DE102009037255A1

DE102009037255A1 - Rollenfreilauf

Info

Publication number: DE102009037255A1
Application number: DE102009037255A
Authority: DE
Inventors: Frieder Altmann; Swen DÖRRIE; Thomas Kandler; Alois Leisgang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-17

Abstract

Rollenfreilauf, umfassend einen zylindrischen Außenring mit an der Innenoberfläche ausgebildeten Klemmrampen, mehrere Klemmrollen, die gegen die Klemmrampen angefedert sind, sowie einen drehfest im Außenring angeordneten Käfig, an dem die Klemmrollen aufgenommen und an dem zur Anfederung der Klemmrollen dienende Federn an Käfigstegen angeordnet sind, wobei sich die Käfigstege (10) zwischen zwei Käfigringen (8, 9) erstrecken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Rollenfreilauf, umfassend einen zylindrischen Außenring mit an der Innenoberfläche ausgebildeten Klemmrampen, mehrere Klemmrollen, die gegen die Klemmrampen angefedert sind, sowie einen drehfest im Außenring angeordneten Käfig, an dem die Klemmrollen aufgenommen und an dem zur Anfederung der Klemmrollen dienende Federn an Käfigstegen angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein solcher Rollenfreilauf, auch Hülsen- oder Klemmrollenfreilauf genannt, ermöglicht eine Rotation in einer definierten Drehrichtung, während die Drehung in die andere Richtung durch die sich auf den Klemmrampen verklemmenden Klemmrollen gesperrt werden kann. Freiläufe dieser Art kommen beispielsweise in Wandler- oder Automatikgetrieben im Kraftfahrzeugbereich oder in entsprechenden Industriemaschinen zum Einsatz.
Ein solcher Rollenfreilauf ist beispielsweise in DE 10 2007 006 517 A1 beschrieben. An der Innenoberfläche des zylindrischen Außenrings sind die Klemmrampen ausgebildet, d. h., dass eine entsprechende Rampenstruktur während der Herstellung des Außenrings, der bevorzugt gezogen wird, ausgebildet wird. Der Käfig, der der Halterung der Klemmrollen sowie der Federn dient, weist eine ringförmige Käfigwand und von dieser abstehende Käfigstege auf, an denen die einzelnen Federn, üblicherweise mehrfach gefaltete Blattfedern, angeordnet sind. Jede Feder drückt eine benachbarte Klemmrolle gegen den benachbarten Käfigsteg. Der Käfig selbst ist als kammartiger Käfig ausgeführt, bei dem die einzelnen Käfigstege von der Käfigwand frei abstehen. Der Käfig wird aus einem ausgestanzten Blechteil gebildet, in dem die Stege ausgebogen werden. Ein solcher kammartiger Käfig ist jedoch in der Handhabung schwierig. Denn es besteht stets die Gefahr, dass während des Handlings oder der Montage ein freier Steg verbogen werden kann, so dass die Feder oder die Klemmrolle nicht oder nicht ordnungsgemäß montiert werden kann. Darüber hinaus ist auch eine Schüttgutfertigung nicht möglich, da die Käfige wegen der kammartigen Stege nicht als Schüttgut transportiert werden können, bedingt durch den Umstand, dass sich die einzelnen Käfige infolge der ausgebogenen Stege miteinander verhaken können.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Rollenfreilauf anzugeben, der demgegenüber verbessert und vereinfacht in der Montage respektive Handhabung ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Rollenfreilauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Käfigstege zwischen zwei Käfigringen erstrecken.
Erfindungsgemäß ist mit besonderem Vorteil ein quasi doppelwandiger Käfig vorgesehen, also ein Käfig, der zwei wandartige Käfigringe aufweist, zwischen denen die Käfigstege verlaufen. Die Käfigstege enden also nicht mehr frei, sondern sind zwischen den Käfigringen angeordnet, so dass sie lagefest sind, mithin also nicht mehr verbogen werden können. Auch ist eine Schüttgutfertigung respektive eine Schüttguthandhabung ohne Weiteres möglich, da sich die Käfige nicht mehr miteinander verhaken können.
Zur Ermöglichung einer drehfesten Anordnung des Käfigs in der Außenhülse kann ein Käfigring eine zumindest abschnittsweise der Form der Innenoberfläche im Bereich der Klemmrampen angepasste Außenrandform aufweisen. Denkbar ist es aber auch, dass beide Käfigringe diese formangepasste Außenrandform besitzen. Eine entsprechende Formgebung am Außenrand ist ohne Weiteres möglich, nachdem der Käfig respektive das oder die den Käfig bildenden Bauteile (worauf nachfolgend noch eingegangen wird) bevorzugt Blechstanzsteile sind.
Sofern beide Käfigringe die formangepasste Außenrandform besitzen, liegen beide an der Innenseite zweier den Rollenfreilauf abschließender, am Außenring ausgebildeter Borde an. Ist nur ein Käfigring randseitig der Form der Innenoberfläche des Außenrings angepasst, so besteht die Möglichkeit, dass der andere Käfigring in der Ebene eines am Außenring ausgebildeten Bords, bevorzugt dem beim Tiefziehen des Außenrings ausgebildeten, bodenseitigen Bord, angeordnet ist. D. h., dass der Käfig nicht im „Inneren” des Außenrings, also axial benachbart zum Bord angeordnet ist, sondern nach „außen” gezogen und in der Ebene des sich radial nach innen erstreckenden Bords angeordnet ist. Hierüber kann Raum gewonnen werden respektive der Rollenfreilauf axial gesehen etwas verkürzt werden.
Der Käfig selbst ist bevorzugt ein einstückiges Bauteil, bevorzugt ein gestanztes Blechteil, das durch mechanische Bearbeitung wie Ziehen oder Biegen in die Käfigform umgeformt wurde. Alternativ ist es auch denkbar, den Käfig aus zwei Bauteilen zu formen, nämlich einem ersten Bauteil umfassend einen Käfigring und die daran angeordneten Käfigstege und einem zweiten Bauteil, das den zweiten Käfigring bildet und an den freien Enden der Käfigstege befestigt ist. Die Befestigung erfolgt beispielsweise durch Schweißen, Löten und dergleichen. Auch bei dieser Ausgestaltung handelt es sich bei beiden Bauteilen beispielsweise um Blechstanzteile, wobei das erste Bauteil wiederum mechanisch durch Ziehen und Biegen etc. entsprechend umgeformt wurde, um die Käfigform auszubilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Rollenfreilauf,
2 eine Schnittansicht in Richtung der Linie II-II in 1,
3 eine Perspektivansicht des unbefüllten Käfigs,
4 eine Perspektivansicht des befüllten Käfigs, und
5 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Rollenfreilaufs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 und 2 zeigen verschiedene Schnittansichten durch einen erfindungsgemäßen, in 5 in einer Prinzipdarstellung gezeigten Rollenfreilauf 1, der aus einem Außenring 2, einem Käfig 3 (siehe hierzu 3), mehreren Klemmrollen 4 sowie einer der Anzahl an Klemmrollen 4 entsprechenden Anzahl an Federn 5 zusammengesetzt ist. Alle genannten Teile 2, 3, 4, 5 sind aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Der Rollenfreilauf 1 ist insbesondere zum Einbau in einen Drehmomentwandler oder in ein Automatikgetriebe geeignet, wobei sein Einsatz nicht auf diese Gerätschaften beschränkt ist. Vielmehr ist der Rollenfreilauf auch beispielsweise im Industriebereich universell einsetzbar. Eine mit den Klemmrollen 4 zusammenwirkende Welle ist nicht dargestellt.
Der Außenring 2 ist als Blechumformteil gefertigt, wobei auf der Innenseite des Außenrings 2 mit den Klemmrollen 4 zusammenwirkende Klemmrampen 6 ausgebildet sind, während die äußere Oberfläche 7 des Außenrings 2 zylindrisch ist. Der Außenring 2 weist somit eine nicht konstante Wandstärke auf. Die Klemmrampen 6 sind derart geformt, dass, siehe den Pfeil in 2, eine Drehung der die Klemmrollen 4 kontaktierenden, nicht näher gezeigten Welle im Uhrzeigersinn blockiert wird, da dabei die Klemmrollen 4 auf die Klemmrampen 6 auflaufen und verklemmen. Die Federn 5 in Form von mehrfach gefalteten Blattfedern mit in der Darstellung nach 2 dreieckig im Querschnitt halten die Klemmrollen 4 in ständiger Klemmbereitschaft.
Die Form des Käfigs 3 wird insbesondere aus 3 deutlich, die eine Perspektivansicht des Käfigs zeigt. Der Käfig 3 wird bevorzugt aus einem Blechteil ausgestanzt und durch Ziehen und Biegen in die in 3 gezeigte Form gebracht. Der Käfig weist zwei Käfigringe 8, 9 auf, zwischen denen sich Käfigstege 10 erstrecken. Der Außenrand 11 des Käfigrings 8 weist eine Außenform auf, die im Wesentlichen der Form bzw. dem Verlauf der Klemmrampen 6 entspricht, d. h., dass die Außenform des Außenrands 11 letztlich im Wesentlichen der Form der Innenoberfläche des Außenrings 2 entspricht. Demgegenüber ist der gegenüberliegende zweite Käfigring 9 kleiner im Außen- und gegebenenfalls auch im Innendurchmesser ausgelegt, d. h., er ist letztlich schmäler ausgeführt und weist die übliche Kreisringform auf. Dies ermöglicht es, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, den Käfig in der gleichen Radialebene anzuordnen, in der sich ein umlaufender Bord, der am Außenring 2 angeformt ist, erstreckt. Hierauf wird nachfolgend noch eingegangen.
Die Stege 10 verlaufen rechtwinklig zwischen den beiden Käfigringen 8, 9. An jedem Steg 10 ist eine Feder 5 befestigt. Hierzu befindet sich in jedem Steg 10 eine Öffnung 12, die eine Haltekontur zur Herstellung einer Schnappverbindung zwischen Feder 5 und Steg 10 darstellt. Im Querschnitt, siehe beispielsweise 2, weist der Steg 10 im Wesentlichen eine L-Form auf, wobei der kürzere L-Schenkel 13 an den Innenrändern 14, 15 der Käfigringe 8, 9 anschließt und in tangentialer Richtung des Rollenfreilaufs 1 verläuft. Der längere, in Radialrichtung des Käfigs 3 verlaufende L-Schenkel des Stegs 10 wird als Mittelabschnitt 16 bezeichnet und weist zur Oberfläche der benachbarten Klemmrolle verlaufende Haltefortsätze 17 auf. Diese Haltefortsätze 17 verhindern beim Zusammenbau des Rollenfreilaufs 1 ein Herausfallen der Klemmrollen 4 radial nach außen. Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, sind die Haltefortsätze 17 in den axial äußeren Bereichen der Klemmrollen 4 angeordnet. Jeder Haltefortsatz 17 taucht zumindest teilweise in eine Axialrille 18 ein, die am Innenumfang des Außenrings 2 gebildet ist. Jeweils zwischen zwei Klemmrampen 6 befindet sich eine Axialrille 18, welche ebenso wie die Klemmrampen 6 spanlos in den Außenring 2 eingeformt ist. Die Anordnung des Käfigs 3, der Federn 5 und der Klemmrollen 4 kann als vormontierte Baueinheit in den Außenring eingesetzt werden. Eine solche vormontierte Baueinheit ist in 4 gezeigt. Die Haltefortsätze 17 werden zwangsläufig in die Axialrillen 18 eingeführt, nachdem aufgrund der formschlüssigen Aufnahme des Käfigrings 8 im Außenring 2, resultierend aus der Formgebung der Innenoberfläche des Außenrings und der Außenrandform des Käfigrings 8, eine verdrehsichere und eindeutige Montageposition gegeben ist.
Wie 1 ferner zeigt, ist der befüllte Käfig 3 zwischen zwei Borden 19, 20 aufgenommen respektive hierüber im Außenring 2 fixiert. Der erste Bord 19 wird bereits bei der Herstellung des Außenrings 2 ausgeformt. Der zweite Bord 20 wird nach Einsetzen des befüllten Käfigs umgebördelt. Am zweiten Bord 20 liegt, siehe 1, der erste Käfigring 8 an. D. h., der Bord 20 übergreift von außen her den Käfigring 8. Der zweite Käfigring 9 jedoch liegt im Wesentlichen in der gleichen Radialebene wie der erste Bord 19. D. h., dass der Außendurchmesser des Käfigrings 9 so bemessen ist, dass er etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Bords 19. Der Käfigring 9 kann also in die Radialebene des Bords 19 gebracht werden. Er befindet sich axial gesehen nicht neben dem Bord 19. Dies führt dazu, dass der Bauraum des Klemmrollenfreilaufs 1 zumindest um die Stärke des Käfigrings 9 axial gesehen verkürzt werden kann.
4 zeigt den Käfig 3 im befüllten Zustand. Ersichtlich ist jede Klemmrolle 4 über jeweils eine Feder 5 gegen einen Steg 10 bzw. die jeweiligen Haltefortsätze 17 angefedert, während die jeweilige Feder 5 am benachbarten Steg 10 gegengelagert ist. In 4 ist ferner der Käfigring 9, der die ringübliche Kreisform besitzt, wie auch der randseitig definiert geformte Käfigring 8 gezeigt.
5 zeigt schließlich den zusammengebauten Rollenfreilauf 1, die Blickrichtung entspricht einer Ansicht des Käfigrings 1 aus 1 von der rechten Seite. Deutlich erkennbar ist die Anordnung des Käfigrings 9 innerhalb des Bords 19 wie auch die radial nach innen hervorspringenden Klemmrollen 4, auf denen die zu führende Welle läuft.
Abschließend ist festzuhalten, dass der in 3 gezeigte Käfig in Abweichung des dort gezeigten Ausführungsbeispiels kein einstückiges Bauteil sein muss. Vielmehr ist es denkbar, den Käfig auch aus zwei Bauteilen zu fertigen. Das erste Bauteil umfasst dann einen Käfigring, vorzugsweise den Käfigring 8, sowie die von ihm abstehenden Käfigstege 10. Das zweite Bauteil würde allein den zweiten Käfigring 9 bilden. Dieses zweite Bauteil wird in einem separaten Fertigungsschritt mit den Käfigstegen 10 verbunden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung.
Bezugszeichenliste

1: Rollenfreilauf
2: Außenring
3: Käfig
4: Klemmrolle
5: Feder
6: Klemmrampe
7: Oberfläche
8: Käfigring
9: Käfigring
10: Käfigring
11: Außenrand
12: Öffnung
13: L-Schenkel
14: Innenrand
15: Innenrand
16: Mittelabschnitt
17: Haltefortsätze
18: Axialrille
19: Bord
20: Bord

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007006517 A1 [0003]

Claims

Rollenfreilauf, umfassend einen zylindrischen Außenring mit an der Innenoberfläche ausgebildeten Klemmrampen, mehrere Klemmrollen, die gegen die Klemmrampen angefedert sind, sowie einen drehfest im Außenring angeordneten Käfig, an dem die Klemmrollen aufgenommen und an dem zur Anfederung der Klemmrollen dienende Federn an Käfigstegen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Käfigstege (10) zwischen zwei Käfigringen (8, 9) erstrecken.
Rollenfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Käfigring (8, 9) oder beide Käfigringe (8, 9) zur drehfesten Anordnung eine zumindest abschnittsweise der Form der Innenoberfläche im Bereich der Klemmrampen (6) angepasste Außenrandform (11) aufweist.
Rollenfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Käfigring (8) eine der Form der Innenfläche angepasste Außenrandform (11) aufweist und der andere Käfigring (9) in der Ebene eines am Außenring (2) ausgebildeten Bords (19) angeordnet ist.
Rollenfreilauf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) ein einstückiges Bauteil ist.
Rollenfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) aus einem ersten Bauteil umfassend einen Käfigring (8) und die daran angeordneten Käfigstege (10) und einem zweiten Bauteil, das den zweiten Käfigring (9) bildet und an den freien Enden der Käfigstege (10) befestigt ist, besteht.
Rollenfreilauf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den Käfig (3) bildende eine Bauteil oder beide den Käfig bildenden Bauteile gestanzte Blechteile sind, wobei das eine Bauteil oder das erste Bauteil spanlos umgeformt ist.