DE102009042819A1

DE102009042819A1 - Klemmkörperfreilauf

Info

Publication number: DE102009042819A1
Application number: DE102009042819A
Authority: DE
Inventors: Oswald Friedmann
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-05-12
Also published as: CN102209858A; US9322441B2; WO2010051785A1; CN102209858B; DE112009002641A5; JP2012508352A; JP5546548B2; US20110278124A1

Abstract

Ein Klemmkörperfreilauf enthält einen Innenring, einen relativ zum Innenring in zumindest einer Drehrichtung drehbaren Außenring, einen Käfig für Klemmkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring und mehrere Klemmkörper, wobei die Klemmkörper zwischen einer Klemmposition, in der sie eine Relativdrehung zwischen Innen- und Außenring verhindern, und einer Freigabeposition, in der sie eine Relativdrehung zwischen Innen- und Außenring ermöglichen, verkippbar sind, wobei eine Klemmkörperanfederung vorgesehen ist, die die Klemmkörper radial nach innen und in Richtung Klemmposition vorbelastet, wobei die Klemmkörperfederung als für jeden Klemmkörper separat ausgebildete Feder vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Klemmkörperfreilauf, insbesondere einen gedämpften Klemmkörperfreilauf mit Käfig, der beispielsweise auf der Abtriebsseite eines Kurbel-CVT-Getriebes verwendbar ist, sowie ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einem solchen Klemmkörperfreilauf.
Ein Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der EP 1 650 071 A2 bekannt. Auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, ist eine verstellbare Exzenterantriebsanordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe eine Ausgangs- oder Abtriebswelle bildet. Durch die Übertragung des Hubs der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die getriebene Welle und damit die Abtriebsseite des Getriebes wird die getriebene Welle zur Drehung angetrieben. Die Freilaufeinrichtungen sind zwischen den pleuelartigen Verbindungselementen und der getriebenen Welle vorgesehen.
In diesem Kurbel-CVT-Getriebe sind die antreibende Kurbelwelle und die Abtriebswelle bzw. getriebene Welle zueinander parallel ausgerichtet und im Getriebegehäuse drehbar gelagert. Wenn von einem Verbrennungsmotor Drehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet wird, wird das Drehmoment durch das Kurbel-CVT-Getriebe an die Abtriebswelle übertragen. Je nach Position der Exzenterbauteile bezüglich der Drehachse der Antriebswelle wird die Exzentrizität der Exzenterbauteile und damit deren Drehachse gegenüber der Antriebswelle verändert, wodurch der von den pleuelartigen Verbindungselementen auf die Abtriebswelle übertragene Hub und damit die Übersetzung des Getriebes eingestellt werden können. An der Abtriebswelle kann das Drehmoment beispielsweise zum Antreiben von Rädern eines Fahrzeugs abgegriffen werden. In der Regel sind in dem Kurbel-CVT-Getriebe in Axialrichtung der Kurbelwelle hintereinander mehrere Exzentereinheiten angeordnet, an denen jeweils pleuelartige Verbindungselemente angebracht sind und die mit einer entsprechenden Anzahl von Freilaufeinheiten auf der Abtriebsseite des Getriebes in Verbindung stehen, die auf der Abtriebswelle ebenfalls in deren Axialrichtung hintereinander angeordnet sind.
Für die Freiläufe sind grundsätzlich zwei Arten von Freiläufen bekannt, nämlich umschaltbare, Freiläufe, die je nach ihrer Schaltposition wahlweise die Relativdrehung eines Außenrings und eines Innenrings in einer der beiden Relativdrehrichtungen blockieren, und solche, die eine fest vorgegebene und nicht veränderbare Blockierrichtung haben, in der sie eine Relativdrehung zwischen einem Außenring und einem Innenring verhindern, während in der anderen Relativdrehrichtung die Verdrehung des Außenrings und des Innenrings relativ zueinander zugelassen wird. Bei umschaltbaren Freiläufen muss, um beispielsweise einen Rückwärtsgang zu realisieren, kein zusätzliches Getriebe oder ein separater Motor vorgesehen werden, da durch Umschaltung der Freiläufe die Drehrichtung der Abtriebswelle gegenüber der der Eingangswelle des Getriebes geändert werden kann. Bei nicht umschaltbaren Freiläufen wird entweder ein separater Motor, beispielsweise ein Elektromotor, vorgesehen oder aber es wird an die Ausgangswelle des Getriebes nachgeschaltet ein weiteres Getriebe, beispielsweise Planetengetriebe, gekoppelt, das bei Bedarf, nämlich dann, wenn eine Rückwärtsfahrfunktion vorgesehen werden soll, Teil des Lastübertragungswegs im Getriebe ist und ansonsten abgekoppelt ist.
Umschaltbare Freiläufe werden allgemein als Rollenfreiläufe gestaltet, bei denen Rollen zwischen dem Innenring und dem Außenring abrollen und durch geeignete Anfederung in einen Klemmspalt in einer oder der anderen Relativdrehrichtung gedrückt werden. Dazu ist zumindest einer aus dem Innenring oder dem Außenring profiliert, so dass der erwähnte Klemmspalt erzeugt wird.
Alternativ zu Rollenfreiläufen sind Klemmkörperfreiläufe bekannt, die kompakter und leichter als Rollenfreiläufe sind. Bei diesen sind z. B. die Klemmkörper so profiliert, dass sie in einer Position die Relativdrehung des Innen- und Außenrings, die beide Kreisquerschnitt haben können, blockieren und in einer anderen Position die Relativdrehung zulassen.
Bei den Freiläufen wird diejenige Position der Klemm- bzw. Rollkörper, in der die Klemm- bzw. Rollkörper dafür sorgen, dass der Innenring und der Außenring zueinander blockieren, als Klemm- oder Sperrposition bezeichnet, in der die Roll- bzw. Klemmkörper in einem zwischen Innenring und Außenring gebildeten Klemmspalt liegen. Die Position, in der sie eine Verdrehung des Innenrings und des Außenrings zueinander zulassen, wird als Freilaufposition bezeichnet. Diese Terminologie wird in der vorliegenden Beschreibung auch für solche (Klemmkörper-)Freiläufe verwendet, bei denen die Blockierung bzw. Freigabe von einem aktuell wirk samen Durchmesser der Klemmkörper und nicht der Position der Klemmkörper entlang der Umfangsrichtung abhängt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Klemmkörperfreilauf, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, vorzusehen, der robust aufgebaut ist und zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird mit einem Klemmkörperfreilauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In Anspruch 17 ist ein Kurbel-CVT-Getriebe definiert, das einen solchen Klemmkörperfreilauf verwendet.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Freilauf mit Klemmkörpern vorzusehen, die durch ihr Profil in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Freilaufs derart gestaltet sind, dass sie durch Abrollen auf dem Innenring eine Klemmposition oder eine Freilaufposition je nach ihrer Kippstellung einnehmen können, wobei die einzelnen Klemmkörper in einem Käfig, der zwischen dem Innenring und dem Außenring vorgesehen ist, gehalten und geführt werden und am Käfig für jeden Klemmkörper einzeln und gesondert eine Klemmkörperanfederung vorgesehen ist. Die Kippstellung definiert somit einen wirksamen Durchmesser der Klemmkörper, der sich je nach Kippstellung verändert. Durch die gesonderte Klemmkörperanfederung kann die Kraftrichtung und -größe durch geeignete Wahl der Federkonstanten und der Wirkrichtung der Kraft so gewählt werden, dass sich geometrische Toleranzen kaum auf die Höhe der wirksamen Kraft auswirken und neben einer Grundanpressung für jeden Klemmkörper, was eine schnelle Rückstellung zur Bewegung in den Klemmspalt gewährleistet, ein Teil der bei der Bewegung aus dem Klemmspalt vorhandenen Energie durch Reibung vernichtet werden kann bzw. in den Klemmkörperanfederungen gespeichert werden kann, um ein schnelles Zurückdrehen der Klemmkörper am Ende des Dämpfungsvorgangs, d. h. wieder in den Klemmspalt, zu gewährleisten. Somit kann durch die einzelnen Klemmkörperanfederungen für jeden einzelnen der Klemmkörper ein zuverlässiger Betrieb des Freilaufs gewährleistet werden. Außerdem kann durch eine Wirkrichtung der Kraft, die eine Komponente radial nach innen aufweist, durch die Einzelklemmkörperanfederung die Anlage der Klemmkörper am Innenring in jedem Betriebszustand gewährleistet werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind der Innenring und der Außenring in einem Schnitt senkrecht zur Axialrichtung des Freilaufs jeweils kreisförmig. Dadurch ist die Herstellung des Innenrings und des Außenrings einfach. Dies wird durch die Verwendung von Klemmkörpern mit Profil (bei einem Schnitt senkrecht zur Axialrichtung) ermöglicht, wobei die Profilierung der Klemmkörper der Gestalt ist, dass sie in einer Kippposition die Verdrehung des Innenrings und des Außenrings zueinander zulassen, d. h. dass zwischen dem Klemmkörper und beispielsweise dem Außenring Luft ist, wenn der Klemmkörper am Innenring anliegt. In der anderen Kippposition wird die Verdrehung des Innenrings und des Außenrings zueinander blockiert, was dann der Fall ist, wenn der Klemmkörper gleichzeitig am Innen- und am Außenring spannt.
Vorzugsweise ist der Käfig auf dem Innenring verdrehbar. Weiter ist vorzugsweise eine Käfiganfederung derart vorgesehen, dass sie den Käfig gegen den Innenring und/oder ein mit dem Innenring fest verbundenes Bauteil vorbelastet. Dies bedeutet, dass bei einer Verdrehung des Käfigs gegenüber dem Innenring Reibenergie entsteht, so dass die Bewegung der Klemmkörper aus dem Klemmspalt und die des Käfigs gegenüber dem Innenring gedämpft wird und Energie vernichtet wird.
Beispielsweise kann dazu der Außenring auf dem Innenring durch ein Gleit- oder Wälzlager gelagert sein und das Gleit- oder Wälzlager auf dem Innenring festgelegt sein, vorzugsweise aufgepresst sein. Die Käfiganfederung kann den Käfig dann in axialer Richtung gegen einen der Lagerringe des Gleit- oder Wälzlagers verspannen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Käfiganfederung durch eine Tellerfeder gebildet, was insgesamt einfach in der Konstruktion ist.
Vorzugsweise sind die Federn der Klemmkörperanfederung am Käfig gelagert, was wiederum Vorteile bei der Montage bietet, da der Käfig mit den Klemmkörperanfederungsfedern als Baugruppe im Voraus ausgebildet werden kann und dann mit Innen- und Außenringen sowie den Klemmkörpern montiert werden kann.
Vorteilhafterweise sind die Federn der Klemmkörperfederung als Schenkel- oder Blattfedern gestaltet, vorzugsweise mit verhältnismäßig kleiner Federkonstante. Damit kann einerseits die Anpressrichtung bzw. Wirkrichtung der Federn gut eingestellt werden und andererseits wirken sich geometrische Toleranzen aufgrund der kleinen Federkonstante kaum auf die Höhe der tatsächlich auf die Klemmkörper ausgeübten Kraft aus.
Die Klemmkörperanfederungskraft ist vorzugsweise derart gewählt, dass die radiale Komponente der Klemmkörperanfederungskraft, d. h. die Komponente der Kraft, die in radialer Richtung des Freilaufs wirkt, größer als eine maximale Fliehkraft des jeweiligen Klemmkörpers ist. Dadurch kann der Klemmkörper in jedem Betriebszustand zuverlässig an den Innenring angedrückt werden, so dass das Abheben des Klemmkörpers vom Innenring in jedem Betriebszustand zuverlässig verhindert wird.
Vorzugsweise liegt der Schwerpunkt der einzelnen Klemmkörper in radialer Richtung radial außerhalb eines Führungsbereichs für die Klemmkörper, der am Käfig vorgesehen ist. Dadurch kann die Kipp- bzw. Abrollbewegung der Klemmkörper auf dem Innenring zuverlässig und einfach durchgeführt werden und wird von Führungsbereichen am Käfig kaum beeinflusst.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Käfig derart gestaltet, dass für jeden Klemmkörper am Käfig ein Anschlag vorgesehen ist, der mit einem entsprechend geformten Bereich des Klemmkörpers zusammenwirken kann, so dass eine Bewegungsstrecke des Klemmkörpers bei dessen Bewegung aus der Klemmposition in die Freilaufposition begrenzt wird, wodurch verhindert wird, dass die Klemmkörper aus dem Käfig bzw. zu weit entfernt von dem Klemmspalt gelangen. Dadurch kann ein Versagen des Freilaufs unterbunden werden bzw. eine zuverlässige und rasche Umschaltung zwischen Klemmposition und Freilaufposition gewährleistet werden.
Vorzugsweise sind die Klemmkörper im Käfig derart mit Spiel geführt und bezüglich des Innenrings derart geformt, dass die Klemmkörper auf dem Innenring abrollen können, ohne dass sich der Käfig verschiebt oder der Klemmkörper auf dem Innenring oder dem Käfig gleiten muss. Dazu sind die Konturen des Käfigs und des Gleitkörpers vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass die Kontur des Käfigs im Führungsbereich eine Form aufweist, die der Abrollkurve des Profils entspricht, d. h. deckungsgleich ist, jedoch dazu um ein bestimmtes, geringfügiges Spiel parallel verschoben ist. Somit hat der Klemmkörper beim Abrollen immer das gleiche, geringe Spiel zum Käfig. Dadurch wird gewährleistet, dass im Freilauf nicht unnötig Energie vernichtet wird und Reibung und damit Wärme entsteht, die gegebenenfalls abgeführt werden muss.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Außenring des Freilaufs mit einem Pleuelauge zur Verbindung mit einem pleuelähnlichen Verbindungselement eines Kurbel- CVT-Getriebes gestaltet. Das pleuelähnliche Verbindungselement stellt die Verbindung zur Antriebsseite des Getriebes her.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind benachbart zu dem Pleuelauge eine oder mehrere Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen bzw. Entlastungsdurchbrüche vorgesehen. Dadurch kann ein Versagen bzw. ein Brechen oder Reißen des Außenrings im Bereich des Pleuelauges vermieden werden, da solche Entlastungsdurchbrüche die Spannungen im Bereich des Pleuelauges deutlich reduzieren.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
1 eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Freilauf in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Freilaufs ist;
2 eine Querschnittsansicht in Axialrichtung durch den Freilauf gemäß 1 ist;
3 ein Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Freilauf ist, wobei der Freilauf nicht gespannt ist;
4 eine Ansicht entsprechend 3 ist, wobei der Freilauf jedoch gespannt ist;
5 eine Ansicht entsprechend 3 und 4 ist, mit Hilfe derer der Dämpfungsvorgang erläutert wird;
6 eine Vergrößerung der Ansicht gemäß 2 ist;
7 eine erste Ausführungsform des Außenrings darstellt; und
8 eine zweite Ausführungsform des Außenrings zeigt.
1 zeigt in einem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung und 2 in Querschnitt in Axialrichtung einen Klemmkörperfreilauf 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Einzelheiten der Ansichten gemäß 1 und 2 sind in 3 bis 5 bzw. 6 dargestellt.
Der gedämpfte Klemmkörperfreilauf 10 enthält einen Innenring 12 und einen Außenring 14, die eine gemeinsame Drehachse A aufweisen und zueinander konzentrisch sind. Der Innenring 12 hat eine im Querschnitt in 1 kreisrunde Außenfläche 13. Der Außenring 14 hat eine im Querschnitt in 1 kreisrunde Innenfläche 15.
Der Innenring 12 kann beispielsweise identisch zur Abtriebswelle eines Kurbel-CVT-Getriebes sein oder aber mit dieser drehfest bzw. über ein Getriebe nach Bedarf verbunden sein. Der Außenring 14 ist als Kreisring mit einer Ausbuchtung 16 radial nach außen versehen, wobei im Bereich der Ausbuchtung 16 ein Pleuelauge 18 integriert ist. Über das Pleuelauge 18 kann mittels beispielsweise pleuelähnlichen Verbindungselementen (nicht dargestellt) eine Verbindung zur Antriebsseite des Kurbel-CVT-Getriebes hergestellt werden, so dass der von den Exzentereinheiten an den pleuelähnlichen Verbindungselementen erzeugte Hub auf den Außenring 14 übertragen wird und zur Drehung des Außenrings 14 führt.
In 1 ist ferner eine Spannungsreduktionsdurchgangsöffnung 19 im Bereich des Pleuelauges 18, d. h. benachbart dazu, erkennbar. Die Spannungsreduktionsdurchgangsöffnung 19 ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform als im Wesentlichen in Tangentialrichtung an das Pleuelauge 18 bzw. die Innenfläche 15 des Außenrings 14 langgestreckte Öffnung gestaltet, deren dem Pleuelauge 18 zugewandte Seite der Form des Pleuelauges folgt, so dass die Spannungsreduktionsdurchgangsöffnung 19 in einem in Tangentialrichtung gesehenen mittleren Bereich verjüngt gegenüber ihren Randbereichen ist.
7 zeigt den Außenring 14 aus 1 und 2 im Einzelnen. In 8 ist eine alternative Ausführungsform des Außenrings 14, insbesondere der Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen 19' gezeigt, wobei bei dieser Ausführungsform zwei voneinander getrennte Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen im Bereich benachbart zur Ausbuchtung 16 des Außenrings 14 vorgesehen sind. Die Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen 19 bzw. 19' entlasten die Ausbuchtung 16, so dass in diesem Bereich Spannungen verringert werden. Dazu sind die Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen vorzugsweise insgesamt als Durchgangsöffnungen bzw. Entlastungsdurchbrüche gestaltet, wobei jedoch auch Sacklöcher grundsätzlich möglich sind.
Wie am besten in 2 und 6 zu erkennen ist, ist der Außenring 14 auf dem Innenring 12 über ein Gleitlager 20 gelagert. Das Gleitlager 20 ist auf den Innenring 12 bzw. die Abtriebswelle fest aufgepresst. Der Außenring 14 ist somit relativ zum Innenring 12 drehbar gelagert. Dadurch wird zwischen der Innenfläche 15 des Außenrings 14 und der Außenfläche 13 des Innenrings 12 ein Ringspalt 21 gebildet. In diesen Ringspalt 21 sind Klemmkörper 22 eingebracht, die durch einen Käfig 24 geführt werden. Der Käfig 24 ist ebenfalls auf dem Innenring drehbar angebracht und kann damit in Anlage sein. Außerdem wird er, wie 6 entnehmbar ist, durch eine Tellerfeder 26 in axialer Richtung vorbelastet. Die Tellerfeder 26 bildet so mit eine Käfiganfederung. Damit wird der Käfig 24 durch die Tellerfeder 26 gegen den in 6 linken Lagerring des Gleitlagers 20 gedrückt. Da die Lagerringe des Gleitlagers 20 zum Innenring 12 festgelegt und verdrehsicher sind, entsteht somit bei einer Verdrehung des Käfigs 24 gegenüber dem Innenring 12 bzw. dem Gleitlager 20 Reibung, so dass beim Verdrehen des Käfigs 24 Reibenergie vernichtet wird.
Wie 6 entnehmbar ist, kann ein Lagerring des Gleitlagers 20 jeweils für in axiale Richtung benachbarte Außenringe 14 gemeinsam verwendet werden, wenn die Lagerfläche des Gleitlagers 20 zum Außenring entsprechend geformt ist, so dass auf einem Lagerring des Gleitlagers 20, wie in 6 erkennbar ist, zwei Lagerflächen 23, jeweils für einen von zwei benachbarten Außenringen geformt sind.
Nachfolgend werden der Käfig 24 sowie die Anfederung der Klemmkörper 22 im Einzelnen beschrieben, wobei insbesondere auf 3 bis 5 Bezug genommen ist.
Die Klemmkörper 22 weisen jeweils eine Abrollfläche 30 auf, mit der sie auf dem Innenring 12 abrollen können, ohne darauf zu gleiten. Durch Abrollen auf dem Innenring 12, insbesondere der Außenumfangsfläche 13 des Innenrings 12 mit der Abrollfläche 30 können die Klemmkörper sich zwischen der in 3 gezeigten ungespannten Position des Freilaufs 10 und der in 4 gezeigten gespannten Position des Freilaufs 10 bewegen.
Der Käfig 24 ist dazu mit Führungsflächen 40 bzw. 41 versehen, die derart geformt sind, dass bei der Bewegung der Klemmkörper 22 zwischen der ungespannten und der gespannten Position des Freilaufs stets ein einheitliches Spiel zwischen der Konturfläche der Klemmkörper 22 und der Führungsfläche 40 bzw. 41 des Käfigs 24 vorhanden ist, so dass sich der Käfig 24 nicht verschiebt oder beeinflusst wird. Das bedeutet, dass die Führungsflächen 40, 41 im Wesentlichen der Abrollkontur der nasenförmigen Klemmkörperbereiche 31, 32 entsprechen, zu diesen jedoch parallel verschoben sind, so dass stets das gleiche Spiel zwischen Käfig 24 und Klemmkörper 22 vorliegt. Bei der in 3 dargestellten ungespannten Position des Freilaufs, bei der die Klemmkörper 22 bezüglich einer Tangente an den Innenring 12 im Auflagepunkt der Klemmkörper 22 nach rechts (im Uhrzeigersinn) verkippt sind, sind die Klemmkörper 22 mit Spiel zur Innenfläche 15 des Außenrings 14.
Der Käfig 24 weist ferner für jeden Klemmkörper einen Anschlag 42 in Form einer Anschlagnase auf, mit der der nasenartige Bereich 31 des Klemmkörpers 22 in Anlage gelangen kann, wenn sich der Klemmkörper 22 aus der gespannten Position in eine Freigabeposition bewegt und dabei die Bewegung des Klemmkörpers 22 (d. h. ein übermäßiges Verkippen) begrenzen kann.
Am Käfig 24 sind für jeden Klemmkörper 22 jeweils einzelne Schenkelfedern 50 als Klemmkörperanfederung vorgesehen. Die Schenkelfedern 50 üben auf den Klemmkörper 22 eine radial nach innen und in Richtung Klemmposition (nach links in 3) gerichtete Grundanpresskraft F_G aus. Die Grundanpresskraft F_G wirkt somit schräg in Richtung Spalt und radial nach innen. Die tangentiale Komponente der Grundanpresskraft F_GT ist dabei so gewählt, dass sie die Grundanfederung in Richtung Klemmposition bzw. Klemmspalt bildet, d. h. dass stets eine ausreichende Grundanfederung des Klemmkörpers 22 Richtung Klemmspalt vorgesehen ist. Die radiale Komponente F_GR der Grundanpresskraft F_G ist vorzugsweise derart gewählt, dass sie kleiner als die maximale im Betrieb auftretende Fliehkraft auf den Klemmkörper 22 ist und somit das Abheben des Klemmkörpers 22 vom Innenring 12 verhindert. Die Schenkelfeder 50 hat vorzugsweise eine verhältnismäßig kleine Federkonstante, so dass sich geometrische Toleranzen, beispielsweise beim Einbau der Schenkelfedern 50 am Käfig 24 oder der Klemmkörper 22 an sich kaum auf die Grundanpresskraft F_G auswirken.
In der in 4 gezeigten Klemmposition, die schematisch durch eine Überdeckung des Außenrings 14 und des Klemmkörpers 22 gezeigt ist, ist der Klemmkörper 22 gegenüber der in 3 dargestellten Position nach links verkippt und verklemmt somit den Innenring 12 und den Außenring 14 zueinander. In der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in 4 können der Innen- und der Außenring 12 bzw. 14 somit nur gemeinsam verdreht werden.
Wenn, wie in 5 gezeigt, sich der Klemmkörper 22 mit hoher Geschwindigkeit aus dem Klemmspalt dreht, so verkippt er in der Richtung im Uhrzeigersinn soweit, dass die Schenkelfeder 50 einfedert und ein Luftspalt 52 zwischen der Innenfläche 15 des Außenrings 14 und dem Klemmkörper 22 entsteht. Die Schenkelfeder 50 nimmt somit einen (kleinen) Teil der Energie auf, die bei der Drehung des Klemmkörpers 22 aus dem Klemmspalt entsteht. Diese gespeicherte Energie in der Schenkelfeder 50 wird am Ende des Dämpfungsvorgangs zum Zurückdrehen des Klemmkörpers 22 in Richtung Klemmspalt und damit die in 3 gezeigte Position verwendet.
Bei dem Bewegen aus der Klemmposition in die Freilaufposition rollt der Klemmkörper 22 außerdem auf der Außenfläche 13 des Innenrings 12 mit seiner Abrollfläche 30 solange ab, bis die Anschlagnase 31 des Klemmkörpers 22 in Anlage gegen den Anschlag 42 am Käfig 24 gelangt. Dabei entsteht eine Impulskraft F_I auf den Käfig, die zu einer Bewegung des Käfigs 24 gegenüber dem Innenring 12 bzw. dem mit dem Innenring 12 verbundenen Gleitlager 20 führen kann. Diese Käfigbewegung wird durch die Reibung zwischen dem Gleitlager 20 und dem Käfig 24 gedämpft, indem Energie durch Reibung vernichtet wird. Die entstehende Reaktionskraft F_IR am Klemmkörper 22 erzeugt eine Bremskraft F_IRB in Form einer Reibungskraft und entzieht dem System somit ebenfalls Energie. Damit wird die Bewegung des Klemmkörpers 22 aus dem Klemmspalt durch Anschlag an dem Anschlag 42 des Käfigs 24 begrenzt und etwaige Schwingungen werden durch die Reibkräfte gedämpft, so dass der Klemmkörper 22 rasch und zuverlässig wieder in die 3 gezeigte Ausgangsposition zurückkehren und von dort zuverlässig in die Klemmposition gebracht werden kann. Durch die Bewegung des Käfigs 24 entsteht ferner zwischen dem anderen nasenartigen Klemmkörperbereich 32 des Klemmkörpers 22 und der entsprechenden Führungsfläche 41 am Käfig ebenfalls eine Reibkraft F_K, die die Schwingungsbewegung des Klemmkörpers 22 dämpft.

10: Klemmkörperfreilauf
12: Innenring
13: Außenfläche
14: Außenring
15: Innenfläche
16: Ausbuchtung
18: Pleuelauge
19: Spannungsreduktionsdurchgangsöffnung
19': Spannungsreduktionsdurchgangsöffnung
20: Gleitlager
21: Ringspalt
22: Klemmkörper
23: Lagerfäche
24: Käfig
26: Tellerfeder
30: Abrollfläche
31: Klemmkörperbereich
32: Klemmkörperbereich
40: Führungsfläche
41: Führungsfläche
42: Anschlag
50: Schenkelfeder
52: Luftspalt
A: Drehachse
F_G: Grundanpresskraft
F_GT: tangentiale Komponente der Grundanpresskraft F_G
F_GR: radiale Komponente der Grundanpresskraft F_G
F_I: Impulskraft
F_IR: Reaktionskraft
F_IRB: Reibungskraft
F_K: Reibkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1650071 A2 [0002]

Claims

Klemmkörperfreilauf (10), enthaltend einen Innenring (12), einen relativ zum Innenring (12) in einer ersten Drehrichtung drehbaren Außenring (14), einen Käfig (24) für Klemmkörper (22) zwischen dem Innenring (12) und dem Außenring (14) und mehrere Klemmkörper (22), wobei die Klemmkörper (22) zwischen einer Klemmposition, in der sie eine Relativdrehung zwischen Innen- und Außenring (12, 14) in einer zweiten Drehrichtung verhindern, und einer Freigabeposition, in der sie eine Relativdrehung zwischen Innen- und Außenring (12, 14) in der ersten Drehrichtung ermöglichen, verkippbar sind, wobei eine Klemmkörperanfederung vorgesehen ist, die die Klemmkörper (22) radial nach innen und in Richtung Klemmposition vorbelastet, wobei die Klemmkörperanfederung als eine für jeden Klemmkörper separat ausgebildete Feder (50) vorgesehen ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenfläche (13) des Innenrings (12) und eine Innenfläche des Außenrings (14) in einem Schnitt senkrecht zur Axialrichtung jeweils einen Kreisquerschnitt aufweisen.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (24) auf dem Innenring (12) verdrehbar ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Käfiganfederung (26) vorgesehen ist, die den Käfig (24) gegen den Innenring (12) und/oder ein mit dem Innenring (12) fest verbundenes Bauteil (20) vorbelastet.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (14) auf dem Innenring (12) durch ein Gleit- oder Wälzlager (20) gelagert ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleit- oder Wälzlager (20) auf dem Innenring (12) festgelegt, vorzugsweise aufgepresst, ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 3 und Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfiganfederung (26) den Käfig (24) in axialer Richtung gegen einen Lagerring des Gleit- oder Wälzlagers (20) verspannt.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfiganfederung durch eine Tellerfeder (26) gebildet ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (50) der Klemmkörperanfederung am Käfig gelagert sind.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn der Klemmkörperanfederung als Schenkel- oder Blattfedern (50) gestaltet sind.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Komponente der Klemmkörperanfederungskraft (F_GR) größer als eine maximale Fliehkraft des jeweiligen Klemmkörpers (22) ist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt der Klemmkörper (22) jeweils radial außerhalb eines Führungsbereichs (40, 41) für die Klemmkörper (22) am Käfig (24) liegt.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Käfig (24) für jeden Klemmkörper (22) jeweils ein Anschlag (42) vorgesehen ist, der eine Bewegungsstrecke des Klemmkörpers (22) beim Kippen aus der Klemmposition in die Freilaufposition begrenzt.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (22) im Käfig (24) mit Spiel geführt sind, so dass die Klemmkörper (22) und der Käfig (24) bei der Bewegung der Klemmkörper (22) zwischen der Klemmposition und der Freilaufposition nicht gleiten.
Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (14) ein Pleuelauge (18) zu Verbindung mit einem pleuelähnlichen Verbindungselement eines Kurbel-CVT-Getriebes aufweist.
Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (14), insbesondere benachbart zum Pleuelauge (18), eine oder mehrere Spannungsreduktionsdurchgangsöffnungen (19) aufweist.
Kurbel-CVT-Getriebe mit einem Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.