DE102017103276A1 - Sicherung für den Wälzlagerkäfig einer Freilaufkupplung - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Freilaufkupplung mit einer verbesserten Sicherung eines Wälzlagerkäfigs offenbart. Die Baugruppe enthält ein Gehäuse mit einer Öffnung, die einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt aufweist, der an einem Innenumfang der Öffnung und einer Nut definiert ist. Ein Käfig definiert eine Vielzahl von Wälzkörperfächern und enthält einen ersten Rand mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt, der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt entspricht. Der erste schräg verlaufende Abschnitt des Gehäuses ist auf den zweiten schräg verlaufenden Abschnitt des Käfigs während des Einsetzens des Käfigs in die Öffnung des Gehäuses ausgerichtet, um eine axiale Ausrichtung des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts und der Nut zu erreichen. Der Käfig wird dann in Bezug auf das Gehäuse so gedreht, dass der zweite schräg verlaufende Abschnitt den ersten schräg verlaufenden Abschnitt überlappt, um den Käfig in dem Gehäuse zu sichern.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufkupplungsbaugruppe und insbesondere eine Sicherung für einen Käfig, der Wälzkörper für eine Freilaufkupplungsbaugruppe haltert.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Freilaufkupplungsbaugruppen werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet. Bei einem Typ der Kupplungsbaugruppen handelt es sich um eine Freilaufkupplungsbaugruppe, die Wälzkörper enthält, die im Eingriff mit entsprechenden schräg verlaufenden Abschnitten eines Außengehäuses stehen. Bei dieser Konfiguration kann sich eine erste Komponente der Baugruppe in einer ersten Drehrichtung frei in Bezug auf eine zweite Komponente der Baugruppe drehen. In einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung verkeilen sich die Wälzkörper, und die erste Komponente überträgt ein Drehmoment zu der zweiten Komponente.
- Normalerweise ist ein Käfig oder ein anderes Sicherungsbauteil erforderlich, um die Wälzkörper im Betrieb an Ort und Stelle und auf die entsprechenden schräg verlaufenden Abschnitte ausgerichtet zu halten. Es werden verschiedene Konfigurationen zum Sichern von Wälzkörpern in Kupplungsbaugruppen offenbart, zum Beispiel in der
US-Patentschrift 4 953 353 und in derUS-Patentschrift 9 145 927 - Es wäre wünschenswert, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Sichern eines Wälzkörperkäfigs mit den zugehörigen Wälzkörpern in einer Freilaufkupplungsbaugruppe bereitzustellen.
- KURZDARSTELLUNG
- Es wird eine Freilaufkupplungsbaugruppe mit einer verbesserten Käfigsicherung bereitgestellt. Die Baugruppe enthält ein Gehäuse mit einer Öffnung, die einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt und eine Nut aufweist, die an einem Innenumfang der Öffnung definiert ist. Ein Käfig definiert eine Vielzahl von Wälzkörperfächern und enthält einen ersten Rand mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt, der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt entspricht. Der erste schräg verlaufende Abschnitt des Gehäuses ist während des Einsetzens des Käfigs in die Öffnung des Gehäuses auf den zweiten schräg verlaufenden Abschnitt ausgerichtet, um eine axiale Ausrichtung des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts und der Nut zu erreichen. Dann wird der Käfig gegenüber dem Gehäuse gedreht, sodass der zweite schräg verlaufende Abschnitt den ersten schräg verlaufenden Abschnitt überlappt und den Käfig im Gehäuse sichert.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die obige Kurzdarstellung und die folgende detaillierte Beschreibung werden besser verständlich in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. In den Zeichnungen sind:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Freilaufkupplungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. -
2A eine perspektivische Ansicht einer Freilaufkupplungsbaugruppe von1 vor dem Einsetzen eines Käfigs in ein Gehäuse. -
2B eine Querschnittsansicht der Freilaufkupplungsbaugruppe von2A vor dem Einsetzen des Käfigs in das Gehäuse. -
3A eine perspektivische Ansicht der Freilaufkupplungsbaugruppe von1 nach dem Einsetzen des Käfigs in das Gehäuse, jedoch vor dem Zusammensetzen mit einem inneren gehalterten Bauteil. -
3B eine Querschnittsansicht der Freilaufkupplungsbaugruppe von3A . -
3C eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Gehäuses und des Käfigs entlang der Schnittlinie 3C-3C in3B . -
4A eine Querschnittsansicht der Freilaufkupplungsbaugruppe von1 nach dem Zusammenbauen des Käfigs und des Gehäuses mit einem inneren gehalterten Bauteil. -
4B eine Draufsicht entlang der Schnittlinie 4B bis 4B in4A . -
4C eine Draufsicht entlang der Schnittlinie 4C bis 4C in4A . -
5 eine perspektivische Ansicht einer teilmontierten Freilaufkupplungsbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
- In der folgenden Beschreibung werden bestimmte Begriffe lediglich aus Gründen der Zweckmäßigkeit, jedoch nicht zur Einschränkung verwendet. Die Begriffe „vorn”, „hinten”, „oben” und „unten” bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Begriffe „innen” und „außen” beziehen sich auf Richtungen auf in den Zeichnungen angegebene Teile zu oder von diesen weg. Unter „axial” ist eine Richtung entlang der Achse einer Welle oder eines rotierenden Teils zu verstehen. Bei Bezugnahme auf eine Liste von Objekten mit der Formulierung „a, b und/oder c” (wobei a, b und c die aufgeführten Objekte sind) sind darunter jedes einzelne der Objekte a, b oder c oder Kombinationen derselben zu verstehen. Zu den verwendeten Begriffen gehören die oben ausdrücklich angegebenen Wörter, deren Ableitungen und Wörter gleicher Bedeutung.
- Die
1 bis4C zeigen eine erste Ausführungsform einer Freilaufkupplungsbaugruppe10 , die ein Gehäuse20 , Wälzkörper40 , einen Käfig60 und ein gehaltertes inneres Bauteil80 enthält. Aus den2A und2B ist zu ersehen, dass das Gehäuse20 eine Öffnung22 , einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 , der durch einen inneren Umfang26 der Öffnung22 definiert ist, und eine Nut28 enthält. Aus den2A ,3C ,4B und4C ist zu ersehen, dass der erste schräg verlaufende Abschnitt24 des Gehäuses20 vorzugsweise eine Vielzahl von Rampen38 enthält. Der erste schräg verlaufende Abschnitt24 des Gehäuses20 ist so gestaltet, dass das innere gehalterte Bauteil80 , bei dem es sich üblicherweise um eine Welle handelt, im Betrieb in einer ersten relativen Drehrichtung R1 (siehe4C ) in Bezug auf das Gehäuse20 frei drehbar ist. In einer zweiten, entgegengesetzten relativen Drehrichtung R2 (siehe4C ) verkeilen sich die Wälzkörper40 , indem sie sich entlang der Rampen38 radial nach innen bewegen, sodass ein Drehmoment zwischen dem inneren gehalterten Bauteil80 und dem Gehäuse20 übertragen werden kann. - Der Käfig
60 haltert die Wälzkörper40 und hält die Ausrichtung der Wälzkörper40 auf den ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 des Gehäuses20 aufrecht, wobei vorzugsweise auf jeder Rampe38 ein Wälzkörper40 angeordnet ist. Der Käfig60 ist vorzugsweise aus Blech gebildet. Dem Fachmann ist aus der vorliegenden Offenbarung klar, dass zum Bilden des Käfigs60 andere Herstellungsverfahren verwendet werden können. Der Käfig60 definiert eine Vielzahl von Wälzkörperfächern62 , die die Wälzkörper40 aufnehmen, und enthält einen ersten Rand66 mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt64 , der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 entspricht. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Käfig60 einen zweiten Rand68 , und zwischen dem ersten Rand66 und dem zweiten Rand68 erstrecken sich eine Vielzahl von Stegen70 , die die Vielzahl der Wälzkörperfächer62 definieren. Aus den3C und4B ist zu ersehen, dass vorzugsweise in jedem der Wälzkörperfächer ein Vorspannungsbauteil90 bereitgestellt ist, um die Wälzkörper40 gegen das Gehäuse20 zu drücken. Bei dem Vorspannungsbauteil90 handelt es sich vorzugsweise um eine Feder. - Zum Einbauen des Käfigs
60 in das Gehäuse20 werden vorzugsweise die Wälzkörper40 in den Käfig60 eingelegt. Der erste schräg verlaufende Abschnitt24 des Gehäuses20 und der zweite schräg verlaufende Abschnitt64 des Käfigs60 werden aufeinander ausgerichtet. Dann wird der Käfig60 in die Öffnung22 des Gehäuses20 eingesetzt, bis der zweite schräg verlaufende Abschnitt64 axial auf die Nut28 ausgerichtet ist. Sobald der Käfig60 in das Gehäuse20 eingesetzt ist, wird der Käfig60 so gegenüber dem Gehäuse20 gedreht, dass der zweite schräg verlaufende Abschnitt64 den ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 überlappt und den Käfig60 in dem Gehäuse20 sichert. Der erste Rand66 des Käfigs60 , der innerhalb der Nut28 des Gehäuses20 liegt und nach dem Einsetzen des Käfigs60 in die Öffnung22 gedreht wurde, stellt sicher, dass der Käfig60 innerhalb des Gehäuses20 gesichert bleibt. Jede axiale Bewegung des Käfigs60 in Bezug auf das Gehäuse20 wird dadurch verhindert, dass der erste Rand66 des Käfigs60 an eine axiale Sicherungsfläche36 anstößt, die durch die Nut28 des Gehäuses20 definiert ist. Die3B und4A zeigen, dass der zweite Rand68 vorzugsweise im Einbauzustand, nachdem der Käfig60 in das Gehäuse20 eingesetzt wurde, an einer axialen Endfläche34 des Gehäuses20 anliegt. - Dem Fachmann ist aus der vorliegenden Offenbarung klar, dass der Drehwinkel des Käfigs
60 innerhalb des Gehäuses20 jeweils von der Länge und der Lage der Rampen38 des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 und des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts64 abhängt.6 zeigt, dass der erste schräg verlaufende Abschnitt24 und der zweite schräg verlaufende Abschnitt vorzugsweise jeweils 16 Rampen38 enthalten. Dem Fachmann ist aus der vorliegenden Offenbarung klar, dass eine beliebige Anzahl von Wälzkörpern40 und Rampen verwendet werden kann. - Aus
3C ist zu ersehen, dass die Wälzkörper40 nach dem Einsetzen des Käfigs60 in das Gehäuse20 , jedoch vor dem Drehen des Käfigs60 , aufgrund einer Vorspannung seitens des Vorspannungsbauteils90 in einen ersten Bereich24a des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 des Gehäuses eingreifen. Diese Konfiguration entspricht einer Montagevorstufe. In diesem ersten Bereich24a des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 definieren die Wälzkörper40 einen ersten Innendurchmesser IDRE1 (siehe3C ). Sobald der Käfig60 gegenüber dem Gehäuse20 gedreht wird, um diesen in die Sicherungsstellung zu verschieben, gleiten die Wälzkörper40 entlang des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 radial nach außen bis zu einem zweiten Bereich24b des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 (siehe4B ). In diesem zweiten Bereich24b des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 sind die Wälzkörper40 aufgrund der Vorspannung seitens des Vorspannungsbauteils90 nach außen verschoben worden und definieren einen zweiten Innendurchmesser IDRE2 (siehe4B ), der größer als der erste Innendurchmesser IDRE1 ist. Aus4B ist zu ersehen, dass der Käfig60 und das Gehäuse20 auf dem gehalterten inneren Bauteil80 angeordnet sind, was einem Einbauzustand entspricht. Ein Außendurchmesser OD des gehalterten inneren Bauteils80 ist größer als der erste Durchmesser IDRE1 der Wälzkörper40 und kleiner oder gleich dem zweiten Innendurchmesser IDRE2 der Wälzkörper40 . Im Einbauzustand werden die Wälzkörper40 daran gehindert, aufgrund des gehalterten inneren Bauteils80 in den ersten Bereich24a zurückzukehren. Durch diese Konfiguration wird die Drehung des Käfigs60 innerhalb des Gehäuses20 begrenzt und sichergestellt, dass sich der Käfig60 nicht in die Montagevorstufe zurückdrehen kann (d. h., die Wälzkörper40 können nicht in den ersten Bereich24a zurückkehren), solange der Käfig60 auf dem gehalterten inneren Bauteil80 angeordnet ist. -
5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Freilaufkupplungsbaugruppe110 . Bis auf die im Folgenden ausdrücklich genannten Unterschiede sind die zweite Ausführungsform110 und ihre Struktur der ersten Ausführungsform identisch. In diesem Fall enthält der Käfig160 , der ansonsten dem Käfig60 entspricht, einen zweiten Rand168 mit einer sich nach außen erstreckenden Zunge172 , und das Gehäuse120 , das ansonsten dem Gehäuse20 entspricht, enthält eine Sicherungsöffnung130 , die die sich nach außen erstreckende Zunge172 des zweiten Randes168 aufnimmt. Nachdem der Käfig160 in das Gehäuse120 eingesetzt wurde, wird der Käfig160 so weit gedreht, bis die sich nach außen erstreckende Zunge172 verbiegt oder in die Stellung innerhalb der Sicherungsöffnung130 des Gehäuses120 einrastet. Die sich nach außen erstreckende Zunge172 und die Sicherungsöffnung130 sorgen für eine vorgegebene Drehwinkelstellung des Käfigs160 gegenüber dem Gehäuse120 . Der zweite Rand168 des Käfigs160 enthält vorzugsweise zwei sich nach außen erstreckende Zungen172a ,172b , die einander diametral entgegengesetzt sind, und das Gehäuse120 enthält zwei Sicherungsöffnungen130a ,130b , die einander diametral entgegengesetzt sind. Die beiden Sicherungsöffnungen130a ,130b des Gehäuses120 nehmen jeweils eine der beiden sich nach außen erstreckenden Zungen172a ,172b des zweiten Randes168 auf. Dem Fachmann ist aus der vorliegenden Offenbarung klar, dass alternative Konfigurationen der sich nach außen erstreckenden Zungen172a ,172b und der Sicherungsöffnungen130a ,130b verwendet werden können. - Auch ein Verfahren zum Sichern eines Käfigs
60 in einer Freilaufkupplungsbaugruppe10 wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen eines Gehäuses20 mit einer Öffnung22 , die einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 mit einer oder mehreren Rampen38 und eine Nut28 aufweist, die an einem Innenumfang26 der Öffnung22 definiert ist. Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen einer Käfigs60 , der eine Vielzahl von Wälzkörperfächern62 definiert und einen ersten Rand66 mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt64 enthält, der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 entspricht. Das Verfahren beinhaltet Ausrichten des ersten schräg verlaufenden Abschnitts24 des Gehäuses20 und des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts64 des Käfigs60 aufeinander und anschließend Einsetzen des Käfigs60 in die Öffnung22 des Gehäuses20 . Das Verfahren beinhaltet, nachdem der Käfig60 in die Öffnung22 eingesetzt wurde, Ausrichten des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts64 des Käfigs60 in einer axialen Richtung auf die Nut28 , sodass der zweite schräg verlaufende Abschnitt64 den ersten schräg verlaufenden Abschnitt24 überlappt und den Käfig60 in dem Gehäuse20 sichert. - Nach der detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollte es einsichtig und dem Fachmann offensichtlich sein, dass daran viele sachliche Änderungen, von denen in der detaillierten Beschreibung der Erfindung nur einige wenige beispielhaft dargestellt worden sind, vorgenommen werden können, ohne die darin realisierten erfindungsgemäßen Konzepte und Grundgedanken zu verändern. Es sollte auch einsichtig sein, dass zahlreiche Ausführungsformen, die nur einen Teil der bevorzugten Ausführungsform enthalten, möglich sind, die die darin realisierten erfindungsgemäßen Konzepte und Grundgedanken in Bezug auf diese Teile nicht verändern. Demgemäß sind die vorliegende Ausführungsform und optionale Konfigurationen in jeder Beziehung als beispielhaft und/oder anschaulich und nicht als Einschränkung zu verstehen, wobei der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die vorhergehende Beschreibung, sondern durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist und alle alternativen Ausführungsformen und Änderungen an dieser Ausführungsform, die der Bedeutung und dem Auslegungsumfang der Ansprüche entsprechen, durch diese erfasst sind.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 4953353 [0003]
- US 9145927 [0003]
Claims (9)
- Freilaufkupplungsbaugruppe, die umfasst: ein Gehäuse mit einer Öffnung, die einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt und eine Nut aufweist, die an einem Innenumfang der Öffnung definiert ist; und einen Käfig, der eine Vielzahl von Wälzkörperfächern definiert und einen ersten Rand mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt enthält, der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt entspricht, wobei der erste schräg verlaufende Abschnitt des Gehäuses während des Einsetzens des Käfigs in die Öffnung des Gehäuses auf den zweiten schräg verlaufenden Abschnitt des Käfigs ausgerichtet wird, um ihn axial auf den zweiten schräg verlaufenden Abschnitt und die Nut auszurichten, und wobei der zweite schräg verlaufende Abschnitt den ersten schräg verlaufenden Abschnitt überlappt, um den Käfig in dem Gehäuse zu sichern.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Käfig einen zweiten Rand enthält und sich zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand eine Vielzahl von Streben erstrecken, die die Vielzahl von Wälzkörperfächern definieren.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Rand des Käfigs nach dem Einstecken des Käfigs in der Nut des Gehäuses steckt.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Käfig aus Blech gebildet ist.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Käfig einen zweiten Rand mit einer ersten sich nach außen erstreckenden Zunge und das Gehäuse eine erste Sicherungsöffnung enthält, die die erste sich nach außen erstreckende Zunge des zweiten Randes aufnimmt.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der zweite Rand des Käfigs eine zweite sich nach außen erstreckende Zunge enthält, die der ersten sich nach außen erstreckenden Zunge diametral entgegengesetzt ist, das Gehäuse eine zweite Sicherungsöffnung enthält, die der ersten Sicherungsöffnung diametral entgegengesetzt ist, und die beiden Sicherungsöffnungen jeweils eine der beiden sich nach außen erstreckenden Zungen des zweiten Randes aufnehmen.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste schräg verlaufende Abschnitt und der zweite schräg verlaufende Abschnitt jeweils mindestens eine Rampe enthalten.
- Freilaufkupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner Wälzkörper, die innerhalb der Vielzahl von Wälzkörperfächern des Käfigs angeordnet sind, und ein gehaltertes inneres Bauteil mit einem Außendurchmesser umfasst, wobei: (1) in einer Montagevorstufe die Wälzkörper in einen ersten Bereich des ersten schräg verlaufenden Abschnitts des Gehäuses eingreifen und die Wälzkörper einen ersten Innendurchmesser definieren; und (2) in einem Einbauzustand der Käfig gegenüber dem Gehäuse gedreht wird, um die Wälzkörper entlang dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt nach außen zu einem zweiten Bereich des ersten schräg verlaufenden Abschnitts des Gehäuses zu bewegen, wobei der Käfig und das Gehäuse dann auf dem gehalterten inneren Bauteil angeordnet sind und der Außendurchmesser des gehalterten inneren Bauteils größer als der erste Innendurchmesser der Wälzkörper ist, sodass die Wälzkörper daran gehindert werden, in den ersten Bereich des ersten schräg verlaufenden Abschnitts des Gehäuses zurückzukehren.
- Verfahren zum Sichern eines Käfigs in einer Freilaufkupplung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Gehäuses mit einer Öffnung, die einen ersten schräg verlaufenden Abschnitt und eine Nut aufweist, die an einem Innenumfang der Öffnung definiert ist; Bereitstellen eines Käfigs, der eine Vielzahl von Wälzkörperfächern definiert und einen ersten Rand mit einem zweiten schräg verlaufenden Abschnitt enthält, der dem ersten schräg verlaufenden Abschnitt entspricht; Ausrichten des ersten schräg verlaufenden Abschnitts des Gehäuses und des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts des Käfigs aufeinander; Einsetzen des Käfigs in die Öffnung des Gehäuses; Ausrichten des zweiten schräg verlaufenden Abschnitts des Käfigs in einer axialen Richtung auf die Nut; und Drehen des Käfigs gegenüber dem Gehäuse, sodass der zweite schräg verlaufende Abschnitt den ersten schräg verlaufenden Abschnitt überlappt und den Käfig in dem Gehäuse sichert.
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