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Die Erfindung betrifft eine Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Gebiet der Erfindung
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Aus der
WO 2014/011613 geht eine Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug hervor. Diese umfasst einen Innenring mit Rampen an einer Außenumfangsfläche und einen Außenring. Radial zwischen dem Innenring und dem Außenring sind zwei Kupplungsscheiben angeordnet, die aus mehreren Segmenten bestehen. Diese Segmente sind in Umfangsrichtung durch jeweils ein federndes Element miteinander verbunden. Ferner weisen die Kupplungsscheiben an ihrer Innenumfangsfläche Rampen auf, die korrespondierend zu den Rampen am Innenring ausgebildet sind und mit diesen zusammenwirken. Bei einer ersten Relativbewegung zwischen den Kupplungsscheiben und dem Innenring wird eine Freilauffunktion ermöglicht und bei einer zweiten Relativbewegung zwischen den Kupplungsscheiben und dem Innenring, die entgegengesetzt zur ersten Relativbewegung ist, wird eine Sperrfunktion ermöglicht.
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Bei der Einleitung der Sperrfunktion erfolgt ein Kraftfluss zwischen den jeweiligen Segmenten über die jeweiligen dazwischen angeordneten Federelemente. Aufgrund der Federelemente ist die Kraftverteilung in der Kupplungsscheibe inhomogen. Ferner ist die Herstellung der Kupplungsscheibe aufgrund der Federelemente aufwendig.
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Aufgabenstellung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Freilaufvorrichtung ohne die zuvor genannten Nachteile zu schaffen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die erfindungsgemäße Freilaufvorrichtung umfasst einen Innenring und einen Außenring sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Kupplungsvorrichtung, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneter sowie durch einen Käfig miteinander verbundener Segmente ausgebildet ist, wobei der Innenring an einer Außenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen an einer Innenumfangsfläche der mindestens einen Kupplungsvorrichtung zusammenwirkt, um bei einer ersten Rotation des Innenrings eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring und dem Außenring zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings, die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperrfunktion zwischen dem Innenring und dem Außenring zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Kupplungsvorrichtung aus dem Käfig und die am Käfig angeordneten Segmente gebildet. Mithin ist der Käfig dazu vorgesehen, die einzelnen Segmente aufzunehmen und an den jeweiligen Rampen am Innenring zu Positionieren, wobei jedes Segment eine jeweilige Rampe an der Innenumfangsfläche aufweist. In Freilaufrichtung wird die mindestens eine Kupplungsvorrichtung von den Rampen am Innenring mitgeschleppt. Demgegenüber erfolgt in Sperrrichtung eine radiale Aufweitung der mindestens eine Kupplungsvorrichtung durch eine Interaktion der Rampen des Innenrings mit den Rampen der Kupplungsvorrichtung und somit ein Klemmen der mindestens einen Kupplungsvorrichtung radial zwischen dem Außenring und dem Innenring.
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Vorzugsweise ist der Käfig ringförmig ausgebildet und weist axiale Führungselemente zur Aufnahme und Führung der jeweiligen Segmente auf. Somit nimmt der Käfig mittels axialen Führungselementen die jeweiligen Segmente einseitig auf. Dabei kommen die jeweiligen Segmente an den jeweiligen Führungselementen zur Anlage.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das jeweilige Segment mindestens eine erste axiale Bohrung zur Aufnahme eines jeweiligen Führungselements auf. Mithin werden die Segmente axial auf die axialen Führungselemente gesteckt. Dazu ist das jeweilige axiale Führungselement im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Des Weiteren bevorzugt weist das jeweilige axiale Führungselement eine radiale Ausbildung zur axialen Sicherung des jeweiligen Segments am Käfig auf. Ferner bevorzugt ist das jeweilige axiale Führungselement zumindest teilweise axial geschlitzt ausgebildet. Die geschlitzte Ausbildung des jeweiligen axialen Führungselements dient zur radialen Federung des jeweiligen axialen Führungselements beim axialen Aufschieben des jeweiligen Segments. Mithin wird die radiale Ausbildung am jeweiligen axialen Führungselement durch eine elastische radiale Stauchung des jeweiligen axialen Führungselements überwunden. Sobald das jeweilige Segment am ringförmigen Abschnitt des Käfigs axial zur Anlage kommt, schnappt die radiale Ausbildung radial auf und fixiert das jeweilige Segment axial am Käfig.
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Vorzugsweise weist das jeweilige Segment mindestens eine zweite axiale Bohrung auf, die radial versetzt zur mindestens einen ersten axialen Bohrung ausgebildet ist und mit der mindestens einen ersten axialen Bohrung verbunden ist, wobei die mindestens eine erste und zweite axiale Bohrung eine gemeinsame Aussparung zur Vereinfachten Montage der mindestens einen Kupplungsvorrichtung radial zwischen dem Innenring und dem Außenring bilden. Mit anderen Worten sind die mindestens zwei Bohrungen radial miteinander verbunden. Mithin ist die zweite axiale Bohrung auf einer gemeinsamen radialen Achse mit der ersten axialen Bohrung angeordnet. Die dadurch gebildete gemeinsame Aussparung ist dazu vorgesehen eine radiale Verschiebung des jeweiligen axialen Führungselements zwischen den beiden Bohrungen zu ermöglichen und somit die Montage der mindestens einen Kupplungsvorrichtung radial zwischen dem Innenring und dem Außenring zu erleichtern.
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Besonders bevorzugt weist das jeweilige Segment mindestens eine weitere aus zwei axialen Bohrungen gebildete gemeinsame Aussparung zur verkippungsfreien Lagerung des jeweiligen Segments am Käfig auf. Aufgrund der Lagerung des jeweiligen Segments mittels zwei axialen Führungselementen wird eine Verkippung der Segmente in Freilaufrichtung verhindert. Mithin wird eine Rotation des jeweiligen Segmentes um eine eigene Rotationsachse verhindert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Käfig einstückig ausgebildet und spritzgusstechnisch aus einem Polymerwerkstoff hergestellt. Vorzugsweise sind die Segmente spanlos aus einem Metallblech hergestellt. Mithin erfolgt die Fertigung der mindestens einen Kupplungsvorrichtung besonders günstig und schnell. Die Segmente sind identisch ausgebildet. Insbesondere werden die Segmente aus einem Metallblech ausgestanzt.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Innenumfangsfläche des Außenrings zylindrisch ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine Außenumfangsfläche der mindestens einen Kupplungsvorrichtung ebenfalls zylindrisch ausgebildet. Mithin sind zwischen der mindestens einen Kupplungsvorrichtung und dem Außenring keine Rampen ausgebildet. Jedoch ist an der Innenumfangsfläche des Außenrings eine umlaufende Nut zur Aufnahme der jeweiligen Segmente ausgebildet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Freilaufvorrichtung, und
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2 eine weitere schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Freilaufvorrichtung gemäß 1.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Freilaufvorrichtung für ein – hier nicht dargestelltes – Kraftfahrzeug einen Innenring 1 und einen Außenring 2 sowie eine radial zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnete Kupplungsvorrichtung 3 auf. Die Kupplungsvorrichtung 3 umfasst zehn in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnete und durch einen ringförmigen Käfig 4 miteinander verbundene Segmente 3a–3j. Der Käfig 4 ist einstückig ausgebildet und spritzgusstechnisch aus einem Polymerwerkstoff hergestellt. Demgegenüber sind die Segmente 3a–3j spanlos aus einem Metallblech hergestellt. Ferner weist der Käfig 4 axiale Führungselemente 9 zur Aufnahme und Führung der Segmente 3a–3j auf. Dazu weist das jeweilige Segment 3a–3j insgesamt vier Bohrungen 11a–11d auf. Jeweils zwei radial benachbarte Bohrungen 11a, 11b und 11c, 11d bilden eine gemeinsame Aussparung 12a, 12b zur verkippungsfreien Lagerung des jeweiligen Segments 3a–3j am Käfig 4 aus. Ferner sind die beiden Aussparungen 12a, 12b am jeweiligen Segment 3a–3j tangential benachbart ausgebildet und zur Vereinfachten Montage der Kupplungsvorrichtung 3 vorgesehen.
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Bei der Montage der Freilaufvorrichtung werden zunächst die jeweiligen Segmente 3a–3j auf jeweils zwei axiale Führungselemente 9 am Käfig 4 gesteckt. Zur axialen Sicherung des jeweiligen Segments 3a–3j am Käfig 4 weist das jeweilige axiale Führungselement 9 eine radiale Ausbildung 10 auf. Ferner ist das jeweilige axiale Führungselement 9 zur Realisierung einer Verrastung der jeweiligen Segmente 3a–3j an den jeweiligen Führungselementen 9 zumindest teilweise axial geschlitzt ausgebildet. Das jeweilige Segment 3a–3j rastet an den beiden jeweiligen axialen Führungselementen 9 ein und kommt axial am ringförmigen Abschnitt des Käfigs 4 zur Anlage. Zur Vereinfachten Montage des Außenrings 2 werden die Segmente 3a–3j radial nach innen verschoben, wobei die beiden jeweiligen axialen Führungselemente 9 in den jeweiligen beiden äußeren Bohrungen 11b, 11d aufgenommen werden. Die Kupplungsvorrichtung 3 wird axial in den Außenring 2 gesteckt und anschließend werden die Segmente 3a–3j radial nach außen geschoben. Mithin werden die jeweiligen axialen Führungselemente 9 innerhalb der jeweiligen Aussparung 12a, 12b radial aus den äußeren Bohrungen 11b, 11d in die inneren Bohrungen 11a, 11c verschoben. Anschließend wird der Innenring 1 axial in die Kupplungsvorrichtung 3 eingeführt. Der Innenring 1 kommt mit einer Außenumfangsfläche 5 radial an einer Innenumfangsfläche 8 der Kupplungsvorrichtung 3 zur Anlage.
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Ferner weist der Innenring 1 an der Außenumfangsfläche 5 eine Vielzahl von Rampen 6 auf, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen 7 an der Innenumfangsfläche 8 der Kupplungsvorrichtung 3 zusammenwirken, um bei einer ersten Rotation des Innenrings 1 eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings 1, die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperrfunktion zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 mittels der Kupplungsvorrichtung 3 zu ermöglichen. Eine Außenumfangsfläche 13 der Kupplungsvorrichtung 3 ist ebenso wie eine Innenumfangsfläche 14 des Außenrings 2 zylindrisch ausgebildet.
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Bei Rotation des Innenrings 1 relativ zum Außenring 2 in Sperrrichtung 15 laufen die jeweiligen Rampen 6 am Innenring 1 auf den jeweiligen Rampen 7 an der Kupplungsvorrichtung 3 aufeinander zu, wodurch eine radiale Aufweitung der Kupplungsvorrichtung 3 erfolgt. Mithin werden die jeweiligen Segmente 3a–3j radial nach außen verschoben. Dadurch entsteht eine drehfeste Verbindung, zwischen dem Außenring 2, der Kupplungsvorrichtung 3 und dem Innenring 1. Mit anderen Worten wird die Kupplungsvorrichtung 3, insbesondere die jeweiligen Segmente 3a–3j der Kupplungsvorrichtung 3 radial zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 1 eingeklemmt.
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Bei Rotation des Innenrings 1 relativ zum Außenring 2 in Freilaufrichtung 16 laufen die jeweiligen Rampen 6 am Innenring 1 auf den jeweiligen Rampen 7 an der Kupplungsvorrichtung 3 aufeinander ab. Die Segmente 3a–3j der Kupplungsvorrichtung 3 kommen im Wesentlichen tangential an einer jeweiligen Rampe 6 des Innenrings 1 zur Anlage, sodass der Innenring 1 die Kupplungsvorrichtung 3 in Freilaufrichtung 11 mitschleppt. Mit anderen Worten dreht sich die Kupplungsvorrichtung 3 zusammen mit dem Innenring 1 in Freilaufrichtung 11. Zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 1 findet keine Drehmomentübertragung statt.
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Aus 2 geht hervor, dass die jeweiligen Segmente 3a – wobei hier lediglich ein Segment 3a dargestellt ist – in einer an der Innenumfangsfläche 14 des Außenrings 2 ausgebildeten umlaufenden Nut 17 angeordnet sind. Ferner kommen die Segmente 3a radial an der Außenumfangsfläche 5 des Innenrings 1 zur Anlage. Der Käfig 4 ist einteilig mit den axialen Führungselementen 9, die sich axial durch die Segmente 3a erstrecken, ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenring
- 2
- Außenring
- 3
- Kupplungsvorrichtung
- 3a–3j
- Segment
- 4
- Käfig
- 5
- Außenumfangsfläche des Innenring
- 6
- Rampen am Innenring
- 7
- Rampen an der Kupplungsvorrichtung
- 8
- Innenumfangsfläche der Kupplungsvorrichtung
- 9
- Führungselement
- 10
- radiale Ausbildung
- 11a–11d
- axiale Bohrung
- 12a, 12b
- Aussparung
- 13
- Außenumfangsfläche der Kupplungsvorrichtung
- 14
- Innenumfangsfläche des Außenring
- 15
- Sperrrichtung
- 16
- Freilaufrichtung
- 17
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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