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Die Erfindung betrifft eine Hülseneinrichtung für eine Hülsenfreilaufvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Hülsenfreilaufvorrichtung mit der Hülseneinrichtung.
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Hülsenfreiläufe sind oftmals Einwegkupplungen, welche beispielsweise aus Außenringen mit Klemmrampen, manchmal Kunststoffkäfigen, Andruckfedern und Rollen bestehen. Sie übertragen Drehmomente in einer Richtung und sind radial raumsparend.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 034 039 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Hülsenfreilauf mit zumindest einem Außenring, der den Nadeln oder Rollen angepasste Klemmrampen aufweist, wobei der Hülsenfreilauf einen Käfig für die Nadeln und/oder Rollen sowie Andruckfedern aufweist, wobei der Käfig Käfigelemente aufweist, die mit dem Außenring einstückig hergestellt sind. Dieser Außenring des Hülsenfreilaufs weist in seiner einstückigen Bauweise Anlaufstrukturen für den Anlauf der Nadeln und/oder Rollen in beide axiale Richtungen auf. Durch die einstückige Bauweise kann der Außenring besonders toleranzarm und zugleich kostengünstig gefertigt werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktionseigenschaften von einem Hülsenfreilauf zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Hülseneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Hülsenfreilaufvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Beispielen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Hülseneinrichtung, welche für eine Hülsenfreilaufvorrichtung geeignet und/oder ausgebildet sind. Funktional betrachtet kann die Hülsenfreilaufvorrichtung als eine Einwegkupplung oder Überholkupplung ausgebildet sein. Die Hülsenfreilaufvorrichtung kann beispielsweise als Schrittschaltwerk, Rücklaufsperre, Überholkupplung etc. eingesetzt werden. Vorzugsweise übernimmt die Hülsenfreilaufvorrichtung eine Überholfunktion und/oder eine Haltefunktion.
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Die Hülseneinrichtung und/oder die Hülsenfreilaufvorrichtung definiert über ihre Rotationsbewegung im Betrieb eine Rotationsachse.
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Die Hülseneinrichtung weist eine Freilaufhülse auf, wobei die Freilaufhülse insbesondere als ein Außenring ausgebildet ist. Die Freilaufhülse weist an ihrem Innenumfang, insbesondere an ihrer radial nach innen gewandten Hohlzylinderfläche, eine Klemmstruktur auf. Die Klemmstruktur kann auf einem Trägerteil angeordnet sein, welches in der Hülseneinrichtung festgelegt ist. Besonders bevorzugt ist die Klemmstruktur in der Hülseneinrichtung einteilig ausgebildet und insbesondere in die Hülseneinrichtung eingeformt, z.B. umformtechnisch eingeformt. Besonders bevorzugt ist die Hülseneinrichtung als der Außenring mit eingeformter Klemmstruktur ausgebildet.
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Die Klemmstruktur weist mehrere in Umlaufrichtung zu der Rotationsachse verlaufende Klemmrampen auf. Insbesondere weist die Klemmstruktur mehr als 3, vorzugsweise mehr als 6 und insbesondere mehr als 10 derartige Klemmrampen auf. Bevorzugt ist in der Hülsenfreilaufvorrichtung jeder Klemmrampe ein Klemmkörper zugeordnet. Der Klemmkörper ist bevorzugt als eine Rolle, insbesondere als eine Nadelrolle realisiert. Optional sind zwischen den Klemmrampen, also zwischen den funktionalen Bereichen der Klemmrampen, welche mit den Klemmkörpern in Wirkverbindung treten, Zwischenbereiche angeordnet, welche die Klemmrampen untereinander abtrennen und/oder frei gestaltbar sind.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hülseneinrichtung einen Deckel aufweist, wobei der Deckel einen Klemmkörperraum für die Klemmkörper in der Freilaufhülse in axialer Richtung abschließt, insbesondere begrenzt. Bevorzugt bildet der Deckel einen axialen Anlauf für die Klemmkörper. Es ist vorgesehen, dass der Deckel insbesondere in Bezug auf die Umlaufrichtung formschlüssig in die Klemmstruktur eingreift. Der Deckel weist vorzugsweise eine Durchgangsöffnung für eine Achse und/oder eine Welle auf. Insbesondere ist die Durchgangsöffnung koaxial zu der Rotationsachse angeordnet.
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Bevorzugt bildet die Freilaufhülse eine negative Klemmstruktur und der Deckel eine dazu zumindest abschnittsweise oder vollständig komplementär und/oder gegengleich ausgebildete positive Klemmstruktur und/oder Profilierung auf, die in die negative Klemmstruktur passt. Vorzugsweise erstreckt sich die Klemmstruktur der Freilaufhülse und/oder die Klemmstruktur des Deckels in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse und/oder weisen in axialer Richtung zu der Rotationsachse einen konstanten Querschnitt auf. In dieser Ausgestaltung kann der Deckel in einfacher Weise in die Freilaufhülse eingeschoben werden. Beispielsweise ist der Deckel als ein Stanzteil ausgebildet, alternativ kann auch nur der Rand mit der positiven Klemmstruktur und/oder Profilierung als ein Stanzrand ausgebildet sein. Zumindest ist die positive Klemmstruktur und/oder Profilierung bevorzugt nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder weicht von einem konstanten Durchmesser ab. Beispielsweise ist die positive Klemmstruktur und/oder Profilierung als ein wellenförmiger Rand ausgebildet.
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Insbesondere ist der Deckel in dem gleichen axialen Abschnitt in Bezug auf die Rotationsachse wie die Klemmstruktur angeordnet. Beispielsweise und besonders einfach für die Fertigung ist der Deckel in axialer Richtung zu der Rotationsachse bündig in der Freilaufhülse angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Deckel in der Freilaufhülse in axialer Richtung zu der Rotationsachse zurückgesetzt angeordnet ist. Alternativ hierzu kann der Deckel in der Freilaufhülse in axialer Richtung vorstehend angeordnet sein. Bei allen Varianten greift der Deckel mit seinem Außenumfang in die Klemmstruktur am Innenumfang der Freilaufhülse ein.
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Es ist dabei eine Überlegung, dass der aus dem Stand der Technik bekannte Hülsenfreilauf typischerweise einen Festbord und einen Bördelbord aufweist. Aus dem Festbord werden die beschriebenen Käfigelemente gefertigt. Der Bördelbord ist typischerweise in dem Kantenbereich, also in dem Übergang zwischen dem Randabschnitt und dem Hülsenabschnitt mit einem sehr dünnwandigen Querschnitt ausgebildet, der das Umbördeln erst ermöglicht. Insbesondere für den Fall, dass der Hülsenfreilauf in dem Übergang gehärtet ist, ist dieser zudem spröde. Hinsichtlich der Belastbarkeit und/oder Tragfähigkeit von dem Hülsenfreilauf stellt dieser Bereich somit eine Schwachstelle im Vergleich zu den weiteren Bereichen des Hülsenfreilaufes dar. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Übergang ersetzt durch eine mehrteilige Ausbildung umfassend den Deckel und die Freilaufhülse. Diese bilden gemeinsam einen wesentlich stärker belastbaren Bord aus, so dass die Funktionseigenschaften der Hülsenfreilaufvorrichtung verbessert sind.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Hülseneinrichtung eine Dichtung zur Abdichtung von einer Welle aufweist. Damit bildet die Hülseneinrichtung und insbesondere der Deckel einen Dichtungspartner und die Welle im eingebauten Zustand den anderen Dichtungspartner. Vorzugsweise bildet der Deckel den statischen Dichtungspartner, wobei die Dichtung an dem Deckel festgelegt ist und die Welle bildet den relativ zu der Dichtung rotierenden Dichtungspartner.
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Die Dichtung kann als eine berührende und/oder kontaktierende Dichtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Dichtung eine oder mehrere Dichtlippen aufweisen. Alternativ ist die Dichtung als eine kontaktfreie Dichtung, wie zum Beispiel eine Spaltdichtung oder eine Labyrinthdichtung realisiert. Es ist auch möglich, dass die Dichtung eine Kombination der beiden Dichtungsarten darstellt.
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Es ist vorgesehen, dass die Dichtung von dem Deckel getragen wird. Insbesondere bildet der Deckel gemeinsam mit der Dichtung eine selbsthaltende Unterbaugruppe der Hülseneinrichtung. Insbesondere ist der Deckel als ein Dichtungsträger für die Dichtung ausgebildet. Alternativ hierzu ist der Deckel mit der Dichtung ausgeführt oder der Deckel ist mit der Dichtung versehen.
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Es ist eine weiterführende Idee der Erfindung, dass durch die Verwendung eines separaten Deckels, insbesondere als Ersatz von einem Bördelbord, weitere Funktionsmöglichkeiten für den Deckel und damit für die Hülseneinrichtung eröffnet werden. Dadurch, dass der Deckel als ein separates Bauteil gefertigt wird, können in einfacher Weise Funktionsbereiche in den Deckel integriert werden. Beispielsweise werden Tragebereiche für die Dichtung in dem Deckel realisiert. Auf diese Weise wird eine integrierte Baugruppe geschaffen, welche mindestens eine erweiterte Funktion, nämlich zusätzlich eine Dichtungsfunktion, aufweist.
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Bevorzugt ist der Einsatz bei Hybridanwendungen, die immer mehr Bedeutung gewinnen. Die Hülseneinrichtung kann eine Trennung zwischen einem Raum, in dem die Hülsenfreilaufvorrichtung, Lager und andere Komponenten geschmiert werden müssen, und einem Raum eines E-Motors bilden. Aber auch im konventionellen Getriebe bei dem z.B. der Kupplungsbereich vom Getrieberadsatzbereich getrennt werden muss, weil im Lagerbereich ein erstes Öl, insbesondere ULV-ÖI, herangezogen wird und die Kupplungen mit anderen Ölen betrieben werden oder aber sogar eine Trockenkupplung verwendet wird.
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Bevorzugt ist der Deckel als eine Kragenhülse ausgebildet, wobei die Dichtung in der Kragenhülse integriert ist. Die Kragenhülse ist beispielsweise als ein Umformteil ausgebildet. Bevorzugt weist der Deckel und/oder die Kragenhülse einen Kragenabschnitt und einen Dichtungsaufnahmeabschnitt auf. Der Deckel greift mit dem Kragenabschnitt formschlüssig in die Klemmstruktur ein, wie dies zuvor beschrieben wurde. Insbesondere erstreckt sich der Kragenabschnitt in einer Radialebene zu einer Hauptdrehachse der Hülseneinrichtung. Der Dichtungsaufnahmeabschnitt ist bevorzugt als ein Hohlzylinderabschnitt ausgebildet, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Insbesondere ist die Dichtung in dem Dichtungsaufnahmeabschnitt angeordnet.
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Bevorzugt weist die Kragenhülse und/oder der Dichtungsaufnahmeabschnitt einen Hülsenbereich und einen Scheibenringbereich auf. Der Scheibenringbereich erstreckt sich in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse der Hülseneinrichtung, der Hülsenbereich ist als ein oder der Hohlzylinderabschnitt koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptdrehachse ausgebildet. Insbesondere schließt sich an den Kragenabschnitt der Hülsenbereich und nachfolgend der Scheibenringbereich an. Die Dichtung ist bevorzugt in radialer Richtung an den Hülsenbereich und in axialer Richtung an den Scheibenringbereich anliegend ausgebildet. In dem auf diese Weise ausgebildeten Deckel ist bevorzugt ein Wellendichtungsring als die Dichtung eingelegt. Die Dichtfunktion zwischen den zwei Räumen wird insbesondere durch das „Beherbergen“ der Dichtung in einer neuen dichtungsumschliessenden Deckelform, insbesondere Deckscheibenform realisiert. Die Gestaltung ist variabel, so dass sogar Wellendurchmessersprünge mit dem Deckel kompensiert werden.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Dichtung an dem Deckel angeformt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Deckel als ein Kreisring ausgebildet ist, wobei am Außenumfang die Formschlusskontur für die Klemmstruktur angeordnet ist und am Innenumfang die Dichtung angeformt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Dichtung in die Kragenhülse angeformt, insbesondere eingeformt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Deckel und der Innenumfangsfläche der Freilaufhülse ein Kontaktbereich ausgebildet, wobei sich Deckel und Freilaufhülse in dem Kontaktbereich formschlüssig kontaktieren. Der Kontaktbereich erstreckt sich in Umlaufrichtung um die Rotationsachse über mindestens 50 %, vorzugsweise über mindestens 80 % und insbesondere über mindestens 95 % der Innenumfangslänge der Freilaufhülse in Umfangsrichtung. Insbesondere liegt der Deckel an den Klemmrampen in Umlaufrichtung jeweils zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 80 % und insbesondere zu mindestens 95 % kontaktierend an. Der Kontaktbereich kann zusammenhängend in Umlaufrichtung ausgebildet sein, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kontaktbereich in eine Vielzahl von Einzelbereichen zerfällt. Durch die hohe Überdeckung in Umlaufrichtung wird ein großer Anbindungsbereich zwischen dem Deckel und der Freilaufhülse geschaffen, so dass der durch den Deckel gebildete Bord besonders belastbar ist.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Kontaktbereich in axialer Richtung über mindestens 0,5 mm, vorzugsweise über mindestens 1 mm und insbesondere über mindestens 1,5 mm erstreckt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Klemmstruktur und/oder die Klemmrampen in axialer Richtung zu der Rotationsachse bis unter den Deckel. Insbesondere wird der Deckel auf die Klemmstruktur und/oder die Klemmrampen aufgeschoben. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein Übergang zwischen dem Deckel und der Freilaufhülse mit der Klemmstruktur, welcher in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse rechtwinklig und/oder mit einem minimalen Übergangsradius ausgebildet ist. Hierdurch maximiert sich der Klemmkörperraum in Richtung des Deckels, wobei die Klemmkörper bis zur Anlage an den Deckel die Klemmstruktur und/oder die Klemmrampen nutzen können. Auf diese Weise wird ein aktiver oder tragfähiger Bereich für die Klemmkörper in dem Klemmkörperraum in axialer Richtung zu dem Deckel gegenüber dem Stand der Technik vergrößert. Dies führt wahlweise zu einer Erhöhung der Tragfähigkeit der Hülsenfreilaufvorrichtung und/oder zu einer Verkleinerung bzw. Einsparung von axialem Bauraum für die Hülseneinrichtung und/oder die Hülsenfreilaufvorrichtung.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Deckel in der Freilaufhülse in axialer Richtung kraftschlüssig gesichert. Insbesondere wird der Deckel in die Freilaufhülse eingepresst. Dadurch, dass der Kontaktbereich in Umlaufrichtung und/oder in der axialen Richtung zu der Rotationsachse durch die formschlüssige Verbindung zwischen Deckel und Freilaufhülse eine vergleichsweise große Fläche in dem Kontaktbereich bildet, kann eine kraftschlüssige Verbindung in axialer Richtung zu der Rotationsachse ausreichend sein. Es ist jedoch möglich, dass ergänzend noch formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindungen hinzutreten. Besonders bevorzugt ist jedoch, dass der Deckel in der Freilaufhülse über einen Presssitz und/oder Presspassung angeordnet ist. Dadurch kann die Hülseneinrichtung trotz der Vorteile in den Funktionseigenschaften kostengünstig hergestellt werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Deckel und/oder die Freilaufhülse gehärtet. Insbesondere handelt es sich um eine thermische Härtung. Während im Stand der Technik gerade bei einem gehärteten Außenring Probleme im Bereich des Übergangs zwischen dem Randabschnitt und dem Hülsenabschnitt aufgrund der spröden Ausbildung des Übergangs auftreten, führt der erfindungsgemäße Aufbau mit der Freilaufhülse und dem Deckel dazu, dass ein derartiger Übergang nicht bzw. anders realisiert ist. Durch die einfache Härtung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können somit die Funktionseigenschaften der Hülseneinrichtung und/oder der Hülsenfreilaufvorrichtung weiter verbessert werden.
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Bei einer bevorzugten Realisierung ist die Klemmstruktur und/oder sind die Klemmrampen in die Freilaufhülse eingeformt. Insbesondere sind diese in die Freilaufhülse spanlos eingebracht.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung weist die Freilaufhülse Käfigabschnitte zur Führung der Klemmkörper in Umlaufrichtung auf. Insbesondere sind die Käfigabschnitte als Fahnen zum Halten von Andruckfedern ausgebildet. Die Käfigabschnitte sind einstückig in der Freilaufhülse ausgebildet. Insbesondere sind diese aus einem gemeinsamen Grundmaterialabschnitt wie die Freilaufhülse ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist die Freilaufhülse mit der Klemmstruktur und/oder mit den Käfigabschnitten als ein spanlos gefertigtes Umformteil, insbesondere Tiefziehteil ausgebildet.
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Somit werden weitgehend die Vorteile der einteiligen Ausbildung der Freilaufhülse aus dem Stand der Technik erhalten und zugleich die Vorteile der separaten Ausbildung von Freilaufhülse und Deckel hinzugewonnen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist der Deckel mindestens einen weiteren Funktionsbereich auf, wobei der weitere Funktionsbereich zumindest abschnittsweise versetzt zu der Kontaktfläche angeordnet ist und/oder als ein Umformbereich in dem Deckel ausgebildet ist. Zum Beispiel kann der Deckel als eine Kragenhülse mit integrierter Dichtung oder mit einer anderen Lagerkomponente, wie zum Beispiel einem Lagerringabschnitt ausgebildet sein. Nachdem der Deckel separat zu der Freilaufhülse hergestellt wird, ergeben sich hierdurch eine Vielzahl von weiteren Gestaltungsmöglichkeiten. Insbesondere ist der Deckel als ein Umformteil ausgebildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Hülsenfreilaufvorrichtung, insbesondere wie diese zuvor beschrieben wurde, mit der Hülseneinrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde, sowie eine Mehrzahl von Klemmkörpern, wobei die Klemmkörper in der Hülseneinrichtung, insbesondere in dem Klemmkörperraum angeordnet sind. Vorzugsweise weist die Hülsenfreilaufvorrichtung eine Mehrzahl an Andruckfedern auf, wobei sich die Andruckfedern an einem Käfig in der Freilaufhülse und/oder an den zuvor beschriebenen Käfigabschnitten abstützen, um die Klemmkörper mit einer Federkraft zu beaufschlagen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 einen Längsschnitt einer Hülsenfreilaufvorrichtung in einer dreidimensionalen Schnittansicht als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische dreidimensionale Ansicht von einer Hülseneinrichtung der Hülsenfreilaufvorrichtung aus der 1;
- 3 eine schematische dreidimensionale Ansicht von einer Freilaufhülse der Hülsenfreilaufvorrichtung aus der 1
- 4 einen Längsschnitt einer weiteren Hülsenfreilaufvorrichtung in einer dreidimensionalen Schnittansicht als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 eine axiale Draufsicht auf einen Deckel der Hülsenfreilaufvorrichtung in der 4;
- 6 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Hülsenfreilaufvorrichtung in der 4;
- 7 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Hülsenfreilaufvorrichtung in der 4 mit abgenommenen Deckel.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Hülsenfreilaufvorrichtung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hülsenfreilaufvorrichtung 1 ist insbesondere für den Einsatz in einem Getriebe geeignet und/oder ausgebildet und kann beispielsweise als eine Überholkupplung oder Einwegkupplung realisiert sein. Die Hülsenfreilaufvorrichtung 1 definiert eine Rotationsachse R, welche zentral durch die Hülsenfreilaufvorrichtung 1 verläuft.
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Die Hülsenfreilaufvorrichtung 1 weist eine Hülseneinrichtung 2 auf, wobei die Hülseneinrichtung 2 einen Klemmkörperraum 3 bildet, in dem eine Mehrzahl von Klemmkörpern 4 angeordnet ist. Die Klemmkörper 4 sind mit den eigenen Drehachsen parallel zu der Rotationsachse R ausgerichtet und in Umlaufrichtung um die Rotationsachse R verteilt. Die Klemmkörper 4 sind als Zylinderrollen ausgebildet. Der Klemmkörperraum 3 ist als ein Ringraum koaxial zu der Rotationsachse R angeordnet.
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Die Hülseneinrichtung 2 weist eine Freilaufhülse 5 sowie einen Deckel 6 auf, wobei diese gemeinsam den Klemmkörperraum 3 bilden. In einer ersten axialen Richtung zu der Rotationsachse R ist der Klemmkörperraum 3 durch die Freilaufhülse 5 begrenzt. Insbesondere bildet die Freilaufhülse 5 einen ersten axialen Anlauf für die Klemmkörper 4. In einer zweiten, gegenläufigen axialen Richtung zu der Rotationsachse R ist der Klemmkörperraum 3 durch den Deckel 6 begrenzt. Insbesondere bildet der Deckel 6 einen zweiten axialen Anlauf für die Klemmkörper 4.
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Die 2 zeigt die Hülseneinrichtung 2 in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung, wobei zu erkennen ist, dass der Deckel 6 in die Freilaufhülse 5 eingesetzt ist.
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Die 3 zeigt die Freilaufhülse 5 in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung. Die Freilaufhülse 5 ist als ein Umformteil und/oder Spanlosteil ausgebildet und weist an ihrem Innenumfang eine umlaufende Klemmstruktur 7 auf. Die Freilaufhülse 5 weist einen Ringabschnitt 8, insbesondere ausgebildet als ein Außenringabschnitt, sowie einen Bodenabschnitt 9 auf, wobei die Klemmstruktur 7 am Innenumfang des Ringabschnitts 8 eingeformt und/oder spanlos eingebracht ist. Der Bodenabschnitt 9 bildet den ersten axialen Anlauf für die Klemmkörper 4. Die Klemmstruktur 7 weist eine Mehrzahl von in Umlaufrichtung verlaufenden Klemmrampen 10 auf, wobei die Klemmrampen 10 Laufbahnen für die Klemmkörper 4 bilden. Die Klemmrampen 10 und/oder die Laufbahnen werden bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Grundmaterial des Ringabschnitt 8 und/oder der Freilaufhülse 5 gebildet. In Umlaufrichtung verringern die Klemmrampen 10 den radialen Bauraum für die Klemmkörper 4, so dass diese in eine Klemmposition gelangen können. Die Klemmstruktur 7 und/oder die Klemmrampen 10 erstrecken sich mit einem konstanten Querschnittprofil bis zum axialen Rand von der Freilaufhülse 5, insbesondere von dem Ringabschnitt 8. Beispielsweise kann bei der Fertigung vorgesehen sein, dass sich bei einem Zwischenprodukt die Klemmstruktur 7 und/oder die Klemmrampen 10 noch weiter erstrecken und die Freilaufhülse 5 und/oder der Ringabschnitt 8 in axialer Richtung abgelängt, beispielsweise abgedreht wird.
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Die Klemmstruktur 7 bildet somit eine die Rotationsachse R umlaufende negative Profilierung. Der Deckel 6 weist dagegen eine positive Profilierung 11 auf, welche in die negative Profilierung passt, wie das in der 2 zu erkennen ist. Somit bildet sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Deckel 6 und der Freilaufhülse 5 in Umlaufrichtung. Der Deckel 6 liegt in Umlaufrichtung in einem Kontaktbereich, wobei der Kontaktbereich durch die positive Profilierung 11 des Deckels und durch die negative Profilierung der Klemmstruktur 7 gebildet ist, in radialer Richtung an dem Innenumfang der Freilaufhülse 5 an. Beispielsweise wird der Kontaktbereich durch die Klemmrampen 10 und den daran anliegenden Deckel 6 gebildet und/oder mit gebildet. Der Deckel 6 und die Freilaufhülse 5 können so ausgeführt sein, dass sich zwischen den beiden Komponenten eine kraftschlüssige Verbindung und/oder ein Presssitz bildet. In dem Deckel 6 können weitere Funktionsbereiche, so z.B. ein weiterer Kragen oder eine andere Struktur aufweisen, welche außerhalb des axialen Abschnitts des Kontaktbereichs liegen, da durch die separate Bereitstellung des Deckels 6 verschiedene Gestaltungsräume erschlossen sind.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sich die Klemmstruktur 7 und damit die Klemmrampen 10 in axialer Richtung bis unter den Deckel 6 erstrecken, so dass ein Übergangsradius zwischen dem Innenumfang der Freilaufhülse 5 zu dem Deckel 6 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse R rechtwinklig ausgebildet ist. Damit ist die axiale Breite der Klemmrampen 10 bei gleichem axialem Bauraum im Vergleich zum Stand der Technik verbessert, insbesondere maximiert.
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Der Übergang zwischen dem Ringabschnitt 8 zu dem Bodenabschnitt 9 der Freilaufhülse 5 ist umformtechnisch hergestellt und bildet einen sehr stabilen Festbord. Durch die Konstruktion mit Freilaufhülse 5 und Deckel 6 kann auch der gegenüberliegende Bord mechanisch sehr belastbar bei geringem axialen Bauraum ausgelegt werden. Beispielsweise kann der Ringabschnitt 8 und/oder der Deckel 6 gehärtet sein, ohne dass die mechanische Belastbarkeit verringert wird.
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Die Freilaufhülse 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch Tiefziehen hergestellt. Sie kann aber auch aus Bandmaterial hergestellt, durch Prägen geformt und anschließend als Ring gebogen sein, der an den Stoßstellen verschweißt ist. In diesem Fall kann der Festbord auch durch einen zweiten Deckel dargestellt sein, der in seinem Kontaktbereich symmetrisch oder zumindest funktionsgleich zu dem Deckel 6 ausgebildet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel wird der Ringabschnitt 8 mit dem Bodenabschnitt 8 durch Tiefziehen hergestellt. Aus dem Bodenabschnitt 8 wird ggf. eine Kreisscheibe ausgestanzt. Weiterhin werden aus dem Bodenabschnitt 8 Fahnen 12 ausgeschnitten und diese parallel zu den Klemmrampen 10 umgebogen. Die umgebogenen Fahnen 12 bilden Käfigabschnitte 13. Bei dieser Ausgestaltung bildet der Bodenabschnitt 9, dadurch, dass die Fahnen 12 ausgeschnitten werden, zwar eine gezackte, aber voll wirksame durchgehende Begrenzung, so dass eine gute Führung und eine axialer Anlauf auch größerer Klemmkörper 4 gewährleistet ist, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist. Die Fahnen und/oder Käfigabschnitte 13 sind Stützen für Andruckfedern 14 (1), die die Klemmkörper 4 in den Spalt zwischen Klemmrampen 10 und glatter Gegenfläche drücken.
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4 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Hülsenfreilaufvorrichtung 1. Die Hülsenfreilaufvorrichtung 1 umfasst die Hülseneinrichtung 2, welche den Klemmkörperraum 3 bildet und in dem die Klemmkörper 4 angeordnet sind. Die Hülseneinrichtung 2 weist die Freilaufhülse 5 auf, welche auf einer Seite den Bodenabschnitt mit dem Festbord und auf der anderen Seite den Deckel 6 zur Begrenzung des Klemmkörperraums 3 aufweist.
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Die Freilaufhülse 5 weist die umlaufend angeordnete Klemmstruktur 7 mit Klemmrampen 10 auf, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Die Klemmstruktur 7 ist in den Ringabschnitt 8 der Freilaufhülse 5 eingeformt und/oder spanlos eingebracht. Die Freilaufhülse 5 weist den Bodenabschnitt 9 auf, welche den ersten axialen Anlauf für die Klemmkörper 4 bildet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind aus dem Bodenabschnitt 8 Fahnen 12 ausgeschnitten, welche parallel zu den Klemmrampen 10 umgebogen sind und Käfigabschnitte 13 bilden. Insbesondere ist die Freilaufhülse 5 wie die Freilaufhülse 5 in den vorhergehenden Figuren ausgebildet, so dass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird.
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Der Deckel 6 ist dagegen als eine Kragenhülse ausgebildet und weist einen Kragenabschnitt 15 sowie einen Dichtungsaufnahmeabschnitt 16 auf, wobei in dem Dichtungsaufnahmeabschnitt 16 eine Dichtung 17 angeordnet ist.
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Der Kragenabschnitt 15 ist in einer radialen Ebene zu der Rotationsachse R ausgerichtet und weist am Außenumfang - wie der Deckel 6 in den vorhergehenden Figuren - die positive Profilierung 11 auf, welche in die negative Profilierung passt, die durch die Klemmstruktur 7 gebildet ist, so dass der Kragenabschnitt 15 formschlüssig in die Klemmstruktur 7 eingreift und ein in Umlaufrichtung formschlüssig wirkender Kontaktbereich gebildet ist. Insbesondere übernimmt der Außenumfang des Kragenabschnitts 15 die Funktion des Außenumfangs von dem Deckel 6 in den vorhergehenden Figuren, so dass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird.
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Der Dichtungsaufnahmeabschnitt 16 weist einen Hülsenbereich 18 und einen Scheibenringbereich 19 auf. Der Hülsenbereich 18 ist als ein Hohlzylinderabschnitt ausgebildet, welcher sich koaxial und/oder konzentrisch zu der Rotationsachse R erstreckt. An dem einen Ende geht der Hülsenbereich 18 in den Kragenabschnitt 15 über, an dem anderen Ende geht der Hülsenbereich 18 in den Scheibenringbereich 19 über. Der Scheibenringbereich 19 erstreckt sich in einer radialen Ebene zu der Rotationsachse R.
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In dem gezeigten Längsschnitt ergibt sich somit durch den Hülsenbereich 18 und den Scheibenringbereich 19 eine L-förmige Aufnahme des Dichtungsaufnahmeabschnitt 17, wobei in die Aufnahme die Dichtung 17 eingelegt ist. Die Dichtung 17 ist als eine Wellenringdichtung mit einem Grundkörper aus Kunststoff, insbesondere Elastomer, ausgebildet und weist eine Dichtlippe 20 auf, welche über eine Feder 21 radial nach innen vorgespannt ist. Mit der Dichtlippe 20 liegt die Dichtung 6 an einer Welle an (nicht gezeigt) dichtend an, welche in Abhängigkeit des Betriebsstatus mit der Hülsenfreilaufvorrichtung 1 gekoppelt bzw. entkoppelt ist. Die Dichtung 6 weist eine Bodenfläche auf, wobei die Bodenfläche an dem Scheibenringbereich 19 in axialer Richtung anliegt. Ferner weist die Dichtung 6 eine radiale Außenfläche auf, wobei die radiale Außenfläche an dem Hülsenbereich 18 anliegt. Bevorzugt weist die Dichtung 6 einen Verstärkungsring 22 auf, wobei der Verstärkungsring 22 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel L-förmig ausgebildet ist und parallel zu dem Hülsenbereich 19 und dem Scheibenringabschnitt 20 angeordnet ist.
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Der Deckel 6 ist aus Metall als ein Tiefziehteil ausgebildet und am Außenumfang vom Kragenabschnitt 16 trennend bearbeitet, um die positive Profilierung 11 zu bilden und formschlüssig in die Klemmstruktur 7 eingreifen zu können.
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Die 5 zeigt eine axiale Draufsicht auf den Deckel 6, wobei insbesondere die positive Profilierung 11 am Außenumfang zu erkennen ist, welche in die Klemmstruktur 7 formschlüssig eingreift. Ferner ist der Dichtungsaufnahmeabschnitt 16 mit dem Hülsenbereich 18 dem Scheibenringbereich 19 dargestellt. Wie der Deckel 6 in den vorhergehenden Figuren weist dieser eine Durchgangsöffnung für die nicht dargestellte Welle auf.
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Die 6 zeigt eine schematische, dreidimensionale Darstellung der Hülsenfreilaufvorrichtung 1, wobei insbesondere die Klemmkörper 4 sowie die Fahnen 12, welche die Käfigabschnitte 13 bilden, und die Andruckfedern 14 gezeigt sind. Ferner ist der formschlüssige Eingriff von dem Deckel 6 in der Freilaufhülse 5 zu sehen.
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Die 7 zeigt eine Explosionsdarstellung der vorhergehenden Figur, wobei der Deckel 6 abgenommen ist. Bei einer Montage wird der Deckel 6 in Richtung der Rotationsachse R auf bzw. in die Freilaufhülse 5 eingeführt und kann darin beispielsweise kraftschlüssig, insbesondere klemmend und/oder verklemmt, fixiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hülsenfreilaufvorrichtung
- 2
- Hülseneinrichtung
- 3
- Klemmkörperraum
- 4
- Klemmkörper
- 5
- Freilaufhülse
- 6
- Deckel
- 7
- Klemmstruktur
- 8
- Ringabschnitt
- 9
- Bodenabschnitt
- 10
- Klemmrampen
- 11
- positive Profilierung
- 12
- Fahnen
- 13
- Käfigabschnitte
- 14
- Andruckfeder
- 15
- Kragenabschnitt
- 16
- Dichtungsaufnahmeabschnitt
- 17
- Dichtung
- 18
- Hülsenbereich
- 19
- Scheibenringbereich
- 20
- Dichtlippe
- 21
- Feder
- 22
- Verstärkungsring
- R
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005034039 A1 [0003]
