DE102010055407A1

DE102010055407A1 - Klemmkörper-Hülsenfreilauf und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102010055407A1
Application number: DE102010055407A
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: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN103270330A; CN103270330B; WO2012084559A1; US20140238813A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf (1) und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7). Um die Montage des Klemmkörperfreilaufs (1) verbessern und den Innenumfang (4) des Außenteils (2) entfeinern zu können, werden die Klemmkörper (7) in einer nach radial innen geöffneten Hülse (13) angeordnet und der Klemmkörperfreilauf (1) mittels der Hülse (13) in das Außenteil (2) drehfest eingebracht, wobei die Klemmkörper (7) auf einer Innenumfangsfläche (17) der Hülse (13) abwälzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in einem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper.
Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsgemäßer Klemmkörperfreilauf wie Freilaufkupplung ist beispielsweise aus der DE 10 2008 038 060 A1 bekannt. Hierbei werden die Klemmkörper über den Umfang verteilt auf einer Einbauposition in einem Käfig gehalten. An dem Innenumfang des Außenteils ist eine Innenumfangsfläche mittels entsprechender Feinbearbeitungs- und Härtungsverfahren, beispielsweise Bohrungsschleifen und Härten vorgesehen, die die Laufbahn für die Klemmkörper bildet. Eine derartige Feinbearbeitung des Außenteils ist aufwendig und zumeist kundenseitig vorzuhalten. Durch die Trennung der Fertigungs- und Montageschritte des Käfigs mit den Klemmkörpern und des Außenteils, beispielsweise lieferanten- und kundenseitig, sind enge Abstimmungen der Oberflächengüte, Toleranz und Härte nötig. Die Montage des Käfigs mit den exakt im Innenumfang zu positionierenden Klemmkörpern am Innenumfang des Außenteils ist aufwendig und fehlerbehaftet und wird von Anwendern nur ungern in Eigenarbeit durchgeführt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen kostengünstigen Klemmkörperfreilauf vorzuschlagen, der kundenseitig einfach montierbar ist und eine Entfeinerung der Außenteile erlaubt.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Klemmkörperfreilauf wie Klemmkörper-Hülsenfreilauf mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in einem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper gelöst, wobei die Klemmkörper in einer nach radial innen geöffneten Hülse angeordnet sind, der Klemmkörperfreilauf mittels der Hülse in das Außenteil drehfest eingebracht ist und für die Klemmkörper auf einer Innenumfangsfläche der Hülse eine Laufbahn gebildet ist. Durch diese Ausgestaltung eines Klemmkörperfreilaufs wird die Kontaktfläche zwischen den Klemmkörpern und dem Außenteil in die Baugruppe mit den Klemmkörpern verlagert, so dass diese Baugruppe als Lieferbauteil die Funktion eines Klemmkörperfreilaufs festlegt und alle Laufbahnen des Klemmkörperfreilaufs in einer Baugruppe dargestellt werden. Auf diese Weise können die Laufbahnen des Klemmkörperfreilaufs eng aufeinander abgestimmt werden. Gleichzeitig kann eine Entfeinerung des Innenumfangs des Außenteils erfolgen, indem die Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Innenumfangs des Außenteils lediglich für eine Aufnahme der Hülse vorbereitet werden muss. Es können beispielsweise aufwendige Feinbearbeitungsschritte wie Bohrungsschleifen und Härteverfahren am Innenumfang vermieden werden. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Hülse mit dem Außenteil mittels eines Presssitzes verpresst werden, so dass an dem Innenumfang des Außenteil außer den Toleranzen für die Passung keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist ein Ausführungsbeispiel mit einer Hülse versehen, die in einem Rohzustand im Querschnitt L-förmig ausgebildet und nach einem Einlegen der Klemmkörper zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt ist. Eine derartige Hülse kann als Rohteil werkzeugfallend tiefgezogen sein, wobei lediglich gegebenenfalls notwendige Härteverfahren angewendet werden. Die werkzeugfallende Oberfläche der Hülse ist dabei für die Bildung des Außenumfangs gegenüber dem Außenteil und zur Bildung der Laufbahn für die Klemmkörper von ausreichender Qualität. In ein L-förmiges Rohteil wird beispielsweise der Käfig mit den darin verliersicher aufgenommenen Klemmkörpern eingelegt. Anschließend wird der Außenumfang der Hülse nach radial innen umgebördelt, so dass die im Querschnitt U-förmig nach radial innen offene Hülse hergestellt wird.
Durch die beiden nach radial innen gezogenen Wandungen wie Borde der Hülse sind die Klemmkörper axial beidseitig abgestützt. Durch diese steife Ausgestaltung der Baugruppe mit den Klemmkörpern wird die Montage der Baugruppe auf dem Außenteil wesentlich vereinfacht.
Im Weiteren kann die Baugruppe bestehend aus Hülse, Käfig und Klemmkörpern auf eine bezüglich den geforderten Härte- und Oberflächeneigenschaften entsprechend vorbereitete Lauffläche des Innenteils aufgezogen werden. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn neben der Laufbahn für das Außenteil auch die Laufbahn für das Innenteil bereits an der Baugruppe mit den Klemmkörpern vorgesehen wird. Hierzu kann an der Innenseite der Klemmkörper einer entsprechenden Baugruppe ein Innenring, beispielsweise ein massiver oder aus Blech hergestellter Innenring aufgenommen sein, der einen entsprechenden Innenumfang aufweist und während der Montage auf dem Innenteil drehfest befestigt wird, beispielsweise aufgeschrumpft wird. Auf diese Weise kann auch die Laufbahn des Innenrings herstellerseitig von dem Hersteller der Baugruppe vorgesehen werden.
Der Außenring kann ein Ringteil mit dem Innenumfang für die Hülse oder ein Gehäuse sein, in dem eine entsprechende kreisrunde Aufnahmeöffnung vorgesehen ist. Das Innenteil kann beispielsweise eine Welle sein. Der Klemmkörperfreilauf kann beispielsweise in Antriebseinheiten wie Aktoren oder Elektromotoren insbesondere in Industrieanwendungen oder Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, die in eine Drehrichtung im Leerlaufmodus oder Überrollbetrieb des Klemmkörperfreilaufs von der angetriebenen Vorrichtung abgekoppelt sind und in die andere Drehrichtung der im Sperrbetrieb des Klemmkörperfreilaufs ein Drehmoment auf eine anzutreibende Vorrichtung übertragen, beziehungsweise in eine Drehrichtung einen Freilauf ermöglichen und in die andere Drehrichtung gegen ein Gehäuse sperren oder bremsen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Klemmkörperfreilaufs mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in einem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper gelöst, wobei die Klemmkörper in eine im Querschnitt L-förmige Hülse eingelegt werden, die Hülse einseitig nach radial innen zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt wird und die Hülse mit dem Innenumfang des Außenteils verpresst wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch einen Klemmkörperfreilauf
und
2 einen schematischen Schnitt durch den Klemmkörperfreilauf der 1 entlang einer weiteren Schnittebene.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die 1 und 2 zeigen den Klemmkörperfreilauf 1 entlang zweier Schnittebenen mit dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3. Das Außenteil 2 weist einen kreiszylindrischen Innenumfang 4 und das Innenteil 3 einen kreiszylindrischen Außenumfang 5 auf, die den Spaltraum 6 einschließen, in dem über den Umfang verteilt und in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet verkippbar die Klemmkörper 7 angeordnet sind. Die Klemmkörper sind auf vorgegebenen Abstand positioniert in Ausnehmungen 8 des Käfigs 9 verschwenkbar aufgenommen, so dass bei einer Relativverdrehung von Außenteil 2 und Innenteil in eine erste Drehrichtung der Klemmkörperfreilauf 1 in den Überrollmodus schaltet, in dem die auf einen kleinen Wirkradius verschwenkenden Klemmkörper 7 auf den dem Innenteil 3 und dem Außenteil 2 zugeordneten Laufbahnen 10, 11 gleiten. Bei einer Drehrichtungsumkehr verschwenken die bezüglich ihren Gleitradien asymmetrisch ausgebildeten Klemmkörper 7 in entgegengesetzte Drehrichtung und damit zu größeren Wirkradien und blockieren damit die Verdrehbarkeit von Innenteil 3 und Außenteil 2 gegeneinander.
Um die Genauigkeit und Toleranz der Laufbahn 10 auf die Herstellerseite der aus den Klemmkörpern 7 und dem Käfig gebildeten Baugruppe 12 zu verlegen, ist radial außerhalb der Klemmkörper 7 die radial nach innen offene Hülse 13 in die Baugruppe 12 integriert, die mittels der Innenumfangsfläche 17 die Laufbahn 10 bildet und in das Außenteil 2 eingepresst wird. Auf diese Weise kann eine aufwendige Bearbeitung des Innenumfangs 4 des Außenteils entfallen. Die Hülse 13 wird beispielsweise als im Querschnitt L-förmiges Rohteil beispielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt und enthält die Laufbahn 10 bevorzugt werkzeugfallend. Eine der Wandungen 14, 15 dient bei der Montage des mit den Klemmkörpern 7 bestückten Käfigs 9 als Axialanschlag, während die andere Wandung 15, 14 nach dem Einlegen des Käfigs 9 durch Umbördeln hergestellt wird.
Die Einstellung der Genauigkeit und Toleranz der Laufbahn 11 kann durch einen in die Baugruppe 12 radial innen integrierten Innenring 16 in den Herstellerbereich dieser integriert werden. Hierbei kann zumindest die Laufbahn 11 des Innenrings 16 gehärtet sein. Der Innenring 16 wird mit dem Innenteil 3 drehfest verbunden, beispielweise aufgeschrumpft. Es versteht sich, dass Innenring 16 und Innenteil 3 einteilig ausgebildet sein können. Hierbei ist die Baugruppe 12 aus der Hülse 13 und dem in diese eingelegten Käfig 9 mit den Klemmkörpern 7 gebildet. Die Montage dieser Baugruppe 12 des Klemmkörperfreilaufs 1 erfolgt dann durch Aufschieben auf ein Innenteil 3 mit entsprechend vorbereiteter Laufbahn 11.
Bezugszeichenliste

1: Klemmkörperfreilauf
2: Außenteil
3: Innenteil
4: Innenumfang
5: Außenumfang
6: Spaltraum
7: Klemmkörper
8: Ausnehmung
9: Käfig
10: Laufbahn
11: Laufbahn
12: Baugruppe
13: Hülse
14: Wandung
15: Wandung
16: Innenring
17: Innenumfangsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008038060 A1 [0002]

Claims

Klemmkörperfreilauf (1) mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) in einer nach radial innen geöffneten Hülse (13) angeordnet sind, der Klemmkörperfreilauf (1) mittels der Hülse (13) in das Außenteil (2) drehfest eingebracht ist und für die Klemmkörper (7) auf einer Innenumfangsfläche (17) der Hülse (13) eine Laufbahn (10) gebildet ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) in einem Rohzustand im Querschnitt L-förmig ausgebildet und nach einem Einlegen der Klemmkörper (7) zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) werkzeugfallend tiefgezogen ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) in das Außenteil (2) eingepresst ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) mittels jeweils einer Wandung (14, 15) der Hülse (13) axial beidseitig abgestützt sind.
Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Baugruppe (12) mit dem Käfig (9), den Klemmkörpern (7) und der Hülse (13) ein Innenring (16) mit einem Innenumfang mit einer Laufbahn (11) für die Klemmkörper (7) vorgesehen ist, der mittels eines Presssitzes mit dem Innenteil (3) verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines Klemmkörperfreilaufs (1) mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) in eine im Querschnitt L-förmige Hülse (13) eingelegt werden, die Hülse (13) einseitig nach radial innen zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt wird und die Hülse (13) mit dem Innenumfang (4) des Außenteils (2) verpresst wird.