DE102015203922A1

DE102015203922A1 - Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102015203922A1
Application number: DE102015203922.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Reimchen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-08
Also published as: US10364853B2; WO2016138896A1; US20180003246A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring (1) und einen stationär festgelegten Außenring (2) sowie einen radial zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordneten Käfig (3) zur Aufnahme von Klemmkörpern (4). Erfindungsgemäß besteht der Außenring (2) zumindest aus einem Stützring (2a) und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten und mit dem Stützring (2a) drehfest verbundenen Sicherungsring (2b), wobei der Stützring (2a) zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring (2b) zur stationären Festlegung des Außenrings (2) eine Vielzahl radialer Ausbildungen (5) an einer Außenumfangsfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring und einen stationär festgelegten Außenring sowie einen radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Käfig zur Aufnahme von Klemmkörpern.
Gebiet der Erfindung
Solche Freilaufeinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2009 037 255 A1 und der DE 10 2010 053 358 A1 bekannt. Freilaufeinrichtungen, insbesondere Rollenfreiläufe ermöglichen eine Rotation in einer definierten Drehrichtung, während die Drehung in die andere Richtung durch die sich auf Klemmrampen verklemmenden Klemmrollen gesperrt werden kann. Das Anwendungsgebiet solcher Freilaufeinrichtungen erstreckt sich insbesondere auf Wandler- oder Automatikgetrieben im Kraftfahrzeugbereich oder in entsprechenden Industriemaschinen.
Der in der DE 10 2009 037 255 A1 offenbarte Rollenfreilauf umfasst einen zylindrischen Außenring mit an der Innenoberfläche ausgebildeten Klemmrampen, mehrere Klemmrollen, die gegen die Klemmrampen angefedert sind, sowie einen drehfest im Außenring angeordneten Käfig, an dem die Klemmrollen aufgenommen und an dem zur Anfederung der Klemmrollen dienende Federn an Käfigstegen angeordnet sind. Die Käfigstege erstrecken sich dabei zwischen zwei Käfigringen.
Der aus der DE 10 2010 053 358 A1 bekannte Klemmrollenfreilauf weist demgegenüber einen Außenring auf, der über eine Öse von einer Pleuelstange über einen vorgegebenen Winkel angetrieben wird, um über diesen Winkelbereich im klemmenden Betrieb der Klemmrollen Drehmoment auf den Innenring zu übertragen, während bei einer Rückbewegung der Pleuelstange der Klemmrollenfreilauf im Leerlaufmodus überrollt wird. Eine derartige Öse kann aber auch zum stationären festlegen des Außenrings dienen. Ferner ist es auch üblich, dass der Außenring an der Außenumfangsfläche eine Struktur oder Geometrie aufweist, die zur stationären Festlegung des Außenrings dient.
So werden beispielsweise Freilaufeinrichtungen in Automatikgetrieben als Stützelemente und Rücklaufsperren genutzt, um Schaltvorgänge zu realisieren. In der Regel wird der Außenring im Gehäuse stationär festgelegt, wobei dieser wie zuvor erläutert an seiner Außenumfangsfläche eine Geometrie aufweist. Die Außenringe werden sehr stark durch Tangentialkräfte belastet und weisen daher eine massive Bauweise auf. In der Regel wird die Geometrie an der Außenumfangsfläche des Außenrings durch Räumen, Stoßen oder Walzfräsen hergestellt. Aufgrund dieser Verfahren zur Ausbildung der Geometrie an der Außenumfangsfläche des Außenrings, ist die Herstellung des Außenrings relativ zeit- und kostenintensiv. Andere Verfahren wie Sintern oder Schmieden kommen aufgrund zusätzlicher, daraus erwachsender Nachteile weniger in Betracht.
Aufgabenstellung
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine fertigungstechnisch optimierte Freilaufeinrichtung zu schaffen, die besonders einfach, schnell und kostengünstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß besteht der Außenring zumindest aus einem Stützring und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings angeordneten und mit dem Stützring drehfest verbundenen Sicherungsring, wobei der Stützring zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring zur stationären Festlegung des Außenrings eine Vielzahl radialer Ausbildungen an einer Außenumfangsfläche aufweist.
Die Trennung von Stützring und Sicherungsring, die zusammengeführt und miteinander drehfest verbunden den Außenring bilden, erlaubt eine besonders einfache und schnelle Herstellung des Außenrings. Ferner können aufgrund der unterschiedlichen Belastungen zwischen Stützring und Sicherungsring die Abmessungen der beiden Bauteile optimiert werden. Der Stützring bedarf zwar einer massiven Ausführung aufgrund der Tangentialkräfte, die durch das Aufweiten beim Klemmen der Freilaufeinrichtung auftreten, der Sicherungsring hingegen wird von keinen Tangentialkräften belastet, sodass lediglich die Funktion der Verdrehsicherung durch das stationäre Festlegen, insbesondere an einem Gehäuse, erfüllt werden muss. Somit kann der Sicherungsring relativ flach und somit sowohl bauraum- als auch gewichtssparend ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist der Sicherungsring einteilig ausgebildet und umfasst zwei Ringscheiben, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen axial miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist axial zwischen den beiden Ringscheiben eine Aussparung angeordnet. Die Vielzahl radialer Ausbildungen dient als axial angeordnete Brücken zwischen den beiden Ringscheiben. Mithin ist der Sicherungsring besonders gewichtssparend ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist der Sicherungsring spanlos hergestellt. Insbesondere ist der Sicherungsring durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt. Des Weiteren bevorzugt ist der Sicherungsring stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen mit dem Stützring verbunden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Außenring einen radial an einer Innenumfangsfläche des Stützrings angeordneten Rampenring zur Bereitstellung einer Lauffläche für die Klemmkörper auf, wobei der Rampenring drehfest mit dem Stützring verbunden ist. Dadurch entfällt die Ausbildung von Rampen, die als Lauffläche für die Klemmkörper dienen, am Stützring. Der Rampenring wird insbesondere aus einem härteren und verschleißfesteren Werkstoff als der Stützring hergestellt. Ferner ist der Rampenring, wie auch der Sicherungsring besonders flach und somit sowohl bauraum- als auch gewichtssparend ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Rampenring spanlos hergestellt. Insbesondere ist der Rampenring aus einem gewalzten und geschweißten Metallblech hergestellt.
Besonders bevorzugt ist der Rampenring einsatzgehärtet. Dies erhöht insbesondere die Verschleißfestigkeit des Rampenrings. Aufgrund der flachen Ausbildung des Rampenrings ist eine Einsatzhärtung besonders vorteilhaft.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Rampenring kraftschlüssig mit dem Stützring verbunden ist. Insbesondere ist der Rampenring in den Stützring eingepresst.
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
1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung, umfassend einen aus einem Stützring und einem Sicherungsring ausgebildeten Außenring, und
2 eine schematische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung, umfassend einen aus einem Stützring, einem Sicherungsring und einem Rampenring ausgebildeten Außenring.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs einen drehbeweglichen Innenring 1 und einen stationär festgelegten Außenring 2 sowie einen radial zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordneten Käfig 3 zur Aufnahme von – hier nicht dargestellten – Klemmkörpern auf. Der Außenring 2 besteht aus einem Stützring 2a und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings 2a angeordneten und mit dem Stützring 2a drehfest verbundenen Sicherungsring 2b. Dabei ist der Stützring 2a zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen. Demgegenüber weist der Sicherungsring 2b zur stationären Festlegung des Außenrings 2 eine Vielzahl radialer Ausbildungen 5 auf, die an einer Außenumfangsfläche angeordnet sind.
Der Stützring 2a und der Sicherungsring 2b sind stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen miteinander verbunden. Ferner ist der Sicherungsring 2b spanlos, insbesondere durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt. Demgegenüber ist der Stützring 2a massiv ausgebildet und aus einem härtbaren Stahlwerkstoff hergestellt. Für die Herstellung des Stützrings 2a eignet sich insbesondere ein Schmiederohling. An einer Innenumfangsfläche des Stützrings 2a wird eine Lauffläche für die Klemmkörper bereitgestellt. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist der Stützring 2a bzw. zumindest die Lauffläche für die Klemmkörper am Stützring 2a gehärtet.
Nach 2 besteht der Außenring 2 aus einem Stützring 2a, einem Sicherungsring 2b und einem Rampenring 2c. Der Sicherungsring 2b ist dabei radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings 2a angeordnet und drehfest mit dem Stützring 2a verbunden. Ferner ist der Rampenring 2c radial an einer Innenumfangsfläche des Stützrings 2a angeordnet und drehfest mit dem Stützring 2a verbunden. An einer Innenumfangsfläche des Rampenrings 2c ist für jeden im Käfig 3 angeordneten Klemmkörper 4 eine jeweilige Rampe 8 ausgebildet, die als Lauffläche für den jeweiligen Klemmkörper 4 dient. Des Weiteren ist der Rampenring 2c spanlos hergestellt, einsatzgehärtet und kraftschlüssig, insbesondere durch einen Pressverband mit dem Stützring 2a verbunden. Ferner ist der Sicherungsring 2b einteilig ausgebildet und umfasst zwei Ringscheiben 6a, 6b, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen 5 axial miteinander verbunden sind. Mithin ist axial zwischen den beiden Ringscheiben 6a, 6b eine Aussparungen 7 angeordnet, wobei die radialen Ausbildungen 5 als axiale Brücken zwischen den beiden Ringscheiben 6a, 6b dienen und zur stationären Festlegung des Außenrings 2 vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: Außenring
2a: Stützring
2b: Sicherungsring
2c: Rampenring
3: Käfig
4: Klemmkörper
5: radiale Ausbildung
6a, 6b: Ringscheibe
7: Aussparung
8: Rampe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009037255 A1 [0002, 0003]
DE 102010053358 A1 [0002, 0004]

Claims

Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring (1) und einen stationär festgelegten Außenring (2) sowie einen radial zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordneten Käfig (3) zur Aufnahme von Klemmkörpern (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) zumindest aus einem Stützring (2a) und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten und mit dem Stützring (2a) drehfest verbundenen Sicherungsring (2b) besteht, wobei der Stützring (2a) zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring (2b) zur stationären Festlegung des Außenrings (2) eine Vielzahl radialer Ausbildungen (5) an einer Außenumfangsfläche aufweist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) einteilig ausgebildet ist und zwei Ringscheiben (6a, 6b) umfasst, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen (5) axial miteinander verbunden sind.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) spanlos hergestellt ist
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) stoffschlüssig mit dem Stützring (2a) verbunden ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) einen radial an einer Innenumfangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten Rampenring (2c) zur Bereitstellung einer Lauffläche für die Klemmkörper (4) aufweist, wobei der Rampenring (2c) drehfest mit dem Stützring (2a) verbunden ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) spanlos hergestellt ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) einsatzgehärtet ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) kraftschlüssig mit dem Stützring (2a) verbunden ist.