DE102022001398A1

DE102022001398A1 - Sperrklinkenfreilauf

Info

Publication number: DE102022001398A1
Application number: DE102022001398.3A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Philipp Brezger
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2022-04-23
Filing date: 2022-04-23
Publication date: 2023-10-26
Also published as: JP2023160753A; CN116928243A; KR20230150898A; US11846324B2; US20230341012A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperrklinkenfreilauf (2) mit einem ersten Laufring (16), einem zweiten Laufring (18) und Sperrklinken (22, 24) zwischen dem ersten und zweiten Laufring (16, 18), die mindestens eine erste Sperrklinke (22) umfassen, die zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring (16) in einer ersten Drehrichtung (26) relativ zu dem zweiten Laufring (18) über die erste Sperrklinke (22) mit dem zweiten Laufring (18) drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkbar ist, in der der erste Laufring (16) in der ersten Drehrichtung (26) relativ zu dem zweiten Laufring (18) verdrehbar ist, wobei eine Betätigungseinrichtung (42) mit einem mit der ersten Sperrklinke (22) zusammenwirkenden Betätigungsstift (46) vorgesehen ist, der von einer ersten Betätigungsstellung, in der die erste Sperrklinke (22) in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung (4) relativ zu der ersten Sperrklinke (22) in eine zweite Betätigungsstellung verschiebbar ist, in der die erste Sperrklinke (22) in die Öffnungsstellung verschwenkt ist. Der Betätigungsstift (46) weist eine in axiale Richtung (4) weisende Stirnseite (48) mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche (52) auf, die unter Verschwenken der ersten Sperrklinke (22) unmittelbar an der ersten Sperrklinke (22) abstützbar oder abgestützt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperrklinkenfreilauf mit einem ersten Laufring, einem zweiten Laufring und Sperrklinken zwischen dem ersten und zweiten Laufring, die mindestens eine erste Sperrklinke umfassen, die zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring in einer ersten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring über die erste Sperrklinke mit dem zweiten Laufring drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkbar ist, in der der erste Laufring in der ersten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring verdrehbar ist, wobei eine Betätigungseinrichtung mit einem mit der ersten Sperrklinke zusammenwirkenden Betätigungsstift vorgesehen ist, der von einer ersten Betätigungsstellung, in der die erste Sperrklinke in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung relativ zu der ersten Sperrklinke in eine zweite Betätigungsstellung verschoben werden kann, in der die erste Sperrklinke in die Öffnungsstellung verschwenkt ist.
Aus dem Stand der Technik sind Sperrklinkenfreiläufe bekannt, die einen ersten Laufring, also beispielsweise einen Außen- oder Innenring, und einen zweiten Laufring, also beispielsweise einen Innen- oder Außenring, aufweisen. Zwischen dem ersten und zweiten Laufring sind verschwenkbare Sperrklinken vorgesehen, die mit einem der Laufringe in Drehmitnahmeverbindung stehen. Steht die Sperrklinke beispielsweise mit dem ersten Laufring in Drehmitnahmeverbindung, so kann diese von einer Öffnungsstellung, in der der erste Laufring in einer ersten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring verdrehbar ist, in eine Sperrstellung verschwenkt werden, in der der erste Laufring in der ersten Drehrichtung über die Sperrklinke mit dem zweiten Laufring drehmitnahmegekoppelt ist.
Darüber hinaus sind Sperrklinkenfreiläufe der gattungsgemäßen Art bekannt, die eine Betätigungseinrichtung zum gezielten Verschwenken der Sperrklinken aufweisen. So sind aus der Praxis beispielsweise Betätigungseinrichtungen bekannt, die einen an einem der Laufringe angeordneten Stellring aufweisen, wobei der Stellring relativ zu dem jeweiligen Laufring in Umfangsrichtung verdreht werden kann, um zumindest eine Sperrklinke zwischen der Sperrstellung und der Öffnungsstellung zu verschwenken.
Die bekannten Sperrklinkenfreiläufe mit der verdrehbaren Betätigungseinrichtung haben sich bewährt, deren Handhabung ist jedoch mitunter erschwert, und die bekannten Sperrklinkenfreiläufe weisen einen relativ aufwendigen und bauraumintensiven Aufbau auf, wobei zumeist auch ein relativ hoher Fertigungsaufwand gegeben ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sperrklinkenfreilauf mit einer Betätigungseinrichtung zum Verschwenken zumindest einer der Sperrklinken zu schaffen, der eine einfache Handhabung gewährleistet, einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist und zu einem geringen Verschleiß an Betätigungseinrichtung und Sperrklinken führt, wodurch die Lebensdauer erhöht und die Funktion dauerhaft sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Sperrklinkenfreilauf weist einen ersten Laufring und einen zweiten Laufring auf. Bei dem ersten Laufring kann es sich beispielsweise um einen Außen- oder Innenring handeln, während es sich bei dem zweien Laufring beispielsweise um einen Innen- oder Au-ßenring handeln kann. Zwischen dem ersten und zweiten Laufring sind Sperrklinken angeordnet, wobei diese vorzugsweise in radialer Richtung zwischen dem ersten und zweiten Laufring angeordnet sind. Die Sperrklinken stehen vorzugsweise mit dem ersten Laufring in Drehmitnahmeverbindung, wobei es sich bei dem ersten Laufring besonders bevorzugt um einen Außenring handelt. Die genannten Sperrklinken umfassen mindestens eine erste Sperrklinke, wobei es bevorzugt ist, wenn mehrere erste Sperrklinken der nachstehend näher beschriebenen Art vorgesehen sind. Jedoch können beispielsweise sämtliche Sperrklinken von diesen ersten Sperrklinken oder kann lediglich eine der Sperrklinken von der ersten Sperrklinke gebildet sein. Die mindestens eine erste Sperrklinke kann zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring in einer ersten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring über die erste Sperrklinke mit dem zweiten Laufring drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkt werden, in der der erste Laufring in der ersten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring verdreht werden kann. Die Schwenkachse erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung des Sperrklinkenfreilaufs. In der Sperrstellung der mindestens einen ersten Sperrklinke bewirkt eine Drehung des ersten Laufrings in der ersten Drehrichtung somit gleichermaßen eine Drehung des zweiten Laufrings in der ersten Drehrichtung. Überdies weist der Sperrklinkenfreilauf eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung bzw. zum Verschwenken der mindestens einen ersten Sperrklinke auf. Die Betätigungseinrichtung weist einen mit der ersten Sperrklinke zusammenwirkenden Betätigungsstift auf, wobei sich der Betätigungsstift vorzugsweise in axialer Richtung erstreckt. Der Betätigungsstift kann von einer ersten Betätigungsstellung, in der die erste Sperrklinke in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung relativ zu der ersten Sperrklinke in eine zweite Betätigungsstellung verschoben werden, in der die erste Sperrklinke in die Öffnungsstellung verschwenkt ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste Sperrklinke in deren Sperrstellung vorgespannt ist. Um durch die Verschiebung des Betätigungsstiftes der Betätigungseinrichtung in axialer Richtung ein Verschwenken der zugeordneten ersten Sperrklinke zu bewirken, weist der Betätigungsstift eine in axiale Richtung weisende Stirnseite, die vorzugsweise als Endseite ausgebildet ist, mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche auf, die unter Verschwenken der ersten Sperrklinke unmittelbar an der ersten Sperrklinke abstützbar oder abgestützt ist. Der Sperrklinkenfreilauf zeichnet sich durch seine besonders einfache Handhabung beim Verstellen der ersten Sperrklinke aus, zumal der Betätigungsstift einfach in axialer Richtung verschoben werden muss. Da der Betätigungsstift ferner besonders einfach aufgebaut ist, indem dessen Stirnseite die gegenüber der Radialebene schräggestellte Beaufschlagungsfläche aufweist, ist ferner eine besonders einfache Fertigung, ein einfacher Aufbau und insbesondere ein kompakter Aufbau des Sperrklinkenfreilaufs erzielt.
Um einen besonders kleinen und platzsparenden Betätigungsstift einsetzen zu können, weist die Stirnseite des Betätigungsstiftes in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ferner eine sich in der Radialebene erstreckende Radialfläche auf, an die sich die Beaufschlagungsfläche gegebenenfalls unmittelbar anschließt. So bewirkt die Radialfläche zwar eine Verkürzung der schräggestellten Beaufschlagungsfläche, jedoch steht der Betätigungsstift in seiner zurückgezogenen Stellung nicht unnötigerweise in Richtung der ersten Sperrklinke hervor, so dass ein kurzer Verschiebeweg des Betätigungsstiftes sichergestellt ist.
Um trotz der an der Stirnseite des Betätigungsstiftes vorhandenen Radialfläche eine stärkere Schwenkbewegung selbst bei geringem Verfahrweg des Betätigungsstiftes zu ermöglichen, weist die Beaufschlagungsfläche in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs bei Betrachtung der Stirnseite in axialer Richtung einen größeren Flächeninhalt oder/und eine größere Ausdehnung in Umfangsrichtung und radialer Richtung als die Radialfläche der Stirnseite auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs erstreckt sich eine in axialer Richtung verlaufende bzw. erstreckende Mittelachse des Betätigungsstifts durch die Beaufschlagungsfläche. Bei der Mittelachse des Betätigungsstifts handelt es sich vorzugsweise um die Mittelachse des später näher beschriebenen zweiten Axialabschnitts des Betätigungsstiftes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs hat es sich im Sinne einer raschen Ansteuerung und eines zügigen Verschwenkens der ersten Sperrklinke als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Beaufschlagungsfläche in einem Winkel zwischen 25° und 55°, vorzugsweise zwischen 30° und 50°, besonders bevorzugt zwischen 35° und 45°, gegenüber der Radialebene, gegebenenfalls der Radialfläche der Stirnseite, schräggestellt ist. Die besten Ergebnisse wurden hierbei mit einem Schrägstellungswinkel der Beaufschlagungsfläche gegenüber der Radialebene in Höhe von in etwa 40° erzielt.
Um besonders platzsparende Betätigungsstifte einsetzen zu können, weist der Betätigungsstift in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs einen vorderen Axialabschnitt, gegebenenfalls einen Endabschnitt, in dem sich die Beaufschlagungsfläche erstreckt, und einen auf den vorderen Axialabschnitt folgenden hinteren Axialabschnitt auf. Dabei ist die Beaufschlagungsfläche, gegebenenfalls die gesamte Stirnseite des Betätigungsstifts, vorzugsweise vollständig mit dem hinteren Axialabschnitt in axialer Richtung fluchtend angeordnet, um einen besonders dünnen und platzsparenden Stift zu schaffen. Der vordere und der hintere Axialabschnitt folgen vorzugsweise unmittelbar aufeinander, wobei es überdies bevorzugt ist, wenn der hintere Axialabschnitt stetig in den vorderen Axialabschnitt übergeht, wobei hier gegebenenfalls der Übergang in die schräggestellte Beaufschlagungsfläche die einzige Ausnahme darstellen kann, der durchaus einen unstetigen Verlauf haben kann. Überdies ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn der hintere Axialabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, mithin vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist. Auch ist der hintere Axialabschnitt vorzugsweise derart dimensioniert, dass die erste Sperrklinke in der Öffnungsstellung an dem hinteren Axialabschnitt des Betätigungsstifts abstützbar oder abgestützt ist, wenn sich der Betätigungsstifts in der zweiten Betätigungsstellung befindet. Hierdurch ist eine sichere Abstützung der in die Öffnungsstellung verschwenkten Sperrklinke sichergestellt. Die Abstützung erfolgt hier vorzugsweise in radialer Richtung des Sperrklinkenfreilaufs.
Um den Verschleiß an der ersten Sperrklinke sowie dem Betätigungsstift gering zu halten, weist die schräggestellte Beaufschlagungsfläche in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä-ßen Sperrklinkenfreilaufs eine von einer Ebene abweichende Form auf. Hierbei hat sich insbesondere eine Beaufschlagungsfläche als vorteilhaft herausgestellt, die in Richtung der ersten Sperrklinke hervorgewölbt ist. Ein besonders geringer Verschleiß, mithin eine dauerhafte Funktionalität und Langlebigkeit des Sperrklinkenfreilaufs, hat sich in einer bevorzugten Ausführungsvariante ergeben, bei der die Beaufschlagungsfläche einen konstanten Wölbungsradius aufweist oder/und von einem Abschnitt des Mantels eines Kreiszylinders gebildet ist. In diesem Zusammenhang haben sich besonders große Wölbungsradien als vorteilhaft herausgestellt, die mindestens das Doppelte des Radius des zuvor erwähnten hinteren Axialabschnitts betragen. Insbesondere Wölbungsradien von absolut 10 mm und mehr führten zu einer erhöhten Beständigkeit und sicheren Funktionalität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs weist die Betätigungseinrichtung mehrere jeweils einer ersten Sperrklinke zugeordnete Betätigungsstifte auf. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Bewegung der Betätigungsstifte von der ersten in die zweite Betätigungsstellung und umgekehrt miteinander gekoppelt sind, um zwei oder mehr erste Sperrklinken weitgehend synchron verschwenken zu können. Die Kopplung der Bewegung der Betätigungsstifte wird vorzugsweise über ein gemeinsames Tragteil erzielt, an dem die Betätigungsstifte, gegebenenfalls gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt, angeordnet sind. In diesem Zusammenhang hat sich ein Tragteil als besonders vorteilhaft erwiesen, das ringförmig ausgebildet ist und das zum Zwecke der Verschiebung der Betätigungsstifte in axialer Richtung in axialer Richtung verschoben werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ist die Beaufschlagungsfläche, vorzugsweise auch die Oberfläche des vorderen Axialabschnitts, besonders bevorzugt auch die Oberfläche des hinteren Axialabschnitts, härter als die Oberfläche zumindest eines anderen Abschnitts, gegebenenfalls aller anderen Abschnitte, des Betätigungsstiftes ausgebildet. Um ein verschleißfreies Zusammenwirken mit der Sperrklinke einerseits und eine vereinfachte Verarbeitung des Betätigungsstifts, insbesondere Anbringung an der Betätigungseinrichtung, andererseits zu ermöglichen, ist die Beaufschlagungsfläche, die Oberfläche des vorderen Axialabschnitts oder/und die Oberfläche des hinteren Axialabschnitts vorzugsweise härter ausgebildet als die Oberfläche eines auf den hinteren Axialabschnitt folgenden Befestigungsabschnitts des Befestigungsstiftes zur Befestigung des Befestigungsstiftes an dem zuvor erwähnten Tragteil. Dieser Befestigungsabschnitt ist besonders bevorzugt unter Erzielung eines Befestigungsnietes oder/und Befestigungsflansches zur Befestigung an dem Tragteil verformt. Der Befestigungsabschnitt kann in axialer Richtung betrachtet wiederum größere Abmessungen als der hintere Axialabschnitt aufweisen, zumal dieser lediglich der Befestigung an der Betätigungseinrichtung bzw. dem Tragteil der Betätigungseinrichtung dient und nicht unmittelbar mit der Sperrklinke zusammenwirkt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs umfassen die Sperrklinken ferner mindestens eine zweite Sperrklinke, die zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring über die zweite Sperrklinke mit dem zweiten Laufring drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkbar ist, in der der erste Laufring in der zweiten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring verdreht werden kann. Eine zweite Betätigungseinrichtung mit einem mit der zweiten Sperrklinke zusammenwirkenden zweiten Betätigungsstift ist vorgesehen, der von einer ersten Betätigungsstellung, in der die zweite Sperrklinke in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung relativ zu der zweiten Sperrklinke in eine zweite Betätigungsstellung verschoben werden kann, in der die zweite Sperrklinke in die Öffnungsstellung verschwenkt ist. Auch in diesem Fall weist der zweite Betätigungsstift eine in axiale Richtung weisende Stirnseite mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche auf, die unter Verschwenken der zweiten Sperrklinke unmittelbar an der zweiten Sperrklinke abstützbar oder abgestützt ist. Bezüglich des weiteren Aufbaus der zweiten Sperrklinke sowie des der zweiten Sperrklinke zugeordneten zweiten Betätigungsstifts sei auf die vorangehenden Ausführungen und Ausführungsvarianten der Betätigungseinrichtung mit der zugehörigen ersten Sperrklinke verwiesen, die in entsprechender Weise auch für die zweite Betätigungseinrichtung und die zweiten Sperrklinken gelten. Dank der zweiten Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise ein Sperrklinkenfreilauf geschaffen, der in mindestens drei Schaltstellung überführbar ist, von denen in einer Schaltstellung bewirkt ist, dass der erste Laufring weder in der ersten Drehrichtung noch in der zweiten Drehrichtung relativ zu dem zweiten Laufring verdrehbar ist, zumal sich erste und zweite Sperrklinke jeweils in der Sperrstellung befinden. Vorteilhaft kann es überdies sein, wenn die beiden Betätigungseinrichtungen ein gemeinsames Tragteil aufweisen, an dem sowohl die Betätigungsstifte als auch die zweiten Betätigungsstifte angeordnet sind. So können die Betätigungsstifte gleichzeitig mit dem Tragteil verschoben werden, wobei die Betätigungsstifte und zweiten Betätigungsstifte unterschiedlich lang ausgebildet sein können, um erste und zweite Sperrklinken sukzessive zu verschwenken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ist die erste Sperrklinke oder/und die zweite Sperrklinke in deren Sperrstellung vorgespannt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs sind die erste Sperrklinke und die zweite Sperrklinke in einander entgegengesetzte Schwenkrichtungen in die Öffnungsstellung und in einander entgegengesetzte Schwenkrichtungen in die Sperrstellung verschwenkbar.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ist die erste Sperrklinke oder/und die zweite Sperrklinke wippenförmig mit einem Eingriffsabschnitt vor einer Schwenkachse zum Drehmitnahmeeingriff in der Sperrstellung und einem hinteren Abschnitt hinter der Schwenkachse ausgebildet, wobei der zugeordnete Betätigungsstift mit dem hinteren Abschnitt zusammenwirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ist die Beaufschlagungsfläche an einer Kante der ersten Sperrklinke oder/und der zweiten Sperrklinke abstützbar oder abgestützt. Bei der Kante handelt es sich vorzugsweise um eine Seitenkante zur Begrenzung der in axiale Richtung weisenden Seitenfläche einer Sperrklinke.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sperrklinkenfreilaufs ist die Beaufschlagungsfläche in der Sperrstellung mit der Kante der ersten Sperrklinke oder/und der zweiten Sperrklinke in axialer Richtung fluchtend angeordnet, um beim Verschieben des Betätigungsstiftes eine möglichst zügige Beaufschlagung der Kante über die Beaufschlagungsfläche zu erzielen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine teilweise, perspektivische Darstellung eines Sperrklinkenfreilaufs mit der ersten Sperrklinke in der Sperrstellung,
2 eine Seitenansicht der ersten Sperrklinke in 1,
3 den Sperrklinkenfreilauf von 1 mit der ersten Sperrklinke in der Öffnungsstellung,
4 eine Seitenansicht der ersten Sperrklinke in 1,
5 eine Seitenansicht eines Betätigungsstiftes aus den 1 bis 4,
6 eine Vorderansicht des Betätigungsstiftes aus 5,
7 eine perspektivische Darstellung des Betätigungsstiftes aus den 5 und 6,
8 den Betätigungsstift aus den 5 bis 7 mit einem Schnitt entlang der Schnittebene A-A in 5 und
9 den Betätigungsstift aus den 5 bis 8 mit einem Schnitt entlang der Schnittebene B-B in 5.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils Ausschnitte eines Sperrklinkenfreilaufs 2. In den Figuren sind die einander entgegengesetzten axialen Richtungen 4, 6, die einander entgegengesetzten radialen Richtungen 8, 10 und die einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen 12, 14 des Sperrklinkenfreilaufs 2 anhand entsprechender Pfeile angedeutet.
Der Sperrklinkenfreilauf 2 weist einen ersten Laufring 16, der hier als in radialer Richtung 8 äußerer Laufring 16 ausgebildet ist und von dem lediglich der in axialer Richtung 6 hinten gelegene Teil dargestellt ist, und einen zweiten Laufring 18 auf, der hier als in radialer Richtung 10 innenliegender Laufring 18 ausgebildet ist und in radialer Richtung 8 außen von dem ersten Laufring 16 umgeben ist. In der dem ersten Laufring 16 in radialer Richtung 8 zugewandten Seite des zweiten Laufrings 18 ist eine Drehmitnahmekontur 20 ausgebildet, während in der dem zweiten Laufring 18 in radialer Richtung 10 nach innen zugewandten Seite des ersten Laufrings 16 Aufnahmen 22 zur Aufnahme der später näher beschriebenen Sperrklinken vorgesehen sind.
In radialer Richtung 8, 10 zwischen dem ersten und zweiten Laufring 16, 18 sind Sperrklinken innerhalb der Aufnahmen 22 angeordnet, wobei erste Sperrklinken 22 und zweite Sperrklinken 24 zwischen den Laufringen 16, 18 angeordnet sind, die in Umfangsrichtung 12, 14 wechselweise aufeinanderfolgen. Die ersten Sperrklinken 22 können zwischen einer Sperrstellung, die in den 1 und 2 gezeigt ist, in der der erste Laufring 16 in einer ersten Drehrichtung 26 relativ zu dem zweiten Laufring 18 über die erste Sperrklinke 22 mit dem zweiten Laufring 18 drehmitnahmegekoppelt ist, um eine Schwenkachse 28 in eine Öffnungsstellung verschwenkt werden und umgekehrt, die in den 3 und 4 gezeigt ist und in der der erste Laufring 16 in der ersten Drehrichtung 26 relativ zu dem zweiten Laufring 18 verdreht werden kann.
Wenngleich die zweite Sperrklinke 24 in den 1 und 3 lediglich in deren Öffnungsstellung gezeigt ist, so gilt das für die erste Sperrklinke 22 Gesagte im Wesentlichen entsprechend. Das heißt, die zweite Sperrklinke 24 kann zwischen einer Sperrstellung (nicht dargestellt) in der der erste Laufring 16 in einer der ersten Drehrichtung 26 entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 30 relativ zu dem zweiten Laufring 18 über die zweite Sperrklinke 24 mit dem zweiten Laufring 18 drehmitnahmegekoppelt ist, um eine Schwenkachse 32 in eine in den 1 und 3 gezeigte Öffnungsstellung verschwenkt werden, in der der erste Laufring 16 in der zweiten Drehrichtung 30 relativ zu dem zweiten Laufring 18 verdrehbar ist.
Sowohl die erste Sperrklinke 22 als auch die zweite Sperrklinke 24 sind in die jeweilige Sperrstellung mittels jeweils eines Federelements 34 vorgespannt. Überdies sind die erste und zweite Sperrklinke 22, 24 in einander entgegengesetzten Schwenkrichtungen um die jeweilige Schwenkachse 28 bzw. 32 in die Öffnungsstellung und in einander entgegengesetzte Schwenkrichtungen um die jeweilige Schwenkachse 28 bzw. 32 in die Sperrstellung verschwenkbar. Überdies sind die ersten und zweiten Sperrklinken 22, 24 wippenförmig ausgebildet. So weisen die wippenförmigen Sperrklinken 22, 24 jeweils einen Eingriffsabschnitt 36 vor einem Schwenkachsenabschnitt 38, in dem die jeweilige Schwenkachse 28, 32 ausgebildet ist, und einen hinteren Abschnitt 40 hinter dem Schwenkachsenabschnitt 38 auf. Dabei dient der Eingriffsabschnitt 36 dem Drehmitnahmeeingriff in die Drehmitnahmekontur 20 des zweiten Laufrings 18, wenn sich die jeweilige Sperrklinke 22 bzw. 24 in der Sperrstellung befindet, während der hintere Abschnitt 40 der wippenartigen Sperrklinke 22 bzw. 24 mit dem später näher beschriebenen Betätigungsstift der Betätigungseinrichtung zusammenwirkt.
Den ersten Sperrklinken 22 ist eine Betätigungseinrichtung 42 zugeordnet, die in axialer Richtung 6 hinter dem ersten Laufring 16 angeordnet ist und mehrere an einem ringförmig ausgebildeten Tragteil 44 angeordnete Betätigungsstifte 46 - wie sie insbesondere in den 5 bis 7 dargestellt sind - aufweist, wobei sich die Betätigungsstifte 46 in axialer Richtung 4 zu den hinteren Abschnitten 40 der ersten Sperrklinken 22 erstrecken. Auf diese Weise ist jeder ersten Sperrklinke 22 jeweils ein Betätigungsstift 46 zugeordnet, deren Bewegungen in axialer Richtung 4, 6 über das gemeinsame ringförmige Tragteil 44 miteinander gekoppelt sind, wobei die Betätigungsstifte 46 gleichmäßig in Umfangsrichtung 12, 14 verteilt an dem ringförmigen Tragteil 44 angeordnet sind, das sich in den Umfangsrichtungen 12, 14 umlaufend erstreckt. Ehe die Funktionsweise der Betätigungsstifte 46 näher beschrieben wird, soll zunächst deren Aufbau unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 näher erläutert werden.
Die Betätigungsstifte 46 weisen eine in axiale Richtung 4 weisende Stirnseite 48 auf, die eine sich in einer Radialebene erstreckende Radialfläche 50 und eine sich vorzugsweise unmittelbar an die Radialfläche 50 anschließende Beaufschlagungsfläche 52 aufweist. Die Beaufschlagungsfläche 52 ist gegenüber der Radialebene, hier also auch der Radialfläche 50, schräggestellt. Wie insbesondere aus 6 ersichtlich, weist die Beaufschlagungsfläche 52 bei Betrachtung der Stirnseite 48 in axialer Richtung 6 einen größeren Flächeninhalt und eine größere Ausdehnung sowohl in Umfangsrichtung 12, 14 als auch in radialer Richtung 8, 10 als die Radialfläche 50 auf. Überdies ist aus den 5 bis 6 ersichtlich, dass sich eine Mittelachse 54 des Betätigungsstiftes 46, die sich in den axialen Richtungen 4, 6 erstreckt, durch die Beaufschlagungsfläche 52 der Stirnseite 48 erstreckt. Bei der Mittelachse 54 handelt es sich vorzugsweise um die Mittelachse des zylindrisch ausgebildeten hinteren Axialabschnitt des Betätigungsstifts 46, wie dieser später beschrieben wird.
Die Beaufschlagungsfläche 52 ist in einem Winkel α gegenüber der Radialebene, hier also auch der Radialfläche 50, schräggestellt, der zwischen 25° und 55°, vorzugsweise zwischen 30° und 50°, besonders bevorzugt zwischen 35° und 45°, beträgt, wobei in der dargestellten Ausführungsform ein besonders vorteilhafter Winkel α von 40° dargestellt ist.
Wie bereits vorangehend angedeutet, weist der Betätigungsstift 46 einen vorderen Axialabschnitt 56 auf, in dem sich die Beaufschlagungsfläche 52 sowie die Radialfläche 50 erstreckt, so dass bei dem vorderen Axialabschnitt 56 auch von dem in axiale Richtung 4 weisenden Endabschnitt des Betätigungsstifts 46 gesprochen werden kann. In axialer Richtung 6 folgt auf den vorderen Axialabschnitt 56 unmittelbar ein hinterer Axialabschnitt 58 des Betätigungsstifts 46, der einstückig mit dem vorderen Axialabschnitt 56 ausgebildet ist. Der hintere Axialabschnitt 58 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, so dass der hintere Axialabschnitt 58 als Zylinder bzw. Kreiszylinder ausgebildet ist. Die Beaufschlagungsfläche 52, genauer gesagt die gesamte Stirnseite 48, ist vollständig in axialer Richtung 4, 6 fluchtend mit dem hinteren Axialabschnitt 58 angeordnet. Auch ist keinerlei Unstetigkeit oder Absatz zwischen dem hinteren Axialabschnitt 58 und dem vorderen Axialabschnitt 56 ausgebildet, sieht man von dem kantenförmigen Übergang am Beginn der Beaufschlagungsfläche 52 ab.
In axialer Richtung 6 folgt auf den hinteren Axialabschnitt 58 ein Befestigungsabschnitt 60 des Betätigungsstiftes 46, der der Befestigung des Betätigungsstiftes 46 an dem Tragteil 44 der Betätigungseinrichtung 42 dient. Zumindest die Beaufschlagungsfläche 52 ist härter als die Oberfläche eines anderen Abschnitts des Betätigungsstiftes 46 ausgebildet, nämlich insbesondere der Oberfläche des Befestigungsabschnittes 60. Überdies ist es von Vorteil, wenn auch die Oberfläche des vorderen Axialabschnitts 56 oder/und die Oberfläche des hinteren Axialabschnitts 58 härter als die Oberfläche eines anderen Abschnitts des Betätigungsstiftes 46, insbesondere der Oberfläche des Befestigungsabschnittes 60, ausgebildet ist. Der Befestigungsabschnitt 60 dient der Befestigung an dem Tragteil 44 der Betätigungseinrichtung 42, indem der Befestigungsabschnitt 60 umgeformt ist, um beispielsweise einen Flansch 62 und einen Befestigungsniet 64 zu erzeugen.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Beaufschlagungsfläche 52 in besonders vorteilhafter Weise eine von einer Ebene abweichende Form auf. Konkret ist die Beaufschlagungsfläche 52 in axiale Richtung 4, mithin in Richtung der ersten Sperrklinke 22 hervorgewölbt. Dabei weist die Beaufschlagungsfläche 52 einen konstanten Wölbungsradius r auf, der mindestens doppelt so groß wie der Radius des Querschnitts des hinteren Axialabschnitts 58 ist. Der konstant bleibende Radius r der Beaufschlagungsfläche 52 ist insbesondere aus den 8 und 9 ersichtlich, von denen 8 einen Schnitt durch die Schnittebene A-A veranschaulicht, während 9 einen Schnitt durch die parallel zur Schnittebene A-A verlaufende Schnittebene B-B veranschaulicht. Noch genauer ist in der dargestellten Ausführungsform eine Beaufschlagungsfläche 52 gezeigt, die von einem Abschnitt des Mantels 66 eines in 5 gestrichelt angedeuteten Kreiszylinders 68 gebildet ist, dessen einander gegenüberliegende Deckflächen den Wölbungsradius r aufweisen. Der Kreiszylinder 68 weist dabei eine Längsachse 70 auf, die die Mittelachse 54 des Betätigungsstiftes 46 kreuzt und sich dabei, in einem Winkel β = 90° - α schräggestellt, in radialer Richtung 8 erstreckt.
Nachstehend wird die Funktionsweise zunächst der Betätigungseinrichtung 42 in Verbindung mit den ersten Sperrklinken 22 beschrieben. In den 1 und 2 befinden sich die Betätigungsstifte 46 in einer in axiale Richtung 6 zurückgesetzten ersten Betätigungsstellung, in der die erste Sperrklinke 22 durch das Federelement 34 in die Sperrstellung verschwenkt ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, ist die Beaufschlagungsfläche 52 der Stirnseite 48 mit einer Kante 72 der ersten Sperrklinke 22, genauer gesagt des hinteren Abschnitts 40 der ersten Sperrklinke 22 in axialer Richtung 4, 6 fluchtend angeordnet, wobei die genannte Kante 72 eine Seitenfläche der ersten Sperrklinke 22 begrenzt.
Werden die Betätigungsstifte 46 in axialer Richtung 4 relativ zu der ersten Sperrklinke 22 in die in den 3 und 4 gezeigte zweite Betätigungsstellung verschoben, so stützt sich die Beaufschlagungsfläche 52 im Rahmen dieser Bewegung unter Verschwenken der ersten Sperrklinke 22 von der in den 1 und 2 gezeigten Sperrstellung in die in den 3 und 4 gezeigte Öffnungsstellung an der Kante 72 ab. Die Beaufschlagungsfläche 52 ist dabei an oder entlang der Kante 72 der ersten Sperrklinke 22 gleitend abstützbar oder abgestützt. Hierdurch wird der hintere Abschnitt 40 der ersten Sperrklinke 22 in radialer Richtung 10 niedergedrückt und die erste Sperrklinke 22 um die zugehörige Schwenkachse 28 in die dargestellte Öffnungsstellung verschwenkt. In der Öffnungsstellung ist die erste Sperrklinke 22 vorzugsweise nurmehr an dem hinteren Axialabschnitt 58 entgegen der Vorspannkraft des Federelements 34 in radialer Richtung 8 abgestützt und somit sicher in der Öffnungsstellung gehalten.
Wie bereits vorangehend dargelegt, ist der Aufbau einer zweiten Betätigungseinrichtung für die zweiten Sperrklinken 24 entsprechend, so dass für die zweiten Betätigungsstifte 74 die vorangehenden Ausführungen zu den Betätigungsstiften 46 in entsprechender Weise gelten. So wirken die zweiten Betätigungsstifte 74 mit den zweiten Sperrklinken 24 zusammen, wobei die zweiten Betätigungsstifte 74 von einer ersten Betätigungsstellung, in der die zweite Sperrklinke 24 in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung 4 relativ zu der zweiten Sperrklinke 24 in eine zweite Betätigungsstellung verschoben werden, in der die zweite Sperrklinke 24 in die Öffnungsstellung verschwenkt ist, wie sie in den 1 und 3 gezeigt ist. Auch der zweite Betätigungsstift 74 weist eine in axiale Richtung 4 weisende Stirnseite 48 mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche 52 auf, die unter Verschwenken der zweiten Sperrklinke 24 unmittelbar an der zweiten Sperrklinke 24 abstützbar oder abgestützt ist.
Bezugszeichenliste

2: Sperrklinkenfreilauf
4: axiale Richtung
6: axiale Richtung
8: radiale Richtung
10: radiale Richtung
12: Umfangsrichtung
14: Umfangsrichtung
16: erster Laufring
18: zweiter Laufring
20: Drehmitnahmekontur
22: erste Sperrklinke
24: zweite Sperrklinke
26: erste Drehrichtung
28: Schwenkachse
30: zweite Drehrichtung
32: Schwenkachse
34: Federelement
36: Eingriffsabschnitt
38: Schwenkachsenabschnitt
40: hinterer Abschnitt
42: Betätigungseinrichtung
44: Tragteil
46: Betätigungsstift
48: Stirnseite
50: Radialfläche
52: Beaufschlagungsfläche
54: Mittelachse
56: vorderer Axialabschnitt
58: hinterer Axialabschnitt
60: Befestigungsabschnitt
62: Flansch
64: Befestigungsniet
66: Mantel
68: Kreiszylinder
70: Längsachse
72: Kante
74: zweite Betätigungsstifte
α: Winkel
β: Winkel
r: Wölbungsradius

Claims

Sperrklinkenfreilauf (2) mit einem ersten Laufring (16), einem zweiten Laufring (18) und Sperrklinken (22, 24) zwischen dem ersten und zweiten Laufring (16, 18), die mindestens eine erste Sperrklinke (22) umfassen, die zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring (16) in einer ersten Drehrichtung (26) relativ zu dem zweiten Laufring (18) über die erste Sperrklinke (22) mit dem zweiten Laufring (18) drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkbar ist, in der der erste Laufring (16) in der ersten Drehrichtung (26) relativ zu dem zweiten Laufring (18) verdrehbar ist, wobei eine Betätigungseinrichtung (42) mit einem mit der ersten Sperrklinke (22) zusammenwirkenden Betätigungsstift (46) vorgesehen ist, der von einer ersten Betätigungsstellung, in der die erste Sperrklinke (22) in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung (4) relativ zu der ersten Sperrklinke (22) in eine zweite Betätigungsstellung verschiebbar ist, in der die erste Sperrklinke (22) in die Öffnungsstellung verschwenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstift (46) eine in axiale Richtung (4) weisende Stirnseite (48) mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche (52) aufweist, die unter Verschwenken der ersten Sperrklinke (22) unmittelbar an der ersten Sperrklinke (22) abstützbar oder abgestützt ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (48) eine sich in der Radialebene erstreckende Radialfläche (50) aufweist, an die sich die Beaufschlagungsfläche (52) gegebenenfalls unmittelbar anschließt, wobei die Beaufschlagungsfläche (52) bei Betrachtung der Stirnseite (48) in axialer Richtung (6) vorzugsweise einen größeren Flächeninhalt oder/und eine größere Ausdehnung in Umfangsrichtung (12, 14) und radialer Richtung (8, 10) als die Radialfläche (50) aufweist und sich eine in axialer Richtung (4, 6) erstreckende Mittelachse (54) des Betätigungsstifts (46) besonders bevorzugt durch die Beaufschlagungsfläche (52) erstreckt.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsfläche (52) in einem Winkel (α) zwischen 25° und 55°, vorzugsweise zwischen 30° und 50°, besonders bevorzugt zwischen 35° und 45°, gegenüber der Radialebene schräggestellt ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstift (46) einen vorderen Axialabschnitt (56), in dem sich die Beaufschlagungsfläche erstreckt (52), und einen auf den vorderen Axialabschnitt (56) folgenden hinteren Axialabschnitt (58) aufweist, wobei die Beaufschlagungsfläche (52), gegebenenfalls die gesamte Stirnseite (48), vorzugsweise vollständig mit dem hinteren Axialabschnitt (58) in axialer Richtung (4, 6) fluchtend angeordnet ist und der hintere Axialabschnitt (58) besonders bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die erste Sperrklinke (22) gegebenenfalls in der Öffnungsstellung an dem hinteren Axialabschnitt (58) abstützbar oder abgestützt ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsfläche (52) eine von einer Ebene abweichende Form aufweist, vorzugsweise in Richtung der ersten Sperrklinke (22) hervorgewölbt ist, wobei die Beaufschlagungsfläche (52) besonders bevorzugt einen konstanten Wölbungsradius (r) aufweist oder/und von einem Abschnitt des Mantels (66) eines Kreiszylinders (68) gebildet ist, wobei der Wölbungsradius (r) gegebenenfalls mindestens doppelt so groß wie der Radius des hinteren Axialabschnitts (58) ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (42) mehrere jeweils einer ersten Sperrklinke (22) zugeordnete Betätigungsstifte (46) aufweist, wobei die Bewegung der Betätigungsstifte (46) vorzugsweise miteinander gekoppelt sind, gegebenenfalls über ein gemeinsames Tragteil (44), an dem die Betätigungsstifte (46), gegebenenfalls gleichmäßig in Umfangsrichtung (12, 14) verteilt, angeordnet sind, wobei das Tragteil (44) besonders bevorzugt ringförmig ausgebildet ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsfläche (52), vorzugsweise auch die Oberfläche des vorderen Axialabschnitts (56), besonders bevorzugt auch die Oberfläche des hinteren Axialabschnitts (58), härter als die Oberfläche eines anderen Abschnitts des Betätigungsstiftes (46) ausgebildet ist, vorzugsweise eines auf den hinteren Axialabschnitt (58) folgenden Befestigungsabschnitts (60) des Betätigungsstiftes (46) zur Befestigung des Betätigungsstiftes (46) an dem Tragteil (44), der besonders bevorzugt unter Erzielung eines Befestigungsnietes (64) zur Befestigung an dem Tragteil (44) verformt ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinken (22, 24) ferner mindestens eine zweite Sperrklinke (24) umfassen, die zwischen einer Sperrstellung, in der der erste Laufring (16) in einer der ersten Drehrichtung (26) entgegengesetzten zweiten Drehrichtung (30) relativ zu dem zweiten Laufring (18) über die zweite Sperrklinke (24) mit dem zweiten Laufring (18) drehmitnahmegekoppelt ist, und einer Öffnungsstellung verschwenkbar ist, in der der erste Laufring (16) in der zweiten Drehrichtung (30) relativ zu dem zweiten Laufring (18) verdrehbar ist, wobei eine zweite Betätigungseinrichtung mit einem mit der zweiten Sperrklinke (24) zusammenwirkenden zweiten Betätigungsstift (74) vorgesehen ist, der von einer ersten Betätigungsstellung, in der die zweite Sperrklinke (24) in die Sperrstellung verschwenkt ist, in axialer Richtung (4) relativ zu der zweiten Sperrklinke (24) in eine zweite Betätigungsstellung verschiebbar ist, in der die zweite Sperrklinke (24) in die Öffnungsstellung verschwenkt ist, und der zweite Betätigungsstift (74) eine in axiale Richtung (4) weisende Stirnseite (48) mit einer gegenüber einer Radialebene schräggestellten Beaufschlagungsfläche (52) aufweist, die unter Verschwenken der zweiten Sperrklinke (24) unmittelbar an der zweiten Sperrklinke (24) abstützbar oder abgestützt ist.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder/und zweite Sperrklinke (22; 24) in die Sperrstellung vorgespannt ist oder/und in einander entgegengesetzte Schwenkrichtungen in die Öffnungsstellung und Sperrstellung verschwenkbar sind oder/und wippenförmig mit einem Eingriffsabschnitt (36) vor einer Schwenkachse (28; 32) zum Drehmitnahmeeingriff in der Sperrstellung und einem hinteren Abschnitt (40) hinter der Schwenkachse (28; 32) ausgebildet ist, der mit dem Betätigungsstift (46; 74) zusammenwirkt.
Sperrklinkenfreilauf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsfläche (52) an einer Kante (72) der ersten oder/und zweiten Sperrklinke (22; 24) abstützbar oder abgestützt oder/und in der Sperrstellung mit der Kante (72) in axialer Richtung (4, 6) fluchtend angeordnet ist.