DE102013225688A1

DE102013225688A1 - Freewheel device for a shaft

Info

Publication number: DE102013225688A1
Application number: DE102013225688.4A
Authority: DE
Inventors: Jörg Bauer; Christian Nuissl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Freilaufeinrichtung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Freilaufeinrichtung 1 für eine Achse oder Welle mit einem Außenhülsenabschnitt 2, wobei der Außenhülsenabschnitt 2 eine Mehrzahl von Klemmkörpertaschen 6 aufweist, wobei die Klemmkörpertaschen 6 in Umlaufrichtung um eine Zentralachse Z des Außenhülsenabschnitts 2 verteilt angeordnet sind, mit einer Mehrzahl von Klemmkörpern 3 und Federabschnitten 4, wobei die Klemmkörper 3 und die Federabschnitte 4 in den Klemmkörpertaschen 6 anordbar sind, so dass die Klemmkörper 3 durch die Federabschnitte 4 in eine Umlaufrichtung vorspannbar sind, gelöst, wobei der Außenhülsenabschnitt 2, die Mehrzahl der Klemmkörper 3 und der Federabschnitte 4 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind.The invention has for its object to propose a cost-producible freewheel device. This object is achieved by a freewheel device 1 for an axle or shaft with an outer sleeve section 2, wherein the outer sleeve section 2 comprises a plurality of clamping body pockets 6, wherein the clamping body pockets 6 are arranged distributed in the circumferential direction about a central axis Z of the outer sleeve section 2, with a plurality of clamping bodies 3 and spring sections 4, wherein the clamping body 3 and the spring sections 4 can be arranged in the clamping body pockets 6, so that the clamping body 3 can be prestressed by the spring sections 4 in a circumferential direction, solved, wherein the outer sleeve section 2, the plurality of clamping body 3 and the spring sections 4 are formed as a common component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für eine Welle oder eine Achse mit einem Außenhülsenabschnitt, wobei der Außenhülsenabschnitt eine Mehrzahl von Klemmkörpertaschen aufweist, wobei die Klemmkörpertaschen in Umlaufrichtung um eine Zentralachse des Außenhülsenabschnitts verteilt angeordnet sind, und mit einer Mehrzahl von Klemmkörpern und Federabschnitten, wobei die Klemmkörper und die Federabschnitte in den Klemmkörpertaschen anordbar sind, so dass die Klemmkörper durch die Federabschnitte in eine Umlaufrichtung vorgespannt sind. The invention relates to a freewheel device for a shaft or an axle with an outer sleeve portion, wherein the outer sleeve portion has a plurality of clamping body pockets, wherein the clamping body pockets are arranged distributed in the circumferential direction about a central axis of the outer sleeve portion, and with a plurality of clamping bodies and spring portions, wherein the clamping body and the spring portions are locatable in the clamping body pockets, so that the clamping bodies are biased by the spring portions in a circumferential direction.

Freiläufe werden z.B. eingesetzt, wenn eine Kopplung zwischen einer Welle und einer Umgebungskonstruktion in einer Drehrichtung der Welle drehfest gesetzt und in die andere Richtung freigegeben werden soll. Ein anderes Einsatzgebiet der Freiläufe sind die Überholkupplungen. Derartige Freiläufe sind beispielsweise im Automobilbereich bei Anlassern zu finden. Freiläufe im Automobilbereich sind meist für die Übertragung hoher Drehmomente ausgelegt. Aber auch für Anwendungen mit geringeren Belastungen sind Freiläufe bereits bekannt. Freewheels are used e.g. used when a coupling between a shaft and a surrounding structure in a rotational direction of the shaft to be set against rotation and released in the other direction. Another application of the freewheels are the overrunning clutches. Such freewheels can be found, for example, in the automotive sector with starters. Freewheels in the automotive sector are usually designed for the transmission of high torques. But freewheels are also already known for applications with lower loads.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 44 42 404 C2 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine Freilaufvorrichtung mit einem Kunststoffkäfig, in dem Klemmrollen angeordnet sind, welche über Federn, die einstückig mit dem Kunststoffkäfig verbunden sind, vorgespannt sind.For example, the document discloses DE 44 42 404 C2 , which is probably the closest prior art, a freewheel device with a plastic cage, are arranged in the clamping rollers, which are biased by springs which are integrally connected to the plastic cage.

Gebiet der ErfindungField of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Freilaufeinrichtung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Freilaufeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The invention has for its object to propose a cost-producible freewheel device. This object is achieved by a freewheel device with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Freilaufeinrichtung für eine Welle oder für eine Achse vorgeschlagen. Insbesondere bildet die Welle beziehungsweise die Achse einen ersten Drehpartner und die Freilaufeinrichtung ggf. gekoppelt mit einer Umgebungskonstruktion einen zweiten Drehpartner. Funktional betrachtet ist die Freilaufeinrichtung ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Drehpartner in einer Umlaufrichtung freizugeben und in einer Gegenrichtung zu sperren. Es ist dabei möglich, dass der erste Drehpartner rotiert, sodass dieser als die Welle ausgebildet ist und die Freilaufeinrichtung ggf. mit der Umgebungskonstruktion stationär ausgebildet ist. Alternativ hierzu ist es möglich, dass der erste Drehpartner stationär ausgebildet ist und somit die Achse bildet und die Freilaufeinrichtung ggf. gekoppelt mit der Umgebungskonstruktion rotiert. Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist es auch möglich, dass sowohl der erste als auch der zweite Drehpartner rotieren.In the context of the invention, a freewheel device for a shaft or for an axle is proposed. In particular, the shaft or the axis forms a first rotation partner and the freewheel device possibly coupled with a surrounding construction a second rotation partner. Functionally, the freewheel device is designed to release a relative movement between the first and the second rotary partner in a circumferential direction and to lock in a reverse direction. It is possible that the first rotating partner rotates so that it is designed as the shaft and the freewheel device is optionally formed stationary with the surrounding structure. Alternatively, it is possible that the first rotation partner is stationary and thus forms the axis and rotates the freewheel device coupled with the surrounding structure, if necessary. In further embodiments of the invention, it is also possible that both the first and the second rotational partner rotate.

Die Freilaufeinrichtung umfasst einen Außenhülsenabschnitt, welcher zum Beispiel eine zylinderförmige, insbesondere eine gerade hohlzylinderförmige Gestalt aufweist. Der Außenhülsenabschnitt weist eine Mehrzahl von Klemmkörpertaschen auf, welche in Umlaufrichtung um eine Zentralachse des Achsenhülsenabschnitts verteilt angeordnet sind. Die Zentralachse ist durch die gegebenenfalls gemeinsame Drehachse der Freilaufeinrichtung und der Welle beziehungsweise der Achse definiert. Besonders bevorzugt sind die Klemmkörpertaschen in Umlaufrichtung regelmäßig oder äquidistant angeordnet. Die Klemmkörpertaschen sind in radialer Richtung nach innen geöffnet. Besonders bevorzugt verlaufen die Klemmkörpertaschen in axialer Richtung zu der Zentralachse. The freewheel device comprises an outer sleeve portion, which has, for example, a cylindrical, in particular a straight hollow cylindrical shape. The outer sleeve portion has a plurality of clamping body pockets, which are arranged distributed in the circumferential direction about a central axis of the axle sleeve portion. The central axis is defined by the possibly common axis of rotation of the freewheel device and the shaft or the axis. Particularly preferably, the clamping body pockets are arranged regularly or equidistantly in the direction of rotation. The clamping body pockets are open in the radial direction inwards. Particularly preferably, the clamping body pockets extend in the axial direction to the central axis.

Ferner umfasst der Außenhülsenabschnitt eine Mehrzahl von Klemmkörpern und Federabschnitten. Besonders bevorzugt ist jedem Klemmkörper mindestens oder genau ein Federabschnitt zugeordnet. Die Klemmkörper und die Federabschnitte sind in den Klemmkörpertaschen anordbar, derart, dass die Klemmkörper durch die Federabschnitte in eine Umlaufrichtung vorgespannt sind. Besonders bevorzugt sind die Federabschnitte als Druckfedern ausgebildet und so ausgerichtet, dass diese die Klemmkörper in tangentialer Richtung um die Zentralachse vorspannen. Besonders bevorzugt sind alle Klemmkörper der Freilaufeinrichtung in die gleiche Umlaufrichtung vorgespannt.Furthermore, the outer sleeve section comprises a plurality of clamping bodies and spring sections. Particularly preferably, each clamping body is assigned at least or exactly one spring section. The clamping body and the spring portions can be arranged in the clamping body pockets, such that the clamping bodies are biased by the spring portions in a circumferential direction. Particularly preferably, the spring sections are designed as compression springs and aligned so that they bias the clamp body in the tangential direction about the central axis. Particularly preferably, all sprags of the freewheel device are biased in the same direction of rotation.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Außenhülsenabschnitt, die Mehrzahl der Klemmkörper und der Federabschnitte als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind. In the context of the invention it is proposed that the outer sleeve portion, the plurality of clamping body and the spring portions are formed as a common component.

Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, die maßgeblichen Bestandteile der Freilaufeinrichtung als ein gemeinsames, insbesondere einteiliges und/oder einstückiges Bauteil auszubilden, welches z.B. in einer Fertigungsanlage als ein Teil herstellbar ist. Auf diese Weise wird zum einen die Fertigung vereinfacht und dadurch kostengünstiger gemacht, da nur ein einziges Bauteil hergestellt werden muss. Zum anderen wird erreicht, dass die Montagekosten deutlich sinken, da kein Zusammenbau von Einzelkomponenten erfolgen muss. It is a consideration of the invention to form the relevant components of the freewheel device as a common, in particular one-piece and / or one-piece component, which e.g. can be produced as a part in a production plant. In this way, on the one hand, the production is simplified and thereby made more cost-effective, since only a single component has to be produced. On the other hand, it is achieved that the assembly costs drop significantly, since no assembly of individual components must be made.

In Abgrenzung zum bekannten Stand der Technik sind die Klemmkörper über die Federabschnitte mit dem Außenhülsenabschnitt einteilig verbunden. Dies führt dazu, dass die Klemmkörper nicht abrollen können, sondern an den Außenhülsenabschnitt und/oder an der Welle beziehungsweise der Achse abgleiten. Gerade bei Anwendungen mit geringen Belastungen ist das Abgleiten jedoch ausreichend, sodass die Vorteile hinsichtlich der kostengünstigen Fertigung den etwaigen Gebrauchsnachteilen deutlich überlegen sind.In contrast to the known prior art, the clamping body via the spring portions with the outer sleeve portion are integrally connected. This leads to the fact that the clamping body can not roll, but to the Slip outer sleeve portion and / or on the shaft or the axis. Especially in applications with low loads, however, the sliding is sufficient, so that the advantages in terms of cost-effective production are clearly superior to the possible disadvantages of use.

Bei der Auswahl eines Materials für das gemeinsame Bauteil kann prinzipiell auf alle Materialien, welche für einen Urformvorgang genutzt werden können, wie zum Beispiel aus Sintermetall, Pulvermetall für MIM-Verfahren, etc. zurückgegriffen werden. Besonders bevorzugt ist das gemeinsame Bauteil jedoch als ein Kunststoffbauteil ausgebildet. Gerade bei der Fertigung von Kunststoffbauteilen ist es technisch einfach umsetzbar, auch komplexe Geometrien kostengünstig zu fertigen. Bei dem Material kann es sich auch um einen faserverstärkten Kunststoff handeln. Insbesondere sind alle Komponenten der Freilaufeinrichtung aus dem gleichen Material gefertigt.When selecting a material for the common component can in principle be used on all materials that can be used for a primary molding process, such as sintered metal, powder metal for MIM process, etc. However, the common component is particularly preferably designed as a plastic component. Especially in the production of plastic components, it is technically easy to implement, even complex geometries to produce cost. The material may also be a fiber-reinforced plastic. In particular, all components of the freewheel device are made of the same material.

Besonders bevorzugt ist das Kunststoffbauteil als ein Spritzgussteil ausgebildet, welches den Außenhülsenabschnitt, die Klemmkörper und die Federabschnitte umfasst.Particularly preferably, the plastic component is designed as an injection molded part, which comprises the outer sleeve portion, the clamping body and the spring portions.

In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass das gemeinsame Bauteil als ein in axialer Richtung zu der Zentralachse von einem Werkzeug abziehbares Bauteil ausgestaltet ist. Insbesondere wird durch diese Ausgestaltung die Anforderung an das Werkzeug für den Spritzguss reduziert. Durch die axiale Entformbarkeit des gemeinsamen Bauteils von dem Werkzeug kann das Werkzeug beispielsweise als ein einfaches Auf-/Zu-Werkzeug ausgebildet sein.In a specific embodiment of the invention, it is preferred that the common component is designed as a component which can be pulled off from a tool in the axial direction to the central axis. In particular, this requirement reduces the requirement for the tool for injection molding. Due to the axial releasability of the common component of the tool, the tool may be formed, for example, as a simple on / off tool.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Federabschnitte jeweils als ein Zick-Zack-förmiger, ziehharmonikaförmiger und/oder gefalteter Blattfederabschnitt ausgebildet. Insbesondere ist die Längserstreckung oder die Falten oder die Windungen des Blattfederabschnitts in Richtung der Zentralachse ausgerichtet. Besonders bevorzugt ist, dass der Blattfederabschnitt ein in axialer Richtung verlaufendes, konstantes Querschnittprofil aufweist. Durch die konstruktive Ausgestaltung des Blattfederabschnitts wird erreicht, dass auch dieser in axialer Richtung zu der Zentralachse in einfacher Weise entformbar ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Blattfederabschnitt über die vollständige axiale Länge des zugeordneten Klemmkörpers. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann auch nur ein Teil des Klemmkörpers durch den Blattfederabschnitt abgedeckt sein. In a preferred embodiment of the invention, the spring portions are each formed as a zig-zag, accordion-shaped and / or folded leaf spring portion. In particular, the longitudinal extension or the folds or the turns of the leaf spring section are aligned in the direction of the central axis. It is particularly preferred that the leaf spring portion has a running in the axial direction, constant cross-sectional profile. Due to the structural design of the leaf spring portion is achieved that this is also demoldable in the axial direction to the central axis in a simple manner. Particularly preferably, the leaf spring portion extends over the entire axial length of the associated clamping body. In modified embodiments, only a part of the clamp body may be covered by the leaf spring portion.

Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Klemmkörper im Querschnitt kreisrund ausgebildet. In dieser Ausgestaltung können die Klemmkörper zumindest bei der Gleitbewegung noch über einen Teilwinkel von 360° abrollen. Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass die Klemmkörper im Querschnitt unrund, insbesondere rechteckig, ausgebildet sind. Auf diese Weise können die Klemmkörper flächenpressungstechnisch optimiert werden. Insbesondere weisen die Klemmkörper eine radial innere und eine radial äußere Klemmfläche auf, wobei die radial innere Klemmfläche mit der Welle beziehungsweise der Achse und die radial äußere Klemmfläche mit einer Innenseite des Außenhülsenabschnitts in klemmenden Kontakt treten kann.In one possible embodiment of the invention, the clamping bodies are circular in cross section. In this embodiment, the clamping body can roll at least during the sliding movement over a partial angle of 360 °. However, it is particularly preferred that the clamping body in cross section out of round, in particular rectangular, are formed. In this way, the clamping body can be optimized surface pressure technology. In particular, the clamping bodies have a radially inner and a radially outer clamping surface, wherein the radially inner clamping surface with the shaft or the axis and the radially outer clamping surface can come into clamping contact with an inner side of the outer sleeve portion.

Prinzipiell ist es möglich, dass Klemmrampen für die Klemmkörper auf der Welle beziehungsweise auf der Achse angeordnet oder auf einem Tragteil, welches mit dieser bzw. diesem drehfest verbunden sind. In dieser Ausgestaltung umfasst die Freilaufeinrichtung dann auch die Welle beziehungsweise Achse oder den Tragkörper mit den Klemmrampen. In principle, it is possible that clamping ramps arranged for the clamping body on the shaft or on the axis or on a support member which are rotatably connected with this or this. In this embodiment, the freewheel device then also includes the shaft or axle or the support body with the clamping ramps.

Es ist jedoch mehr bevorzugt, dass die Klemmkörpertaschen jeweils eine Klemmrampe bereitstellen, wobei die Klemmrampe in Umlaufrichtung eine durchmesserverjüngende Kontur aufweisen. Für den Fall, dass die Federabschnitte als Druckfedern ausgebildet sind, verjüngt sich der Durchmesser in Gegenrichtung der Federabschnitte, sodass die Klemmkörper in Richtung von den Federabschnitten weg in den Klemmrampen geklemmt werden. Für ein Lösen der Klemmkörper wird die Reibungskraft zwischen den Drehpartnern eingesetzt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch die Form der Klemmrampen in das gemeinsame Bauteil integriert sind. However, it is more preferred that the clamping body pockets each provide a clamping ramp, wherein the clamping ramp in the circumferential direction have a diameter-tapering contour. In the event that the spring sections are designed as compression springs, the diameter tapers in the opposite direction of the spring sections, so that the clamping body are clamped away in the direction of the spring sections in the clamping ramps. For releasing the clamping body, the frictional force between the rotating partners is used. This embodiment has the advantage that the shape of the clamping ramps are integrated into the common component.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung sind Trennabschnitte vorgesehen, wobei die Trennabschnitte jeweils Abschnitte des gemeinsamen Bauteils bilden und wobei besonders bevorzugt eine Seite der Trennabschnitte einen Anformungsbereich für die Federabschnitte bildet und die andere Seite der Trennabschnitte einen Anlaufbereich für den Trennkörper der benachbarten Trennkörpertasche bildet.In a preferred constructive realization of the invention separating sections are provided, wherein the separating sections each form sections of the common component and wherein particularly preferably one side of the separating sections forms a forming area for the spring sections and the other side of the separating sections forms a starting area for the separating body of the adjacent separating body pocket.

Bei einer bevorzugten praxisnahen Ausgestaltung der Erfindung sind die Trennabschnitte so gestaltet, dass die Klemmkörper in die Klemmkörpertaschen eingelegt und gegen die Trennabschnitte durch die Federabschnitte gedrückt werden können, sodass diese selbsthaltend anliegen, insbesondere formschlüssig gehalten werden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nach der Fertigung des gemeinsamen Bauteils die Klemmkörper in die Klemmkörpertaschen eingelegt werden können und dort selbsthaltend verbleiben, sodass die Freilaufeinrichtung eine vormontierte Baukomponente darstellt. Insbesondere befinden sich die Klemmkörper bei einem entspannten Zustand der Federabschnitte außerhalb der Klemmkörpertaschen und im vormontierten Zustand innerhalb der Klemmkörpertaschen.In a preferred practical embodiment of the invention, the separating sections are designed so that the clamping body can be inserted into the clamping body pockets and pressed against the separating sections by the spring sections, so that they rest in a self-holding, in particular are held positively. This embodiment has the advantage that after the production of the common component, the clamping body can be inserted into the clamping body pockets and remain self-holding, so that the freewheel device is a preassembled component. In particular, the clamping body are in a relaxed state of the spring sections outside the clamping body pockets and in the preassembled state within the clamping body pockets.

Besonders bevorzugt bildet ein Montagewerkzeig einen separaten Teil der Freilaufeinrichtung. Das Montagewerkzeug ist ausgebildet, die Klemmkörper in die selbsthaltende Position zu überführen. Ausgehend von einem Fertigungszustand, in dem die Klemmkörper an den Federabschnitten frei in den Innenraum des Außenhülsenabschnitts ragen, wird die Freilaufeinrichtung in einen Montagezustand überführt, wobei die Klemmkörper in der selbsthaltenden Position in den Klemmkörpertaschen angeordnet sind. Das Montagewerkzeug kann als ein Kegelabschnitt oder als ein Kegelstumpfabschnitt ausgebildet sein, welcher an seiner Außenwandung Führungsnuten aufweist. Bei einem Einführen des Montagewerkzeugs in den Außenhülsenabschnitt werden die frei abstehenden Klemmkörper in den Führungsnuten gefangen und nachfolgend formschlüssig geführt. Die Führungsnuten sind spiralförmig ausgebildet, so dass die Klemmkörper zwangsgeführt mit dem weiteren Einführen des Montagewerkzeugs in den Außenhülsenabschnitt zum einen in radialer Richtung nach außen in die Klemmkörpertaschen geführt werden und zum anderen in Umlaufrichtung in die selbsthaltende Position überführt werden. Die Relativpositionierung von Montagewerkzeug und Außenhülsenabschnitt in Umlaufrichtung kann durch Führungsstrukturen, wie Führungsstegen oder- nuten, in dem Montagewerkzeug und/oder in dem Außenhülsenabschnitt erreicht werden. Nach dem Einführen des Montagewerkzeugs in den Außenhülsenabschnitt sind die Klemmkörper in den Klemmkörpertaschen formschlüssig gefangen und/oder eingerastet. Das Montagewerkzeug kann dann herausgezogen werden und die Freilaufeinrichtung befindet sich in dem Montagezustand. Particularly preferably, a Montagewerkzeig forms a separate part of the freewheel device. The assembly tool is designed to transfer the clamping body in the self-holding position. Starting from a manufacturing state in which the clamping bodies protrude freely on the spring sections into the interior of the outer sleeve section, the freewheel device is transferred into an assembled state, wherein the clamping bodies are arranged in the self-holding position in the clamping body pockets. The assembly tool may be formed as a cone portion or as a truncated cone portion having guide grooves on its outer wall. Upon insertion of the assembly tool into the outer sleeve section, the freely projecting clamping bodies are caught in the guide grooves and subsequently guided in a form-fitting manner. The guide grooves are spirally formed, so that the clamp body positively guided with the further insertion of the mounting tool in the outer sleeve portion are guided in a radially outward into the clamping body pockets and transferred to the other in the direction of rotation in the self-holding position. The relative positioning of the assembly tool and outer sleeve section in the direction of rotation can be achieved by guide structures, such as guide webs or grooves, in the assembly tool and / or in the outer sleeve section. After insertion of the mounting tool in the outer sleeve portion, the clamping body are caught in the clamping body pockets form-fitting and / or locked. The assembly tool can then be pulled out and the freewheel device is in the assembled state.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:

1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Freilaufeinrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic three-dimensional view of a freewheel device as a first embodiment of the invention;

2 die Freilaufeinrichtung in 1 von der anderen Seite in ebenfalls dreidimensionaler schematischer Darstellung; 2 the freewheel device in 1 from the other side in a likewise three-dimensional schematic representation;

3 die Freilaufeinrichtung der vorhergehenden Figuren in einer axialen Draufsicht von der Seite der 2; 3 the freewheel device of the preceding figures in an axial plan view from the side of 2 ;

4 eine schematische Schnittansicht der Freilaufeinrichtung der vorhergehenden Figuren; 4 a schematic sectional view of the freewheel device of the preceding figures;

5 eine seitliche Draufsicht auf eine Freilaufeinrichtung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a side plan view of a freewheel device as a second embodiment of the invention;

6 die Freilaufeinrichtung in der 5 in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung. 6 the freewheel device in the 5 in a schematic three-dimensional representation.

Die 1, 2 und 3 zeigen in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Freilaufeinrichtung 1 – auch Freilaufkupplung genannt – als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die 4 zeigt die Freilaufeinrichtung in einer Schnittdarstellung. Die Freilaufeinrichtung 1 dient dazu, eine relative Drehung der Freilaufeinrichtung 1 zu einer Achse oder Welle (nicht dargestellt), welche entlang einer Zentralachse Z durch die zentrale Öffnung der Freilaufeinrichtung 1 geführt ist, in einer Drehrichtung zu sperren und in einer anderen Drehrichtung freizugeben. Eine derartige Freilaufeinrichtung 1 kann auch als eine Überholkupplung ausgebildet sein. The 1 . 2 and 3 show in a schematic three-dimensional representation of a freewheel device 1 - Also called overrunning clutch - as a first embodiment of the invention. The 4 shows the freewheel device in a sectional view. The freewheel device 1 serves for a relative rotation of the freewheel device 1 to an axle or shaft (not shown) which extends along a central axis Z through the central opening of the freewheel device 1 is guided to lock in one direction and release in another direction. Such a freewheel device 1 can also be designed as an overrunning clutch.

Mit Bezug auf die Darstellung in der 1 wird eine Drehbewegung der Freilaufeinrichtung um eine gedachte, feststehende Achse entlang einer Zentralachse Z in Umlaufrichtung im Uhrzeigersinn gesperrt und in Umlaufrichtung gegen den Uhrzeigersinn freigegeben. Es ist jedoch zu unterstreichen, dass auch die Freilaufeinrichtung 1 stationär angeordnet sein kann und statt einer Achse eine Welle eingesetzt ist, welche sich dreht. Es ist auch möglich, dass sowohl Freilaufeinrichtung 1 als auch Welle sich relativ zueinander und zu einer Umgebungskonstruktion drehen.With reference to the representation in the 1 a rotational movement of the freewheel device is locked about an imaginary, fixed axis along a central axis Z in the direction of rotation in the clockwise direction and released in the circumferential direction counterclockwise. However, it should be underlined that the freewheel device 1 may be arranged stationary and instead of an axis, a shaft is used, which rotates. It is also possible that both freewheel device 1 and shaft rotate relative to each other and to a surrounding construction.

Die Freilaufeinrichtung 1 umfasst einen Außenhülsenabschnitt 2, der eine hohlzylinderförmige Außenkontur aufweißt. In dem Außenhülsenabschnitt 2 sind eine Mehrzahl von Klemmkörpern 3 angeordnet, in diesem Beispiel sieben Stück, und über Federabschnitte 4 mit dem Außenhülsenabschnitt 2 gekoppelt. Die Federabschnitte 4 sind zum einen an den Klemmkörpern 3 und am anderen Ende an Trennabschnitten 5 angeformt. Insbesondere bilden der Außenhülsenabschnitt 2, die Klemmkörper 3, die Federabschnitte 4 und die Trennabschnitte 5 ein gemeinsames Bauteil 6, welches einstückig ausgebildet ist.The freewheel device 1 includes an outer sleeve portion 2 which has a hollow cylindrical outer contour. In the outer sleeve section 2 are a plurality of clamping bodies 3 arranged, in this example seven pieces, and over spring sections 4 with the outer sleeve portion 2 coupled. The spring sections 4 are on the one hand to the clamping bodies 3 and at the other end at separating sections 5 formed. In particular, the outer sleeve section form 2 , the clamp body 3 , the spring sections 4 and the separating sections 5 a common component 6 , which is integrally formed.

Das gemeinsame Bauteil ist aus Kunststoff ausgebildet und beispielsweise über ein Spritzgussverfahren hergestellt. Insbesondere sind sämtliche in der 1 gezeigten Komponenten und Abschnitte Teil des gemeinsamen Bauteils. Ein bemerkenswerter Vorteil der Freilaufeinrichtung 1 ist somit, dass mindestens die Hauptkomponenten Außenhülsenabschnitt 2, Klemmkörper 3 und Federabschnitte 4 als das gemeinsame Bauteil realisiert sind, wobei das gemeinsame Bauteil einstückig urgeformt ist und nicht aus mehreren Komponenten montiert oder zusammengesetzt wurde. Dies spart deutlich Kosten bei der Fertigung, da aufwendige Montageschritte vermieden werden. Durch die einstückige Ausführung können die Klemmkörper 3 jedoch nicht mehr rollen, sondern werden relativ zu dem Außenhülsenabschnitt 2 bzw. der nicht gezeigten Welle oder Achse gleitend oder maximal leicht schwenkend verschoben.The common component is made of plastic and produced for example by an injection molding process. In particular, all in the 1 shown components and sections part of the common component. A remarkable advantage of the freewheel device 1 is thus that at least the main components outer sleeve section 2 , Clamp body 3 and spring sections 4 are realized as the common component, wherein the common component is in one piece urgeformt and not assembled or assembled from several components. This significantly saves costs during production, since expensive assembly steps are avoided. Due to the one-piece design, the clamping body 3 However, no longer roll, but are relative to the outer sleeve section 2 or the shaft or axis, not shown, slidably or slightly tilted.

Die Klemmkörper 3 sind als zylinderförmige Rollen, insbesondere Vollrollen ausgebildet und erstrecken sich über mindestens 80 %in der axialen Breite des Außenhülsenabschnitts 2. Die Achsen der Klemmkörper 3 sind parallel versetzt zu der Zentralachse Z angeordnet. Durch die breite Erstreckung wird ein langer Linienkontakt zwischen dem Klemmkörper 3 und dem Außenhülsenabschnitt 2 bzw. der nicht dargestellten Welle oder Achse erreicht.The clamp body 3 are formed as cylindrical rollers, in particular full rolls and extend over at least 80% in the axial width of the outer sleeve portion 2 , The axes of the clamp body 3 are arranged offset parallel to the central axis Z. Due to the wide extent of a long line contact between the clamp body 3 and the outer sleeve portion 2 or reaches the shaft or axis, not shown.

Die Federabschnitte 4 sind als Zickzack-Blattfedern ausgebildet, welche als Druckfedern wirken. Die Falten der Federabschnitte 4 verlaufen in axialer Richtung. Mit ihrem einen Ende sind die Federabschnitte 4 an den Klemmkörpern 3 angebunden, mit ihrem anderen Ende münden die Federabschnitte 4 in den Trennabschnitten 5. Die Federabschnitte 4 sind so orientiert, dass sie in tangentialer Richtung zu der Zentralachse Z wirken.The spring sections 4 are designed as zigzag leaf springs, which act as compression springs. The folds of the spring sections 4 run in the axial direction. With one end are the spring sections 4 at the sprags 3 tethered, with their other end open the spring sections 4 in the dividing sections 5 , The spring sections 4 are oriented so that they act in the tangential direction to the central axis Z.

Die Trennabschnitte 5 bilden Klemmkörpertaschen 6 aus, wobei in jeder Klemmkörpertasche 6 ein Klemmkörper 3 und ein Federabschnitt 4 angeordnet sind. Eine Seite der Trennabschnitte 5 in Umlaufrichtung dient als möglicher Anlauf für den Klemmkörper 3, auf der anderen Seite des Trennabschnitts 5 in Umlaufrichtung ist jeweils ein Federabschnitt 4 der benachbarten Tasche 6 angeformt.The separating sections 5 form clamping body pockets 6 out, with in each pinch bag 6 a clamp body 3 and a spring section 4 are arranged. One side of the separating sections 5 in the direction of rotation serves as a possible start for the clamp body 3 , on the other side of the separator 5 in the direction of rotation is in each case a spring section 4 the neighboring bag 6 formed.

In der 3 ist an einer der Klemmkörpertaschen mit Bezugszeichen illustriert, dass jede der Klemmkörpertaschen 6 einen Klemmbereich 7 definiert, wobei in dem Klemmbereich 7 die Klemmkörper 3 in axialer Richtung durch eine erste Seitenwand 8a und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine zweite Seitenwand 8b seitlich geführt und/oder begrenzt sind. Endseitig dient der Trennabschnitt 5 als ein Anschlag in dem Klemmbereich 7.In the 3 is illustrated at one of the clamping body pockets with reference numerals that each of the clamping body pockets 6 a clamping area 7 defined, wherein in the clamping area 7 the clamp body 3 in the axial direction through a first side wall 8a and on the opposite side by a second side wall 8b guided laterally and / or are limited. The end serves the separation section 5 as a stop in the clamping area 7 ,

Die radiale Innenfläche im Klemmbereich 7 und damit – lokal betrachtet – der Boden oder der Grund des Klemmbereichs 7 bzw. der Klemmkörpertasche 6 weist jeweils eine Klemmrampe 9, also einen in Umlaufrichtung den Durchmesser verjüngenden Abschnitt auf. Wird im Betrieb der Klemmkörper 3 die Klemmrampe 9 heraufgeschoben, also in Richtung des Klemmbereichs 7 bewegt, so bewirkt die Durchmesserverjüngung ein Klemmen zwischen dem Klemmkörper 3 und dem Außenhülsenabschnitt 2 auf der radial äußeren Seite und zwischen dem Klemmkörper 3 und der Achse bzw. der Welle auf der radialinneren Seite des Klemmkörpers 3. Der Federabschnitt 4 spannt den Klemmkörper 3 in Richtung des Klemmbereichs 7 bzw. in Richtung der Klemmrampe 9 vor.The radial inner surface in the clamping area 7 and thus - locally considered - the bottom or the bottom of the clamping area 7 or the sprag pocket 6 each has a clamping ramp 9 , So a in the direction of rotation diameter-tapering section. During operation, the clamping body 3 the clamping ramp 9 pushed up, so in the direction of the clamping area 7 moves, the diameter taper causes a jamming between the clamp body 3 and the outer sleeve portion 2 on the radially outer side and between the clamp body 3 and the axis or the shaft on the radially inner side of the clamp body 3 , The spring section 4 clamps the clamp body 3 in the direction of the clamping area 7 or in the direction of the clamping ramp 9 in front.

Damit wird erreicht, dass durch ein einziges Bauteil, insbesondere Spritzgussbauteil, eine vollständig funktionsfähige Freilaufeinrichtung 1 geschaffen ist. Als Material kann neben Kunststoff auch ein Sintermetall hergenommen werden oder die Freilaufeinrichtung 1 im MIM-Verfahren hergestellt werden. Der Vorteil der Freilaufeinrichtung 1 liegt darin, dass keine Montage der Einzelkomponenten erforderlich ist, sondern ein Bauteil aus einem Werkzeug bzw. aus einer Form geschaffen wird. Das Bauteil wird z.B. in einer Form gespritzt und ist somit einteilig und kostengünstig. Die Klemmkörper 3 mit den Federabschnitten 4 sind an den Außenhülsenabschnitt 2 angespritzt. Durch die Seitenwände 8a, b ergibt sich eine axiale, seitliche Begrenzung für die Klemmkörper 3 im Anwendungszustand. Die Freilaufeinrichtung 1 ist insbesondere für kostensensitive Anwendungen mit geringer technischer Anforderung geeignet. Beispielsweise kann durch die Freilaufeinrichtung 1 eine Überlastsicherung oder eine Mitnahmefunktion umgesetzt werden. Ein mögliches Einsatzgebiet ergibt sich aus Office- und IT-Anwendungen, wie z.B. bei Druckern, Kopiergeräten, Faxgeräten oder auch bei Lüftern, im Kfz-Bereich oder bei Deckenventilatoren. Insbesondere können die Freilaufeinrichtungen 1 direkt von der Spritzgussmaschine in die Anwendung verbaut werden.This ensures that by a single component, in particular injection molding, a fully functional freewheel device 1 is created. As a material in addition to plastic, a sintered metal can be taken or the freewheel device 1 produced in the MIM process. The advantage of the freewheel device 1 lies in the fact that no assembly of the individual components is required, but a component is created from a tool or from a mold. The component is, for example, injected in a mold and is thus one-piece and inexpensive. The clamp body 3 with the spring sections 4 are to the outer sleeve section 2 molded. Through the side walls 8a , b results in an axial, lateral boundary for the clamping body 3 in the application state. The freewheel device 1 is particularly suitable for cost-sensitive applications with low technical requirements. For example, by the freewheel device 1 an overload protection or a driving function to be implemented. A possible field of application results from office and IT applications, such as printers, copiers, fax machines, fans, motor vehicles or ceiling fans. In particular, the freewheel devices 1 be installed directly from the injection molding machine into the application.

Hervorzuheben ist, dass die Freilaufeinrichtung 1 als ein in axialer Richtung von einem Werkzeug entformbares Bauteil 2 ausgebildet ist. So sind sowohl die Klemmkörper 3 als auch die Federabschnitte 4 und der Außenhülsenabschnitt 2 hinterschnittfrei ausgebildet. Einzig die Seitenwände 8a, b bilden Problembereiche bei der axialen Entformung, sind jedoch komplementär derart ausgeführt, wie man insbesondere in der 3 erkennen kann, dass diese ebenfalls in axialer Richtung entformt werden können.It should be emphasized that the freewheel device 1 as a demoulded in the axial direction of a tool component 2 is trained. So are both the clamp body 3 as well as the spring sections 4 and the outer sleeve portion 2 formed undercut. Only the side walls 8a , B form problem areas in the axial demolding, but are complementary executed such as, in particular in the 3 can recognize that they can also be removed from the mold in the axial direction.

Die 5 und 6 zeigen eine alternative Ausgestaltung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Klemmkörper 3 statt einer im Querschnitt kreisrunden Form eine in rechteckige oder balkenförmige Form aufweisen. Diese Form ist hinsichtlich der Flächenpressung optimiert. Insbesondere weisen die Klemmkörper 3 eine radial innere und eine radial äußere Oberseite auf, welche einen Krümmungsradius aufweisen, der ähnlich, insbesondere +/–20 %, zu dem Radius zwischen der Klemmrampe 9 und der Zentralachse Z ausgebildet ist. mit der Klemmrampe 9 bzw. mit der nicht gezeigten Achse oder Welle in klemmenden Kontakt treten.The 5 and 6 show an alternative embodiment as a second embodiment of the invention, wherein the clamping body 3 instead of having a circular shape in cross-section in a rectangular or bar-shaped form. This form is optimized in terms of surface pressure. In particular, the clamping body 3 a radially inner and a radially outer top having a radius of curvature similar, in particular +/- 20%, to the radius between the clamping ramp 9 and the central axis Z is formed. with the clamping ramp 9 or come into jammed contact with the axis or shaft, not shown.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Freilaufeinrichtung Freewheel device
22: Außenhülsenabschnitt Outer sleeve section
33: Klemmkörper clamping bodies
44: Federabschnitt spring section
55: Trennabschnitt separating section
66: Klemmkörpertaschen Clamp body bags
77: Klemmbereich clamping range
8a8a: erste Seitenwand first sidewall
8b8b: zweite Seitenwand second side wall
99: Klemmrampe clamping ramp
ZZ: Zentralachse central axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4442404 C2 [0003]

Claims

Freewheel device ( 1 ) for an axle or shaft with an outer sleeve section ( 2 ), wherein the outer sleeve section ( 2 ) a plurality of clamping body pockets ( 6 ), wherein the clamping body pockets ( 6 ) in the circumferential direction about a central axis (Z) of the outer sleeve portion ( 2 ) are distributed, with a plurality of clamping bodies ( 3 ) and spring sections ( 4 ), wherein the clamping body ( 3 ) and the spring sections ( 4 ) in the clamping body pockets ( 6 ) can be arranged, so that the clamping body ( 3 ) by the spring sections ( 4 ) are prestressed in a circumferential direction, characterized in that the outer sleeve section ( 2 ), the plurality of clamping bodies ( 3 ) and the spring sections ( 4 ) are formed as a common component.

Freewheel device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the common component ( 2 . 3 . 4 ) is formed as a plastic part.

Freewheel device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the common component ( 2 . 3 . 4 ) is formed as an injection molded part.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the component ( 2 . 3 . 4 ) is designed as a removable in the axial direction of a tool component.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring sections ( 4 ) each as a zigzag-shaped, accordion-shaped and / or folded leaf spring portion ( 4 ) is trained.

Freewheel device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the leaf spring section ( 4 ) has a constant in the axial direction constant cross-sectional profile.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping body ( 3 ) are formed out of round in cross section.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping body ( 3 ) are rectangular in cross-section.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping body pockets ( 6 ) for each clamping body ( 3 ) a clamping ramp ( 9 ), the clamping ramp ( 9 ) have a diameter-tapering contour in the direction of rotation.

Freewheel device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by separating sections ( 5 ), wherein the separating sections ( 5 ) a portion of the common component ( 2 . 3 . 4 . 5 ) and wherein one side of the separating sections ( 5 ) a forming area for the spring sections ( 4 ) forms and / or the other side a start-up area for the separating body ( 3 ) of the adjacent separation body pocket ( 6 ).

Freewheel device ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the separating sections ( 5 ) are designed so that the clamping body ( 3 ) into the clamping body pockets ( 6 ) and against the separating sections ( 5 ) by the spring sections ( 4 ) can be pressed so that they are self-holding.

Freewheel device ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized by a separate assembly tool, wherein the mounting tool is formed. the clamping bodies ( 3 ) in the clamping body pockets ( 6 ) respectively.