DE102015201403B4 - Rücklaufsperre und Verteilergetriebe mit einer solchen Rücklaufsperre - Google Patents
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Abstract
Rücklaufsperre (1), umfassend einen drehbeweglichen Innenring (2) und einen stationär festgelegten Außenring (3) sowie einen radial zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) angeordneten Käfig (4) mit mehreren Rollenpaaren (5a, 5b) jeweils bestehend aus zwei Rollen (6a, 6b), wobei zwischen den beiden Rollen (6a, 6b) des jeweiligen Rollenpaares (5a, 5b) mindestens ein Federelement (7a) zum Anfedern der Rollen (6a, 6b) zumindest gegen den Außenring (3) angeordnet ist, wobei an einer Außenumfangsfläche des Innenrings (2) für jede Rolle (6a, 6b) des jeweiligen Rollenpaares (5a, 5b) eine Klemmrampe (8a, 8b) ausgebildet ist, wobei an der Außenumfangsfläche des Innenrings (2) mindestens ein radial nach außen ausgebildeter Nocken (9a) angeordnet ist, der in eine am Käfig (4) ausgebildeten Nut (10a) greift, wobei der mindestens eine Nocken (9a) in Umfangsrichtung kleiner ausgebildet ist als die Nut (10a), wobei durch eine Relativbewegung des Käfigs (4) zum Innenring (2) die jeweilige Rolle (6a, 6b) des jeweiligen Rollenpaares (5a) sowohl an der jeweiligen Klemmrampe (8a, 8b) als auch am Außenring (3) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass direkt angrenzend an der jeweiligen Klemmrampe (8a, 8b) eine radiale Vertiefung (11a, 11b) am Innenring (2) ausgebildet ist, wobei jeweils nur eine Rolle (6a, 6b) des jeweiligen Rollenpaares (5a, 5b) gleichzeitig am Innenring (2) und am Außenring (3) zur Anlage kommt und die jeweils andere Rolle (6b, 6a) des jeweiligen Rollenpaares (5a, 5b) aufgrund der jeweiligen radialen Vertiefung (11b, 11a) zumindest nicht am Innenring (2) zur Anlage kommt, und wobei die beiden jeweiligen Klemmrampen (8a, 8b) des jeweiligen Rollenpaares (5a, 5b) in Umfangsrichtung gegenläufig voneinander wegführend ausgebildet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre, umfassend einen drehbeweglichen Innenring und einen stationär festgelegten Außenring sowie einen radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Käfig mit mehreren Rollenpaaren jeweils bestehend aus zwei Rollen, wobei zwischen den beiden Rollen des jeweiligen Rollenpaares mindestens ein Federelement zum Anfedern der Rollen zumindest gegen den Außenring angeordnet ist, wobei an einer Außenumfangsfläche des Innenrings für jede Rolle des jeweiligen Rollenpaares eine Klemmrampe ausgebildet ist.
- Ferner betrifft die Erfindung ein Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Rücklaufsperre.
- Gebiet der Erfindung
- Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik gehen Verteilergetriebe hervor, die mit einer Kupplungsvorrichtung zur Einstellung eines variablen Drehmoments ausgestattet sind. Die Höhe des von der Kupplungsvorrichtung zu übertragenden Drehmoments ist dabei von einer Anpresskraft eines auf die Kupplungsvorrichtung wirkenden Aktuators abhängig. In der Regel wird der Aktuator von einem Elektromotor über ein Schneckentrieb angetrieben, um die Position der Kupplungsvorrichtung und somit die Höhe des Drehmoments einzustellen. Die Eingestellte Position wird dann durch Aufrechterhalten der Stromversorgung des Elektromotors gehalten. Nachteilig ist der daraus resultierende Stromverbrauch. Ein Ausschalten des Elektromotors würde mit einem Verlust der zuvor eingestellten Position einhergehen.
- Als gattungsbildender Stand der Technik ist die
DE 38 34 198 C2 anzusehen. Diese beschreibt ein Klemmgesperre, bei dem radial zwischen einem Außenring und einem Innenring mehrere Rollenpaare angeordnet sind. Zwischen diesen Rollenpaaren ist ein Federelement vorgesehen, welches die Rollen entweder gegen den Außen- oder Innenring anfedert. - Aus der
DE 195 81 436 C1 geht ein Klemmgesperre, bestehend aus einem Gehäuse mit einer inneren zylindrischen Klemmfläche, mit gegenüber dem Gehäuse drehbaren Antriebselementen und Abtriebselementen, die koaxial zu der zylindrischen Klemmfläche angeordnet sind hervor. Das Abtriebselement ist mit der Klemmfläche zugewandten Klemmrampen versehen, auf denen – aus zwei, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Klemmrollen gebildete – Klemmrollenpaare angeordnet sind, deren beide Klemmrollen mittels eines zwischen ihnen angeordneten Federelementes voneinander weg gegen die Klemmfläche und die Klemmrampen angefedert sind. Ferner ist das Abtriebselement mit Anschlägen für – zwischen zwei einander benachbarten Klemmrollenpaaren eingreifende – Klauen des Antriebselementes versehen. Dabei weisen die Klauen an ihren den Anschlägen zugewandten Seiten Anlagen für je eine Klemmrolle eines Klemmrollenpaares auf, wobei ein Umfangsspiel zwischen den Anschlägen und den Klauen größer als ein Umfangsspiel zwischen den Anlagen und den Klemmrollen ausgebildet ist. Des Weiteren weist das Abtriebselement ein dünnwandiges Blechteil auf, das an mehreren, über den Umfang verteilten Stellen unter Bildung von Mulden nach radial innen gezogen ist, wobei umfangsseitig angeordnete Wände der Mulden die Anschläge bilden, und mit den Klemmrampen versehene Plateaus umfangsseitig begrenzen. - Aufgabenstellung
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine besonders zuverlässige, zweiseitig wirkende Rücklaufsperre zu schaffen, die insbesondere in einem Verteilergetriebe zum Einsatz kommt.
- Erfindungsgemäße Lösung
- Erfindungsgemäß ist an der Außenumfangsfläche des Innenrings mindestens ein radial nach außenausgebildeter Nocken angeordnet, der in eine am Käfig ausgebildeten Nut greift, wobei der mindestens eine Nocken in Umfangsrichtung kleiner ausgebildet ist als die Nut, wobei durch eine Relativbewegung des Käfigs zum Innenring die jeweilige Rolle des jeweiligen Rollenpaares sowohl an der jeweiligen Klemmrampe als auch am Außenring zur Anlage kommt. Mit anderen Worten erfordert eine Aktivierung der Sperrfunktion der Rücklaufsperre zunächst ein Positionieren der jeweiligen Rolle des jeweiligen Rollenpaares an der jeweiligen Klemmrampe. Durch das zur Anlagekommen der jeweiligen Rolle an der jeweiligen Klemmrampe und am Außenring befindet sich die jeweilige Rolle in Bereitschaft eine Sperrung des Innenrings bei Drehrichtungsumkehr des Innenrings auszulösen. Aufgrund eines symmetrischen Aufbaus und der Rollenpaare gilt diese Funktionsweise für beide Drehrichtungen der Rücklaufsperre. Somit wirkt die Rücklaufsperre zweiseitig.
- Erfindungsgemäß ist direkt angrenzend an einer jeweiligen Klemmrampe eine radiale Vertiefung am Innenring ausgebildet, sodass jeweils nur eine Rolle des jeweiligen Rollenpaares gleichzeitig am Innenring und am Außenring zur Anlage kommt und die jeweils andere Rolle des jeweiligen Rollenpaares aufgrund der jeweiligen radialen Vertiefung zumindest nicht am Innenring zur Anlage kommt. Dadurch wird ein gleichzeitiges zur Anlagekommen beider Rollen eines jeweiligen Rollenpaares an der jeweiligen Klemmrampe und am Außenring verhindert, sodass ein gegenseitiges Verklemmen der Rollen ausgeschlossen werden kann.
- Gemäß der Erfindung sind die beiden jeweiligen Klemmrampen des jeweiligen Rollenpaares in Umfangsrichtung gegenläufig voneinander wegführend ausgebildet. Mithin wird jeweils nur eine Rolle des jeweiligen Rollenpaares durch Drehung des Käfigs an der jeweiligen Klemmrampe in Position gebracht. Vorteilhafterweise können die beiden jeweiligen Klemmrampen des jeweiligen Rollenpaares in Umfangsrichtung gegenläufig aufeinander zulaufend ausgebildet sein.
- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Federelemente zwischen den beiden Rollen des jeweiligen Rollenpaares angeordnet, wobei jedes der beiden Federelemente sich an einem jeweiligen, am Käfig ausgebildeten Steg abstützt. Dadurch kommt das jeweilige Federelement in Umfangsrichtung an der jeweiligen Rolle und an dem jeweiligen Steg zur Anlage. Denkbar ist aber auch die Anordnung eines einzigen Federelements, das sich direkt an den beiden Rollen abstützt.
- Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei Rollenpaare gleichmäßig über den Umfang am Käfig verteilt. Alternativ können aber auch zwei Rollenpaare gegenüberliegend am Käfig angeordnet sein. Bei größeren Belastungen ist die Anordnung von mehr als drei Rollenpaaren gleichmäßig über den Umfang am Käfig denkbar.
- Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei Nocken gleichmäßig über den Umfang am Innenring verteilt. Mithin weist der Käfig dementsprechend auch drei Nuten auf. Zwischen jeweils zwei Nuten befindet sich jeweils ein Rollenpaar. Umfangsseitig an den Nocken sowie an den Nuten sind Anschlagflächen ausgebildet, an denen ein zur Anlagekommen des Käfigs an den Nocken bei Drehung des Käfigs realisiert wird. Denkbar ist aber auch die Ausbildung von nur einem Nocken der mit einer Nut zusammenwirkt. Je nach Größe des zu übertragenden Drehmoments kann die Nockenanzahl und somit auch die Nutanzahl variieren.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Innenring und der Außenring zumindest durch Tiefziehen aus einem metallischen Blechmaterial hergestellt sind. Ferner sind auch weitere Bearbeitungsschritte wie Biegen oder Stanzen denkbar. Demgegenüber ist der Käfig aus einem Polymer oder einem Sintermetall ausgebildet, wodurch insbesondere eine endformnahe Herstellung möglich ist.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
-
1a eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre, umfassend einen Innenring, einen Außenring und einen radial dazwischen angeordneten Käfig, wobei der Käfig sich in einer ersten Position befindet, -
1b eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre aus1 , wobei der Käfig sich in einer zweiten Position befindet, -
1c eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre aus1 , wobei der Käfig sich in einer dritten Position befindet, -
2 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Käfigs aus den1a bis1c , -
3 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Innenrings aus den1a bis1c , und -
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Verteilergetriebes mit einer Rücklaufsperre gemäß1a . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Gemäß den
1a ,1b und1c weist eine erfindungsgemäße Rücklaufsperre1 , einen drehbeweglichen Innenring2 und einen stationär an einem – hier nicht dargestellten – Gehäuse festgelegten Außenring3 , sowie einen radial zwischen dem Innenring2 und dem Außenring3 angeordneten Käfig4 auf. Dabei sind der Innenring2 und der Außenring3 durch Tiefziehen aus einem metallischen Blechmaterial hergestellt. Demgegenüber ist der Käfig4 aus einem Polymer im Spritzgussverfahren hergestellt. In dem Käfig4 sind drei Rollenpaare5a ,5b ,5c angeordnet und gleichmäßig über den Umfang des Käfigs4 verteilt. Zwischen den beiden Rollen6a ,6b des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b ,5c sind zwei Federelemente7a ,7b zum Anfedern der Rollen6a ,6b angeordnet, wobei jedes der beiden Federelemente7a ,7b sich an einem jeweiligen, am Käfig4 ausgebildeten Steg12a ,12b abstützt. An einer Außenumfangsfläche des Innenrings2 ist für jede Rolle6a ,6b des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b ,5c eine Klemmrampe8a ,8b ausgebildet. Die beiden jeweiligen Klemmrampen8a ,8b des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b sind in Umfangsrichtung gegenläufig voneinander wegführend ausgebildet. - Ferner sind an der Außenumfangsfläche des Innenrings
2 auch drei radial nach außen ausgebildete Nocken9a ,9b ,9c angeordnet, die in am Käfig4 ausgebildeten Nuten10a ,10b ,10c greifen. Die Nocken9a ,9b ,9c sind in Umfangsrichtung kleiner ausgebildet als die Nuten10a ,10b ,10c , sodass durch eine Relativbewegung des Käfigs4 zum Innenring2 die jeweilige Rolle6a ,6b des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b ,5c sowohl an der jeweiligen Klemmrampe8a ,8b als auch am Außenring3 zur Anlage kommt. Des Weiteren ist direkt angrenzend an einer jeweiligen Klemmrampe8a ,8b eine radiale Vertiefung11a ,11b am Innenring2 ausgebildet, sodass jeweils nur eine Rolle6a ,6b des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b ,5c gleichzeitig am Innenring2 und am Außenring3 zur Anlage kommt und die jeweils andere Rolle6b ,6a des jeweiligen Rollenpaares5a ,5b ,5c aufgrund der jeweiligen radialen Vertiefung11b ,11a zumindest nicht am Innenring2 zur Anlage kommt. -
1a zeigt eine Mittelposition der Rücklaufsperre1 . In dieser Position kommen weder die Rollenpaare5a ,5b ,5c am Innenring2 zur Anlage, noch die Nocken9a ,9b ,9c am Käfig4 . - Demgegenüber zeigt
1b eine zweite Position der Rücklaufsperre1 , wobei nun der Käfig4 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wurde. Dadurch kommen die jeweiligen Rollen6a an der jeweiligen Klemmrampe8a zur Anlage und sind bereit bei einer ungewollten Drehrichtungsumkehr eine Sperrfunktion auszulösen. Die jeweiligen Rollen6b werden derart vom Käfig4 gehalten, dass ein zur Anlagekommen an der jeweiligen Klemmrampe8b sicher verhindert wird. Ferner trägt hierzu auch die jeweilige radiale Vertiefung11b bei. - Gemäß
1c befindet sich die Rücklaufsperre in einer dritten Position. Der Käfig4 kommt umfangsseitig an den Nocken9a ,9b ,9c zur Anlage und ermöglicht eine Mitnahme des Innenrings2 . Über die jeweiligen Rollen6a wird der Leerlauf realisiert. Eine ungewollte Drehrichtungsumkehr des Innenrings2 hätte eine Sperrung der Rücklaufsperre über die jeweiligen Rollen6a zur Folge. -
2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Käfigs4 . In dieser Darstellung sind besonders gut die Nuten10a ,10b ,10c sowie die am Käfig4 ausgebildeten Stege12a ,12b zu erkennen. -
3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Innenrings2 . Der Innenring2 ist gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel topfförmig ausgebildet. Besonders gut sind in dieser Darstellung die Klemmrampen8a ,8b mit den dazugehörigen radialen Vertiefung11a ,11b sowie die Nocken9a ,9b ,9c erkennbar. - Gemäß
4 umfasst ein erfindungsgemäßes Verteilergetriebe13 eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs eine Kupplungseinheit14 , einen Aktuator15 , einen Elektromotor16 sowie die zuvor beschriebene Rücklaufsperre1 . Der Elektromotor16 treibt dabei über eine Antriebswelle17 den Käfig4 der Rücklaufsperre1 an. Der Käfig4 überträgt die Drehbewegung wie zuvor beschrieben auf den Innenring2 , der wiederum mit einer Abtriebswelle18 verbunden ist. Über die Abtriebswelle18 ist der die Kupplungseinheit14 steuernde Aktuator15 mit der Rücklaufsperre1 verbunden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rücklaufsperre
- 2
- Innenring
- 3
- Außenring
- 4
- Käfig
- 5a–5c
- Rollenpaar
- 6a, 6b
- Rolle
- 7a, 7b
- Federelement
- 8a, 8b
- Klemmrampe
- 9a–9c
- Nocken
- 10a–10c
- Nut
- 11a, 11b
- radiale Vertiefung
- 12a, 12b
- Steg
- 13
- Verteilergetriebe
- 14
- Kupplungseinheit
- 15
- Aktuator
- 16
- Elektromotor
- 17
- Antriebswelle
- 18
- Abtriebswelle
Claims (8)
- Rücklaufsperre (
1 ), umfassend einen drehbeweglichen Innenring (2 ) und einen stationär festgelegten Außenring (3 ) sowie einen radial zwischen dem Innenring (2 ) und dem Außenring (3 ) angeordneten Käfig (4 ) mit mehreren Rollenpaaren (5a ,5b ) jeweils bestehend aus zwei Rollen (6a ,6b ), wobei zwischen den beiden Rollen (6a ,6b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) mindestens ein Federelement (7a ) zum Anfedern der Rollen (6a ,6b ) zumindest gegen den Außenring (3 ) angeordnet ist, wobei an einer Außenumfangsfläche des Innenrings (2 ) für jede Rolle (6a ,6b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) eine Klemmrampe (8a ,8b ) ausgebildet ist, wobei an der Außenumfangsfläche des Innenrings (2 ) mindestens ein radial nach außen ausgebildeter Nocken (9a ) angeordnet ist, der in eine am Käfig (4 ) ausgebildeten Nut (10a ) greift, wobei der mindestens eine Nocken (9a ) in Umfangsrichtung kleiner ausgebildet ist als die Nut (10a ), wobei durch eine Relativbewegung des Käfigs (4 ) zum Innenring (2 ) die jeweilige Rolle (6a ,6b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ) sowohl an der jeweiligen Klemmrampe (8a ,8b ) als auch am Außenring (3 ) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass direkt angrenzend an der jeweiligen Klemmrampe (8a ,8b ) eine radiale Vertiefung (11a ,11b ) am Innenring (2 ) ausgebildet ist, wobei jeweils nur eine Rolle (6a ,6b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) gleichzeitig am Innenring (2 ) und am Außenring (3 ) zur Anlage kommt und die jeweils andere Rolle (6b ,6a ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) aufgrund der jeweiligen radialen Vertiefung (11b ,11a ) zumindest nicht am Innenring (2 ) zur Anlage kommt, und wobei die beiden jeweiligen Klemmrampen (8a ,8b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) in Umfangsrichtung gegenläufig voneinander wegführend ausgebildet sind. - Rücklaufsperre (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Federelemente (7a ,7b ) zwischen den beiden Rollen (6a ,6b ) des jeweiligen Rollenpaares (5a ,5b ) angeordnet sind, wobei jedes der beiden Federelemente (7a ,7b ) sich an einem jeweiligen, am Käfig (4 ) ausgebildeten Steg (12a ,12b ) abstützt. - Rücklaufsperre (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Rollenpaare (5a ,5b ,5c ) gleichmäßig über den Umfang am Käfig (4 ) verteilt sind. - Rücklaufsperre (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Nocken (9a –9c ) gleichmäßig über den Umfang am Innenring (2 ) verteilt sind. - Rücklaufsperre (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2 ) und der Außenring (3 ) zumindest durch Tiefziehen aus einem metallischen Blechmaterial hergestellt sind. - Verteilergetriebe (
13 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kupplungseinheit (14 ) zur Übertragung eines variablen Drehmoments, wobei die Kupplungseinheit (14 ) zur Variierung des Drehmoments zumindest mittelbar von einem Aktuator (15 ) steuerbar ist, wobei ferner der Aktuator (15 ) zumindest mittelbar von einem Elektromotor (16 ) steuerbar ist, und wobei zwischen dem Elektromotor (16 ) und dem Aktuator (15 ) eine Rücklaufsperre (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet ist. - Verteilergetriebe (
13 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (15 ) über eine Antriebswelle (17 ) mit dem Käfig (4 ) der Rücklaufsperre (1 ) wirkverbunden ist. - Verteilergetriebe (
13 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (15 ) über eine Abtriebswelle (18 ) mit dem Innenring (2 ) der Rücklaufsperre (1 ) wirkverbunden ist.
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