DE102021126996B3

DE102021126996B3 - Freilaufanordnung mit einem an einem Freilaufträger per Schraubverbindung lösbar befestigten Flanschring

Info

Publication number: DE102021126996B3
Application number: DE102021126996.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Reimchen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2041-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufanordnung mit einem an einem Freilaufträger (1) per Schraubverbindung lösbar befestigten Flanschring (2) einer Freilaufeinheit (3), umfassend einen Außenring (4) und mehrere hierin aufgenommene und mit Klemmrampen (6) des Außenrings (4) zusammenwirkende Wälzkörper (5), wobei die Schraubverbindung durch mehrere entlang des Umfangs des Flanschrings (2) angeordnete Schraubenelemente (7) mit je zugeordneter Gewindeeinsteckbuchse (8) gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufanordnung mit einem an einem Freilaufträger per Schraubverbindung lösbar befestigten Flanschring einer Freilaufeinheit, umfassend einen Außenring und mehrere hierin aufgenommene und mit Klemmrampen des Außenrings zusammenwirkende Wälzkörper.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Beispielsweise wird in einer einen elektrischen Startermotor aufweisenden Drehmomentübertragungsvorrichtung oder in einem Getriebe eine hier interessierende Freilaufanordnung gewöhnlich dafür eingesetzt, ein Antriebsdrehmoment in nur eine der beiden Drehrichtungen zu übertragen. Bei Drehrichtungsumkehr, oder wenn die Drehzahl des eigentlich anzutreibenden Teils größer als die des treibenden Teils ist, wird die Verbindung selbsttätig gelöst. Derartige Freilaufanordnungen können auch im Rahmen manueller Antriebe, beispielsweise bei Pedalantrieben eines Fahrrades oder dergleichen zum Einsatz kommen. Freilaufanordnungen der hier interessierenden Art sind lösbar an einem Freilaufträger befestigt, um eine einfache Montage oder insbesondere einen Austausch im Reparaturfall zu ermöglichen.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2019 124 927 B3 geht eine gattungsgemäße Freilaufanordnung hervor. Diese umfasst einen einteiligen, tiefziehtechnisch ausgeformten Flanschring und eine einen Außenring sowie mehrere innerhalb des Außenrings aufgenommene und mit Klemmrampen des Außenrings zusammenwirkende Wälzkörper aufweisende Freilaufeinheit. Dabei ist der Außenring der Freilaufeinheit über einen Pressverbund in einen Hülsenabschnitt des Flanschrings befestigt. Der Flanschring selbst weist einen am axialen Hülsenabschnitt angeformten radialen Flanschabschnitt mit mehreren entlang des Umfangs angeordneten Durchgangslöchern auf. Über die Durchgangslöcher ist der Flanschring in einer montierten Stellung über Befestigungsmittel, vorzugsweise Schrauben, an einem Freilaufträger einer Welle oder dergleichen anbringbar. Dies setzt entsprechende Gewindelöcher seitens des Freilaufträgers voraus.
Ein Freilauf mit einem Flansch geht auch aus der DE 10 2008 021 960 A1 hervor.
Die DE 10 2017 127 528 A1 offenbart eine Freilaufanordnung. Ein Gehäuse des Außenring des Freilaufs ist per Nietverbindungen mit einem Flansch verbunden, welcher zur Einleitung von Drehmomenten in einen Lamellenträger für Kupplungslamellen versehen ist. Der Flansch ist zur radialen Lagerung auf einer Welle mittels eines in den Flansch eingepressten Rollenlagers versehen. Die Freilaufanordnung weist einen weiteren Flansch auf, welcher wahlweise ebenfalls mit einem Rollenlager zur Lagerung auf einer Welle vorgesehen sein kann und auf welchem das Gehäuse des Außenrings zusätzlich radial abgestützt ist.
Die vorbekannte Freilaufanordnung ist dafür vorgesehen, von vorne, also von der einer Anlagefläche abgewandten Stirnseite her mittels Schrauben an dem Freilaufträger anzubringen. Für Anwendungen, bei denen ein solcher Flanschring einer Freilaufeinheit von einer Gehäuserückseite aus angeschraubt werden soll, würde die vorbekannte Befestigungslösung nicht funktionieren.
Der besagte, hier interessierende Anwendungsfall würde das Anbringen von Gewinden in den Durchgangslöchern des Flanschrings selbst erfordern. Fertigungstechnisch ist dies zwar möglich, erfordert jedoch aus Festigkeitsgründen ein Vergüten der Gewinde und somit auch des gesamten Flanschrings. Infolgedessen ist, bedingt durch die recht dünnwandige Bauteilgeometrie, mit einem Verzug durch die Wärmebehandlung zu rechnen. Hierdurch können die in der Regel engen zulässigen Toleranzen für die Bauteilgeometrie überschritten werden, was die Funktion des Freilaufs negativ beeinflussen bis unmöglich machen kann. Insbesondere ist mit einer unsymmetrischen Belastung im Bereich der Klemmrampen zu rechnen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Freilaufanordnung der vorbekannten Art dahingehend weiter zu verbessern, dass für den speziellen Anwendungsfall einer rückwärtigen Befestigung an einem Freilaufträger in fertigungstechnisch einfacher Weise die Festigkeit der Schraubverbindung erhöht wird, ohne die Formhaltigkeit der Bauteile zu beeinträchtigen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche gegen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Freilaufanordnung mit einem an einem Freilaufträger rückwärtig per Schraubverbindung lösbar befestigten Flanschring zur Aufnahme einer Freilaufeinheit die Schraubverbindung durch mehrere entlang des Umfangs des Flanschrings angeordnete Schraubenelemente mit je zugeordneter Gewindeeinsteckbuchse gebildet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass der Grundkörper des Flanschrings weich bleiben kann, also nicht einer Wärmebehandlung zur Gewindevergütung unterzogen werden muss. Denn das Innengewinde liefert die mit dem Schraubelement jeweils korrespondierende Gewindeeinsteckbuchse, welche gemäß einem Merkmal der Erfindung seitens des Flanschrings angeordnet ist. Die hier genutzten Gewindeeinsteckbuchsen werden normalerweise im Blechbau eingesetzt.
Die gemäß einem Merkmal der Erfindung flanschseitig angeordnete Gewindeeinsteckbuchse kann dabei in ein gestanztes Durchgangsloch des Flanschrings eingepresst werden. Zur Fertigung des Durchgangslochs ist somit der spanende Bearbeitungsschritt eines Bohrens entbehrlich. Hierfür ist der Flanschring im Bereich der Durchgangsbohrungen derart dünn auszubilden, dass ein Stanzen der Durchgangslöcher möglich ist. Das Stanzen kann beispielsweise auch im Rahmen eines Umformschritts zur Formgebung des Flanschrings durchgeführt werden, welcher vorzugsweise tiefziehtechnisch hergestellt wird.
Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Befestigungslösung zum Einsatz kommende Gewindeeinsteckbuchse ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in Form einer Bundbuchse mit einem umlaufenden Bundrand ausgebildet. Wie bereits erwähnt kommen derartige Gewindeeinsteckbuchsen gewöhnlich im Blechbau zum Einsatz und eignen sich wegen des aus umformtechnischen Gründen recht dünnwandigen Flanschrings auch für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Bundrand der Gewindeeinsteckbuchse auf der dem Freilaufträger abgewandten Stirnseite des Flanschrings angeordnet, so dass der Flanschring auf der dem Freilaufträger zugewandten Stirnseite flächig hieran zur Anlage kommen kann. Zusätzlich wird vorgeschlagen, im Anlagebereich der beiden Bauteile formschlüssig wirkende radiale Lagefixiermittel anzubringen, welche mit der Verschraubung kombiniert sind. Diese radialen Lagefixiermittel bestehen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus einem flanschringseitigen Zentrierbund, der mit einem hierzu korrespondierenden Zentrierabsatz des Flanschträgers in Passung zusammenwirkt.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Flanschring gegenüberliegend zum Zentrierbund mit einer umlaufenden Ausgleichsnut gegen Kerbspannungen versehen ist. Die Ausgleichsnut, welche beim vorzugsweise Tiefziehen des Flanschrings durch Prägen spanlos erzeugbar ist, sollte in etwa auf gleicher radialer Höhe wie der Zentrierbund angeordnet sein, um wirkungsvoll die im Flanschring auftretenden Bauteilspannungen auszugleichen, so dass eine Rissbildung im Material des Flanschrings verhindert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Flanschring im Wesentlichen aus einem axialen Hülsenabschnitt zur Aufnahme des Außenrings der Freilaufeinheit und einen außermittig seitens des Freilaufträgers hieran angeformten radialen Flanschabschnitt. Dabei kann eine im Wesentlichen L-förmige Querschnittsform realisiert werden, welche eine weitestgehend flächige Anlage des Flanschrings am Freilaufträger gewährleistet.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1: einen Längsschnitt durch eine montierte Freilaufanordnung,
2: eine Draufsicht auf einen Flanschring mit eingesetzter Freilaufeinheit auf die einen Freilaufträger kontaktierende Stirnseite,
3: eine Detailvergrößerung des Längsschnitts von 1 ohne Freilaufträger mit Gewindeeinsteckbuchse vor der Montage, und
4 eine Detailvergrößerung des Längsschnitts von 1 im montierten Zustand.

Detailbeschreibung anhand Zeichnung
Gemäß 1 besteht die Freilaufanordnung eines - nicht weiter dargestellten - Kraftfahrzeugs im Wesentlichen aus einem an einem Freilaufträger 1 lösbar befestigten Flanschring 2. Der Flanschring 2 dient der Aufnahme einer Freilaufeinheit 3. Die Freilaufeinheit 3 besteht im Wesentlichen aus einem in die Zentralöffnung des Flanschrings eingepressten Außenring 4 und mehreren hierin aufgenommenen Wälzkörpern 5 in Form von Rollenelementen, welche mit je zugeordneten Klemmrampen 6 des Außenrings 4 in allgemein bekannter Weise nach Art eines Freilaufs zusammenwirken.
Die Schraubverbindung zwischen Freilaufträger 1 und Flanschring 2 wird durch Schraubenelemente 7 realisiert, welche mit je zugeordneten Gewindeeinsteckbuchsen 8 zusammenwirken.
Gemäß 2 weist der Flanschring 2 mehrere - hier drei - entlang des Umfangs in äquidistanten Abständen zueinander beabstandet angeordnete Durchgangslöcher 9a bis 9c auf, welchen je eine Gewindeeinsteckbuchse 8 (exemplarisch) zugeordnet ist.
Gemäß 3 ist jede Einsteckbuchse 8 durch Einpressen in das zugeordnete Durchgangsloch 9a unlösbar am Flanschring 2 befestigt. Das Durchgangsloch 9a ist durch Stanzen in den Flanschring 1 eingebracht und gegenüber der Gewindeeinsteckbuchse 8 ist im montierten Zustand eine Presspassung realisiert, welche zumindest als Verliersicherung der Gewindeeinsteckbuchse 8 am Flanschring 2 geeignet ist, so dass diese Bauteile vormontiert ausgeführt werden können.
Die Gewindeeinsteckbuchse 8 ist in Form einer Bundbuchse ausgebildet und umfasst einen umlaufenden Bundrand 10.
Wie aus 4 hervorgeht ist der Bundrand 10 der Gewindeeinsteckbuchse 8 im montierten Zustand auf der dem Freilaufträger 1 abgewandten Stirnseite des Flanschrings 2 angeordnet. Der Flanschring 2 weist auf der dem Freilaufträger 1 zugewandten Stirnseite einen angeformten Zentrierbund 11 auf, der mit einem hierzu korrespondierenden Zentrierabsatz 12 seitens des Flanschträgers 1 zur radialen Lagefixierung der Bauteile in Verbindung zur Verschraubung formschlüssig zusammenwirkt.
Gegenüberliegend zum Zentrierbund 11 weist der Flanschring 2 außerdem eine umlaufende Ausgleichsnut 13 gegen Kerbspannungen auf. Dabei ist die Ausgleichsnut 13 in etwa auf gleicher radialer Höhe wie der Zentrierbund 11 angeordnet. Der Flanschring 2 weist neben einem sich in Radialrichtung erstreckenden Flanschabschnitt 14 einen hieran angeformten und sich in Axialrichtung erstreckenden Hülsenabschnitt 15 auf, der zur Aufnahme des Außenrings 4 der Freilaufeinheit 3 dient. Dabei ist der radiale Flanschabschnitt außermittig, und zwar zum Freilaufträger 1 hin versetzt am axialen Hülsenabschnitt 15 angeformt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, als Schraubenelement anstatt einer normalen Maschinenschraube mit Schraubenkopf auch ein anderes Schraubenelement mit vorzugsweise metrischem Gewinde oder Feingewinde einzusetzen.
Bezugszeichenliste

1: Freilaufträger
2: Flanschring
3: Freilaufeinheit
4: Außenring
5: Wälzkörper
6: Klemmrampe
7: Schraubenelement
8: Gewindeeinsteckbuchse
9: Durchgangsloch
10: Bundrand
11: Zentrierbund
12: Zentrierabsatz
13: Ausgleichsnut
14: Flanschabschnitt

Claims

Freilaufanordnung mit einem an einem Freilaufträger (1) per Schraubverbindung lösbar befestigten Flanschring (2) einer Freilaufeinheit (3), die Freilaufeinheit (3) umfassend einen Außenring (4) und mehrere hierin aufgenommene und mit Klemmrampen (6) des Außenrings (4) zusammenwirkende Wälzkörper (5), wobei die Schraubverbindung durch mehrere entlang des Umfangs des Flanschrings (2) angeordnete Schraubenelemente (7) gebildet ist, wobei der Flanschring (2) auf einer dem Freilaufträger (1) zugewandten Stirnseite flächig hieran zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung durch jeweils eine dem jeweiligen Schraubelement (7) zugeordnete und seitens des Flanschrings (2) angeordnete Gewindeeinsteckbuchse (8) in Form einer Bundbuchse mit einem umlaufenden Bundrand (10) gebildet ist, wobei der Bundrand (10) an einer dem Freilaufträger (1) abgewandten Stirnseite des Flanschrings (2) angeordnet ist.
Freilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese in mehrteiliger Ausführung einen separaten Außenring (4) der Freilaufeinheit (3) und einen separaten Flanschring (2) aufweist.
Freilaufanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flanschseitige Gewindeeinsteckbuchse (8) in ein gestanztes Durchgangsloch (9) des Flanschrings (2) eingepresst ist.
Freilaufanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschring (2) auf der dem Freilaufträger (1) zugewandten Stirnseite einen angeformten Zentrierbund (11) aufweist, der mit einem hierzu korrespondierenden Zentrierabsatz (12) des Flanschträgers (1) zur radialen Lagefixierung der Bauteile formschlüssig zusammenwirkt.
Freilaufanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschring (2) gegenüberliegend zum Zentrierbund (11) mit einer umlaufenden Aussgleichsnut (13) gegen Kerbspannungen versehen ist.
Freilaufanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsnut (13) auf einer gleichen radialen Höhe wie der Zentrierbund (11) angeordnet ist.
Freilaufanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschring (2) einen axialen Hülsenabschnitt (15) zur Aufnahme des Außenrings (4) der Freilaufeinheit (3) und einen außermittig seitens des Freilaufträgers (1) hieran angeformten radialen Flanschabschnitt (14) aufweist.