DE102019117528B3 - Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf mit einer Omega-Feder und schaltbarer Freilauf mit einem Kupplungselement - Google Patents

Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf mit einer Omega-Feder und schaltbarer Freilauf mit einem Kupplungselement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement (5) für einen schaltbaren Freilauf (1), mit einem Käfig (14) in welchem eine Omega-Feder (6) formschlüssig aufgenommen ist, wobei die Omega-Feder (6) in einem ersten Betriebszustand mit einem den Käfig (14) umgebenen weiteren Bauteil (15) in Wirkverbindung steht und in einem zweiten Betriebszustand von dem weiteren Bauteil (15) getrennt ist, wobei die Omega-Feder durch eine Verformung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt wird.
Die Erfindung betrifft ferner einen schaltbaren Freilauf (1) mit einem Außenring (15), einem relativ zum Außenring (15) verdrehbaren Innenring (16) und einem Käfig (14), welcher zwischen dem Außenring (15) und dem Innenring (16) angeordnet ist, sowie einem solchen Kupplungselement (5) und einem Betätigungselement (2), welches mit dem Kupplungselement (5) in Wirkverbindung treten kann und das Kupplungselement (5) von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf, einen schaltbaren Freilauf mit einem solchen Kupplungselement sowie eine Omega-Feder.
  • Freiläufe werden zur Kraftübertragung in einem Antriebsstrang verwendet, wenn ein Antriebsmoment in einer ersten Drehrichtung übertragen werden soll, bei einer Drehung entgegen der ersten Drehrichtung jedoch eine Entkopplung von dem angetriebenen Teil des Antriebsstrangs ermöglicht werden soll, um eine starre Nabenverbindung zu vermeiden. Somit kann insbesondere die Reibung in dem Antriebsstrang verringert werden, da im Freilaufmodus eine Entkopplung der Antriebsmaschine von der Abtriebswelle erfolgen kann und die Antriebsmaschine sowie damit starr verbundene Element nicht durch den Antriebsstrang geschleppt werden müssen.
  • Aus der DE 10 2012 217 927 A1 ist ein Freilauf mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement bekannt, wobei zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ein Käfig angeordnet ist. In dem Käfig sind Klemmrollen und Federelemente vorgesehen, welche die Klemmrollen gegen Klemmrampen anfedern, wobei in einer Lastdrehrichtung ein Drehmoment von dem Antriebselement auf das Abtriebselement übertragbar ist, während in einer Freilaufdrehrichtung eine Freilauffunktion ermöglicht wird. Dabei ist zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ein die Klemmrampen aufweisender Zwischenring mit radial verlagerbaren Ringsegmenten vorgesehen, welche in der Lastdrehrichtung eine reibschlüssige Verbindung mit dem Abtriebselement herstellen.
  • In US 50 36939 A ist ein All Terrain Vehicle beschrieben, in dessen gelenkten Vorderrädern Freiläufe integriert sind. Durch den jeweiligen Freilauf können Drehzahlunterschiede bzw. Schlupf zwischen den Rädern ausgeglichen werden.
  • Die DE 11 2014 005 508 T5 offenbart eine Keilkupplung mit einer inneren und einer äußeren Nabe. Die Keilkupplung umfasst ein Keilelement, das einzelne über den Umfang hinweg verteilte Segmente enthält, die radial zwischen der ersten und der äußeren Nabe angeordnet sind. Die Keilkupplung umfasst ferner einen Außenring sowie ein erstes und ein zweites Verschiebungselement. Der Ring ist radial zwischen dem Keilelement und der äußeren Nabe angeordnet und drehfest mit den Segmenten verbunden. Dabei drückt der Ring die Segmente bis zum Kontakt mit der inneren Nabe radial nach innen. Für einen geschlossenen Modus drückt das erste Verschiebungselement das Keilelement in eine erste axiale Richtung, welche parallel zu einer Drehachse der Keilkupplung ist, um die innere und die äußere Nabe, das Keilelement und den Außenring drehfest miteinander zu verbinden. Für einen offenen Modus verschiebt das zweite Verschiebungselement das Keilelement in einer zweiten axialen Richtung, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, um eine relative Drehung zwischen der inneren und der äußeren Nabe zu ermöglichen.
    In DE 1530676 A ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen offenbart. Der Antrieb der einen Achse ist mittels einer schaltbaren Freilaufkupplung zu- und abschaltbar. Die Freilaufkupplung weist einen Rollenkäfig und eine Anzahl von Klemmrollen auf. Das Innenteil des Freilaufs ist mit Klemmflächen einer Rampenkontur versehen. Der Käfig steht links und rechts über den Freilauf hinaus und ist zu einer Seite hin drehbar gestützt. An der gleichen Seite ist eine Blattfeder angeordnet, welche den Käfig mit den Klemmrollen in eine Freilaufstellung führt bzw. diesen dort hält. Dazu ist die Blattfeder nahezu in einem Halbkreis bogenförmig ausgeführt. Sie weist in Einbaulage oben und unten endseitig des Bogens radial von dem Bogen abgewinkelte und jeweils in eine Bohrung greifende Federenden auf, mit denen die Blattfeder in der Einbaulage gehalten ist. Der Käfig ist zu einer anderen Seite hin mit einer Reibfläche verlängert, die in einer Kammer mit einer viskosen Flüssigkeit läuft. Der Widerstand dieser Flüssigkeit ist so eingestellt, das der Käfig ab bestimmten Differenzdrehzahlen der Kupplungshälften zueinander den Widerstand der Blattfeder überwinden kann und der Freilauf in eine Schaltstellung einrückt.
    Der mit DE 18 11 454 A veröffentlichten Freilaufkupplung, die für das Zu- und Abschalten einer Fahrzeugachse vorgesehen ist, liegt ein ähnlicher Grundaufbau wie dem des mit DE 1530676 A beschriebenen Freilaufs zugrunde. In diesem Fall sind anstelle der Blattfeder jedoch am Umfang verteilte und tangential ausgerichtete Schraubendruckfedern eingesetzt, mit denen der Freilauf in Freilaufposition gehalten ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf vorzuschlagen, welcher über eine geringe axiale Kraft betätigt wird und dabei einen radialen Reibkontakt zwischen dem Außenring und dem Käfig herstellt, um ein Drehmoment vom Außenring auf den Käfig zu übertragen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf mit einem Käfig, in welchem eine Omega-Feder formschlüssig aufgenommen ist gelöst, wobei die Omega-Feder in einem ersten Betriebszustand mit einem den Käfig umgebenden Bauteil in Wirkverbindung steht und in einem zweiten Betriebszustand von dem weiteren Bauteil getrennt ist, wobei die Omega-Feder durch eine Verformung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt wird. Unter einer Omega-Feder ist in diesem Zusammenhang eine Blechfeder zu verstehen, welche in Form des griechischen Buchstaben Omega gebogen ist. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Kupplungselements liegt darin, dass über eine axiale Betätigung eines Aktuators die radiale Vorspannung des Kupplungselements unterbrochen werden kann. Zudem kann bei einer Omega-Feder die Federcharakteristik leichter und reproduzierbarer eingestellt werden als bei einer Wellfeder oder einer Schraubenfeder. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei aktiver Betätigung keine Verlustleistung erzeugt wird, da die Omega-Feder bei einer Aktivierung komplett von dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil getrennt wird. Somit können die Reibungsverluste bei der Kraftunterbrechung verhindert werden. Weiterhin ist der verwendete Bauraum für diese Feder geringer, als der bei einer Wellfeder oder einer Schraubenfeder.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Kupplungselementes möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Reibfläche an einer Außenseite der Omega-Feder ausgebildet ist, wobei die Reibfläche gegen ein den Käfig umgebendes Bauteil gedrückt wird, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig und dem Bauteil hergestellt wird. Durch eine Reibfläche kann auf einfache und leicht reproduzierbare Art eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Omega-Feder des Kupplungselements und dem umgebenden Bauteil hergestellt werden. Bevorzugt ist dabei, wenn die Reibfläche eine konvexe Form aufweist. Durch die konvexe Form können die Toleranzen der Feder relativ groß gewählt werden, da die Reibfläche Anlagefehler an dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil ausgleichen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Omega-Feder Schenkel ausbildet sind, in welche ein Aktuierungspin derart eingreifen kann, dass die Höhe der Omega-Feder durch eine elastische Verformung verringert wird. Unter der Höhe der Omega-Feder ist in diesem Zusammenhang die Ausdehnung der Feder von den Auflageflächen bis zur Reibfläche zu verstehen. Durch die Schenkel kann auf einfache Art und Weise eine reversible, elastische Verformung der Omega-Feder gesteuert werden. Somit kann funktionssicher eine Trennung der Reibfläche der Omega-Feder von dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil erzielt werden. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann zudem die Kraft variiert werden, mit welcher die Reibfläche der Omega-Feder gegen das die Omega-Feder umgebende Bauteil gedrückt wird, um den Kupplungsvorgang noch sanfter zu gestalten.
  • In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Omega-Feder an ihren Endabschnitten jeweils konvexe Auflageflächen aufweist, welche an einem Grund der Ausnehmung in dem Käfig anliegen. Durch die konvexen Auflageflächen können Toleranzen an der Grundfläche der Ausnehmung des Käfigs ausgeglichen werden, zudem ermöglicht eine konvexe Auflagefläche eine elastische Verformung mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand, wodurch das Trennen der Reibfläche von dem die Omega-Feder in radialer Richtung umgebenden Bauteil erleichtert wird.
  • Erfindungsgemäß wird ein schaltbarer Freilauf mit einem Außenring, einem relativ zum Außenring verdrehbaren Innenring und einem Käfig vorgeschlagen, welcher zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet ist. Der schaltbare Freilauf umfasst ferner ein erfindungsgemäßes Kupplungselement und ein Betätigungselement, welcher mit dem Kupplungselement in Wirkverbindung treten kann und das Kupplungselement von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführen kann. Bei einem solchen Freilauf kann auf einfache Art und Weise ein Umschalten zwischen einer Freilauffunktion und einer Klemmfunktion erfolgen. Dabei kann der Käfig durch einen Drehzahlunterschied zwischen dem Außenring und dem Innenring durch den Außenring geschleppt werden, derart, dass im Käfig geführte Klemmkörper, insbesondere Klemmrollen, in eine Sperrposition gebracht werden und eine Verdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring sperren. Durch die Trennung zwischen dem Kupplungselement und dem Außenring kann diese Sperrposition auf einfache Art und Weise aufgehoben werden, da es zu keinem Reibschluss zwischen dem Käfig und dem Außenring kommt und der Käfig durch einfache Mittel, insbesondere durch Rückstellfedern, in seine Ausgangslage zurückgedreht wird, bei der die Freilauffunktion gewährleistet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des schaltbaren Freilaufs ist vorgesehen, dass an dem Betätigungselement Aktuierungspins ausgebildet sind, welche mit der Omega-Feder bei einer axialen Verschiebung in Wirkverbindung treten und eine Verformung der Omega-Feder bewirken, derart, dass eine Reibfläche der Omega-Feder von einer Innenfläche des Außenrings getrennt wird und ein Spalt zwischen der Reibfläche und dem Außenring entsteht. Durch Aktuierungspins kann auf einfache und materialschonende Weise eine reversible, elastische Verformung der Omega-Federn gesteuert werden, dabei löst sich ab einem bestimmten Weg der Kontakt der Reibflächen der Omega-Federn von der Innenseite des Außenrings, sodass der Käfig frei drehen kann. Durch die Rampenkontur können hier Toleranzen an den Schenkeln der Omega-Federn ausgeglichen werden, sodass bei einem vollständigen Einschieben der Aktuierungspins stets gewährleistet ist, dass sich die Reibflächen von der Innenseite des Außenrings lösen und ein Spalt entsteht.
  • In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktuierungspins konisch ausgebildet sind oder eine Rampenkontur aufweisen, welche in die Schenkel der Omega-Feder eingreift. Durch eine konische Ausbildung der Aktuierungspins, kann ebenfalls eine definierte Verformung der Schenkel der Omega-Federn erreicht werden, wodurch eine gezielte reversible, elastische Verformung der Omega-Federn erzielt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement einen Aktivierungsring umfasst, wobei die Aktuierungspins an dem Aktivierungsring angeformt oder ausgebildet sind. Durch einen Aktivierungsring mit an dem Aktivierungsring angeformten Aktuierungspins kann auf einfache Art und Weise mit nur einem Linearaktuator eine Mehrzahl von Aktuierungspins angesteuert werden. Zudem lässt sich ein solcher Aktuierungsring einfach und kostengünstig als Spritzgussteil herstellen, wodurch die Kosten für einen schaltbaren Freilauf reduziert werden können.
  • Bevorzugt ist dabei, wenn zwischen dem Aktivierungsring und dem Käfig Rückstellfedern angeordnet sind, welche bei einer Aktivierung des Betätigungselements zusammengedrückt werden und den Aktivierungsring nach Beenden der Aktivierung in seine Ausgangslage zurückschieben. Durch Rückstellfedern kann auf einfache Art und Weise eine Rückstellkraft erzeugt werden, welche den Aktivierungsring nach Beendigung der Ansteuerung über den Aktuator wieder in seine Ausgangslage zurückschiebt. Somit kann auf einen weiteren Aktuator oder einen komplexen Aktuator verzichtet werden, wodurch die Kosten für den schaltbaren Freilauf gesenkt werden können.
  • Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Rückstellfedern als Spiralfedern ausgeführt sind, wobei an dem Käfig und/oder an dem Aktivierungsring Federdome ausgebildet, an welchen die Rückstellfedern formschlüssig aufgenommen sind. Durch Federdome an dem Aktivierungsring und/oder dem Käfig können auf einfache und kostengünstige Art Federn formschlüssig aufgenommen werden. Dadurch wird ein unerwünschtes Verrutschen der Rückstellfedern vermieden. Somit kann die Rückstellkraft gezielt auf den Aktivierungsring ausgeübt werden, wodurch ein Verkanten oder Verklemmen des Aktivierungsrings vermieden wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Omega-Feder mit eine Spannelement zur reversiblen, elastischen Verformung der Omega-Feder zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugkomponente mit mindestens einem rotierenden Bauteil, insbesondere in einem schaltbaren Freilauf, wobei das Spannelement mit den Schenkeln der Omega-Feder über einen Reibschluss in Wirkverbindung treten kann, du wobei ein Einschieben des Spannelements in die Omega-Feder eine definierte reversible, elastische Verformung der Omega-Feder bewirkt. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Verformung der Omega-Feder erreicht werden, um die Omega-Feder, insbesondere die Reibfläche der Omega-Feder mit einem weiteren Bauteil in Kontakt zu bringen und die mittels Reibschluss übertragbaren Kräfte zu steuern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Omega-Feder ist vorgesehen, dass die Schenkel der Omega-Feder eine Rampenkontur für das Spannelement ausbilden, an welchen das Spannelement reibschlüssig aufgenommen wird, um eine definierte Spreizkraft auf die Omega-Feder auszuüben. Dadurch kann eine definierte Verformung der Omega-Feder mit engen Form- und Lagetoleranzen erreicht werden. Durch die Rampenkontur ist in Abhängigkeit von dem Einschubweg des Spannelements eine definierte Krafteinleitung möglich, wodurch eine gezielte Verformung der Omega-Feder erreicht wird und der Verformungsgrad wesentlich genauer als bei einer Schraubenfeder. Zudem wird der Reibschluss zwischen dem Spannelement und den Schenkeln der Omega-Feder durch die Rampenkontur verbessert, wodurch höhere Kräfte zur Verformung genutzt werden können beziehungsweise der Verformungsgrad gezielt und wiederholbar ansteuerbar ist.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungselements sowie einen Aktuator zur Betätigung eines solchen Kupplungselements; und
    • 2 eine Omega-Feder sowie einen Aktuierungspin zur Verformung der Omega-Feder.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungselements 5 für einen schaltbaren Freilauf 1 dargestellt. Das Kupplungselement 5 umfasst eine Omega-Feder 6, welche in einer Ausnehmung eines Käfigs 14 formschlüssig aufgenommen ist. Die Omega-Feder 6 ist in radialer Richtung von einem Außenring 15 des schaltbaren Freilaufs 1 umgeben. Dabei liegt eine Reibfläche 8 der Omega-Feder an der Innenseite des Außenrings 15 in einem unbelasteten Ausgangszustand des Kupplungselements 5 an. Die Omega-Feder 6 weist zwei Schenkel 7 auf, in welche ein Aktuierungspin 3 mit einer Rampenkontur 4 eindringen kann und eine Verformung der Omega-Feder 6 steuert. Die Omega-Feder 6 weist ferner in ihren Endabschnitte 9, 10 jeweils eine konvexe Auflagefläche 11 auf, welche an einem Grund der Ausnehmung des Käfigs 14 anliegt. Durch ein Einschieben des Aktuierungspins 3 treten die Rampenkonturen 4 mit den Schenkeln 7 der Omega-Feder 6 in Kontakt, wobei die Omega-Feder 6 in radialer Richtung zusammengedrückt wird, sodass sich die Höhe der Omega-Feder 6, also die Ausdehnung zwischen den konvexen Auflageflächen 11 bis zur Reibfläche 8, verkleinert. Somit entsteht zwischen der Reibfläche 8 und dem Außenring 15 ein Spalt 17.
  • Ferner ist in 1 ein schaltbarer Freilauf 1 mit einem Aktuator zur Betätigung eines solchen Kupplungselements 5 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der schaltbare Freilauf 1 umfasst einen Außenring 15 und einen relativ zum Außenring 15 verdrehbaren Innenring 16 sowie einen Käfig 14, welcher in radialer Richtung zwischen dem Außenring 15 und dem Innenring 16 angeordnet ist. Der schaltbare Freilauf 1 umfasst ferner ein Kupplungselement 5 sowie ein Betätigungselement 2, welches mit dem Kupplungselement 5 in Wirkverbindung treten kann. Das Betätigungselement 2 umfasst einen Aktivierungsring 12, an welchem in axialer Richtung aus der ringförmigen Grundform in Richtung des Käfigs 14 vorstehende Aktuierungspins 3 angeformt sind. Ferner sind an dem Aktivierungsring 12 Federdome angeformt, auf welchen Rückstellfedern 13 aufgenommen sind. Durch eine Ansteuerung wird das Betätigungselement 2 in axialer Richtung mit einer Betätigungskraft FA in Richtung des Käfigs 14 verschoben. Dabei werden die Rückstellfedern 13 zusammengedrückt und die Aktuierungspins 3 in die Schenkel 7 der Omega-Federn 6 eingeschoben. Durch eine Aktivierung werden die Omega-Federn 6 von einem ersten Betriebszustand, in welchem die Omega-Federn an einer Innenfläche des Außenrings 15 anliegen und ein Drehmoment übertragen werden kann, in einen zweiten Betriebszustand überführt, in welchem ein Spalt 17 zwischen den Reibflächen 8 und dem Außenring 15 entsteht und der Käfig 14 kontaktfrei zum Außenring 15 ist. Somit wird der Käfig 14 bei einer Drehzahldifferenz zwischen dem Außenring 15 und dem Innenring 16 nicht über die Omega-Federn 6 mitgeschleppt und kann frei drehen.
  • In 2 ist eine Omega-Feder 6 eines erfindungsgemäßen Kupplungselements 5 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Die Omega-Feder 6 weist an ihrer radial außen liegenden Seite eine Reibfläche 8 auf. Die Omega-Feder 6 weist ferner zwei Schenkel 7 auf, welche durch die Flanken der Omega-Feder 6 gebildet wird. Die Omega-Feder 6 weist ferner zwei Endabschnitte 9, 10 auf, welche eine konvexe Form aufweisen, wodurch die Omega-Feder 6 Form und Lagetoleranzen ausgleichen kann. Ferner kann durch die konvexe Form der Endabschnitte 9, 10 der Federweg vergrößert werden.
  • Ferner ist in 2 ein Ausschnitt eines Aktivierungsrings 12 dargestellt, an den ein vom Aktivierungsring aus rampenförmig auslaufender Aktuierungspin 3 angeformt ist. Vorzugsweise sind mehrere Aktuierungspins 3 gleichmäßig über den Umfang des Aktivierungsrings 12 verteilt, wobei jeder der Aktuierungspins 3 in die Schenkel 7 einer Omega-Feder 6 eingreift.
  • Bei einem unbetätigten Kupplungselement 5 liegen die Reibflächen 8 der Omega-Federn 6 an einer Innenseite des Außenrings 15 an. Somit wird der Käfig 14, in welchem die Omega-Federn 6 formschlüssig aufgenommen sind, mittels Reibschluss von dem Außenring 15 mitgeschleppt. Dies führt zu einer Verdrehung des Käfigs 14 relativ zum Innenring, wodurch eine Sperrwirkung erzielt werden kann.
  • Durch die Betätigung eines Aktuators wird das Betätigungselement 2 axial verschoben. Dadurch wird über die Aktuierungspins 3, mit den Rampenkonturen 4, ein Druck auf die Innenseiten der Schenkel 7 an den Omega-Federn 6 des Kupplungselements 5 ausgeübt. Dabei werden die Schenkel 7 in Richtung des Käfigs 14 zusammengedrückt und es wird die radiale Kraft zwischen den Reibflächen 8 und dem Außenring 15 gelöst. Das Kupplungselement 5 steht nun nicht mehr in Kontakt mit dem Außenring 15 und es wird kein Drehmoment mehr vom Außenring 15 auf das Kupplungselement 5 oder vom Kupplungselement 5 auf den Außenring 15 übertragen. Vorteilhaft ist dabei, dass über eine axiale Betätigung des Aktuators, die radiale Vorspannkraft des Kupplungselementes 5 unterbrochen werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass bei aktiver Betätigung keine Verlustleistung erzeugt wird, da die Kupplungselemente 5 durch den Spalt 17 komplett vom Außenring 15 getrennt werden.
  • Wird die Betätigung des Aktuators beendet, wird das Betätigungselement 2 in axialer Richtung durch die Rückstellfedern 13 wieder in seine Ausgangsposition verschoben. Dadurch werden die Rampenkonturen 4 der Aktuierungspins 3 aus den Schenkeln 7 der Omega-Federn 6 herausgezogen, wobei sich die Omega-Federn 6 in radialer Richtung wieder ausdehnen und an der Innenfläche des Außenrings 15 zum Anliegen kommen. Somit steht das Kupplungselement 5 wieder reibschlüssig mit dem Außenring 15 in Kontakt und es kann ein Drehmoment vom Außenring 15 auf den Käfig 14 oder vom Käfig 14 auf den Außenring 15 übertragen werden. Wird der Aktuator nicht betätigt, steht das Kupplungselement 5 in dauerhaften Kontakt mit dem Außenring 15. Es kann ein Moment vom Außenring 15 auf den Käfig 14 oder andersrum in beide Drehrichtungen übertragen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schaltbarer Freilauf
    2
    Betätigungselement
    3
    Aktuierungspin
    4
    Rampenkontur
    5
    Kupplungselement
    6
    Omega-Feder
    7
    Schenkel
    8
    Reibfläche
    9
    erster Endabschnitt
    10
    zweiter Endabschnitt
    11
    konvexe Auflagefläche
    12
    Aktivierungsring
    13
    Rückstellfeder
    14
    Käfig
    15
    Außenring
    16
    Innenring
    17
    Spalt

Claims (12)

  1. Kupplungselement (5) für einen schaltbaren Freilauf (1), mit einem Käfig (14) in welchem eine Omega-Feder (6) formschlüssig aufgenommen ist, wobei die Omega-Feder (6) in einem ersten Betriebszustand mit einem den Käfig (14) umgebenen weiteren Bauteil (15) in Wirkverbindung steht und in einem zweiten Betriebszustand von dem weiteren Bauteil (15) getrennt ist, wobei die Omega-Feder durch eine Verformung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt wird.
  2. Kupplungselement (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibfläche (8) an einer Außenseite der Omega-Feder (6) ausgebildet ist, wobei die Reibfläche (8) gegen ein den Käfig (14) umgebendes Bauteil (15) gedrückt wird, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig (14) und dem Bauteil (15) hergestellt wird.
  3. Kupplungselement (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Omega-Feder (6) Schenkel (7) ausbildet sind, in welche ein Aktuierungspin (3) derart eingreifen kann, dass die Höhe der Omega-Feder (6) durch eine elastische Verformung verringert wird.
  4. Kupplungselement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Omega-Feder (6) an ihren Endabschnitten (9, 10) jeweils konvexe Auflageflächen (11) aufweist, welche an einem Grund der Ausnehmung in dem Käfig (14) anliegen.
  5. Schaltbarer Freilauf (1) mit einem Außenring (15), einem relativ zum Außenring (15) verdrehbaren Innenring (16) und einem Käfig (14), welcher zwischen dem Außenring (15) und dem Innenring (16) angeordnet ist, sowie mit einem Kupplungselement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Betätigungselement (2), welches mit dem Kupplungselement (5) in Wirkverbindung treten kann und das Kupplungselement (5) von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführen kann.
  6. Schaltbarer Freilauf (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätigungselement (2) Aktuierungspins (3) ausgebildet sind, welche mit der Omega-Feder (6) bei einer axialen Verschiebung in Wirkverbindung treten und eine Verformung der Omega-Feder (6) bewirken, derart, dass eine Reibfläche (8) der Omega-Feder (6) von einer Innenfläche des Außenrings (15) getrennt wird und ein Spalt (17) zwischen der Reibfläche (8) und dem Außenring (15) entsteht.
  7. Schaltbarer Freilauf (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuierungspins (3) konisch ausgebildet sind oder eine Rampenkontur (4) aufweisen, welche in die Schenkel (7) der Omega-Feder (6) eingreifen.
  8. Schaltbarer Freilauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) einen Aktivierungsring (12) umfasst, wobei die Aktuierungspins (3) an dem Aktivierungsring (12) angeformt sind.
  9. Schaltbarer Freilauf (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktivierungsring (12) und dem Käfig (14) Rückstellfedern (13) angeordnet sind, welche bei einer Aktivierung des Betätigungselements (2) zusammengedrückt werden und den Aktivierungsring (12) nach Beenden der Aktivierung in seine Ausgangslage zurückschieben.
  10. Schaltbarer Freilauf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedern (13) als Spiralfedern ausgeführt sind, wobei an dem Käfig (14) und/oder an dem Aktivierungsring (12) Federdome ausgebildet sind, an welchen die Rückstellfedern (13) formschlüssig aufgenommen sind.
  11. Omega-Feder (6) mit eine Spannelement (2, 3) zur reversiblen, elastischen Verformung der Omega-Feder (6) zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugkomponente mit mindestens einem rotierenden Bauteil, insbesondere in einem schaltbaren Freilauf (1), wobei das Spannelement (2, 3) mit den Schenkeln (7) der Omega-Feder (6) über einen Reibschluss in Wirkverbindung treten kann, wobei ein Einschieben des Spannelements (2, 3) in die Omega-Feder (6) eine definierte reversible, elastische Verformung der Omega-Feder (6) bewirkt.
  12. Omega-Feder (6) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (7) der Omega-Feder (6) eine Rampenkontur für das Spannelement (2, 3) ausbilden, an welchen das Spannelement (2, 3) reibschlüssig aufgenommen wird, um eine definierte Spreizkraft auf die Omega-Feder (6) auszuüben.
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