DE102009018965B4

DE102009018965B4 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE102009018965B4
Application number: DE102009018965.3A
Authority: DE
Inventors: Frieder Altmann; Swen Dörrie
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-04-25
Filing date: 2009-04-25
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2029-04-26
Also published as: US8459424B2; DE102009018965A1; CN102414468A; WO2010122058A1; US20120000741A1; CN102414468B

Abstract

Freilaufkupplung, mit zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringen (2,3), nämlich einem Innenring (2) und einem Außenring (3), angeordneten Klemmrollen (4), wobei einer der Ringe (2,3) mit den Klemmrollen (4) zusammenwirkende Klemmrampen (5) aufweist, und wobei jede Klemmrolle (4) einzeln mittels einer mehrfach gebogenen Blattfeder (6) gegen eine Klemmrampe (5) angefedert ist, wobei weiter jede Blattfeder (6) an einem Steg (7) eines Käfigs (8), den Steg (7) mit einem U-förmigen Abschnitt (10) umgreifend, gehalten ist, und wobei ferner die Blattfeder (6) einen an den U-förmigen Abschnitt (10) anschließenden, in Tangentialrichtung der Ringe (2,3) verlaufenden, die Beweglichkeit einer Klemmrolle (4) in einer ersten Radialrichtung begrenzenden Sicherungsabschnitt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsabschnitt (14) an einen U-Boden (13) des U-förmigen Abschnitts (10) anschließt und ein vom U-Boden (13) abgewandter Endabschnitt (15) eines U-Schenkels (12) des U-förmigen Abschnitts (10) derart vom im Übrigen in Radialrichtung verlaufenden U-Schenkel (12) abgeknickt ist, dass ein zweiter Sicherungsabschnitt (16) gebildet ist, welcher die Beweglichkeit der Klemmrolle (4) in der der ersten Radialrichtung entgegengesetzten Radialrichtung begrenzt, wobei eine dem U-Boden (13) zugewandte Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) derart am Steg (7) angreift, dass die Blattfeder (6) durch den U-Boden (13) einerseits und durch die Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) andererseits in beiden Radialrichtungen formschlüssig auf dem Steg (7) gehalten ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine reibschlüssig arbeitende, Klemmrollen aufweisende Freilaufkupplung nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Eine gattungsgemäße Klemmrollen-Freilaufkupplung ist beispielsweise aus der US 3 031 053 A bekannt. Diese Freilaufkupplung ist insbesondere zur Verwendung in einem Drehmomentwandler eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Sie weist einen mit einer Rampenstruktur versehenen Außenring und einen Innenring mit einer glatten Oberfläche auf, wobei zwischen diesen Ringen Klemmrollen mittels eines Käfigs geführt und einzeln durch ziehharmonikaartige Federn gegen jeweils eine Klemmrampe angefedert sind. In Tangentialrichtung der Ringe benachbarte Federn sind derart geformt, dass eine Klemmrolle zwischen den Enden dieser Federn gehalten wird.
Aus US 3 902 580 A geht eine Freilaufkupplung hervor, in der jede Klemmrolle einzeln mittels einer mehrfach gebogenen Blattfeder gegen eine Klemmrampe des Innenrings angefedert ist. Zwischen den benachbarten Klemmrollen sind einzelne Käfigsegmente angeordnet, welche durch einen Steg und eine Klammer gebildet sind. Die jeweilige Blattfeder umgreift einen weiteren Steg der Klammer mit einem U-förmigen Abschnitt.
Die Blattfeder weist an einer von ihr abgewandten Seite ihres U-förmigen Abschnitts anschließenden U- bzw. V-förmigen Bügel auf, mit welcher der Sitz der Blattfeder an dem Steg gesichert ist.
Eine weitere Freilaufkupplung ist mit US 3 917 036 A offenbart. In dieser Anordnung ist jede der Klemmrollen in einer Tasche eines Käfigs geführt und mit einer Blattfeder gegen die Klemmrampen vorgespannt. Die Blattfeder weist einen annähernd U-förmigen Abschnitt auf, mit welchem diese an einem die jeweilige Tasche begrenzenden Steg gehalten ist. Ein Schenkel des U-Profils verläuft an der von der vorgespannten Klemmrolle abgewandten Seite des Stegs zwischen einer weiteren Klemmrolle und dem Steg. Dieser Schenkel weist am Ende radial innen einen im Verlauf der Krümmung des Stegs folgenden Sicherungsabschnitt auf. An diesem Sicherungsabschnitt ist die Klemmrolle in der benachbarten Tasche in einer Endposition der Klemmrolle radial geführt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders montagefreundliche, rationell herstellbare Klemmrollen-Freilaufkupplung anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Freilaufkupplung umfasst eine Anzahl zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringen, nämlich einem Innenring und einem Außenring, angeordnete Klemmrollen, wobei einer der Ringe mit den Klemmrollen zusammenwirkende Klemmrampen aufweist, und wobei jede Klemmrolle einzeln mittels einer mehrfach gebogenen, ziehharmonikaartigen Blattfeder gegen eine Klemmrampe angefedert ist. Jede Blattfeder ist an einem Steg eines Käfigs gehalten, wobei ein U-förmiger Abschnitt der Blattfeder den Steg umgreift. An den U-förmigen Abschnitt schließt einstückig ein in Tangentialrichtung der Ringe verlaufender, die Beweglichkeit einer Klemmrolle in einer ersten Radialrichtung begrenzender Sicherungsabschnitt an. Hierbei schließt der Sicherungsabschnitt an einen zwei U-Schenkel verbindenden U-Boden des U-förmigen Abschnitts an. Ein vom U-Boden abgewandter Endabschnitt eines U-Schenkels ist derart vom im Übrigen in Radialrichtung verlaufenden U-Schenkel abgeknickt, dass ein zweiter Sicherungsabschnitt gebildet ist, welcher die Beweglichkeit der Klemmrolle in der der ersten Radialrichtung entgegengesetzten Radialrichtung begrenzt, wobei eine dem U-Boden zugewandte Verlängerung des Endabschnitts derart am Steg angreift, dass die Blattfeder durch den U-Boden einerseits und durch die Verlängerung des Endabschnitts andererseits in beiden Radialrichtungen formschlüssig auf dem Steg gehalten ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Blattfeder ist diese zum Einen in exakt definierter Position auf dem Steg des Käfigs positioniert. Zum anderen sind die Klemmrollen in beiden Radialrichtungen gegen Herausfallen gesichert, so dass die Anordnung aus Käfig, Federelementen, das heißt Blattfedern, und Klemmrollen bei der Montage auf einfache Weise handhabbar ist. Die Richtungsangaben axial, radial und tangential beziehen sich auf die Rotationsachse der Freilaufkupplung.
In bevorzugter Ausgestaltung ragt die an den zweiten Sicherungsabschnitt anschließende, sich am Steg abstützende Verlängerung des Endabschnitts unter Bildung eines Fensters im U-Schenkel schräg aus dem U-Schenkel heraus. Die Verlängerung des Endabschnitts ist hierbei vorzugsweise in gerader Verlängerung des zweiten Sicherungsabschnitts, in das Innere des U-förmigen Abschnitts ragend, angeordnet.
Der den abgeknickten Endabschnitt aufweisende U-Schenkel der Blattfeder ist vorzugsweise mittig zwischen zwei in einer gemeinsamen Ebene liegenden Sicherungsabschnitten angeordnet, welche die Beweglichkeit der Klemmrolle in der ersten Radialrichtung begrenzen. Damit ist die Klemmrolle während der Montage auch gegen Verkippen gesichert.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist der U-förmige Abschnitt einschließlich des abgeknickten Endabschnitts derart elastisch, dass die Blattfeder ohne plastische Verformung in Radialrichtung auf den Steg aufschnappbar ist. Die einzelnen Stege des Käfigs weisen bevorzugt jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Käfig ist damit insbesondere aus Metall, alternativ aus Kunststoff, sehr rationell herstellbar. Die Blattfedern sind in bevorzugter Ausgestaltung aus Stahlblech gefertigt. Als alternativer Werkstoff, insbesodere bei vergleichsweise geringen mechanischen und thermischen Anforderungen, kommt auch in diesem Fall Kunststoff in Betracht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Figurenliste

1 ausschnittsweise eine Freilaufkupplung im Querschnitt,
2 ein als Blattfeder ausgebildetes Federelement der Freilaufkupplung nach 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Freilaufkupplung ist als Klemmrollen-Freilaufkupplung ausgebildet. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion der Freilaufkupplung 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik sowie auf die DE 10 2005 056 220 A1 verwiesen. Die Freilaufkupplung 1 ist insbesondere für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs sowie als Leitradfreilauf in einem Drehmomentwandler, welcher mit einem solchen Getriebe zusammenwirkt, geeignet.
Zwischen einem Innenring 2 und einem in 1 lediglich andeutungsweise dargestellten Außenring 3 sind Klemmrollen 4 angeordnet, welche mit Klemmrampen 5 zusammenwirken, die im Ausführungsbeispiel am Innenring 2 ausgebildet sind. Alternativ könnten die Klemmrampen 5 auch am Außenring 3 ausgebildet sein. Das als Innenring 2 bezeichnete Bauteil könnte auch als massive Welle gestaltet sein. In der Anordnung nach 1 ist bei feststehendem Innenring 2 eine Rotation des Außenrings 3 im Uhrzeigersinn möglich, während eine Rotation im Gegenuhrzeigersinn blockiert wird.
Um die Klemmrollen 4 permanent in Blockierbereitschaft zu halten, sind sie jeweils durch eine als ziehharmonikaartig gefaltete Blattfeder 6 gestaltete Feder gegen eine Klemmrampe 5 angefedert. Jede Blattfeder 6 ist an einem in Axialrichtung der Freilaufkupplung 1 verlaufenden Steg 7 eines zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 angeordenten Käfigs 8 gehalten und in 2 genauer dargestellt.
Die Blattfeder 6 ist als einstückiges Bauteil aus Stahlblech gefertigt und weist einen mehrfach abgeknickten, eine Federkraft auf eine Klemmrolle 4 ausübenden Federabschnitt 9 sowie einen an den Federabschnitt 9 anschließenden, an einem Steg 7 fixierten U-förmigen Abschnitt 10 auf. Der U-förmige Abschnitt 10 setzt sich zusammen aus einem ersten U-Schenkel 11, welcher dem Federabschnitt 9 zugewandt ist, einem zweiten U-Schenkel 12, sowie einem die beiden U-Schenkel 11,12 verbindenden U-Boden 13. Während der U-Boden 13 auf der dem Außenring 3 zugewandten Seite des Steges 7 an diesem anliegt und in tangentialer Richtung der Ringe 2,3 verläuft, liegen die U-Schenkel 11,12 im Querschnitt nach 1, das heißt mit Blickrichtung längs der Achse der Freilaufkupplung 1, seitlich am Steg 7 an.
In gerader Verlängerung des U-Bodens 13 geht dieser auf der dem Federabschnitt 9 abgewandten Seite in einen Sicherungsabschnitt 14 über, welcher eine Klemmrolle 4 bei noch nicht fertig montierter Freilaufkupplung 1 in radialer Richtung, nämlich nach außen, gegen Herausfallen aus der Anordnung aus Käfig 8 und Blattfedern 6 sichert.
Der an den U-Boden 13 auf der Seite des Sicherungsabschnitts 14 anschließende U-Schenkel 12 verläuft im Gegensatz zum ersten U-Schenkel 11 nicht vollständig in radialer Richtung. Vielmehr weist der zweite U-Schenkel 12 auf seiner dem U-Boden 13 sowie dem Sicherungsabschnitt 14 abgewandten Seite einen Endabschnitt 15 auf, welcher gegenüber der Radialrichtung derart schräg gestellt ist, dass ein zweiter Sicherungsabschnitt 16 gebildet ist, der analog zum ersten Sicherungsabschnitt 14 die Klemmrolle 4 gegen Herausfallen aus der Anordnung aus Käfig 8 und Blattfedern 6 nach innen sichert.
Der gesamte U-Schenkel 12 einschließlich des den zweiten Sicherungsabschnitt 14 aufweisenden Endabschnitts 15 ist axial - bezogen auf die Rotationsachse der Freilaufkupplung 1 - zwischen zwei gleichartigen, zueinander parallelen Sicherungsabschnitten 14 des ersten Typs angeordnet.
Gerade anschließend an den zweiten Sicherungsabschnitt 16 in Richtung zum Inneren des U-förmigen Abschnitts 10 und damit auch in Richtung zum U-Boden 13 weist der Endabschnitt 15 eine Verlängerung 17 auf, welche den Steg 7 auf dessen dem U-Boden 13 abgewandter Seite, das heißt auf der dem Innenring 2 zugewandten Seite, kontaktiert, wobei die Verlängerung 17 aus dem Material des U-Schenkels 12 heraus gebogen ist, so dass im U-Schenkel 12 ein Fenster 18 gebildet ist. Der U-förmige Abschnitt 10 der Blattfeder 6 ist somit durch die U-Schenkel 11,12, den U-Boden 13, sowie die Verlängerung 17 des Endabschnitts 15 sowohl in tangentialer Richtung als auch in radialer Richtung in exakt definierter Position auf dem Steg 7 formschlüssig gehalten.
Bezugszeichenliste

1: Freilaufkupplung
2: Innenring
3: Außenring
4: Klemmrolle
5: Klemmrampe
6: Blattfeder
7: Steg
8: Käfig
9: Federabschnitt
10: U-förmiger Abschnitt
11: erster U-Schenkel
12: zweiter U-Schenkel
13: U-Boden
14: erster Sicherungsabschnitt
15: Endabschnitt
16: zweiter Sicherungsabschnitt
17: Verlängerung
18: Fenster

Claims

Freilaufkupplung, mit zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringen (2,3), nämlich einem Innenring (2) und einem Außenring (3), angeordneten Klemmrollen (4), wobei einer der Ringe (2,3) mit den Klemmrollen (4) zusammenwirkende Klemmrampen (5) aufweist, und wobei jede Klemmrolle (4) einzeln mittels einer mehrfach gebogenen Blattfeder (6) gegen eine Klemmrampe (5) angefedert ist, wobei weiter jede Blattfeder (6) an einem Steg (7) eines Käfigs (8), den Steg (7) mit einem U-förmigen Abschnitt (10) umgreifend, gehalten ist, und wobei ferner die Blattfeder (6) einen an den U-förmigen Abschnitt (10) anschließenden, in Tangentialrichtung der Ringe (2,3) verlaufenden, die Beweglichkeit einer Klemmrolle (4) in einer ersten Radialrichtung begrenzenden Sicherungsabschnitt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsabschnitt (14) an einen U-Boden (13) des U-förmigen Abschnitts (10) anschließt und ein vom U-Boden (13) abgewandter Endabschnitt (15) eines U-Schenkels (12) des U-förmigen Abschnitts (10) derart vom im Übrigen in Radialrichtung verlaufenden U-Schenkel (12) abgeknickt ist, dass ein zweiter Sicherungsabschnitt (16) gebildet ist, welcher die Beweglichkeit der Klemmrolle (4) in der der ersten Radialrichtung entgegengesetzten Radialrichtung begrenzt, wobei eine dem U-Boden (13) zugewandte Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) derart am Steg (7) angreift, dass die Blattfeder (6) durch den U-Boden (13) einerseits und durch die Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) andererseits in beiden Radialrichtungen formschlüssig auf dem Steg (7) gehalten ist.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den zweiten Sicherungsabschnitt (16) anschließende Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) unter Bildung eines Fensters (18) im U-Schenkel (12) schräg aus diesem herausragt.
Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Steg (7) kontaktierende Verlängerung (17) des Endabschnitts (15) in gerader Verlängerung des zweiten Sicherungsabschnitts (16), in das Innere des U-förmigen Abschnitts (10) ragend, angeordnet ist.
Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den abgeknickten Endabschnitt (15) aufweisende U-Schenkel (12) zwischen zwei Sicherungsabschnitten (14) angeordnet ist, welche die Beweglichkeit der Klemmrolle (4) in der ersten Radialrichtung begrenzen.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der U-förmige Abschnitt (10) einschließlich des abgeknickten Endabschnitts (15) derart elastisch ist, dass die Blattfeder (6) in Radialrichtung auf den Steg (7) aufschnappbar ist.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (7) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (6) aus Blech gefertigt ist.