DE102020128985B3

DE102020128985B3 - Getriebevorrichtung mit einem Getriebebauteil, mit einem Freilauf und zwei Radiallagern

Info

Publication number: DE102020128985B3
Application number: DE102020128985.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Reimchen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2040-11-05
Also published as: WO2022096052A1; JP2023547519A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) zumindest ein Getriebebauteil (2) und wenigstens einen Freilauf (3) aufweisend, wobei ein erstes Radiallager (4) an dem Freilauf sowie ein zweites Radiallager (5) an dem Getriebebauteil (2) ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung, welche zumindest ein erstes Getriebebauteil, wenigstens einen Freilauf und ein erstes Radiallager sowie ein zweites Radiallager aufweist, wobei der Freilauf mit wenigstens einem Klemmrampen aufweisenden Freilaufring und mit Klemmkörpern versehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Freiläufe an sich haben keine Lagerung, d.h., sie übertragen nur Drehmomente und können deshalb auch keine Radialkräfte aufnehmen. Die Konzentrizität zur Wellenachse muss bei diesen Freiläufen durch zusätzliche Lager abgesichert sein.
DE 29 904 524 U1 zeigt eine Getriebevorrichtung der Gattung. Das Getriebebauteil ist ein Zahnrad. Weiterhin weist die Getriebevorrichtung eine Freilaufnabe auf, welche in diesem Falle als Freilauf-Innenring ausgebildet ist. Das Zahnrad und der Innenring sind um eine Zentralachse der Getriebevorrichtung relativ zueinander rotierbar. Zwischen dem Zahnrad und der Freilaufnabe sind radial die Klemmkörper in einem Freilaufkäfig angeordnet. Die beiden Radiallager der Getriebevorrichtung sind durch ringförmige Bauteile aus Blech gebildet, welche im Längsschnitt entlang der Zentralachse der Getriebevorrichtung betrachtet jeweils als ein auf der Seite liegendes U-Profil ausgebildet sind. Das jeweilige U-Profil weist zwei axial ausgestreckte Schenkel auf, die durch einen sich radial erstreckenden scheibenförmigen Abschnitt des U-Profils miteinander verbunden sind. Mit dem einen axial ausgestreckten Schenkel sitzt das jeweilige U-Profil in dem Zahnrad. Der andere radial gegenüberliegende Schenkel ist jeweils radial mit einem geringen axialen Spalt zu dem Innenring beabstandet. Die beiden Radiallager positionieren bei radialen Belastungen das Zahnrad und den Innenring radial nahezu ohne radiale Auslenkungen konzentrisch zur Zentralachse zueinander. Darüber hinaus sind die beiden Radiallager axiale Anschläge bzw. Führungen des Freilaufkäfigs.
Ein Freilauf zur Lagerung eines Riemenrades geht aus der DE 195 11 188 A1 hervor. Der Freilaufring und die Freilaufnabe sind Ziehteile. Die Klemmrkörper sind Zylinderrollen und in einem Käfig geführt. Links- und rechtsseitig der Klemmkörper ist jeweils ein Radiallager mit separat käfiggeführten Zylinderrollen angeordnet. Die Klemmkörper und die Radiallager sitzen gemeinsam in dem Freilaufring und der Freilaufnabe und sind axial zwischen Axialanschlägen geführt. Die Axialanschläge sind durch scheibenförmige Abschnitte gebildet, welche einteilig mit dem Freilaufring ausgebildet sind.
Eine Getriebevorrichtung mit einem Zahnrad ist in der DE 299 04 524 U1 beschrieben. In einem Loch des Zahnrads sitzt ein Freilauf. Die Klemmkörper des Freilaufs sitzen in einem Käfig. Der Käfig bildet in den Betriebszuständen, in denen das Zahnrad frei läuft, ein als Gleitlager wirkendes Radiallager für das Zahnrad auf der Freilaufnahme bzw. Welle. Zur einen Seite hin ist das Zahnrad axial an einer Scheibe abgestützt, welche auf die Freilaufnabe bzw. Welle aufgepresst ist.
Beschreibung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Getriebevorrichtung mit einem einfachen und zuverlässig funktionierenden Freilauf zu schaffen.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß besteht der Freilauf nicht nur aus dem wenigstens einen Freilaufring, der Klemmrampen aufweist, und den Klemmkörpern, sondern auch aus dem mindestens einen Radiallager. Dabei ist das erste Radiallager einteilig-einmaterialig mit dem in dem Getriebebauteil sitzenden Freilaufring ausgebildet. Das erste Radiallager schließt sich in einer mit der Zentralachse gleichgerichteten ersten axialen Richtung axial an die Klemmkörper an. Außerdem ist das Getriebebauteil einteilig-einmaterialig mit dem zweiten Radiallager ausgebildet oder umgekehrt. Das mindestens eine zweite Radiallager schließt sich in einer mit der Zentralachse gleichgerichteten zweiten axialen Richtung axial an die Klemmkörper an. Der Freilaufring weist einen hohlzylindrisch ausgebildeten und zur Zentralachse konzentrisch angeordneten ersten Abschnitt mit den ersten Klemmflächen und einen scheibenförmig ausgebildeten sowie in Richtung der Zentralachse abgehenden zweiten Abschnitt auf. Das erste Radiallager ist zumindest durch den zweiten Abschnitt gebildet. Der zweite Abschnitt ist mit wenigstens einer zur Zentralachse gewandten und um die Zentralachse umlaufenden zylindrischen ersten Innenfläche des ersten Radiallagers versehen.
Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung nimmt aufgrund der integrierten Gleit- oder Wälzlager neben den Drehmomenten vorteilhaft auch radiale Kräfte auf, so dass auf gesonderte Radiallager verzichtet werden kann. Dem Radiallager kommt im Wesentlichen eine Zentrierfunktion zu, durch die der Freilauf selbst gegenüber der Welle bzw. Freilaufnabe gleichmäßig konzentrisch ausgerichtet und somit von einer ungleichmäßigen Belastung in Schwebezuständen geschützt ist. Derartige Schwebezustände sind Betriebszustände der Getriebevorrichtung, in denen die Klemmkörper zwar unter Wirkung der Federn gegen die Klemmflächen vorgespannt aber nicht Drehmomente übertragend zwischen den Klemmfläche eingeklemmt sind. Das ist zum Beispiel beim Stillstand der Getriebevorrichtung der Fall, wenn die Schwerkraft oder anders wirkende Kräfte das Getriebebauteil oder die Welle bzw. Freilaufnabe aus der konzentrische Ausrichtung zwingen. Der rotierende Anlauf des Freilaufs aus außerkonzentrischer Lage bzw. der Betrieb eines Freilaufs in außerkonzentrischen Positionen führt zu Beschädigungen und Ausfällen. In diesem Fall sind die Radiallager Radialstützen mit Gleitlagerfähigkeiten, die das Auswandern der Freilaufringe aus ihrer Konzentrizität zueinander verhindern.
Letzteres ist erfindungsgemäß durch die Integration des einen Radiallagers in den Freilaufring auf der einen Seite und des anderen Radiallagers in das Getriebebauteil auf der anderen Seite verwirklicht.
Daraus ergibt sich vorteilhaft, dass die bisher bekannten Getriebevorrichtungen gegen eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit höherer Belastbarkeit austauschen lassen, ohne dass mehr Bauraum für die Radiallager benötigt wird. Der bisher für die beiden zusätzlichen Radiallager benötigte Bauraum kann nun für den Einbau eines Freilaufs mit höherer Tragfähigkeit, das heißt zur Übertragung höherer Drehmomente, verwendet werden. Alternativ wird bei Beibehaltung der Tragfähigkeit weniger Bauraum für die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung benötigt, weil der Freilauf aufgrund fehlender zusätzlicher Lager schmaler ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Radiallager zugleich auch ein Axialanschlag für den Käfig und/oder die Klemmkörper ist. Vorzugsweise sind die beiden Axialanschläge (axialen Borde) des Freilaufs linksseitig und rechtsseitig in axialer Richtung zugleich auch die Radiallager. Das erste Radiallager folgt in axialer Richtung betrachtet auf die Klemmkörper. Dabei ist es auch denkbar, dass axial zwischen dem Klemmkörpern und dem ersten Radiallager der Rand eines Käfigs und andere Elemente angeordnet sind. Das zweite Radiallager folgt in axialer Richtung betrachtet an einer anderen von der mit dem ersten Radiallager abgewandten Seite der Klemmkörper axial auf die Klemmkörper. Dabei ist es auch denkbar, dass axial zwischen dem Klemmkörpern und dem zweiten Radiallager der Rand eines Käfigs und andere Elemente angeordnet sind.
Alle axiale Richtungen verlaufen im Sinne der Erfindung achsparallel zu der Zentralachse in die gleiche Richtung wie die Zentralachse. Zugleich sind die axialen Richtungen als konzentrisch auf der Zentralachse verlaufend definiert. Die Zentralachse wird in diesem Fall demnach, ungeachtet ihrer tatsächlichen Ausrichtung im Raum, immer als axial ausgerichtet betrachtet. Radiale Richtungen verlaufen damit quer zu den axialen Richtungen und sind somit senkrecht zur Zentralachse ausgerichtet.
Gegenüber dem Stand der Technik ist vorteilhaft axialer Bauraum für gesonderte Radiallager bzw. Axialanschläge gespart. Die ohnehin als Axialanschlag dienenden Borde - einer ist an dem Freilauf und einer ist an dem Getriebebauteil ausgebildet - weisen jeweils eine Doppelfunktion als Axialanschlag und als Radiallager auf. Die Kosten für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind wesentlich reduziert. Das auch deshalb, weil wie nachfolgend beschrieben wird, die Herstellung der Axialanschläge (Borde) und zugleich Radiallager in die Herstellung des Freilaufrings und in die Fertigung des Getriebebauteils integriert werden können. Daraus ergeben sich zum einen gegenüber den bisherigen Lösungen des Standes der Technik eine geringere Anzahl an Verfahrensschritten, verringerter Materialbedarf und geringere Durchlaufzeiten und der Aufwand für die Lagerhaltung und den Transport ist reduziert. Darüber hinaus wird durch die Vereinigung von Radial- und Axialanschlagelementen gegenüber den Varianten des Standes der Technik gespart, an denen beide der Elemente separat ausgebildet sind und welche dementsprechend mindestens nachteilig zweimal so viel axialen Bauraum beanspruchen wie die erfindungsgemäße Ausführung.
Einteilig-einmaterialig ausgebildet sein heißt im Sinne der Erfindung, dass die Elemente an einem Stück und gemeinsam aus einem Material sind. Sie sind also nicht als zunächst separat hergestellte Elemente in der finalen Form form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Freilaufring ist beispielsweise zusammen mit dem ersten Radiallager zusammen aus einem Stahlwerkstoff, vorzugsweise aus einem diesen Werkstoff aufweisenden Stahlblech, gebildet. Der Freilaufring und auch das Getriebebauteil sind in diesem Falle zum Beispiel mittels Verfahren wie Ziehen, Durchstellen, Prägen und Schneiden oder deren Kombinationen kalt geformt und gestaltet. Alternativ sind der Freilaufring und auch Getriebebauteile beispielsweise gegossen, geschmiedet oder fliessgepresst bzw. spanabhebend hergestellt. Durch formgebende Verfahren wie Ziehen, Prägen, Gießen, Schmieden oder Fließpressen sind an den Übergängen zwischen dem Freilaufring und dem ersten Radiallager bzw. dem Getriebebauteil und dem zweiten Radiallager jeweils durchgängige nicht unterbrochene Gefügestrukturen des Materials des Freilaufrings bzw. Getriebebauteils ausgebildet. Aus Belastungen resultierende Spannungsspitzen an spanabhebend hergestellten Bauteilen, wie diese z.B. aus Axialschlägen der Klemmkörper gegen die Axialanschläge resultieren, werden durch die gleichmäßigen und nicht durch Schneiden unterbrochenen Gefügestrukturen der plastisch verformten Materialien vermieden. Die Bauteile sind also vorzugsweise im Wesentlichen durch spanlose Formgebung hergestellt, wobei jedoch spanabhebende Nachbearbeitungen wie Schleifen bzw. polieren usw. nicht ausgeschlossen sind. Die Bauteile sind vorzugsweise aus Stahl hergestellt und zumindest partiell gehärtet. Gleiches gilt auch für eine Freilaufnabe, die gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in der Getriebevorrichtung vorgesehen ist.
Das Getriebebauteil und eine Freilaufnabe sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der Freilaufring sitzt in dem Getriebebauteil. Die Klemmkörper sind radial zwischen dem Freilaufring und der Freilaufnabe angeordnet. Der Freilaufring und/oder eine radial innenliegende Freilaufnabe weisen die wenigstens eine Klemmfläche oder Klemmflächen für die Klemmkörper auf. Die Klemmflächen sind zum Beispiel an Klemmrampen ausgebildet. Im Betrieb der Getriebevorrichtung rotiert entweder das Getriebebauteil relativ zu der Freilaufnabe und die Freilaufnabe steht oder die Freilaufnabe rotiert relativ zu dem stehenden Getriebebauteil. Alternativ rotieren beide Bauteile relativ gegeneinander oder miteinander mit unterschiedlichen Drehzahlen. In einer Schaltstellung des Freilaufs sind die Klemmkörper radial zwischen Klemmflächen des Getriebebauteils und der Freilaufnabe eingeklemmt, sodass zwischen der Freilaufnabe und dem Getriebebauteil und in umgekehrter Richtung um die Zentralachse wirkende Drehmomente übertragen werden.
Das Getriebebauteil ist vorzugsweise ein Zahnrad. Die Freilaufnabe ist beispielsweise ein Freilauf-Innenring oder eine Welle, beispielsweise eine Getriebewelle oder ein ähnliches Bauteil, an der oder an dem die mindestens eine Klemmfläche ausgebildet ist. Anstelle eines Zahnrades können auch Riemenräder oder Stützstrukturen (Gehäuse, Aufnahmen), Naben von Wandlern oder andere beliebige Getriebebauteile vorgesehen sein.
Klemmkörper sind vorzugsweise zylindrische Klemmrollen oder beliebig anders ausgeführte Klemmkörper, wie z.B. die bekannten knochenförmig ausgebildeten Klemmkörper.
Der Hüllkreis ist ein gedachter und zur Freilaufrotationsachse bzw. Zentralachse konzentrischer Begrenzungskreis, der alle umfangsseitig aufeinander folgenden Klemmkörper, vorzugsweise Klemmrollen, einer Reihe innen- oder außenseitig umgibt und punktuell berührt. Für eine Vorzugsvariante der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung, nach der die Rampen bzw. Klemmflächen innen an einem radial und umfangsseitig außenliegenden Rampenträger ausgebildet sind, gilt: Der maximale Hüllkreis ist innen an den Klemmkörpern anliegend bei spielfreier Anlage der Klemmkörper an der Stelle der Außenlaufbahn (Rampen, Klemmflächen) gemessen, an der die Klemmkörper am weitesten von der Zentralachse entfernt anliegen können. Der minimale Hüllkreis verläuft durch die Kontakte der Klemmkörper mit der Außenlaufbahn (Klemmfläche) des Freilaufrings oder der Welle und entspricht demzufolge dem Außendurchmesser des Freilaufrings oder der Welle an dieser Stelle.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Getriebevorrichtung vor, in welcher der Freilaufring einen hohlzylindrisch ausgebildeten und zur Zentralachse konzentrisch angeordneten ersten Abschnitt und einen scheibenförmig ausgebildeten zweiten Abschnitt aufweist. An dem ersten Abschnitt ist innenseitig die wenigstens eine Klemmfläche bzw. Klemmflächen sind vorzugsweise die Klemmrampen mit Klemmflächen ausgebildet. Die Klemmflächen sind radial in Richtung der Zentralachse gerichtet. Das erste Radiallager ist durch bzw. an dem zweiten Abschnitt gebildet bzw. ausgebildet. Der zweite Abschnitt geht radial in Richtung der Zentralachse von dem ersten Abschnitt ab. Der zweite Abschnitt ist mit wenigstens einer zur Zentralachse gewandten und um die Zentralachse umlaufenden zylindrischen Innenfläche versehen, über die sich das Getriebebauteil bzw. der Freilauf radial abstützen können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Interesse hoher Fertigungsqualität und kostengünstiger Herstellung auf einen Freilaufring gerichtet, der zum Beispiel als ein Ziehteil in Form einer dünnwandigen hohlzylindrischen Hülse ausgebildet ist. Bei der Herstellung dieser Hülse wird zunächst aus einer Platine eines flachen Blechstreifens ein Napf mit einem Boden an einem axialen Ende und mit einer Ziehstufe am gegenüberliegenden axialen Ende gezogen. Der Boden wird so gelocht, dass ein radial nach innen weisender der Rand verbleibt. Dieser Rand bildet später das Radiallager und zugleich einen Bord und damit einen Axialanschlag für die Klemmkörper des Klemmkörperfreilaufs.
Die vorgenannte Ziehstufe führt zu einer gezielten Verringerung der Wandstärke der Hülse an dem Ende der Hülse, welches dem Bord axial gegenüberliegt. Die verringerte Wandstärke bereitet eine Soll-Biegestelle an dem Rand der Hülse vor, so dass der Rand leicht radial nach innen umgelegt werden kann und eine Fase bildet. Die Fase erleichtert das Einführen des Freilaufrings in das Loch des Getriebebauteils.
Die Hülse weist, je nach Anwendung, radial innen wesentliche Strukturelemente der Taschen und Klemmrampen auf, welche in den Fertigungsprozess beim Ziehen, Prägen, Rollieren oder Fließpressen der Hülse integriert sind. Durch die Integration der Formgebung der Rampen bzw. Taschen in einen Rampenträger kann eine sehr hohe Genauigkeit der Rampen- und Taschengeometrie vorteilhaft umgesetzt werden. Darüber hinaus ist die Oberflächenqualität der Kontaktflächen der Klemmrampen für den Klemmkontakt bzw. Wälzkontakt durch Kaltformen mit gegebenenfalls in den Herstellungsprozess integriertem Kalibrieren sehr gut und bedarf keiner spanabhebende Nacharbeit.
Die Getriebevorrichtung ist vorzugsweise als vormontierte Baueinheit mit oder ohne Freilaufnabe ausgebildet. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass der Freilaufring zusammen mit den Klemmkörpern, Federn und anderen in dem Freilauf integrierten Elementen sowie einem Axialanschlag und einem Radiallager als montagefreundliche Baueinheit vormontiert und in das Getriebebauteil eingesetzt werden kann. Das Getriebebauteil bzw. das an dem Getriebebauteil ausgebildete Radiallager mit Axialanschlag sichert die Baueinheit und die einzelnen Elemente des Freilaufs.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch nicht maßstabsgerecht dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt eine Getriebevorrichtung 1 in einer Gesamtansicht mit Blick auf ein erstes Radiallager 4.
2 zeigt die Getriebevorrichtung 1 nach 1 in einem beliebigen sich axial entlang der Zentralachse 8 erstreckenden Längsschnitt.
3 zeigt eine Möglichkeit für eine Baugruppe 23 der Getriebevorrichtung 1 nach 1 in einem beliebigen sich axial entlang der Zentralachse 8 erstreckenden Längsschnitt.
4 zeigt das an sich in der Getriebevorrichtung 1 verbaute Getriebebauteil 2, aber noch als Einzelteil von dem als Vormontagebaugruppe 30 vormontierten Freilauf 3 getrennt, und den Freilauf 3 in einer längs der Zentralachse 8 geschnittenen Explosionsdarstellung.
5 zeigt einen Käfig 20 der in 1 dargestellten Getriebevorrichtung 1 in einer Gesamtansicht.
6 zeigt die um eine Welle 22 ergänzte Getriebevorrichtung 1 in einem beliebigen sich axial erstreckenden Längsschnitt entlang der Zentralachse 8.
7 zeigt das Detail Z aus 6 in einer vergrößerten Darstellung.
8 zeigt ein Detail eines Segments des Freilaufs 3 in einer beliebigen und senkrecht von der Zentralachse 22 durchstoßenen Radialebene.

1 und 2 - Die Getriebevorrichtung 1 ist aus dem Getriebebauteil 2 und dem Freilauf 3 zusammengesetzt. Das Getriebebauteil 2 ist ein Zahnrad, dessen Verzahnung 24 um die Zentralachse 8 umlaufend ausgebildet ist. Die Getriebevorrichtung 1 ist mit zwei Radiallagern 4 und 5 ausgerüstet. Der Freilauf 3 weist einen Freilaufring 6 und Klemmkörper 7 auf. Die Klemmkörper 7 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Die Klemmkörper 7 sind in einem Käfig 20 geführt und sitzen dazu in Käfigtaschen 26. Die Käfigtaschen 26 sind axial seitlich durch Seitenränder 27 und umfangsseitig durch Mittelstege 28 des Käfigs 20 begrenzt. Die Mittelstege 28 sind zugleich Halter für Druckfedern 29. Das eine Radiallager 5 ist Bestandteil des Getriebebauteils 2. Das andere Radiallager 4 ist Bestandteil des Freilaufs 3. Das Radiallager 4 ist an einem ringscheibenförmigen Abschnitt 11 des Freilaufrings 6 ausgebildet und bildet zugleich an der einen Seite einen Axialanschlag 18 für den Käfig 20. Das Radiallager 5 ist an einem radialen Vorsprung 36 des Getriebebauteils 2 ausgebildet und bildet zugleich an der anderen Seite einen Axialanschlag 19 für den Käfig 20.
3 - Generell kann davon ausgegangen werden, dass eine in 4 dargestellte Vormontagebaugruppe 30 bevorzugt ist. Die die in 3 dargestellte Baugruppe 23 dient im Wesentlichen zur Beschreibung des Designs des Freilaufrings 6, kann aber auch bei einer entsprechenden montagefreundlichen Gestaltung des Käfigs bzw. für einen Freilauf ohne einen Käfig auch als Vormontagebaugruppe dienen.
Die Baugruppe 23 besteht aus dem Getriebebauteil 2 und dem Freilaufring 6. Der Freilaufring 6 ist mit seinem offenen Ende 34 voran in ein Loch 21 des Getriebebauteils 2 eingeschoben oder eingepresst. Die Verbindung zwischen Freilaufring 6 und Getriebebauteil 2 wird bevorzugt durch einen Presssitz umgesetzt. Das offene Ende 34 liegt dabei stirnseitig an einen Vorsprung 36 an.
Der Freilaufring 6 ist bevorzugt aus Stahlblech kalt geformt und hülsenförmig aus einem hohlzylindrischen ersten Abschnitt 10 und einem scheibenförmigen zweiten Abschnitt 11 gebildet, welche demzufolge einteilig-einmaterialig miteinander ausgebildet sind. Der erste Abschnitt 10 weist innenseitig im Umfang aufeinanderfolgende Klemmrampen 9 auf. An jeder der Klemmrampen 9 ist eine Klemmfläche 15 ausgebildet. Der zweite Abschnitt 11 erstreckt sich radial umfangsseitig um die Zentralachse 8 in Richtung der Zentralachse 8 und begrenzt mit einer ersten Innenfläche 12 ein Durchgangsloch 31. Der zweite Abschnitt 11 bildet das (erste) Radiallager 4. Der Freilaufring 6 ist vorzugsweise ein Ziehteil, welches aus einer Platine zunächst als ein Napf mit einem Boden gezogen wird. Der Körper des Napfes bildet am fertigen Freilaufring 6 den hohlzylindrischen ersten Abschnitt 10. Der Boden wird so gelocht, dass das Durchgangsloch 31 und der ringscheibenförmig ausgebildete zweite Abschnitt 11 entsteht. In diesem Fall sind der Freilaufring 6 und das Radiallager 4 miteinander einteilig-einmaterialig an dem Ziehteil ausgebildet.
An dem axial von dem zweiten Abschnitt 11 entfernten Ende 34 des hohlzylindrischen Abschnitts 10 ist zunächst eine Ziehstufe ausgebildet, an welcher die Wanddicke des Freilaufringes 6 reduziert ist. Diese Ziehstufe wird endseitig leicht in Richtung der Zentralachse 8 umgelegt und bildet eine Fase 32, durch welche die Montage des Freilaufringes 6 oder einer Baugruppe 30 (siehe 4) in dem Freilaufsitz 33 erleichtert ist.
Der Freilaufsitz 33 ist in dem dargestellten Fall ein zylindrisches Loch 21 in dem Getriebebauteil 2. Das Loch 21 kann jedoch, zum Beispiel für Formschlussverbindungen oder Verdrehsicherungen, auch alternativ geometrisch anders gestaltet sein. Dem Loch 21 schließt sich axial der Vorsprung 36 an. Der Vorsprung 36 verdeckt dieses teilweise so, dass die jedoch ein zur Zentralachse 8 konzentrisches Loch 37 verbleibt. Das Loch 37 ist umfangsseitig um die Zentralachse 8 durch eine (dritte) Innenfläche 38 des zweiten Radiallagers 5 begrenzt. Das Getriebebauteil 2 ist mit dem Körper 35 des Getriebebauteils 2 und dem Vorsprung 36 durch plastisches Umformen wie Fließpressen oder Schmieden hergestellt, sodass der Körper 35 und der Vorsprung 36 und damit das Radiallager 5 mit seiner radial nach innen zur Zentralachse 8 gewandten innenzylindrischen Innenfläche 38 einteilig-einmaterialig miteinander verbunden sind.
4 - Der Freilauf 3 ist, wie schon zuvor erwähnt, als eine Vormontagebaugruppe 30 ausgebildet und weist den Freilaufring 6, den Käfig 20, die Klemmkörper 7 und die Druckfedern 29 auf. Der Freilauf 3 ist vorbereitet, um in das Loch 21 des Getriebebauteils 2 eingesetzt oder eingepresst zu werden. Die Fase 32 erleichtert dabei das konzentrische Zentrieren gegenüber dem Getriebebauteil 2 und das „Einfädeln“ des Freilaufs 3 in das Loch 21. Das Getriebebauteil 2 steht als Umformteil bereit, an dessen Körper 35 die Verzahnung 24, der Vorsprung 36 und das Radiallager 5 einteilig-einmaterialig ausgebildet sind.
5 - Der Käfig 20 weist eine der Anzahl der Klemmrollen entsprechende Anzahl an Käfigtaschen 26 auf. Die Käfigtaschen 26 sind umfangsseitig durch einen Mittelsteg 28 voneinander getrennt. Links jeweils und rechts jeweils der Käfigtaschen 26 schließt sich ein für alle Käfigtaschen gemeinsamer Seitenrand 27 an. Die beiden Seitenränder 27 sind über die Mittelstege 28 miteinander verbunden. An jedem der Mittelstege 28 ist jeweils eine Druckfeder29 befestigt, die in eine der Käfigtaschen 26 hinein steht.
6 - In diesen Darstellungen ist die Getriebevorrichtung 1 um eine Freilaufnabe 13 ergänzt. Die Freilaufnabe 13 ist eine konzentrisch zum Freilaufring 6 und zur Zentralachse 8 zentrierte Welle 22. Die Zentralachse 8 ist Symmetrieachse für alle im wesentlichen rotationssymmetrischen Bauteile wie für den Freilaufring 6, den Käfig 20, das Getriebebauteil 2 und für die Freilaufnabe 13. Die Oberfläche der Freilaufnabe 13 ist zumindest im Kontaktbereich mit den Klemmkörpern 7 als eine außen zylindrische (zweite) Klemmfläche 16 für die Klemmkörper 7 ausgebildet. Der zweite Klemmfläche 16 liegt dem Klemmflächen 15 des Freilaufringes 6 radial gegenüber. An dem zweiten Abschnitt 11 des Freilaufrings 6 ist eine radial innen zur Zentralachse 8 gerichtete Innenfläche 12 ausgebildet. Die Freilaufnabe 13 weist einen außenzylindrischen ersten Flächenabschnitt 39 auf, welcher der ersten Innenfläche 12 an einem ersten Radialspalt 40 radial gegenüberliegt und welcher Bestandteil des ersten Radiallagers 4 ist. Darüber hinaus ist die Freilaufnabe 13 mit einem außenzylindrischen zweiten Flächenabschnitt 41 versehen, welcher der an dem Vorsprung 36 ausgebildeten (dritten) Innenfläche 38 an einem Radialspalt 42 radial gegenüberliegt und welcher Bestandteil des zweiten Radiallagers 5 ist.
7 - Die Kürzel SA, SB und SC kennzeichnen Spaltmaße unter folgenden Bedingungen:

a. SA ist das maximale Spaltmaß des Radialspalts 40 zwischen der ersten Innenfläche 12 und dem ersten Flächenabschnitt 39 des als radiales Stützlager und kurzzeitig gegebenenfalls als Gleitlager ausgeführten Radiallagers 4, wenn die erste Innenfläche 12 und die Freilaufnabe 13 konzentrisch zueinander ausgerichtet sind. SA und SB sind vorzugsweise gleich groß.
b. SB ist das maximale Spaltmaß des Radialspalts 42 zwischen der dritten Innenfläche 38 und dem zweiten Flächenabschnitt 41 des als radiales Stützlager und kurzzeitig gegebenenfalls als Gleitlager ausgeführten Radiallagers 5, wen die dritte Innenfläche 38 und die Freilaufnabe 13 konzentrisch zueinander ausgerichtet sind. SA und SB sind vorzugsweise gleich groß.
c. SC ist das maximale Spaltmaß zwischen jedem einzelnen der Klemmkörper 7 und der zweiten Klemmfläche 16. Die maximalen Spaltmaße SC sind vorzugsweise gleich und damit auch als radiale Differenz zwischen dem Hüllkreisradius RA und dem Radius DA der außen zylindrischen zweiten Klemmfläche 16 zu sehen - sie können sich aber auch voneinander unterscheiden. Die Radien RA und RD sind in beliebigen, senkrecht von der im Detail nach 7 nicht dargestellten aber aus 6 hervorgehenden Zentralachse 8 durchstoßenen Radialebenen (im Bild senkrecht in die Darstellung hinein und heraus verlaufenden) Radialebenen gemessen.
d. Der der maximale Hüllkreisradius RA ist radial von der Zentralachse 8 aus an dem gemeinsamen Hüllkreis der in dem Käfig 20 geführten Klemmkörper 7 gemessen, wenn die Klemmkörper 7 radial außen an den in dieser Darstellung nicht sichtbaren Klemmflächen des Freilaufringes radial von den zweiten Klemmflächen 16 so weit wie möglich entfernt anliegen. Ein derartiger Betriebszustand dritt zum Beispiel auf, wenn die Klemmkörper 7 aufgrund von Fliehkräften von den zweiten Klemmflächen 16 abgehoben haben und der Freilauf gegenüber der Klemmfläche 16 frei rotiert. In diesem Fall ist SC > SA und/oder SB. Generell können SA und SB in diesem Betriebszustand auch Null sein, wodurch die Flächen bzw. Flächenabschnitte 12 und 39 bzw. 38 und 41 sich radial berühren und die Radiallager 4 und 5 tragen. In diesem Fall ist SC immer noch größer als Null.
e. Ein minimales Spaltmaß zwischen jedem einzelnen Klemmkörper 7 und der Klemmfläche 16 ist gleich Null. Der minimale Hüllkreis verläuft durch die Kontakte der Klemmkörper 7 mit der zweiten Klemmfläche 16 und entspricht demzufolge dem Außendurchmesser DA der Klemmfläche 16. Während dieses Betriebszustands (siehe 8) sind die Klemmkörper 7 zwischen den Klemmflächen 15 und 16 eingeklemmt und es können durch den Freilauf Drehmomente um die Zentralachse übertragen werden. In diesem Falle ist die Funktion der Radiallager 4 und 5 solange aufgehoben, bis die Klemmkörper 7 durch Stöße angeregt aus der geklemmten Position „poppen“ und die Radiallager gemäß der zuvor beschrieben Bedingung nach d. ausgleichend wirken.

Über die Spaltmaße SC oder SB wird also eine möglichst minimal mögliche radiale Auslenkung oder Verkippung aus der Konzentrizität der Klemmflächen 15 und 16 zueinander für einen schadensfreien Lauf des Freilaufs festgelegt. Die maximale radiale Auslenkung innerhalb der Spaltmaße SA und SB bis zum Anschlag, d.h. Spaltmaß = Null, muss deshalb kleiner sein als die mögliche radiale Auslenkung SC der Klemmrollen 7.
8 - das Segment des Freilaufs 3 weist eine Tasche 43 auf. Die Tasche 43 ist in radialer Richtung nach außen durch eine Klemmrampe 9 und deren Klemmfläche 15 begrenzt. In jeder Tasche 43 ist eine Klemmrolle 7 und eine Druckfeder 29 aufgenommen. Die Druckfeder 29 ist an einen Mittelsteg 28 des ansonsten nicht weiter dargestellten Käfigs 20 befestigt. In der dargestellten Position der Klemmrollen 7 sind diese zwischen den an dem Freilaufring 6 ausgebildeten ersten Klemmflächen 15 und der an der Freilaufnabe 13 ausgebildeten Klemmfläche 16 bei minimalem Hüllkreis RA eingeklemmt und der Freilauf 3 kann Drehmomente übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: Getriebebauteil
3: Freilauf
4: erstes Radiallager des Freilaufs
5: zweites Radiallager des Getriebebauteils
6: Freilaufring
7: Klemmkörper
8: Zentralachse
9: Klemmrampen
10: erster Abschnitt
11: zweiter Abschnitt
12: erste Innenfläche
13: Freilaufnabe
14: zweite Innenfläche
15: erste Klemmfläche
16: zweite Klemmfläche
17: gestrichen
18: erster Axialanschlag
19: zweiter Axialanschlag
20: Käfig
21: Loch
22: Welle
23: Baugruppe
24: Verzahnung
25: Klemmflächen
26: Käfigtasche
27: Seitenrand
28: Mittelsteg
29: Druckfeder
30: Vormontagebaugruppe
31: Durchgangsloch
32: Fase
33: Freilaufsitz
34: offenes Ende
35: Körper
36: Vorsprung
37: Loch
38: dritte Innenfläche
39: erster Flächenabschnitt
40: erster Radialspalt
41: zweiter Flächenabschnitt
42: zweiter Radialspalt
43: Tasche

Claims

Getriebevorrichtung (1) zumindest aufweisend: - ein Getriebebauteil (2), - wenigstens einen Freilauf (3) und - ein erstes Radiallager (4) sowie ein zweites Radiallager (5) sowie - eine axial ausgerichtete Zentralachse (8), wobei der Freilauf (3) - mit wenigstens einem erste Klemmflächen (15) aufweisenden Freilaufring (6) und - mit Klemmkörpern (7) versehen ist - sowie das erste Radiallager (4) aufweist, und dabei das erste Radiallager (4) einteilig-einmaterialig mit dem in dem Getriebebauteil (2) sitzenden Freilaufring (6) ausgebildet ist und sich in einer mit der Zentralachse (8) gleichgerichteten ersten axialen Richtung axial an die Klemmkörper (7) anschließt, und wobei das Getriebebauteil (2) einteilig-einmaterialig mit dem zweiten Radiallager (5) ausgebildet ist, wobei sich das zweite Radiallager (5) in einer mit der Zentralachse (8) gleichgerichteten zweiten axialen Richtung axial an die Klemmkörper (7) anschließt wobei der Freilaufring (6) einen hohlzylindrisch ausgebildeten und zur Zentralachse (8) konzentrisch angeordneten ersten Abschnitt (10) mit den ersten Klemmflächen (15) und einen scheibenförmig ausgebildeten sowie in Richtung der Zentralachse (8) abgehenden zweiten Abschnitt (11) aufweist, und wobei das erste Radiallager (4) zumindest durch den zweiten Abschnitt (11) gebildet ist und dabei der zweite Abschnitt (11) mit wenigstens einer zur Zentralachse (8) gewandten und um die Zentralachse (8) umlaufenden zylindrischen ersten Innenfläche (12) des ersten Radiallagers (4) versehen ist.
Getriebevorrichtung (1), nach Anspruch 1, in welcher der Freilaufring (6) eine in Richtung der Zentralachse (8) gerichtete zweite Innenfläche (14) aufweist, welche an dem ersten Abschnitt (10) ausgebildet ist und an welcher wenigstens die erste Klemmfläche (15) für die Klemmkörper (7) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, in welcher der Freilaufring (6) innen umfangsseitig mit radial in Richtung der Zentralachse (8) ansteigenden Klemmrampen (9) versehen ist, wobei an jeder der Klemmrampen (9) eine der ersten Klemmflächen (15) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, in der zumindest eines der Radiallager (4, 5) einen Axialanschlag (18, 19) für die Klemmkörper (7) und/oder einen Käfig (20) der Klemmkörper (7) bildet.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 4, in der das erste Radiallager (4) einen ersten Axialanschlag (18) und das zweite Radiallager (5) einen zweiten Axialanschlag (19) bilden, wobei die Klemmkörper (7) axial zwischen den Axialanschlägen (18, 19) angeordnet sind.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, in der der Freilauf (3) in einem Loch (21) des Getriebebauteils (2) sitzt, wobei das Loch (21) axial seitlich zumindest teilweise durch einen Abschnitt des zweiten Radiallagers (5) begrenzt ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, in der das Getriebebauteil (2) einen Körper (35) und einen radial in Richtung der Zentralachse (8) von dem Körper (35) abgehenden radialen Vorsprung (36) aufweist, wobei der Vorsprung (36) sich axial seitlich an das Loch (21) anschließt und einmaterialig-einteilig mit dem Körper (35) ausgebildet ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 7, in welcher der Vorsprung (36) das zweite Radiallager (5) aufweist.
Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 8, welche eine Freilaufnabe (13) aufweist, wobei die Freilaufnabe (13) konzentrisch zur Zentralachse (8) angeordnet ist und mit wenigstens einer zweiten Klemmfläche (16) versehen ist, wobei die zweite Klemmfläche (16) der wenigstens einen ersten Klemmfläche (15) radial gegenüberliegt und wobei die Freilaufnabe (13) weiterhin mit einem außenzylindrischen Flächenabschnitt (41) versehen ist, wobei der außenzylindrische Flächenabschnitt (41) konzentrisch zu einer an dem Vorsprung (36) ausgebildeten dritten Innenfläche (38) des zweiten Radiallagers (5) ausgerichtet ist und der dritten Innenfläche (38) radial gegenüberliegt.