DE102012214556A1

DE102012214556A1 - Freilaufeinrichtung

Info

Publication number: DE102012214556A1
Application number: DE201210214556
Authority: DE
Inventors: Steffen Lehmann; Uwe Weller; Benjamin Stober; Lászlo Mán; Lars Schumann; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-14
Also published as: CN103765030A; EP2753842A1; CN103765030B; WO2013034124A1; DE112012003744A5

Abstract

Freilaufeinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Freilaufaußenring, einen Freilaufinnenring, mehrere zwischen dem Freilaufaußenring und dem Freilaufinnenring wirksame Klemmrollen und eine Umschalteinrichtung, bei der zwischen dem Freilaufaußenring und dem Freilaufinnenring eine einseitige Lagerung angeordnet ist, um die Freilaufeinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Freilaufaußenring, einen Freilaufinnenring, mehrere zwischen dem Freilaufaußenring und dem Freilaufinnenring wirksame Klemmrollen und eine Umschalteinrichtung.
Aus der DE 10 2009 030 989 A1 ist ein Rollenfreilauf, enthaltend einen Innenring, einen Außenring, mehrere zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Rollkörper, sowie einen die Rollkörper aufnehmenden Käfig bekannt, wobei der Käfig eine Rollenanfederung aufweist und der Käfig von der Rollenanfederung auf den Rollkörpern derart getragen ist, dass er der Rollenbewegung in Umfangsrichtung des Rollenfreilaufs folgt, wobei der Käfig durch eine Käfiganfederung in einer ersten Umfangsrichtung vorbelastet ist, um einen Rollenfreilauf mit hoher Drehmomentkapazität vorzusehen. Gemäß der DE 10 2009 030 989 A1 ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen, mit der eine Blockierrichtung des Freilaufs umkehrbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Freilaufeinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Freilaufeinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Freilaufaußenring, einen Freilaufinnenring, mehrere zwischen dem Freilaufaußenring und dem Freilaufinnenring wirksame Klemmrollen und eine Umschalteinrichtung, bei der zwischen dem Freilaufaußenring und dem Freilaufinnenring eine einseitige Lagerung angeordnet ist.
Die Freilaufeinrichtung kann in einer Getriebeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Freilaufeinrichtung kann in einem Motor eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Freilaufeinrichtung kann in einem Zugmitteltrieb, wie Riemen- oder Kettentrieb, eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Freilaufeinrichtung kann in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Der Freilaufaußenring und der Freilaufinnenring können konzentrisch zueinander angeordnet sein. Der Freilaufaußenring kann einen größeren Durchmesser aufweisen, als der Freilaufinnenring. Der Freilaufinnenring kann radial innerhalb des Freilaufaußenrings angeordnet sein. Der Freilaufaußenring und der Freilaufinnenring können eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Der Freilaufaußenring und der Freilaufinnenring können relativ zueinander drehbar sein. Die Klemmrollen können zwischen einer ersten sperrenden Endposition und einer zweiten Sperrenden Endposition verlagerbar sein. Zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition kann eine neutrale Mittelposition bestehen. Die Mit der Freilaufeinrichtung kann ein Drehen von Freilaufaußenring und Freilaufinnenring zueinander in einer ersten Drehrichtung ermöglicht sein. Mit der Freilaufeinrichtung kann ein Drehen von Freilaufaußenring und Freilaufinnenring zueinander in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung gesperrt sein. Die erste Drehrichtung kann eine Freilaufrichtung sein. Die zweite Drehrichtung kann eine Mitnahmerichtung sein. Mithilfe der Umschalteinrichtung kann eine Umschaltung der Freilaufrichtung und der Mitnahmerichtung erfolgen. Die einseitige Lagerung kann eine fliegende Lagerung sein. Die einseitige Lagerung kann eine in Richtung der Drehachse betrachtet asymmetrisch angeordnete Lagerung sein. Eine „Seite“ der Freilaufeinrichtung kann in diesem Zusammenhang eine in Erstreckungsrichtung der Drehachse weisende Seite sein. Mit der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung ist eine Zugänglichkeit der Umschalteinrichtung verbessert.
Die Lagerung kann ein Lager mit einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring aufweisen und der Freilaufaußenring kann den Lageraußenring und der Freilaufinnenring kann den Lagerinnenring bilden. Das Lager kann ein in die Freilaufeinrichtung integriertes Lager sein. Bei einer anderen Ausführung kann das Lager einen baulich gesonderten Lageraußenring und einen gesonderten baulich Lagerinnenring aufweisen. Das Lager kann ein baulich gesondertes Lager sein.
Die Lagerung kann wenigstens ein Wälzlager, wie Schrägkugellager, aufweisen. Damit drehen der Freilaufaußenring und der Freilaufinnenring zueinander besonders reibungsarm. Ein Anlaufmoment ist reduziert. Ein Schmierstoffverbrauch ist reduziert. Pflege und Wartung erfordern einen verringerten Aufwand. Eine Einlaufzeit ist reduziert oder kann entfallen. Es kann ein Normlager verwendet werden. Das Wälzlager kann ein Kugellager sein. Die Lagerung kann zwei einreihige Schrägkugellager aufweisen. Zwei einreihige Schrägkugellager können in X-Anordnung angeordnet sein. Zwei einreihige Schrägkugellager können in O-Anordnung angeordnet sein. Die Lagerung kann ein zweireihiges Schrägkugellager aufweisen. Die Lagerung kann ein geringes Spiel, insbesondere ein geringes Axialspiel, aufweisen. Damit ist die Lagerung in radialer und in beiden Richtungen axial hoch belastbar. Die Lagerung ergibt bei einem Kippmoment eine starre Lagerung. Eine Schrägstellung zwischen Freilaufaußenring und Freilaufinnenring ist verhindert. Die Lagerung weist bei Wärmeunterschieden eine verringerte Verspannungsneigung auf.
Die Umschalteinrichtung kann einen Umschaltkäfig und einen Rollenkäfig aufweisen. Der Umschaltkäfig bildet einen Käfig für die Klemmrollen. Mithilfe des Umschaltkäfigs ist die Freilaufeinrichtung umschaltbar. Der Rollenkäfig bildet einen Käfig für die Klemmrollen. Mithilfe des Rollenkäfigs ist ein unbeabsichtigtes Klemmen der Klemmrollen verhindert.
Der Rollenkäfig kann Ausnehmungen mit einem Rollenaufnahmeabschnitt aufweisen, in denen die Klemmrollen angeordnet sind. Die Ausnehmungen können Anlageabschnitte für die Klemmrollen aufweisen. Die Anlageabschnitte können mit einer einem Klemmrollenradius angepassten Schräge gebildet sein. Die Klemmrollen können in den Ausnehmungen mit einem leichten Spiel geführt sein. Bei einem Umschalten der Freilaufeinrichtung können die Klemmrollen den Rollenkäfig mitnehmen. Dabei kann sich an den Ausnehmungen einseitig das leichte Spiel einstellen. Das Spiel kann immer kleiner oder gleich einem Verlagerungsweg der Klemmrollen sein.
Die Ausnehmungen können Federaufnahmeabschnitte aufweisen, in denen Vorlastfedern angeordnet sind. Mithilfe der Vorlastfedern sind die Klemmrollen in Richtung der neutralen Mittelposition beaufschlagbar. Je Klemmrolle können zwei Vorlastfedern vorgesehen sein, die einander entgegen gerichtet wirken.
In Umfangsrichtung zwischen den Ausnehmungen können radiale Führungsflächen für die Vorlastfedern angeordnet sein.
Der Rollenkäfig kann zwei Ringabschnitte und Stegabschnitte, die die Ringabschnitte verbinden, aufweisen. Die Ringabschnitte können eine kreisringartige Form aufweisen. Die Ringabschnitte können parallel angeordnet sein. Die Ringabschnitte können in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sein. Die Ringabschnitte können sich in einer zur Drehachse der Freilaufeinrichtung rechtwinkligen Ebene erstrecken. Die Stegabschnitte können sich parallel zur Drehachse der Freilaufeinrichtung erstrecken. Jeder Stegabschnitt kann mit den zwei Ringabschnitten verbunden sein. Die Ringabschnitte und die Stegabschnitte können einstückig hergestellt sein. Die Ringabschnitte und die Stegabschnitte können zunächst gesondert hergestellt und nachfolgend verbunden sein.
Der Umschaltkäfig kann zwei Ringabschnitte und Stegabschnitte, die die Ringabschnitte verbinden, aufweisen und die Stegabschnitte können aus einem Material mit einer höheren Festigkeit bestehen, als die Ringabschnitte. Die Festigkeit kann eine Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Knickfestigkeit, Scherfestigkeit und/oder Dauerfestigkeit sein. Die Festigkeit kann mit dem Formelzeichen R_m, R_p oder R_e bezeichnet sein. Die Festigkeit kann in N/mm² angegeben sein. Die Stegabschnitte können eine stiftartige Form aufweisen. Die Stegabschnitte können voll- oder hohlträgerartig ausgebildet sein. Die Stegabschnitte können einen kreisartigen Querschnitt aufweisen. Die Stegabschnitte können einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Stegabschnitte können aus einem Metall hergestellt sein. Die Stegabschnitte können aus Stahl hergestellt sein. Die Stegabschnitte können aus einem Draht hergestellt sein. Die Stegabschnitte können aus Blech hergestellt sein. Damit weisen die Stegabschnitte eine erhöhte Stabilität auf. Die Stegabschnitte können eine verringerte Querschnittsfläche aufweisen. Somit weist die Freilaufeinrichtung einen vergrößerten Verstellwinkel auf.
Die Vorlastfedern können sich an den Ringabschnitten des Umschaltkäfigs abstützen. Die Ringabschnitte können in Richtung der Drehachse der Freilaufeinrichtung einander zugewandt Ausnehmungen oder Fortsätze aufweisen. In den Ausnehmungen oder Fortsätzen der Ringabschnitte können die Vorlastfedern mit geometrisch korrespondierenden Fortsätzen oder Ausnehmungen aufgenommen sein. Zwischen den Vorlastfedern und den Ringabschnitten kann ein in Umfangsrichtung wirksamer Formschluss gebildet sein. Der Formschluss kann in Umfangsrichtung spielbehaftet sein. Die Vorlastfedern können sich einerseits an den Ringabschnitten des Umschaltkäfigs und andererseits an den Klemmrollen abstützen. Damit kann eine Abstützfunktion der Stegabschnitte für die Vorlastfedern entfallen.
Der Rollenkäfig kann Anschlagabschnitte für den Umschaltkäfig aufweisen. Die Anschlagabschnitte können an Ringabschnitten des Rollenkäfigs ausgebildet sein. Die Anschlagabschnitte des Rollenkäfigs können Anschläge in Erstreckungsrichtung der Drehachse der Freilaufeinrichtung bilden. Die Anschlagabschnitte des Rollenkäfigs können dem Umschaltkäfig zugewandt sein. Die Anschlagabschnitte des Rollenkäfigs können an Anschlagabschnitten des Umschaltkäfigs anliegen. Die Anschlagabschnitte können an Ringabschnitten des Umschaltkäfigs ausgebildet sein. Die Anschlagabschnitte des Umschaltkäfigs können Anschläge in Erstreckungsrichtung der Drehachse der Freilaufeinrichtung bilden. Die Anschlagabschnitte des Umschaltkäfigs können dem Rollenkäfig zugewandt sein. Damit umgreifen die Anschlagabschnitte des Rollenkäfigs die Anschlagabschnitte des Umschaltkäfigs. Bedarfsweise kann eine unerwünschte Verlagerung der Ringabschnitte eines gebauten Umschaltkäfigs, beispielsweise bei einem Lösen von Stegabschnitten, verhindert werden.
Die Vorlastfedern können zwei in Reihe geschaltete Federn aufweisen. Zwei Federn können in Reihenschaltung miteinander verbunden sein. Zwischen den in Reihe geschalteten Federn kann ein Verbindungsabschnitt zur Verbindung der Vorlastfedern mit den Ringabschnitten des Umschaltkäfigs angeordnet sein. Der Verbindungsabschnitt kann zwei zungenartige Fortsätze aufweisen. Jeder Fortsatz kann zur Verbindung mit einem Ringabschnitt des Umschaltkäfigs dienen.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein umschaltbarer Freilauf mit Schrägkugellager, Zusatzring und/oder großem Verstellwinkel, bei dem einseitig vom Freilauf ein zweireihiges Schrägkugellager positioniert ist, das vorzugsweise in einen Außen- und Innenring des Freilaufs integriert ist, bei dem ein zusätzlicher Rollenkäfig eingeführt ist, der das wechselseitige Klemmen von Klemmrollen verhindert und/oder bei dem Hälften eines Verstellkäfigs durch einen Stift oder ein Blech aus höherfestem Material als das des Verstellkäfigs selbst, vorzugsweise aus Stahl, verbunden sind, optional eine seitliche Krafteinleitung in eine Verstellfeder erfolgt bei Abstützung nicht an einem Steg, sondern an seitlichen Verstellkäfigteilen und optional eine Reihenschaltung von zwei Vorlastfedern vorgesehen ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem einseitig angeordneten zweireihigen Kugellager in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse des Freilaufs,
2 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem einseitig angeordneten zweireihigen Kugellager in Schnittdarstellung senkrecht zu einer Drehachse des Freilaufs,
3 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem einseitig angeordneten zweireihigen Kugellager in Explosionsdarstellung,
4 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem Rollenkäfig in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse des Freilaufs,
5 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem Rollenkäfig in Schnittdarstellung senkrecht zu einer Drehachse des Freilaufs,
6 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem Rollenkäfig in Explosionsdarstellung,
7 einen Rollenkäfig eines umschaltbaren Freilaufs,
8 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Umschaltkäfig und einem Rollenkäfig in einer Umschaltstellung, in der ein unbeabsichtigtes Klemmen der Klemmrollen verhindert ist,
9 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Rollenkäfig und einem Umschaltkäfig mit hochfesten Stegen in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse des Freilaufs,
10 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Rollenkäfig und einem Umschaltkäfig mit hochfesten Stegen in Schnittdarstellung senkrecht zu einer Drehachse des Freilaufs,
11 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Rollenkäfig und einem Umschaltkäfig mit hochfesten Stegen in Explosionsdarstellung,
12 einen Umschaltkäfig mit hochfesten Stegen eines umschaltbaren Freilaufs,
13 einen Rollenkäfig eines umschaltbaren Freilaufs und
14 einen umschaltbaren Freilauf mit einem Außenring, einem Innenring, Klemmrollen, einem Rollenkäfig und einem Umschaltkäfig mit hochfesten Stegen in einer Umschaltstellung.
1 zeigt einen umschaltbaren Freilauf 100 mit einem Außenring 102, einem Innenring 104, Klemmrollen, wie 106, einem Umschaltkäfig 108 und einem einseitig angeordneten zweireihigen Kugellager 110 in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse 112 des Freilaufs 100. Eine Schnittdarstellung des Freilaufs 100 senkrecht zur Drehachse 112 des Freilaufs 100 ist in 2 gezeigt. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des Freilaufs 100.
Der Außenring 102 weist eine kreiszylindrische Innenfläche 114 auf. Der Innenring 104 weist eine kreiszylindrische Außenfläche 116 mit Einbuchtungen, wie 118, auf, die jeweils einen ersten Rampenabschnitt, wie 120, und einen gegenläufigen zweiten Rampenabschnitt, wie 122, bilden. Die Klemmrollen 106 sind zwischen dem Außenring 102 und dem Innenring 104 angeordnet. Die Innenfläche 114 des Außenrings 102 und die Außenfläche 116 des Innenrings 104 bilden Kontaktflächen für die Klemmrollen 106.
Die Klemmrollen 106 sind zwischen einer ersten Endposition, einer neutralen Mittelposition und einer zweiten Endposition verlagerbar. Die neutrale Mittelposition liegt mittig zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition. In der ersten Endposition klemmen die Klemmrollen 106 zwischen den ersten Rampenabschnitten 120 des Innenrings 104 und dem Außenring 102. Damit ist in der ersten Endposition ein Verdrehen von Außenring 102 und Innenring 104 in einer ersten Drehrichtung ermöglicht und in einer zweiten entgegengesetzten Drehrichtung erfolgt aufgrund einer Sperrung eine Mitnahme zwischen dem Außenring 102 und dem Innenring 104. In der zweiten Endposition klemmen die Klemmrollen 106 zwischen den zweiten Rampenabschnitten 122 des Innenrings 104 und dem Außenring 102. Damit ist in der zweiten Endposition ein Verdrehen von Außenring 102 und Innenring 104 in der zweiten Drehrichtung ermöglicht und in der ersten Drehrichtung erfolgt aufgrund einer Sperrung eine Mitnahme zwischen dem Außenring 102 und dem Innenring 104.
Die Klemmrollen 106 sind in Ausnehmungen des Umschaltkäfig 108 angeordnet. Die Klemmrollen 106 sind mithilfe von Vorlastfedern, wie 124, in Richtung der neutralen Mittelposition beaufschlagt. Die Vorlastfedern 124 stützen sich einerseits an den Klemmrollen 106 und andererseits an dem Umschaltkäfig 108 ab. Ein Verdrehen des Umschaltkäfig 108 bewirkt eine Verlagerung der Klemmrollen 106. Damit kann der Freilauf 100 umgeschaltet werden. Vorliegend ist zur Betätigung des Umschaltkäfig 108 eine Schiebemuffe vorgesehen. Der Umschaltkäfig 108 weist eine Gradverzahnung 128 auf. Der Innenring 104 weist eine Schrägverzahnung 130 auf. Eine hier nicht dargestellte Schiebemuffe steht einerseits mit der Gradverzahnung 128 des Umschaltkäfig 108 und andererseits mit der Schrägverzahnung 130 des Innenrings 104 in Verbindung. Eine Verlagerung der Schiebemuffe in Erstreckungsrichtung der Drehachse 112 bewirkt ein Verdrehen des Umschaltkäfig 108, damit eine Verlagerung der Klemmrollen 106 und eine Umschaltung des Freilaufs 100. Der Umschaltkäfig 108 ist vorliegend aus einem Kunststoff hergestellt.
Zwischen dem Außenring 102 und dem Innenring 104 ist einseitig, in 1 rechts, das zweireihige Kugellager 110 angeordnet. Ein Innenflächenabschnitt des Außenrings 102 bildet einen Lageraußenring 132 des Kugellagers 110. Der Innenflächenabschnitt weist mittig einen doppelseitigen Schulterabschnitt auf. Ein Außenflächenabschnitt des Innenrings 104 bildet einen Lagerinnenring 134 des Kugellagers 110. Der Außenflächenabschnitt weist zwei seitliche Schulterabschnitte auf. Zwischen dem Innenflächenabschnitt des Außenrings 102 und dem Außenflächenabschnitt des Innenrings 104 sind zweireihig Kugeln, wie 136, 138, angeordnet. Der Innenflächenabschnitt und der Außenflächenabschnitt bilden Laufflächen für die Kugeln 136, 138. Das Kugellager 110 weist in Erstreckungsrichtung der Drehachse 112 ein nur geringes Spiel auf. Die Kugeln 136, 138 sind in einem Kugelkäfig angeordnet. Der Kugelkäfig hält die Kugeln 136, 138 zueinander auf Abstand.
4 zeigt einen umschaltbaren Freilauf 200 mit einem Außenring 202, einem Innenring 204, Klemmrollen, wie 206, einem Umschaltkäfig 208 und einem Rollenkäfig 210 in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse 212 des Freilaufs 200. Eine Schnittdarstellung des Freilaufs 200 senkrecht zur Drehachse 212 des Freilaufs 200 ist in 5 gezeigt. 6 zeigt eine Explosionsdarstellung des Freilaufs 200. 7 zeigt den Rollenkäfig 210 des Freilaufs 200. Eine Umschaltstellung des Freilaufs 200, in der ein unbeabsichtigtes Klemmen der Klemmrollen 206 verhindert ist, zeigt 8.
Der Freilauf 200 weist zusätzlich zu dem Umschaltkäfig 208 den Rollenkäfig 210 auf. Der Rollenkäfig 210 ist radial außerhalb des Umschaltkäfig 208 angeordnet. Der Umschaltkäfig 208 und der Rollenkäfig 210 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der Rollenkäfig 210 weist zwei Ringabschnitte 214, 216 auf, die mithilfe von Stegabschnitten, wie 218, miteinander verbunden sind. Zwischen den Stegabschnitten 218 sind Ausnehmungen, wie 220, gebildet.
Die Ausnehmungen 220 weisen jeweils einen Rollenaufnahmeabschnitt, wie 222, auf. In den Rollenaufnahmeabschnitten 222 sind die Klemmrollen 206 aufgenommen. Zur Aufnahme der Klemmrollen 206 weisen die Rollenaufnahmeabschnitte 222 schräge Auflageabschnitte, wie 224, 226, 228, 230, auf. Die Auflageabschnitte 224, 226, 228, 230 sind in Randabschnitten den Ausnehmungen 220 in den Ringabschnitten 214, 216 des Rollenkäfig 210 ausgebildet. Die Klemmrollen 206 sind in den Rollenaufnahmeabschnitte 222 mit einem leichten Spiel 232 aufgenommen.
Die Ausnehmungen 220 weisen jeweils zwei Federaufnahmeabschnitte, wie 234, 236, auf. Die Federaufnahmeabschnitte 234, 236 sind in Umfangsrichtung an den Rollenaufnahmeabschnitt 222 angrenzend angeordnet. In den Federaufnahmeabschnitten 234, 236 sind Vorlastfedern, wie 238, angeordnet. Mit den Vorlastfedern 238 sind die Klemmrollen 206 in Richtung der neutralen Mittelposition beaufschlagt. Die Vorlastfedern 238 stützen sich an den Stegabschnitten des Umschaltkäfig 208 und gegebenenfalls an den Stegabschnitten 218 des Rollenkäfig 210 einerseits und an den Klemmrollen 206 andererseits ab.
Bei einer Verdrehung des Umschaltkäfig 208 um den Winkel α_VK werden die Vorlastfedern 238 einseitig belastet, sodass die Vorlastfedern 238 die Klemmrollen 206 um den Winkel α_R an die ersten Rampenabschnitte, wie 240, drücken. Zugleich nehmen die Klemmrollen 206 den Rollenkäfig 210 mit, sodass sich während dieser Bewegung das Spiel 232 einseitig einstellt. Das Spiel 232 ist immer kleiner oder gleich einem Verlagerungsweg α_R der Klemmrollen 206. Damit wird verhindert, dass bei einseitigem Klemmen eine oder mehrere Klemmrollen 206 auf die zweiten Rampenabschnitte, wie 242, geraten. Ein wechselseitiges Klemmen der Klemmrollen 206 und damit ein Überbrücken des Freilaufes 200 ist verhindert. Entweder klemmen alle Klemmrollen 206 nur an den ersten Rampenabschnitten 240 oder nur an den zweiten Rampenabschnitten 242. Beim Überholen des Freilaufes 200 werden einzelne Klemmrollen 206 mitgezogen, sodass die Freilauffunktion immer gewährleistet ist. Im Übrigen wird insbesondere auf 1 bis 3 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
9 zeigt einen umschaltbaren Freilauf 300 mit einem Außenring 302, einem Innenring 304, Klemmrollen 306, einem Rollenkäfig 308 und einem Umschaltkäfig 310 mit hochfesten Stegen, wie 312, in Schnittdarstellung entlang einer Drehachse 314 des Freilaufs 300. Eine Schnittdarstellung des Freilaufs 300 senkrecht zur Drehachse 312 des Freilaufs 300 ist in 10 gezeigt. 11 zeigt eine Explosionsdarstellung des Freilaufs 300. 12 zeigt den Umschaltkäfig 310 mit hochfesten Stegen 312 des Freilaufs 300. 13 zeigt den Rollenkäfig 308 des Freilaufs 300. 14 zeigt den Freilauf 300 in einer Umschaltstellung, in der der Freilauf 300 noch in der ersten Drehrichtung klemmt, jedoch der Umschaltkäfig 310 bereits in Richtung der zweiten Drehrichtung verstellt ist.
Der Umschaltkäfig 310 weist zwei Ringabschnitte 316, 318 auf, die mithilfe der Stege 312 miteinander verbunden sind. Die Ringabschnitte 316, 318 sind aus einem Kunststoff hergestellt. Die Stege 312 sind aus Stahl hergestellt. Die Stege 312 weisen eine stiftartige Form auf. Die Stege 312 weisen einen Kreisquerschnitt auf. Zwischen den Stegen 312 sind Ausnehmungen, wie 320, gebildet. In den Ausnehmungen 320 sind die Klemmrollen 306 angeordnet. Die Stege 312 sind bei der Herstellung des Ringabschnitte 316, 318 eingebracht, beispielsweise eingespritzt. Die Ringabschnitte 316, 318 und die Stege 312 können bei einer anderen Ausführung auch zunächst gesondert hergestellt und nachfolgend mit den Ringabschnitten 316, 318 verbunden sein. Der Umschaltkäfig 310 ist gebaut.
An den einander zugewandten Seiten der Ringabschnitte 316, 318 sind Aufnahmen, wie 322, 324, angeordnet. Die Aufnahmen 322, 324 weisen jeweils in Umfangsrichtung der Ringabschnitte 316, 318 gerichtete Anschlagabschnitte, einen radialen Führungsabschnitt und einen axialen Führungsabschnitt auf. Die Vorlastfedern, wie 326, weisen jeweils zwei in Reihenschaltung angeordnete Federn auf. Zwischen den zwei Federn weisen die Vorlastfedern 326 einen Verbindungsabschnitt mit Fortsätzen auf. Mit den Fortsätzen sind die Vorlastfedern 326 in den Aufnahmen 322, 324 der Ringabschnitte 316, 318 aufgenommen. Die Vorlastfedern 326 können sich einerseits mit den Fortsätzen des Verbindungsabschnitts in Umfangsrichtung an den Anschlagabschnitten der Aufnahmen 322, 324 und andererseits mit freien Endabschnitten der Federn an den Klemmrollen 306 abstützen. Die Vorlastfedern 326 sind mit den Fortsätzen des Verbindungsabschnitts an den Führungsabschnitten der Aufnahmen 322, 324 geführt. In Umfangsrichtung sind die Aufnahmen 322, 324 zusammen mit den Stegen 312 zwischen den Ausnehmungen 320 angeordnet.
Der Rollenkäfig 308 weist zwischen den Ausnehmungen, wie 328, in denen die Klemmrollen 306 angeordnet sind, sich in Umfangsrichtung erstreckende Führungsflächen, wie 330, für die Vorlastfedern 326 auf. Die Ringabschnitte 332, 334 des Rollenkäfig 308 weisen in Richtung der Drehachse 314 betrachtet außenseitig nach radial innen gerichtete Anschlagabschnitte, wie 336, 338, auf. Die Anschlagabschnitte 336, 338 umgreifen die Ringabschnitte 316, 318 des Umschaltkäfig 310.
In der in 14 gezeigten Umschaltstellung sind die Klemmrollen 306 noch um den Winkel α_R verlagert und klemmen in der ersten Drehrichtung. Der Umschaltkäfig 310 ist bereits zur Umschaltung der Mitnahmerichtung des Freilaufs 300 um den Winkel α_VK verdreht. Aufgrund der Abstützung der Vorlastfedern 326 seitlich an den Ringabschnitten 316, 318 des Umschaltkäfig 310 können die Vorlastfedern 326 so gestaltet sein, dass ihre Blocklänge nicht mehr die Drehbewegung des Umschaltkäfig 310 begrenzt. Die Blocklänge B wird von den Abmessungen der Stege 312 bestimmt. Die Stege 312 weisen eine minimierte Querschnittsfläche auf. Damit ergibt sich ein maximierter Verstellwinkel α_VK und ein maximierter Verstellwinkel α_R. Im Übrigen wird insbesondere auf 1 bis 8 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichenliste

100: Freilauf
102: Außenring
104: Innenring
106: Klemmrolle
108: Umschaltkäfig
110: Kugellager
112: Drehachse
114: Innenfläche
116: Außenfläche
118: Einbuchtung
120: Rampenabschnitt
122: Rampenabschnitt
124: Vorlastfeder
128: Gradverzahnung
130: Schrägverzahnung
132: Innenflächenabschnitt
134: Außenflächenabschnitt
136: Kugel
138: Kugel
200: Freilauf
202: Außenring
204: Innenring
206: Klemmrolle
208: Umschaltkäfig
210: Rollenkäfig
212: Drehachse
214: Ringabschnitt
216: Ringabschnitt
218: Stegabschnitt
220: Ausnehmung
222: Rollenaufnahmeabschnitt
224: Auflageabschnitt
226: Auflageabschnitt
228: Auflageabschnitt
230: Auflageabschnitt
232: Spiel
234: Federaufnahmeabschnitt
236: Federaufnahmeabschnitt
238: Vorlastfeder
240: Rampenabschnitt
242: Rampenabschnitt
300: Freilauf
302: Außenring
304: Innenring
306: Klemmrolle
308: Rollenkäfig
310: Umschaltkäfig
312: Steg
314: Drehachse
316: Ringabschnitt
318: Ringabschnitt
320: Ausnehmung
322: Aufnahme
324: Aufnahme
326: Vorlastfeder
328: Ausnehmung
330: Führungsfläche
332: Ringabschnitt
334: Ringabschnitt
336: Anschlagabschnitt
338: Anschlagabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009030989 A1 [0002, 0002]

Claims

Freilaufeinrichtung (100, 200, 300), insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Freilaufaußenring (102, 202, 302), einen Freilaufinnenring (104, 204, 304), mehrere zwischen dem Freilaufaußenring (102, 202, 302) und dem Freilaufinnenring (104, 204, 304) wirksame Klemmrollen (106, 206, 306) und eine Umschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Freilaufaußenring (102, 202, 302) und dem Freilaufinnenring (104, 204, 304) eine einseitige Lagerung (110) angeordnet ist.
Freilaufeinrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (110) ein Lager mit einem Lageraußenring (132) und einem Lagerinnenring (134) aufweist und der Freilaufaußenring (102, 202, 302) den Lageraußenring (132) und der Freilaufinnenring (104, 204, 304) den Lagerinnenring (134) bildet.
Freilaufeinrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (110) wenigstens ein Wälzlager, wie Schrägkugellager, aufweist.
Freilaufeinrichtung (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung einen Umschaltkäfig (208, 310) und einen Rollenkäfig (210, 308) aufweist.
Freilaufeinrichtung (200, 300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenkäfig (210, 308) Ausnehmungen (220, 320) mit einem Rollenaufnahmeabschnitt (222) aufweist, in denen die Klemmrollen (206, 306) angeordnet sind.
Freilaufeinrichtung (200, 300) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (220, 320) Federaufnahmeabschnitte (243, 236) aufweisen, in denen Vorlastfedern (238, 326) angeordnet sind.
Freilaufeinrichtung (200, 300) nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenkäfig (210, 308) zwei Ringabschnitte (214, 216) und Stegabschnitte (218), die die Ringabschnitte (214, 216) verbinden, aufweist.
Freilaufeinrichtung (300) nach einem der Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltkäfig (310) zwei Ringabschnitte (316, 318) und Stegabschnitte (312), die die Ringabschnitte (316, 318) verbinden, aufweist und die Stegabschnitte (312) aus einem Material mit einer höheren Festigkeit bestehen, als die Ringabschnitte (316, 318).
Freilaufeinrichtung (300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorlastfedern (326) an den Ringabschnitten (316, 318) des Umschaltkäfigs (310) abstützen.
Freilaufeinrichtung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlastfedern (124, 234, 326) zwei in Reihe geschaltete Federn aufweisen.