 33 der benachbarten Klemmeinheit 19 zugewandt ist, als das zweite Schaltelement 31 ausgebildet. Der Schaltkäfig 29 ist mittels der ersten Klaue 34 und weiterer Klauen 35, 36, 37, die analog zu der ersten Klaue 34 ausgestaltet und teilweise dargestellt sind, ausgestaltet.
Weiter weist die Freilaufvorrichtung eine erste Koppeleinheit 38 auf, die radial zwischen dem Außenring 22 und dem Innenring 21 angeordnet ist. Die Koppeleinheit 38 koppelt wirkungsmäßig die Antriebseinheit 5 mit der Abtriebseinheit 1. Weitere Koppeleinheiten 39, 40, 41 sind analog zu der ersten Koppeleinheit 38 ausgestaltet und teilweise dargestellt. Die Koppeleinheit 38 weist ein erstes Koppelelement 42 und ein zweites Koppelelement 43 auf. Das erste Koppelelement 42 ist drehfest mit der Antriebseinheit 5 verbunden. Das zweite Koppelelement 43 ist drehfest mit der Abtriebseinheit 1 verbunden (vgl. 2).
Das erste Koppelelement 42 ist mittels der ersten Klaue 34 ausgestaltet, durch die auch die Schaltelemente 30, 31 ausgestaltet sind. Ein Querschnitt der Klauen 34 verjüngt sich in eine dem Innenring 21 zugewandte Richtung. Das erste Koppelelement 42 ist mittels einer dem Innenring 21 zugewandten Fläche der Klaue 34 ausgestaltet. Das zweite Koppelelement 43 ist mittels einer Ausnehmung 44 des Innenrings 21 ausgestaltet, die radial nach innen gerichtet ist. Die erste Klaue 34 greift in die Ausnehmung 44 des Innenrings 21 ein. Der Innenring 21 ist aus einem Blech ausgebildet. Das Blech weist eine radial nach innen gewölbte Verformung auf, die die Ausnehmung 44 des Innenrings 21 bildet. Die Koppeleinheit 38 koppelt die Antriebseinheit 5 und die Abtriebseinheit 1 für die zwei Relativdrehrichtungen miteinander. Die Koppeleinheit 38 weist für die zwei Relativdrehrichtungen ein Spiel 45 zwischen dem ersten Koppelelement 42 und dem zweiten Koppelelement 43 auf.
Wird die erste Klaue 34 mittels der Antriebseinheit 5 in die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung bewegt, verdreht sich aufgrund des Spiels 45 der Koppeleinheit 38 die Antriebseinheit 5 bzw. das erste Koppelelement 42 relativ zu der Abtriebseinheit 1 bzw. dem zweiten Koppelelement 43, bis zwischen dem ersten Koppelelement 42 und dem zweiten Koppelelement 43 eine formschlüssige Verbindung besteht. Durch die formschlüssige Verbindung dreht das zweite Koppelelement 43 in die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung. Die drehfest mit dem ersten Koppelelement 42 verbundene Antriebseinheit 5 und die drehfest mit dem zweiten Koppelelement 43 verbundene Abtriebseinheit 1 drehen in die gleiche Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung. Die Antriebseinheit 5 ist mittels der Koppeleinheit 38 formschlüssig mit der Abtriebseinheit 1 verbunden.
Wird die erste Klaue 34 mittels der Antriebseinheit 5 in die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung bewegt, verdreht sich das erste Koppelelement 42 bedingt durch das Spiel 45 relativ zu dem zweiten Koppelelement 43, bis zwischen dem ersten Koppelelement 42 und dem zweiten Koppelelement 43 eine formschlüssige Verbindung besteht. Durch die formschlüssige Verbindung dreht das zweite Koppelelement 43 in die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung. Die Antriebseinheit 5 und Abtriebseinheit 1 drehen in die gleiche Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung. Die Antriebseinheit 5 ist mittels der Koppeleinheit 38 formschlüssig mit der Abtriebseinheit 1 verbunden.
Ein Abstand des ersten Schaltelements 30 zu dem ersten Klemmkörper 23 der ersten Klemmeinheit 18 bzw. des zweiten Schaltelements 31 zu dem zweiten Klemmkörper 33 der zweiten Klemmeinheit 19 ist kleiner als das Spiel 45 zwischen dem ersten Koppelelement 42 und dem zweiten Koppelelement 43. Dadurch wird bei jeder der Relativdrehbewegungen erst die Freilaufeinheit 2 freigeschaltet und dann die jeweilige Relativdrehbewegung der Antriebseinheit 5 auf die Abtriebseinheit 1 übertragen.
Die Klemmeinheiten 18, 19, 20 und die Koppeleinheiten 38, 39, 40, 41 sind in einer Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Die Abtriebseinheit 1, das Anbindungselement 3 und die Antriebseinheit 5 sind koaxial zueinander angeordnet. Die drehfest mit dem Innenring 21 verbundene Abtriebseinheit 1 ist als eine Hohlwelle ausgebildete.
Weiter weist die Freilaufvorrichtung eine Wälzlagereinheit 46 mit einem ersten als Kugel ausgestalteten Wälzkörper 47 auf, der ebenfalls zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 angeordnet ist. Die Wälzlagereinheit 46 lagert den Innenring 21 und den Außenring 22 verdrehbar zueinander. Eins zweiter Wälzkörper 48 und weitere nicht dargestellte Wälzkörper sind analog dem ersten Wälzkörper 47 ausgestaltet.
In einem lastfreien Zustand, in dem weder auf die Antriebseinheit 5 eine Antriebskraft noch auf die Abtriebseinheit 1 eine Abtriebskraft wirkt, klemmen die Klemmkörper 32, 33 zwischen der Klemmfläche 25 des Außenrings 22 und je eine der Klemmrampen 26, 27. Die Freilaufeinheit 2 ist in der Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung und der Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung gesperrt. Die Abtriebseinheit 1 ist mittels der Klemmkörper 23, 24 der ersten Klemmeinheit 18 über den Innenring 21 und über den Außenring 22 drehfest mit dem Anbindungselement 3 und damit mit dem Gehäuse 49 verbunden.
Wirkt auf die Abtriebseinheit 1 eine Abtriebskraft und die Antriebseinheit 5 ist lastfrei, werden die Klemmkörper 23, 24 der ersten Klemmeinheit 18 mittels des Federelements 28 und der auf den Innenring 21 wirkenden Abtriebskraft zwischen der Klemmfläche 25 und je eine der Klemmrampen 26, 27 gehalten. Die Abtriebskraft wird auf den Innenring 21 und wird mittels der Klemmeinheit 18 an das drehfest mit dem Anbindungselement 3 verbundene Gehäuse 49 abgeleitet. Die Abtriebseinheit 1 und das Anbindungselement 3 sind gekoppelt.
Wirkt auf die Antriebseinheit 5 eine Antriebskraft in der Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung, wird die Freilaufeinheit 2 für die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung freigeschaltet. Die Antriebskraft wird auf die mit dem Innenring 21 drehfest verbundene Abtriebseinheit 1 übertragen und die Abtriebseinheit 1 wird in die Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung verdreht. Wirkt auf die Antriebseinheit 5 eine Antriebskraft in der Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung, wird die Freilaufeinheit 2 für die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung freigeschaltet. Die Antriebskraft wird auf die mit dem Innenring 21 drehfest verbundene Abtriebseinheit 1 übertragen und die Abtriebseinheit 1 wird in die Relativdrehrichtung der zweiten Relativdrehbewegung verdreht. Die mit dem Innenring 21 drehfest verbundene Abtriebseinheit 1 kann sich relativ zu dem drehfest mit dem Gehäuse 49 verbundenen Anbindungselement 3 drehen. Die Antriebseinheit 5 ist mittels der Koppeleinheit 38 formschlüssig mit der Abtriebseinheit 1 verbunden.
Wirkt auf die Antriebseinheit 5 eine Antriebskraft, die einer Abtriebskraft entgegengesetzt ist, und ist die Antriebskraft kleiner als die Abtriebskraft, bleibt die Freilaufeinheit 2 gesperrt. Die Abtriebseinheit 1 ist mit dem Anbindungselement 3 gekoppelt. Ist die Antriebskraft größer als die Abtriebskraft, wird die Freilaufeinheit 2 freigeschaltet. Die Antriebseinheit 5 und die drehfest mit dem Innenring 21 verbundene Abtriebseinheit 1 bilden mittels der Koppeleinheit 38 eine formschlüssige Verbindung. Die Antriebseinheit 5 und die Abtriebseinheit 1 drehen in die Relativdrehrichtung der Antriebseinheit 5.
Wirkt eine Antriebskraft auf die Antriebseinheit 5 und eine Abtriebskraft auf die Abtriebseinheit 1 in der Relativdrehrichtung der ersten Relativdrehbewegung, wird mittels der mit der Antriebseinheit 5 drehfest verbundenen Schalteinheit 17 die Freilaufeinheit 2 in der ersten Relativdrehrichtung freigeschaltet. Die mit dem Innenring 21 verbundene Abtriebseinheit 1 und das mit dem Außenring 22 verbundene Anbindungselement 3 sind entkoppelt und können sich relativ zueinander drehen. Ist die Freilaufeinheit 2 freigeschaltet, werden mittels der Koppeleinheit 38 die Antriebseinheit 5 und die Abtriebseinheit 1 formschlüssig miteinander verbunden. Gleichzeitig wirken die Ab triebskraft und die Antriebskraft auf den mit der Abtriebseinheit 1 drehfest und mit der Antriebseinheit 5 formschlüssig verbundenen Innenring 21. Der Innenring 21 ist bestrebt, bedingt durch die Abtriebskraft, relativ zu dem ersten Koppelelement 42 vorzueilen.
Um das zu verhindern, weist die Freilaufvorrichtung eine Verzögerungsvorrichtung 4 auf, die bei einer freigeschalteten Freilaufeinheit 2 die erste Relativdrehbewegung bzw. die zweite Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit 1 und dem Anbindungselement 3 verzögert. Die teilweise koaxial zu der Abtriebseinheit 1 angeordnete Verzögerungsvorrichtung 4 weist eine Strömungsverzögerungseinheit 6 und eine mit dem Anbindungselement 3 drehfest verbundene Magneteinheit 8 auf.
Die Strömungsverzögerungseinheit 6 nimmt ein magnetorheologisches Mittel 7 auf, das in einen durch Ringdichtungen 50, 51 zu einer Umgebung abgedichteten Betriebsmittelvolumen 52 zwischen einem Teilelement 53 der Abtriebseinheit 1 und einem Teilelement 54 des Anbindungselements 3 eingebracht ist.
Weiter weist die Strömungsverzögerungseinheit 6 eine Lamelleneinheit 14 mit einer erster Lamelle 15 und einer zweiten Lamelle 16 auf. Die erste Lamelle 15 und die zweite Lamelle 16 sind axial ausgerichtet. Die erste Lamelle 15 und die zweite Lamelle 16 weisen in der Umfangsrichtung eine zylindrische Form auf. Ferner sind die erste Lamelle 15 und die zweite Lamelle 16 koaxial zu der Abtriebseinheit 1 und dem Anbindungselement 3 und drehbar zueinander angeordnet. Die erste Lamelle 15 ist drehfest mit dem Anbindungselement 3 verbunden. Die zweite Lamelle 16 ist drehfest mit der Abtriebseinheit 1 verbunden. Die erste Lamelle 15 und die zweite Lamelle 16 sind in dem Betriebsmittelvolumen 52 angeordnet und werden von dem magnetorheologischen Mittel 7 umströmt.
Das Betriebsmittelvolumen 52 weist eine radial innen liegende Begrenzungsfläche 55 auf, die auf dem Teilelement 53 der Abtriebseinheit 1 angeordnet ist. Eine radial außen liegende Begrenzungsfläche 56 des Betriebsmittelvolumens 52 ist auf einer der Abtriebseinheit 1 zugewandten Fläche des Teilelements 54 des Anbindungselements 3 angeordnet. Um eine Verzögerungsstärke zu erhöhen, ist die drehfest mit dem An bindungselement 3 verbundene erste Lamelle 15 innen liegend und die mit der Abtriebseinheit 1 verbundene zweite Lamelle 16 außen liegend angeordnet. In der Strömungsverzögerungseinheit 6 radial innen ist die Begrenzungsfläche 55 angeordnet. Die Begrenzungsfläche 55 ist auf dem Teilelement 53 der Abtriebseinheit 1 angeordnet und dreht sich somit mit der Drehrichtung der Abtriebseinheit 1. Als nächstes ist die erste Lamelle 15 angeordnet, die mit dem Anbindungselement 3 verbunden und somit drehfest angeordnet ist. Auf die erste Lamelle 15 folgt die zweite Lamelle 16, die mit der Abtriebseinheit 1 verbunden ist und sich somit mit der Relativdrehrichtung der Abtriebseinheit 1 dreht. Radial außen ist das Teilelement 54 mit der Begrenzungsfläche 56 angeordnet, das wiederum mit dem Anbindungselement 3 verbunden und somit drehfest angeordnet ist. Damit dreht sich die Abtriebseinheit 1 relativ zu der ersten Lamelle 15, die drehfest angeordnet ist. Die zweite Lamelle 16 dreht sich relativ zu der ersten Lamelle 15 und relativ zu dem Anbindungselement 3.
Mittels der Magneteinheit 8 wird eine Verzögerungsstärke der Strömungsverzögerungseinheit 6 eingestellt, indem eine Viskosität des magnetorheologischen Mittels 7 durch ein Magnetfeld verändert wird. Das als eine Trägereinheit ausgebildete Teilelement 54 des Anbindungselements 3 ist koaxial zu der Abtriebseinheit 1 angeordnet und weist eine umlaufende Nut 57 auf. In der Nut 57 ist die erste Magneteinheit 8 angeordnet, mittels der das Magnetfeld erzeugt wird. Die erste Magneteinheit 8 ist als ein Permanentmagnet ausgestaltet. Weitere in der Nut angeordnete und teilweise dargestellte Magneteinheiten 9, 10, 11, 12, 13 sind analog zu der ersten Magneteinheit 8 ausgestaltet. Die Magneteinheit 8 ist mittels eines Metallbands drehfest in der Nut 57 des Teilelements 54 befestigt.
Die Magneteinheit 8 ist nahe der außen liegenden Begrenzungsfläche 56 des Betriebsmittelvolumens 52 angeordnet. Die Verzögerungsstärke wird mittels der Magneteinheit 8, die eine Viskosität des magnetorheologischen Mittels 7 einstellt, festgelegt. Die zwei Relativdrehbewegungen zwischen der Abtriebseinheit 1 und dem Anbindungselement 3 werden mittels einer erhöhten Scherkraft des magnetorheologischen Mittels gehemmt.

1: Abtriebseinheit
2: Freilaufeinheit
3: Anbindungselement
4: Verzögerungsvorrichtung
5: Antriebseinheit
6: Strömungsverzögerungseinheit
7: Mittel
8: Magneteinheit
9: Magneteinheit
10: Magneteinheit
11: Magneteinheit
12: Magneteinheit
13: Magneteinheit
14: Lamelleneinheit
15: Lamelle
16: Lamelle
17: Schalteinheit
18: Klemmeinheit
19: Klemmeinheit
20: Klemmeinheit
21: Innenring
22: Außenring
23: Klemmkörper
24: Klemmkörper
25: Klemmfläche
26: Klemmrampe
27: Klemmrampe
28: Federelement
29: Schaltkäfig
30: Schaltelement
31: Schaltelement
32: Klemmkörper
33: Klemmkörper
34: Klaue
35: Klaue
36: Klaue
37: Klaue
38: Koppeleinheit
39: Koppeleinheit
40: Koppeleinheit
41: Koppeleinheit
42: Koppelelement
43: Koppelelement
44: Ausnehmung
45: Spiel
46: Wälzlagereinheit
47: Wälzkörper
48: Wälzkörper
49: Gehäuse
50: Ringdichtung
51: Ringdichtung
52: Betriebsmittelvolumen
53: Teilelement
54: Teilelement
55: Begrenzungsfläche
56: Begrenzungsfläche
57: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19549548 C1 [0002]

Claims

Freilaufvorrichtung mit einer Abtriebseinheit (1), einer Freilaufeinheit (2), die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit (1) mit einem Anbindungselement (3) zu koppeln, mit einer Verzögerungsvorrichtung (4), die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit (1) und dem Anbindungselement (3) zu verzögern, und einer Antriebseinheit (5), die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit (1) gekoppelt und von dem Anbindungselement (3) entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsvorrichtung (4) zumindest eine Strömungsverzögerungseinheit (6) aufweist.
Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverzögerungseinheit (6) dazu vorgesehen ist, ein magnetorheologisches Mittel (7) aufzunehmen.
Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsvorrichtung (4) zumindest eine Magneteinheit (8, 9, 10, 11, 12, 13) aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verzögerungsstärke der Strömungsverzögerungseinheit (6) einzustellen.
Freilaufvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (8, 9, 10, 11, 12, 13) zumindest teilweise drehfest mit dem Anbindungselement (3) verbunden ist.
Freilaufvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (8, 9, 10, 11, 12, 13) zumindest einen Permanentmagneten aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Viskosität des magnetorheologischen Mittels (7) einzustellen.
Freilaufvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverzögerungseinheit (6) zumindest eine Lamelleneinheit (14) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit (1) und dem Anbindungselement (3) zu verzögern.
Freilaufvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinheit (14) zumindest eine Lamelle (15) aufweist, die drehfest mit dem Anbindungselement (3) verbunden ist.
Freilaufvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinheit (14) zumindest eine Lamelle (16) aufweist, die drehfest mit der Abtriebseinheit (1) verbunden ist.
Freilaufvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (1) und die Verzögerungsvorrichtung (4) zumindest teilweise koaxial zueinander angeordnet sind.
Freilaufvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (1), das Anbindungselement (3) und die Antriebseinheit (5) zumindest teilweise koaxial angeordnet sind.
Freilaufvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schalteinheit (17), die dazu vorgesehen ist, die Freilaufeinheit (2) zu schalten.
Freilaufvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) dazu vorgesehen ist, die Freilaufeinheit (2) mittels der Schalteinheit (17) zu schalten.
Freilaufvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinheit (2) zumindest eine Klemmeinheit (18, 19, 20) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit (1) und das Anbindungselement (3) in zwei Relativdrehrichtungen zu koppeln.
Verfahren für eine Freilaufvorrichtung mit einer Abtriebseinheit (1), einer Freilaufeinheit (2), die dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit (1) mit einem Anbindungselement (3) zu koppeln, mit einer Verzögerungsvorrichtung (4), die dazu vorgesehen ist, eine Relativdrehbewegung zwischen der Abtriebseinheit (1) und dem Anbindungselement (3) zu verzögern, und einer Antriebseinheit (5), die wirkungsmäßig mit der Abtriebseinheit (1) gekoppelt und mit dem Anbindungselement (3) entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsvorrichtung (4) zumindest eine Relativdrehbewegung der Freilaufvorrichtung mittels einer Strömungsverzögerungseinheit (6) verzögert.