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Die Erfindung betrifft einen Freilauf, mit dessen Hilfe wahlweise eine Drehmomentübertragung zugelassen oder unterbrochen werden kann, beispielsweise zur wahlweisen Zuschaltung einer elektrischen Maschine an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Ein in 1 dargestellter als beidseitiger Klinkenfreilauf ausgestalteter bekannter Freilauf 10 weist einen als Innenring ausgestalteten ersten Ring 12 und einen koaxial zum Innenring 12 angeordneten relativ verdrehbaren als Außenring ausgestalteten zweiten Ring 14 auf. Der Innenring 12 weist mehrere Aufnahmetaschen 16 auf, in die jeweils ein als Sperrklinke ausgestaltetes erstes Sperrelement 18 schwenkbar eingesetzt ist, so dass das erste Sperrelement 18 zwischen der dargestellten Sperrstellung, in der das erste Sperrelement 18 bei einer Relativdrehung in eine erste Umfangsrichtung in eine Sperrvertiefung 20 des Außenrings 14 eingreift, und einer Freilaufstellung, in der das erste Sperrelement 18 bei einer Relativdrehung in eine der ersten Umfangsrichtung entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung gegen die Federkraft einer Stützfeder 22 aus der Sperrvertiefung 20 von dem Außenring 14 herausgedrückt wird, verschwenkt werden kann. Durch die Lagerung der ersten Sperrelemente 18 an dem ersten Ring 12 ist der erste Ring 12 mit den ersten Sperrelementen 18 mitdrehend ausgestaltet, während der zweite Ring 14 relativ zu den ersten Sperrelementen 18 verdrehbar ausgestaltet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zweite Sperrelement 24 vorgesehen, die zwischen der dargestellten Sperrstellung, in der das zweite Sperrelement 24 bei einer Relativdrehung in der zweiten Umfangsrichtung in die Sperrvertiefung 20 des Außenrings 14 eingreift, und der Freilaufstellung, in der das zweite Sperrelement 24 bei einer Relativdrehung in der ersten Umfangsrichtung gegen die Federkraft der Stützfeder 22 aus der Sperrvertiefung 20 von dem Außenring 14 herausgedrückt wird, verschwenkt werden können. Der Freilauf 10 weist ferner einen Entkoppler 26 auf, mit dessen Hilfe Drehzahlschwankungen im einzuleitenden Drehmoment gedämpft werden können. Hierzu weist der Entkoppler 26 ein Eingangselement 30 zum Einleiten des Drehmoments, ein Ausgangselement 28 zum Ausleiten des Drehmoments an den Außenring 14 und ein mit dem Eingangselement 28 und dem Ausgangselement 30 koppelbares als Bogenfeder ausgestaltetes Energiespeicherelement 32 auf.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschemissionen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschemissionen ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Freilauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Freilauf, insbesondere beidseitiger Klinkenfreilauf, zum Sperren oder Unterbrechen einer Drehmomentübertragung, insbesondere zur wahlweisen Zuschaltung einer elektrischen Maschine an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem, insbesondere als Innenring ausgestalten, ersten Ring zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments, einem mit radialer Toleranz im Wesentlichen koaxial zum ersten Ring angeordneten, insbesondere als Außenring ausgestalteten, zweiten Ring zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments, mehreren zwischen einer Sperrstellung und einer Freilaufstellung bewegbaren, insbesondere verschwenkbaren, ersten Sperrelementen, wobei das erste Sperrelement in der Sperrstellung den ersten Ring mit dem zweiten Ring zur Drehmomentübertragung in einer ersten Umfangsrichtung sperrt und in der Freilaufstellung eine Relativdrehung des ersten Rings zum zweiten Ring zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung zulässt, und einem mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Ring und dem zweiten Ring angreifbaren Bremselement zur Dämpfung von Anschlagskräften des ersten Rings und/oder des zweiten Rings an den ersten Sperrelementen.
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Durch das aufgrund von Fertigungstoleranzen unvermeidbare und zur leichteren Montage gegebenenfalls bewusst vorgesehene radiale Spiel zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring ist es leicht möglich, dass das erste Sperrelement von dem relativ zu dem ersten Sperrelement verdrehbaren Ring abheben kann, wenn eine Drehrichtungsumkehr des ersten Rings zum zweiten Ring auftritt und/oder kein oder nur ein geringes Drehmoment anliegt. Beispielsweise bei einem ausgeschalteten Kraftfahrzeugmotor findet ein Drehmomentfluss über den im Antriebsstrang vorgesehenen Freilauf, beispielsweise zur Anbindung einer zum Antrieb von Nebenaggregaten vorgesehenen Riemenscheibe an eine Motorwelle des Kraftfahrzeugmotors, nicht statt. Hierbei ist es jedoch möglich, dass eine kurzzeitige Drehrichtungsumkehr in dem Freilauf auftreten kann. Diese Drehrichtungsumkehrungen können dazu führen, dass der zum ersten Sperrelement relativ verdrehbare Ring von dem ersten Sperrelement abheben und nachfolgend an dem ersten Sperrelement anschlagen kann, wodurch unnötige Bauteilbelastungen und Geräuschemissionen durch Anschlaggeräusche entstehen können. Diese zu einer kurzzeitigen Drehrichtungsumkehr in dem Freilauf führenden externen Krafteinflüsse können beispielsweise durch Drehungleichförmigkeiten des Kraftfahrzeugmotors verursacht werden, beispielsweise wenn sich die Lastaufnahme eines an dem Kraftfahrzeugmotor angekoppelten Nebenaggregats ändert. So kann beispielsweise ein an dem Kraftfahrzeugmotor ankoppelbarer Startergenerator seinen Betriebszustand zwischen einem Motorbetrieb, einem Generatorbetrieb oder einem im Wesentlichen lastlosen Mitdrehen ändern und dadurch plötzlich auftretende Ungleichförmigkeiten im Drehmoment und in der Drehzahl der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors verursachen.
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Durch das Bremselement kann jedoch eine freie Relativdrehung des ersten Rings zu dem zweiten Ring und dadurch eine freie Relativdrehung des ersten Sperrelements zu dem relativ zu dem ersten Sperrelement verdrehbaren Ring vermieden werden und die Relativdrehung zumindest geringfügig erschwert werden. Ein geräuschbehaftetes Hin- und Herdrehen, das mit einem Anschlagen des relativ verdrehbaren Rings an dem ersten Sperrelement verbunden wäre, bei in einem im Wesentlichen lastfreien Zustand des Freilaufs durch externe Krafteinflüsse kann dadurch vermieden oder zumindest erschwert werden. Eine bewusste Drehrichtungsumkehr im regulären Betrieb des Freilaufs wird durch das Bremselement jedoch nicht beeinträchtigt, da das Bremselement im Wesentlichen nur geringe Drehmomente kompensiert und/oder abfängt, während im regulären Betrieb des Kraftfahrzeugmotors grundsätzlich wesentliche höhere Drehmomente in den Freilauf eingeleitet werden, die ohne signifikanten Leistungsverluste durch das Bremselement eine Relativdrehung des ersten Rings zum zweiten Ring bewirken können. Ferner greift das Bremselement mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Ring und dem zweiten Ring und nicht an einem ortsfesten Bauteil in der Umgebung des Freilaufs an, so dass auch bei einem im Wesentlichen lastfreien Mitdrehen des Freilaufs ein Abheben von dem ersten Sperrelement und unnötige Geräuschemissionen vermieden werden können. Mit Hilfe des Bremselements kann ein Abheben und Anschlagen der Ringe an dem ersten Sperrelement in einem Betriebszustand mit keinen oder nur geringen zu übertragenden Drehmomenten vermieden werden, so dass ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit geringen Geräuschemissionen ermöglicht ist.
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Der erste Ring kann als Innenring ausgestaltet sein, während der zweite Ring als Außenring ausgestaltet ist. Alternativ kann der erste Ring als Außenring ausgestaltet sein, während der zweite Ring als Innenring ausgestaltet ist. Insbesondere sind die mehreren ersten Sperrelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Der erste Ring und/oder der zweite Ring weist insbesondere eine Sperrvertiefung auf, in welche das erste Sperrelement insbesondere von einem Schaltring und/oder einem Federelement in die Sperrstellung hinein gedrückt werden kann, um zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring ein Drehmoment zu übertragen. In der Sperrstellung kann das erste Sperrelement insbesondere formschlüssig zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring verklemmt sein. Insbesondere können in Umfangsrichtung mehrere Stützkörper, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, vorgesehen sein, beispielsweise um eine Dreipunktzentrierung des ersten Rings an dem zweiten Ring erreichen zu können. Bei mehreren, insbesondere mehr als drei, Stützkörpern kann die Zentrierung verbessert und das Risiko, dass ein Kraftfluss über nur ein Sperrelement erfolgt, reduziert sein.
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Die sich zwischen dem Sperrelement und dem sich relativ zu dem Sperrelement verdrehbaren Ring in Sperrstellung ergebene Fertigungstoleranz kann sich insbesondere zusammensetzen durch eine Lagetoleranz einer beispielsweise in dem mit dem Sperrelement mitdrehenden Ring vorgesehenen Aufnahmetasche zur schwenkbaren Lagerung des Sperrelements, einer Fertigungstoleranz bei der Formgebung der Aufnahmetasche, einer Lagetoleranz des Sperrelements in der Aufnahmetasche, einer Fertigungstoleranz des Sperrelements, insbesondere bezüglich der Länge des Sperrelements, einer Lagetoleranz einer in dem relativ zu dem Sperrelement verdrehbaren Ring vorgesehenen Sperrvertiefung und einer Fertigungstoleranz bei der Formgebung der Sperrvertiefung. Die Fertigungstoleranz zwischen dem Sperrelement und dem zweiten Ring ist somit das Ergebnis einer längeren Toleranzkette, so dass eine Erhöhung der Toleranzanforderungen zu einer erhebliche Erhöhung der Herstellungskosten des Freilaufs führen würde. Ferner kann die radiale Toleranz des ersten Rings zum zweiten Ring und eine insbesondere dadurch erreichbare schwimmende Lagerung des zweiten Rings an dem ersten Ring oder umgekehrt durchaus vorteilhaft sein, beispielsweise um die Montage des Freilaufs zu vereinfachen und Toleranzen ausgleichen zu können. Ferner kann durch die schwimmende Lagerung ein separates Lager zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring eingespart werden.
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Der Freilauf kann insbesondere in einer mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelten Riemenscheibe, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten und/oder zur Anbindung eines vorzugsweise als Startergenerators ausgebildeten Starters zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, vorgesehen sein, um die Riemenscheibe über den Freilauf mit der Antriebswelle zu koppeln. Insbesondere kann über die Riemenscheibe eine elektrische Maschine an einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angekoppelt werden. Der Freilauf kann insbesondere als einseitiger schaltbarer Freilauf oder zweiseitig schaltbarer Freilauf ausgestaltet sein. Der Freilauf kann beispielsweise als Klinkenfreifreilauf, Klemmkörperfreilauf oder Rollenfreilauf ausgestaltet sein. Hierzu kann das erste Sperrelement insbesondere als schwenkbar gelagerte Sperrklinke ausgestaltet sein, die vorzugsweise in der Sperrstellung in eine Sperrvertiefung hinein geschwenkt sein kann. Das erste Sperrelement kann auch als Klemmkörper ausgestaltet sein, der beispielweise in einem Käfig kippbar gelagert sein kann und von einem Schaltring in eine bei der Drehmomentübertragung insbesondere selbstverstärkende Klemmposition in der Sperrstellung verkippt werden kann. Das erste Sperrelement kann auch als Rollkörper, beispielsweise Zylinder oder Kugel, ausgestaltet sein, der von einem Schaltring in Umfangsrichtung entlang einer schiefen Ebene in eine bei der Drehmomentübertragung insbesondere selbstverstärkende Klemmposition in der Sperrstellung verlagert werden kann. Je nach Ausgestaltung des ersten Sperrelements kann das erste Sperrelement bei der Bewegung zwischen der Freilaufstellung und der Sperrstellung eine Schwenkbewegung, eine Verlagerung in radialer Richtung und/oder eine Verlagerung in Umfangsrichtung ausführen. Wenn der zweite Ring den ersten Ring überholt, kann im gesperrten Zustand des Freilaufs von dem zweiten Ring eine Drehmomentübertragung an den ersten Ring in der ersten Umfangsrichtung erfolgen. Wenn der erste Ring den zweiten Ring überholt, kann im gesperrten Zustand des Freilaufs von dem ersten Ring eine Drehmomentübertragung an den zweiten Ring in einer der ersten Umfangsrichtung entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung erfolgen. Insbesondere ist ein Schaltring zum Bewegen der ersten Sperrelemente zwischen der Freilaufstellung und der Sperrstellung vorgesehen. Der Schaltring kann beispielsweise mit Hilfe eines Aktors vorzugsweise gegen die Federkraft einer Rückstellfeder betätigt werden. Die Rückstellfeder kann den Schaltring bei einer nachlassenden Betätigungskraft des Aktors in eine definierte Ausgangsstellung zurück bewegen. Vorzugsweise sind zweite Sperrelemente zur Übertragung eines Drehmoments in einer der Übertragungsrichtung der ersten Sperrelemente entgegen gesetzten Umfangsrichtung vorgesehen, wobei die zweiten Sperrelemente insbesondere von einem zweiten Schaltring oder dem für die ersten Sperrelemente vorgesehenen Schaltring zwischen der Sperrstellung und der Freilaufstellung bewegt werden können. Die zweiten Sperrelemente sind insbesondere analog, insbesondere spiegelbildlich, zu den ersten Sperrelementen ausgestaltet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Bremselement oder ein separates weiteres Bremselement mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Ring und dem zweiten Ring zur Dämpfung von Anschlagkräften des ersten Rings und/oder des zweiten Rings an den zweiten Sperrelementen angreift. Die nachfolgenden Erläuterungen bezüglich des ersten Sperrelements gelten vorzugsweise für das gegebenenfalls vorgesehene mindestens eine zweite Sperrelement entspechend.
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Insbesondere ist das Bremselement zwischen einer Bremsposition, in welcher das Bremselement mittelbar oder unmittelbar an dem ersten Ring und dem zweiten Ring angreift, und einer Freiposition, in welcher das Bremselement von dem ersten Ring und/oder dem zweiten Ring abgekoppelt ist, schaltbar ausgeführt. Dies ermöglicht es das Bremselement nur in Situationen zu aktivieren, in denen ein im Wesentlichen lastloser Betriebszustand des Freilaufs zu erwarten ist. Dadurch kann insbesondere in Betriebszuständen, in denen eine Drehmomentübertragung nur in einer Drehrichtung oder ein bewusster Wechsel der Drehrichtung mindestens eines der Ringe zu erwarten ist oder sich sämtliche Sperrelement in der Freilaufposition befinden, eine Aktivierung des Bremselements vermieden werden. In einer Freilaufsituation des Freilaufs kann das Bremselement, insbesondere eine Reibung des Bremselements, zur Vermeidung von Reibungsverlusten deaktiviert werden, während in anderen Betriebssituationen, in denen das Bremselement benötigt wird oder zumindest nicht stört, aktiviert werden kann. Unnötige Leistungsverluste, beispielsweise durch an dem Bremselement auftretenden Reibungsverluste, können dadurch vermieden werden. Beispielsweise kann zum Schalten des Bremselements zwischen der Bremsposition und der Freiposition ein Aktor zum Bewegen des Bremselements vorgesehen sein, der vorzugsweise mit einer Motorsteuerung und/oder einem CAN-Bus verbunden ist, so dass das Bremselements in Kenntnis der zu erwartenden Betriebssituation geschaltet werden kann. Vorzugsweise wird der selbe Aktor auch zum Schalten der ersten Sperrelemente und/oder der zweiten Sperrelemente zwischen der Sperrstellung und der Freilaufstellung, beispielsweise durch eine Relativdrehung eines an den jeweiligen Sperrelementen tangential angreifenden Sperrkäfig, verwendet.
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Vorzugsweise ist das Bremselement mit einer Reibungskraft mittelbar oder unmittelbar auf den ersten Ring und den zweiten Ring einwirkbar ausgestaltet. Das Bremselement kann dadurch den ersten Ring mit dem zweiten Ring mit einer Reibungskraft miteinander koppeln, die hoch genug ist in einem im Wesentlichen lastfreien Betriebszustand eine unerwünschte Relativdrehung reibschlüssig zu blockieren. Die von dem Bremselement aufgebrachte Reibungskraft kann gering genug sein, dass in einem Überholbetrieb des Freilaufs unter Last keine signifikanten Verlustleistungen zu erwarten sind. Beispielsweise kann das Bremselement mit einer definierten Normalkraft in axialer Richtung gegen die Ringe und/oder mit den Ringen drehfest verbundene Bauteile drücken. Es ist auch möglich, beispielsweise über einen Konus, in anderen Richtung eine Reibungskraft aufzubringen. Beispielsweise kann das Bremselement zumindest mit einem Anteil in radialer Richtung mittelbar oder unmittelbar auf den ersten Ring und/oder den zweiten Ring einwirken, wodurch eine Zentrierung des ersten Rings zum zweiten Ring mit Hilfe des Bremselements verbessert werden kann und insbesondere ein schwerkraftbedingtes Absacken des ersten Rings und/oder des zweiten Rings vermieden werden kann.
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Besonders bevorzugt weist das Bremselement eine mittelbar oder unmittelbar auf den ersten Ring einwirkbare erste Reibfläche und/oder eine mittelbar oder unmittelbar auf den zweiten Ring einwirkbare zweite Reibfläche auf, wobei die erste Reibfläche zur direkten Kontaktierung des ersten Rings oder eines mit dem ersten Ring gekoppelten ersten Kraftübertragungselement oder des ersten Sperrelements und die zweite Reibfläche zur direkten Kontaktierung des zweiten Rings oder eines mit dem zweiten Ring gekoppelten zweiten Kraftübertragungselement oder des ersten Sperrelements ausgestaltet ist. Die jeweilige Reibfläche kann insbesondere einen Reibbelag aufweisen, durch den im Vergleich zu einem Stahl/Stahl-Reibkontakt ein höherer Reibungsbeiwert erreicht werden kann. Die Reibfläche kann hierbei unmittelbar auf ein sowieso vorgesehenes drehfest mit dem jeweiligen Ring verbundenes Bauteil und/oder auf den jeweiligen Ring direkt einwirken. Die Bauteileanzahl kann dadurch gering gehalten werden.
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Insbesondere ist das Bremselement mit einer Federkraft mittelbar oder unmittelbar auf den ersten Ring und den zweiten Ring einwirkbar ausgestaltet, wobei insbesondere die Federkraft einer Annäherung des ersten Rings oder des zweiten Rings an das ersten Sperrelement entgegen gerichtet ist. Durch die Federkraft des Bremselements kann eine Anschlagbewegung des jeweiligen Rings auf das Sperrelement zu abgebremst und gedämpft werden. Bei beispielsweise durch Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang verursachten Relativbewegungen in einem im Wesentlichen lastlosen Zustand des Freilaufs kann ein Anschlagen des entsprechenden Rings an dem Sperrelement sogar vermieden oder zumindest gedämpft werden. Sofern überhaupt, erfolgt ein Anschlagen dadurch mit einer deutlich geringeren Kraft, die zu entsprechend geringeren Geräuschemissionen führt. Wenn über den Freilauf unter Last ein Drehmoment übertragen werden soll, kann das Bremselement soweit komprimiert werden, dass der entsprechende Ring an dem Sperrelement anliegt. Leistungsverluste im regulären Betrieb des Freilaufs sind dabei nicht zu erwarten.
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Vorzugsweise ist das Bremselement nach einer erfolgten Annäherung und Kontaktierung des ersten Rings oder des zweiten Rings an dem ersten Sperrelement deaktivierbar ausgestaltet, wobei das Bremselement insbesondere über einen Mitnehmer mit Freilaufstrecke von dem ersten Ring und/oder von dem zweiten Ring mitnehmbar ausgestaltet ist. In einer Freilaufsituation des Freilaufs kann das Bremselement, insbesondere eine Reibung des Bremselements, zur Vermeidung von Reibungsverlusten deaktiviert werden, während in anderen Betriebssituationen, in denen das Bremselement benötigt wird oder zumindest nicht stört, aktiviert werden kann. Ferner ist es möglich das Bremselement zu deaktivieren, wenn es aktuell nicht benötigt wird. Das Bremselement kann dadurch von dem jeweiligen Ring automatisch in eine Freiposition bewegt werden, in welcher das Bremselement keine signifikanten Auswirkungen auf den Betrieb des Freilaufs ausübt. Wenn der Ring von dem Sperrelement weg bewegt wird, kann der Ring dann das Bremselement zurück in eine Bremsposition bewegen, um ein nachfolgendes Anschlagen an dem Sperrelement dämpfen zu können.
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Besonders bevorzugt weist das Bremselement einen elastischen Anschlagdämpfer auf, wobei insbesondere der Anschlagdämpfer bei einer Annäherung des ersten Rings oder des zweiten Rings an das erste Sperrelement wirksam ist. Der Anschlagdämpfer kann beispielsweise als ein Gummipuffer ausgestaltet sein, der bei der Annäherung des entsprechenden Rings an das zugeordnete Sperrelement zur Erreichung einer Dämpfungswirkung elastisch deformiert werden kann, wobei insbesondere ein Teil der aufgenommenen Bewegungsenergie in dem Anschlagdämpfer dissipiert werden kann. Dadurch kann eine Anschlagbewegung des jeweiligen Rings auf das Sperrelement zu abgebremst und gedämpft werden. Bei beispielsweise durch Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang verursachten Relativbewegungen in einem im Wesentlichen lastlosen Zustand des Freilaufs kann ein Anschlagen des entsprechenden Rings an dem Sperrelement sogar vermieden oder zumindest gedämpft werden. Sofern überhaupt, erfolgt ein Anschlagen dadurch mit einer deutlich geringeren Kraft, die zu entsprechend geringeren Geräuschemissionen führt. Wenn über den Freilauf unter Last ein Drehmoment übertragen werden soll, kann das Bremselement soweit komprimiert werden, dass der entsprechende Ring an dem Sperrelement anliegt. Leistungsverluste im regulären Betrieb des Freilaufs sind dabei nicht zu erwarten.
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Insbesondere ist der Anschlagdämpfer außerhalb eines zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring vorgesehenen Kontaktbereichs des Sperrelements an dem ersten Ring oder dem zweiten Ring angeordnet. Eine Überlastung des Anschlagdämpfers im regulären Betrieb des Freilaufs ist dadurch vermieden. Beispielsweise kann der Anschlagdämpfer in einem von dem zugeordneten Sperrelement abgedeckten Radiusbereich vorgesehen sein, aber zu dem Kontaktbereich in axialer Richtung versetzt angeordnet sein. Dadurch kann der jeweilige Ring in einem zum Sperrelement axial versetzen Bereich an dem Bremselement zur Dämpfung in Kontakt geraten, bevor der Ring in dem Kontaktbereich das entsprechende Sperrelement kontaktiert.
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Vorzugsweise ist ein an dem ersten Ring oder dem zweiten Ring angreifender Entkoppler zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen, wobei der Entkoppler ein Eingangselement zum Einleiten eines Drehmoments, ein Ausgangselement zum Ausleiten des Drehmoments und ein mit dem Eingangselement und dem Ausgangselement koppelbares Energiespeicherelement, insbesondere Bogenfeder, aufweist, wobei der Entkoppler eine Dämpferfederstufe zur Dämpfung von Anschlagskräften des Entkopplers an dem ersten Ring oder den zweiten Ring und/oder dem ersten Sperrelement aufweist, wobei die Dämpferfederstufe eine geringeren Federsteifigkeit als das Energiespeicherelement aufweist. Durch die Dämpferfederstufe kann ein hartes Anschlagen des Eingangselements oder des Ausgangselements an dem zugeordneten Ring vermieden und gedämpft werden. Dadurch erfolgt auch ein Drehmomentaufbau in dem dem Eingangselement oder dem Ausgangselement zugeordneten Ring entsprechend gedämpft, so dass dieser Ring sich auch nur entsprechend gedämpft dem zugeordneten Sperrelement nähert. Allzu starke Lastwechsel bei den Ringen des Freilaufs können dadurch bereits im Entkoppler gedämpft werden. Das Einleiten beziehungsweise Ausleiten eines Drehmoments zum beziehungsweise von dem Freilauf über den Entkoppler kann dadurch gedämpft erfolgen, so dass in dem Freilauf Lastwechsel durch plötzlich auftretende Antriebs- und/oder Widerstandsmomente vermieden werden können. Durch die zusätzliche Dämpferfederstufe ist es nicht erforderlich die Federsteifigkeit des Energiespeicherelements zur Vermeidung harter Lastwechsel abzusenken.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht eines vorbekannten Klinkenfreilaufs,
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2: eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Freilaufs,
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3: eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Freilaufs und
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4: eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Freilaufs.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 ein im Wesentlichen konusförmiges Bremselement 34 vorgesehen, das mit einer zweiten Reibfläche 36 auf den zweiten Ring 14 einwirken kann. Hierzu weist der zweite Ring 14 ein fest angebundenes Reibblech 38 auf, das flächig an der zweiten Reibfläche 36 des Bremselements 34 als Reibpartner anliegen kann. Das Bremselement 34 ist zudem über ein fest mit dem ersten Ring 12 verbundenes Stützblech 40 drehfest mit dem ersten Ring 12 gekoppelt. Eine von dem Bremselement 34 auf den zweiten Ring 14 aufbringbare Reibungskraft kann durch eine an dem Stützblech 40 und dem Bremselement 34 abgestützte, beispielsweise als Tellerfeder ausgestaltete, Vorspannfeder 42 vorgegeben werden. Das Bremselement 34 kann insbesondere einen Betätigungsansatz 44 aufweisen, an dem ein nicht dargestellter Aktor angreifen kann, um das Bremselement 34 gegen die Federkraft der Vorspannfeder 42 aus der dargestellten Bremsposition in eine Freiposition axial zu verlagern und in der Freiposition einen Reibkontakt mit dem zweiten Ring 14 aufzuheben. Alternativ kann das Bremselement 34 mit dem zweiten Ring 14 drehfest gekoppelt sein und über eine erste Reibfläche an dem relativ verdrehbaren ersten Ring 12 einwirken. Ferner ist es möglich, dass das Bremselement 34 sowohl von dem ersten Ring 12 als auch von dem zweiten Ring 14 abgekoppelt ist und insbesondere drehfest und nicht mit den Ringen 12, 14 mitdrehend positioniert ist, wobei das Bremselement 34 in der Bremsposition sowohl mit der ersten Reibfläche auf den ersten Ring 12 als auch mit der zweiten Reibfläche 36 auf den zweiten Ring 14 einwirken kann.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 der Bremskörper 34 als ein Anschlagdämpfer in der Art eines Gummipuffers ausgestaltet, der über ein Befestigungsblech 46 mit dem zweiten Ring 14 befestigt ist. Alternativ kann der Bremskörper 34 mit dem ersten Ring 12 oder dem Sperrelement 18, 24 befestigt sein. Der Bremskörper 34 ist hierbei außerhalb eines Kontaktbereichs 48 angeordnet, in dem das Sperrelement 18, 24 und der zweite Ring 14 in der Sperrposition des Sperrelements 18, 24 in Umfangsrichtung betrachtet sich überlappen. Bei einer Relativdrehung des zweiten Rings 14 auf das Sperrelement 18, 24 zu kann das Sperrelement 18, 24 sanft an dem Bremskörper 34 anschlagen, so dass der zweite Ring 14 in dem Kontaktbereich 48 nur gedämpft und geräuscharm in Kontakt mit dem Sperrelement 18, 24 gelangt.
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Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 10 der Bremskörper 34 als ein Federelement, insbesondere eine schraubenförmige Druckfeder, ausgestaltet, die an dem zweiten Ring 14 und den Sperrelementen 18, 24 angreift. Bei einer Annäherung beispielsweise des zweiten Rings 14 an dem Sperrelement 18, 24 kann das Bremselement 34 ab einem vordefinierten Mindestabstands des zweiten Rings 14 zum Sperrelement 18, 24 infolge der Relativdrehung des zweiten Rings 14 zum ersten Ring 12 komprimiert werden, so dass durch die Dämpfungswirkung des Bremselements 34 infolge der einer Annäherung des zweiten Rings 14 zum Sperrelement 18, 24 entgegen gerichteten Federkraft ein hartes Anschlagen des zweiten Rings 14 an dem Sperrelement 18, 24 vermieden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Freilauf
- 12
- erster Ring
- 14
- zweiter Ring
- 16
- Aufnahmetasche
- 18
- erstes Sperrelement
- 20
- Sperrvertiefung
- 22
- Stützfeder
- 24
- zweites Sperrelement
- 26
- Entkoppler
- 28
- Eingangselement
- 30
- Ausgangselement
- 32
- Energiespeicherelement
- 34
- Bremselement
- 36
- zweiten Reibfläche
- 38
- Reibblech
- 40
- Stützblech
- 42
- Vorspannfeder
- 44
- Betätigungsansatz
- 46
- Befestigungsblech
- 48
- Kontaktbereich
