DE102022203571A1

DE102022203571A1 - Freewheel for a vehicle, vehicle with freewheel and assembly method

Info

Publication number: DE102022203571A1
Application number: DE102022203571.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Bodenstab; Uwe Grossgebauer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2023194248A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freilauf für ein Fahrzeug, umfassend einen Außenring 15 und einen hierzu koaxial angeordneten Innenring 16, wobei zwischen dem Außenring 15 und dem Innenring 16 ein Hohlraum 17 vorhanden ist, in dem ein Innenlager 18, ein Stützlager 19 und dazwischen ein Sperrring 20 angeordnet sind und der Hohlraum 17 mit einem Schmiermittel verfüllt ist. Der Innenring 16 und der Außenring 15 weisen jeweils eine einander zugewandte, geschlossene Stirnseite auf, so dass sich der Hohlraum 17 zwischen den geschlossenen Stirnseiten erstreckt. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einem eben beschriebenen Freilauf, wobei sich der Freilauf vorzugsweise an einer Seitenwelle zwischen einem Differentialgetriebe und einem Antriebsrad des Fahrzeugs befindet. Zuletzt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines solchen Freilaufs.

The invention relates to a freewheel for a vehicle, comprising an outer ring 15 and an inner ring 16 arranged coaxially therewith, a cavity 17 being present between the outer ring 15 and the inner ring 16, in which an inner bearing 18, a support bearing 19 and a locking ring 20 in between are arranged and the cavity 17 is filled with a lubricant. The inner ring 16 and the outer ring 15 each have a mutually facing, closed end face, so that the cavity 17 extends between the closed end faces. The invention further relates to a vehicle with a freewheel just described, the freewheel preferably being located on a side shaft between a differential gear and a drive wheel of the vehicle. Finally, the invention relates to a method for assembling such a freewheel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Freilauf für ein Fahrzeug, der einen Außenring und einen hierzu koaxial angeordneten Innenring umfasst, wobei zwischen dem Außenring und dem Innenring ein Hohlraum vorhanden ist, in dem ein Innenlager, ein Stützlager und dazwischen ein Sperrring angeordnet sind und der Hohlraum mit einem Schmiermittel verfüllt ist.The invention relates to a freewheel for a vehicle, which comprises an outer ring and an inner ring arranged coaxially therewith, a cavity being present between the outer ring and the inner ring, in which an inner bearing, a support bearing and a locking ring between them are arranged and the cavity with a Lubricant is filled.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Freilauf und ein Verfahren zur Montage dieses Freilaufs.The invention further relates to a vehicle with such a freewheel and a method for assembling this freewheel.

Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge, die eine elektrische Antriebseinrichtung aufweisen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So kann bei elektrischen Antriebseinrichtung ein Drehmoment erzeugt und das Kraftfahrzeug bewegt werden. Ferner wird in Hybridfahrzeugen eine Ausgangswelle von sowohl einem Verbrennungs- als auch einem Elektromotor angetrieben. Dabei können in der Regel beide Antriebsarten unabhängig voneinander oder zusammen das Fahrzeug antreiben.Drive trains for motor vehicles that have an electric drive device are basically known from the prior art. With an electric drive device, torque can be generated and the motor vehicle can be moved. Furthermore, in hybrid vehicles, an output shaft is driven by both an internal combustion engine and an electric motor. As a rule, both types of drive can drive the vehicle independently or together.

Da Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb durch wieder aufladbare Batterien, Brennstoffzellen oder anderweitigen Quellen mit Energie versorgt werden, die nur eine begrenzte Ladekapazität aufweisen, werden verschiedene Konzepte zur Energieeinsparung und auch zur Energierückgewinnung, der sogenannten Rekuperation, eingesetzt. Dabei übertragen die Antriebseinrichtung und eine an der Antriebseinrichtung vorhandene Ausgangswelle beim rollenden Fahrzeug eine Rotation der Antriebsräder auf die elektrische Maschine des Fahrzeugs. Die elektrische Maschine dreht so weiter und erzeugt daraus eine Spannung, welche zum Laden der Batterie verwendet werden kann. Ferner werden Antriebseinrichtungen mit entkoppelbarer Ausgangswelle genutzt, um die bewegte Masse zu reduzieren, indem zusätzlich der Elektroantrieb entkoppelt und auf diese Weise das auftretende Schleppmoment verringert und damit der Schleppverlust reduziert wird.Since motor vehicles with electric drives are supplied with energy by rechargeable batteries, fuel cells or other sources that only have a limited charging capacity, various concepts are used to save energy and also to recover energy, known as recuperation. In the rolling vehicle, the drive device and an output shaft present on the drive device transmit a rotation of the drive wheels to the electric machine of the vehicle. The electric machine continues to rotate and generates a voltage that can be used to charge the battery. Furthermore, drive devices with a decoupling output shaft are used to reduce the moving mass by additionally decoupling the electric drive and in this way reducing the drag torque that occurs and thus the drag loss.

Für eine derartige Entkopplung sind im Stand der Technik Kopplungseinrichtungen vorgesehen, die zum Beispiel Klauenschaltelemente aufweisen und ein wahlweises Koppeln und Entkoppeln der elektrischen Antriebseinrichtung an die Getriebeanordnung bzw. an die Ausgangswelle der Getriebeanordnung erlauben. Alternativ finden auch Freilaufeinrichtungen Anwendung, welche in einer ersten Drehrichtung ein Drehmoment übertragen und in einer zweiten Drehrichtung frei rotieren können, ohne ein Drehmoment zu übertragen.For such a decoupling, coupling devices are provided in the prior art, which have, for example, claw switching elements and allow selective coupling and decoupling of the electric drive device to the transmission arrangement or to the output shaft of the transmission arrangement. Alternatively, freewheel devices are also used which can transmit torque in a first direction of rotation and rotate freely in a second direction of rotation without transmitting torque.

Eine solche Freilaufeinrichtung ist aus der DE 10 2019 219 459 A1 bekannt. Diese wird hier möglichst antriebsnah an einem Hybridfahrzeug vorgesehen und ist an einer elektrischen Antriebseinrichtung oder einer Zwischenwelle angebracht wird. Die elektrische Antriebseinrichtung ist mit einer Eingangswelle gekoppelt, die mittels einer Freilaufeinrichtung, insbesondere eines mechanischen Freilaufs, mit der Ausgangswelle gekoppelt ist. Die Freilaufeinrichtung ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer Drehbewegung der Eingangswelle die Eingangswelle mit der Ausgangswelle zu koppeln oder von der Ausgangswelle zu entkoppelnSuch a freewheel device is from the DE 10 2019 219 459 A1 known. This is provided here as close as possible to the drive of a hybrid vehicle and is attached to an electric drive device or an intermediate shaft. The electric drive device is coupled to an input shaft, which is coupled to the output shaft by means of a freewheel device, in particular a mechanical freewheel. The freewheel device is designed to couple the input shaft to the output shaft or to decouple it from the output shaft depending on a rotational movement of the input shaft

Freilaufeinrichtungen werden in der Regel zwischen einem Differentialgetriebe und der Antriebseinheit angebracht. So offenbart die WO 2010/028 905 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Fahrzeug, welches eine elektrische Maschine und eine von dieser elektrischen Maschine antreibbare Achse aufweist. Zwischen der antreibbaren Achse und der elektrischen Maschine befindet sich antriebsnah eine trennbare mechanische Kupplung, die als schaltbarer Freilauf ausgebildet ist. Auf diese Weise kann in einem ersten Modus die elektrische Maschine das Fahrzeug effizient beim Beschleunigen unterstützen und in einem zweiten Modus kinetische Energie des Fahrzeugs mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt werden. Alternativ kann die elektrische Maschine vollständig entkoppelt werden, um das durch diese induzierte Schleppmoment zu reduzieren. Im Rahmen der genannten Patentanmeldung ist jedoch nur das Abkoppeln der elektrischen Maschine offenbart, wenn die Drehzahl für diese zu groß werden würde, so dass es zum Schlupf und somit zur Instabilität des Fahrzeugs kommen könnte. Ein Entkoppeln des Freilaufs, um das Schleppmoment zu reduzieren, oder eine Rekuperation bei vollgeladener Batterie zu verhindern, ist mit dem vorgestellten Aufbau ohne weiteres möglich.Freewheel devices are usually installed between a differential gear and the drive unit. This is how it reveals WO 2010/028 905 A1 a device and a method for a vehicle which has an electric machine and an axle that can be driven by this electric machine. Between the drivable axle and the electric machine there is a separable mechanical clutch close to the drive, which is designed as a switchable freewheel. In this way, in a first mode, the electric machine can efficiently support the vehicle during acceleration and in a second mode, kinetic energy of the vehicle can be converted into electrical energy by means of the electric machine. Alternatively, the electric machine can be completely decoupled in order to reduce the drag torque induced by it. However, in the context of the patent application mentioned, only the decoupling of the electric machine is disclosed if the speed would become too high for it, so that slipping and thus instability of the vehicle could occur. Decoupling the freewheel in order to reduce the drag torque or to prevent recuperation when the battery is fully charged is easily possible with the presented structure.

Das antriebsnahe Anbringen eines Freilaufs hat den Nachteil, dass das an der Stelle des Freilaufs wirkende Drehmoment sehr groß ist und somit große Schleppverluste auftreten, insofern die elektrische Maschine mit der Ausgangswelle verbunden ist. Solche Systeme unterliegen einem erhöhten Verschleiß und müssen entsprechend der auftretenden hohen Drehmomente dimensioniert werden, so dass sie auch das Fahrzeuggewicht erhöhen. Eine Lösung dafür besteht darin, den Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs, das eine elektrische Maschine mit einer Ausgangswelle, ein Differentialgetriebe, eine mit einem ersten Antriebsrad verbundene erste Seitenwelle und eine mit einem zweiten Antriebsrad verbundene zweite Seitenwelle sowie eine Trennvorrichtung umfasst, derart auszugestalten, dass das Differentialgetriebe einen Differentialkorb aufweist, an dem mindestens ein Umlaufzahnrad angeordnet ist und der mit der Ausgangswelle in Verbindung steht. Das mindestens eine Umlaufzahnrad steht wiederum mit der ersten Seitenwelle und der zweiten Seitenwelle in Verbindung. Die Trennvorrichtung ist an der ersten Seitenwelle angebracht und in der Lage, die erste Seitenwelle von dem ersten Antriebsrad zu entkoppeln. Eine Drehung des zweiten Antriebsrads wird dann von dem zweiten Antriebsrad über das Differentialgetriebe auf die erste Seitenwelle übertragen, aber nicht mehr auf den Differentialkorb.Attaching a freewheel close to the drive has the disadvantage that the torque acting at the point of the freewheel is very large and therefore large drag losses occur insofar as the electrical machine is connected to the output shaft. Such systems are subject to increased wear and must be dimensioned according to the high torques that occur, so that they also increase the vehicle weight. One solution to this is to design the drive train of an electric vehicle, which includes an electric machine with an output shaft, a differential gear, a first side shaft connected to a first drive wheel and a second side shaft connected to a second drive wheel and a separating device, in such a way that the differential gear has a differential carrier on which at least one planetary gear is arranged and which is connected to the output shaft. The at least one planetary gear is stationary in turn connected to the first side shaft and the second side shaft. The disconnect device is attached to the first side shaft and is capable of decoupling the first side shaft from the first drive wheel. A rotation of the second drive wheel is then transmitted from the second drive wheel via the differential gear to the first side shaft, but no longer to the differential carrier.

Ein Freilauf, der an der Seitenwelle als Trennvorrichtung angebracht werden kann, ist aus der DE 10 2013 209 640 A1 bekannt. Diese offenbart einen insbesondere im Antriebsstrang eines Fahrzeugs befindlichen Freilauf mit einem Innenring zum Einleiten und/oder Ausleiten eines Drehmoments und einem radial außerhalb zum Innenring angeordneten Außenring zum Ausleiten und/oder Einleiten des Drehmoments. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind ein Stützlager, ein Innenlager, mindestens ein Sperrkörper und ein Umschaltkäfig angebracht. Mittels des Umschaltkäfigs kann zwischen einer Sperrstellung, bei der eine drehfeste Verbindung zwischen Innenring und Außenring besteht und einer Freilaufstellung zur Entkoppelung von Innenring und Außenring umgeschaltet werden. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass ein Tausch des Schmiermittels nicht ohne weiteres möglich ist. Ferner handelt es sich bei diesem Freilauf um ein abgeschlossenes System, bei welchem es nur schwer möglich ist, einen Druckausgleich zu schaffen, was möglicherweise die Funktion des Freilaufs einschränkt.A freewheel that can be attached to the side shaft as a separating device is available from the DE 10 2013 209 640 A1 known. This discloses a freewheel, located in particular in the drive train of a vehicle, with an inner ring for introducing and/or discharging a torque and an outer ring arranged radially outside of the inner ring for discharging and/or introducing the torque. A support bearing, an inner bearing, at least one locking body and a switching cage are attached between the inner ring and the outer ring. The switching cage can be used to switch between a locking position, in which there is a rotationally fixed connection between the inner ring and outer ring, and a freewheeling position for decoupling the inner ring and outer ring. A disadvantage of this solution is that replacing the lubricant is not easily possible. Furthermore, this freewheel is a closed system in which it is difficult to equalize the pressure, which may limit the function of the freewheel.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen Freilauf für ein Fahrzeug bereitzustellen, der sich besonders einfach in das Fahrzeug integrieren lässt und der eine verbesserte Schmierung aufweist. Ferner muss das Schmiermittel austauschbar sein.It is therefore the object of the invention to provide a freewheel for a vehicle that can be particularly easily integrated into the vehicle and that has improved lubrication. Furthermore, the lubricant must be replaceable.

Die Aufgabe wird mittels des eingangs beschriebenen Freilaufs dadurch gelöst, dass der Innenring und der Außenring jeweils eine einander zugewandte, geschlossene Stirnseite aufweisen und sich der Hohlraum zwischen den geschlossenen Stirnseiten erstreckt.The task is achieved by means of the freewheel described at the beginning in that the inner ring and the outer ring each have a closed end face facing one another and the cavity extends between the closed end faces.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Innenring eine in den Hohlraum führende Durchgangsbohrung auf, die durch einen Innenstopfen reversibel verschlossen ist. Auf diese Weise kann der Hohlraum einfach zugänglich gemacht und mit Schmiermittel befüllt werden. Wird als Schmiermittel Öl eingesetzt, kann dieses besonders einfach durch die Öffnung gewechselt werden, indem zum Beispiel verbrauchtes Öl durch die Durchgangsbohrung abgesaugt und anschließend unverbrauchtes Öl durch die Durchgangsöffnung in den Hohlraum eingebracht wird.In an advantageous embodiment, the inner ring has a through hole leading into the cavity, which is reversibly closed by an inner plug. In this way, the cavity can be easily accessed and filled with lubricant. If oil is used as the lubricant, it can be changed particularly easily through the opening, for example by sucking out used oil through the through hole and then introducing unused oil into the cavity through the through opening.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Durchgangsbohrung mittig in die geschlossene Stirnseite des Innenrings eingebracht ist. Damit ist der Aufbau symmetrisch zu einer Drehachse, so dass geringere Kräfte auf den Stopfen wirken, wenn er sich dreht. Ferner kann es bei einem dem Außenring zugewandten Einbringen der Durchgangsbohrung dazu kommen, dass die Durchgangsbohrung nach unten zeigt, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet. Da sich ebenfalls das Schmiermittel im unteren Teil des Freilaufs sammelt, würde das Schmiermittel im Falle einer Undichtigkeit sofort austreten. Indem die Durchgangsbohrung mittig an der geschlossenen Stirnseite des Innenrings angebracht ist, kann dies vermieden werden.It is particularly advantageous if the through hole is made centrally in the closed end face of the inner ring. This means that the structure is symmetrical about an axis of rotation, so that lower forces act on the plug when it rotates. Furthermore, if the through hole is introduced facing the outer ring, it can happen that the through hole points downwards when the vehicle is at rest. Since the lubricant also collects in the lower part of the freewheel, the lubricant would escape immediately in the event of a leak. This can be avoided by placing the through hole in the middle of the closed end face of the inner ring.

Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn der Innenstopfen ein luftdurchlässiges, aber fluiddichtes Druckausgleichselement aufweist. Vor allem im Betrieb, aber auch aufgrund wechselnder Wetterlagen, kommt es zu Luftdruckunterschieden zwischen dem Hohlraum und der Umgebung. Im Betrieb wird dies durch die Erwärmung des Freilaufs durch Reibung weiter verstärkt.Furthermore, it is particularly preferred if the inner plug has an air-permeable but fluid-tight pressure compensation element. Especially during operation, but also due to changing weather conditions, there are differences in air pressure between the cavity and the surroundings. During operation, this is further increased by the heating of the freewheel due to friction.

In einer das Innenlager auf einem ersten Abschnitt des Innenringes und das Stützlager auf einem dritten Abschnitt des Innenringes angeordnet sind, der erste Abschnitt einen kleineren Durchmesser als der dritte Abschnitt aufweist und der Innenring einen zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt liegenden zweiten Abschnitt aufweist, dessen Durchmesser kontinuierlich von dem kleineren in den größeren Durchmesser übergeht. Dies erleichtert die Montage und erlaubt eine kompaktere Ausgestaltung des Freilaufs.In one, the inner bearing is arranged on a first section of the inner ring and the support bearing on a third section of the inner ring, the first section has a smaller diameter than the third section and the inner ring has a second section lying between the first and the third section Diameter continuously changes from the smaller to the larger diameter. This makes assembly easier and allows for a more compact design of the freewheel.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Abschnitt konisch ausgebildet ist. Diese Form berücksichtigt die notwendige Rotationssymmetrie zum effizienten Betreiben des Innenrings.It is particularly advantageous if the second section is conical. This shape takes into account the necessary rotational symmetry for efficient operation of the inner ring.

Ferner ist es besonders von Vorteil, wenn an dem zweiten Abschnitt Transportstrukturen vorhanden sind, die das Schmiermittel vom Sperrring zu dem Innenlager leiten, während der Innenring rotiert. Aufgrund der während der Rotation des Innenrings auftretenden Fliehkräfte wird das Schmiermittel von der Drehachse weg transportiert. Auf diese Weise kann es dazu kommen, dass das Innenlager nicht mehr bestmöglich geschmiert wird und schneller verschleißt. Durch die Transportstrukturen, welche in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung Nuten oder Rippen sind, wird dies verhindert.Furthermore, it is particularly advantageous if there are transport structures on the second section that direct the lubricant from the locking ring to the inner bearing while the inner ring rotates. Due to the centrifugal forces that occur during the rotation of the inner ring, the lubricant is transported away from the axis of rotation. This can result in the inner bearing no longer being lubricated as well as possible and wearing out more quickly. This is prevented by the transport structures, which in a particularly advantageous embodiment are grooves or ribs.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Fahrzeug gelöst, welches einen Freilauf mit den gerade beschriebenen Merkmalen aufweist.The task is further solved by a vehicle which has a freewheel with the features just described.

Das Fahrzeug weist vorteilhaft ein Differentialgetriebe sowie ein Laufrad auf, die durch eine Seitenwelle miteinander verbunden sind, wobei sich der Freilauf an der Seitenwelle befindet. Da der Freilauf nicht wie üblich an einer Ausgangswelle des Fahrzeugs oder zwischen der Ausgangswelle und Differentialgetriebe angebracht ist, kann sie kleiner dimensioniert und das Fahrzeuggewicht reduziert werden. Ferner wirkt nur ein Teil des Drehmoments auf die Trennvorrichtung, da der übrige Teil an einer auf der gegenüberliegenden Seite des Differentialgetriebes befindliche, zweiten Seitenwelle wirkt.The vehicle advantageously has a differential gear and an impeller, which are connected to one another by a side shaft, with the freewheel being located on the side shaft. Since the freewheel is not mounted as usual on an output shaft of the vehicle or between the output shaft and differential gear, it can be made smaller and the vehicle weight can be reduced. Furthermore, only part of the torque acts on the separating device, since the remaining part acts on a second side shaft located on the opposite side of the differential gear.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung ist die Seitenwelle dabei aus einer ersten und einer zweiten Halbwelle zusammengesetzt, wobei der Innenring Teil der ersten Halbwelle und der Außenring Teil der zweiten Halbwelle ist und die erste Halbwelle eine Hohlwelle ist. Damit kann der Freilauf besonders einfach in die Seitenwelle integriert werden.In a particularly favorable embodiment, the side shaft is composed of a first and a second half shaft, the inner ring being part of the first half shaft and the outer ring being part of the second half shaft and the first half shaft being a hollow shaft. This makes it particularly easy to integrate the freewheel into the side shaft.

Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Montage des eingangs beschriebenen Freilaufs gelöst. Zunächst werden das Innenlager, der Sperrring und das Stützlager auf den Innenring aufgepresst. Im Anschluss wird der Außenring erwärmt und der Innenring in Rotation versetzt, bevor der Innenring in den Außenring eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen des Innenrings wird die Rotation gestoppt und anschließend der Abschlussstopfen eingesetzt. Auf diese Weise wird ein Blockieren des Freilaufs verhindert, welcher die Montage des Sperrrings erschwert. Nach dem Einsetzen des Sperrrings wird die Rotation gestoppt und anschließend werden das Stützlager und der Abschlussstopfen eingesetzt.Furthermore, the task is solved by a method for assembling the freewheel described above. First, the inner bearing, the locking ring and the support bearing are pressed onto the inner ring. The outer ring is then heated and the inner ring is set in rotation before the inner ring is inserted into the outer ring. After inserting the inner ring, the rotation is stopped and the end plug is then inserted. This prevents the freewheel from blocking, which makes it more difficult to install the locking ring. After inserting the locking ring, the rotation is stopped and then the support bearing and the end plug are inserted.

Dabei ist es vorteilhaft, nach dem Einsetzen des Abschlussstopfens der Hohlraum über die eine am Innenring befindliche Durchgangsbohrung mit dem Schmiermittel zu befüllen und abschließend die Durchgangsbohrung mit einem Innenstopfen zu verschließen. Damit ist eine vollständige Montage des Freilaufs möglich, ohne das Schmiermittel einzubringen bereits beim Zusammenbau einbringen zu müssen.It is advantageous, after inserting the end plug, to fill the cavity with the lubricant via the through hole located on the inner ring and finally to close the through hole with an inner plug. This makes it possible to completely assemble the freewheel without having to introduce the lubricant during assembly.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Es zeigen:

1 ein Fahrzeug mit Freilauf in schematischer Darstellung und
2 einen Freilauf in Schnittdarstellung.

The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which also reveal features essential to the invention. These embodiments are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting. For example, a description of an embodiment including a plurality of elements or components should not be construed to mean that all of these elements or components are necessary for implementation. Rather, other embodiments may also contain alternative elements and components, fewer elements or components, or additional elements or components. Elements or components of different embodiments may be combined with one another unless otherwise stated. Modifications and variations described for one of the embodiments may also be applicable to other embodiments. To avoid repetition, the same or corresponding elements in different figures are designated with the same reference numerals and are not explained more than once. Show it:

1 a vehicle with freewheel in a schematic representation and
2 a freewheel in a sectional view.

1 zeigt ein Fahrzeug, welches eine Primärachse 13 und eine Sekundärachse 14 mit jeweils einem Differentialgetriebe 3 aufweist. Die Primärachse 13 ist dabei zu jeder Zeit mit einer elektrischen Maschine 1 verbunden, so dass das Differentialgetriebe 3 an dieser Stelle optional ist. Die beiden Differentialgetriebe 3 an der Primärachse 13 und der Sekundärachse 14 können identisch, aber auch unterschiedlich ausgeführt sein. Die Sekundärachse 14 umfasst einen Freilauf 8. Auch wenn hier die Primärachse 13 vorn und die Sekundärachse 14 hinten am Elektrofahrzeug angeordnet sind, so ist auch eine Ausführung mit einer vorderen Sekundärachse 14 und einer hinteren Primärachse 13 denkbar. Insofern das Elektrofahrzeug mehr als zwei Achsen aufweist, können Primärachsen 13 und Sekundärachsen 14 beliebig kombiniert werden. 1 shows a vehicle which has a primary axle 13 and a secondary axle 14, each with a differential gear 3. The primary axle 13 is connected to an electric machine 1 at all times, so that the differential gear 3 is optional at this point. The two differential gears 3 on the primary axle 13 and the secondary axle 14 can be designed identically, but also differently. The secondary axle 14 includes a freewheel 8. Even if the primary axle 13 is arranged at the front and the secondary axle 14 at the rear of the electric vehicle, an embodiment with a front secondary axle 14 and a rear primary axle 13 is also conceivable. If the electric vehicle has more than two axles, primary axles 13 and secondary axles 14 can be combined as desired.

Zwischen dem ersten Antriebsrad 6 und dem Differentialgetriebe 3 ist an der ersten Seitenwelle 4 ein Freilauf 8 vorhanden, der in einer ersten Drehrichtung das erste Antriebsrad 6 gegenüber der ersten Seitenwelle 4 freigibt und in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung zwischen dem ersten Antriebsrad 6 und der ersten Seitenwelle 4 eine Verbindung herstellt. Um den Freilauf 8 in die Sekundärachse 14 bestmöglich zu implementieren, muss das Spiel des Differentialgetriebes 3 entsprechend angepasst, also etwas größer sein, als es ohne Freilauf 8 notwendig ist.Between the first drive wheel 6 and the differential gear 3 there is a freewheel 8 on the first side shaft 4, which releases the first drive wheel 6 relative to the first side shaft 4 in a first direction of rotation and between the first drive wheel 6 and the first in a second, opposite direction of rotation Side shaft 4 establishes a connection. In order to implement the freewheel 8 in the secondary axle 14 in the best possible way, the play of the differential gear 3 must be adjusted accordingly, i.e. slightly larger than is necessary without the freewheel 8.

Der Freilauf 8 bewirkt, dass in einem entkoppelten Zustand eine Drehung des zweiten Antriebsrads 7 von dem zweiten Antriebsrad 7 über die zweite Seitenwelle 5 und über ein Umlaufzahnrad des Differentialgetriebes 3 auf die erste Seitenwelle 4 übertragen wird. Ein im Differentialgetriebe 3 befindlicher Differentialkorb bleibt jedoch mit der elektrischen Maschine 1 verbunden. Beim Entkoppeln des ersten Antriebsrads 6 wird durch die elektrische Maschine 1 in der Regel kein Drehmoment mehr erzeugt, sondern es wirkt ein Schleppmoment, welches den Differentialkorb abbremst. Gleichzeitig kommt es zu einem Abbremsen und anschließender Umkehr der Drehrichtung der ersten Seitenwelle 4, da auf diese über das Umlaufzahnrad eine Drehung des zweiten Antriebsrads 7 und somit der zweiten Seitenwelle 5 übertragen wird. Im weiteren Verlauf kommt der Differentialkorb aufgrund der Bremsung durch die elektrische Maschine 1 zur Ruhe. Die Drehung wird dann vollständig von dem Umlaufzahnrad aufgenommen und nur noch auf die erste Seitenwelle 4 übertragen, nicht aber auf den Differentialkorb.The freewheel 8 causes, in a decoupled state, a rotation of the second drive wheel 7 to be transmitted from the second drive wheel 7 via the second side shaft 5 and via a planetary gear of the differential gear 3 to the first side shaft 4 will be generated. However, a differential cage located in the differential gear 3 remains connected to the electrical machine 1. When decoupling the first drive wheel 6, the electric machine 1 generally no longer generates any torque, but rather a drag torque acts, which brakes the differential carrier. At the same time, there is a braking and subsequent reversal of the direction of rotation of the first side shaft 4, since a rotation of the second drive wheel 7 and thus of the second side shaft 5 is transmitted to it via the circulating gear. As the process progresses, the differential carrier comes to rest due to the braking by the electric machine 1. The rotation is then completely absorbed by the planetary gear and only transmitted to the first side shaft 4, but not to the differential carrier.

Der Freilauf 8 wird so ausgerichtet, dass bei einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ein erstes Antriebsrad 6 freigegeben ist, während der Freilauf 8 bei einer Rückwärtsfahrt schließt. Zwar ist auf diese Weise kein geschleppter Betrieb bei der Rückwärtsfahrt möglich, aufgrund der geringen Geschwindigkeiten und nur kurzfristigen Ausführung einer solchen stellt dies jedoch kein Problem dar, da in diesem Fall die Schleppverluste allgemein sehr gering sind.The freewheel 8 is aligned so that a first drive wheel 6 is released when the vehicle moves forward, while the freewheel 8 closes when moving backwards. Although towed operation when reversing is not possible in this way, this is not a problem due to the low speeds and only short-term operation, as in this case the drag losses are generally very low.

2 zeigt eine konkrete Ausführung des Freilaufes 8, der aus einem Außenring 15 und einem hierzu koaxial angeordneten Innenring 16 besteht. Der Innenring 16 ist dabei innerhalb des Außenrings 15 so angeordnet, dass zwischen diesen ein Hohlraum 17 vorhanden ist. Da der Innenring 16 und der Außenring 15 jeweils eine einander zugewandte, geschlossene Stirnseite aufweisen, erstreckt sich der Hohlraum 17 ebenfalls zwischen den geschlossenen Stirnseiten. In dem Hohlraum 17 sind ein Innenlager 18, ein Stützlager 19 und dazwischen ein Sperrring 20 angeordnet. Der Hohlraum 17 ist an der den geschlossenen Stirnseiten abgewandten Seite durch einen Abschlussstopfen 21 verschlossen. Auf diese Weise kann der Hohlraum 17 mit einem Schmiermittel wie Öl oder Fett verfüllt werden. Der gesamte Aufbau ist in der Karosserie des Fahrzeugs durch ein Wellenlager 26 gestützt und drehbar gelagert. 2 shows a specific embodiment of the freewheel 8, which consists of an outer ring 15 and an inner ring 16 arranged coaxially therewith. The inner ring 16 is arranged within the outer ring 15 so that a cavity 17 is present between them. Since the inner ring 16 and the outer ring 15 each have a closed end face facing each other, the cavity 17 also extends between the closed end faces. An inner bearing 18, a support bearing 19 and a locking ring 20 between them are arranged in the cavity 17. The cavity 17 is closed by an end plug 21 on the side facing away from the closed end faces. In this way, the cavity 17 can be filled with a lubricant such as oil or grease. The entire structure is supported and rotatably mounted in the body of the vehicle by a shaft bearing 26.

Der Innenring 16 weist eine Durchgangsbohrung 22 auf, die durch einen Innenstopfen 23 reversibel verschlossen ist. Durch diesen Aufbau wird der Hohlraum 17 leicht zugänglich, so dass er zum einen mit dem Schmiermittel befüllt, aber letzteres auch problemlos nach seinem Verbrauch gewechselt werden kann, ohne den Freilauf 8 vollständig demontieren zu müssen. Die Durchgangsbohrung 22 ist mittig in die geschlossene Stirnseite des Innenrings 16 eingebracht. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Durchgangsbohrung 22 an einer Umlauffläche des Innenrings 16 anzuordnen, wobei hier vorteilhaft eine Stelle zwischen Innenlager 18, Stützlager 19 und Sperrring 20 gewählt werden sollte.The inner ring 16 has a through hole 22 which is reversibly closed by an inner plug 23. This structure makes the cavity 17 easily accessible, so that on the one hand it can be filled with the lubricant, but the latter can also be easily changed after it has been used up without having to completely dismantle the freewheel 8. The through hole 22 is made centrally in the closed end face of the inner ring 16. In principle, it is also possible to arrange the through hole 22 on a circumferential surface of the inner ring 16, in which case a location between the inner bearing 18, support bearing 19 and locking ring 20 should advantageously be selected.

Der Innenstopfen 23 weist ein luftdurchlässiges, aber fluiddichtes Druckausgleichselement 24 aufweist. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine dünne Bohrung oder eine luftdurchlässige, aber gegen Wasser und Schmiermittel wie Öl abdichtende Membran handeln. Hierdurch können Luftdruckunterschiede, temperaturbedingte Druckschwankungen im System sowie eine Druckerhöhung bei der Montage des Innenstopfens 23 ausgeglichen werden. Bei Über- oder Unterdruck werden axiale auf den Innenstopfen 23 und den Abschlussstopfen 21 wirkende Kräfte vermieden.The inner plug 23 has an air-permeable but fluid-tight pressure compensation element 24. This can be, for example, a thin hole or a membrane that is permeable to air but seals against water and lubricants such as oil. This allows differences in air pressure, temperature-related pressure fluctuations in the system and an increase in pressure when installing the inner plug 23 to be compensated for. In the event of excess or negative pressure, axial forces acting on the inner plug 23 and the end plug 21 are avoided.

Der Innenring 16 ist in drei Abschnitte unterteilt, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der erste Abschnitt hat den geringsten Durchmesser, der dritte Abschnitt den größten, und der Durchmesser des zweiten Abschnitts geht kontinuierlich von dem kleineren in den größeren Durchmesser über. Das Innenlager 18 ist auf dem ersten Abschnitt des Innenringes 16 und das Stützlager 19 auf dem dritten Abschnitt angeordnet.The inner ring 16 is divided into three sections which have different diameters. The first section has the smallest diameter, the third section has the largest, and the diameter of the second section continuously changes from the smaller to the larger diameter. The inner bearing 18 is arranged on the first section of the inner ring 16 and the support bearing 19 on the third section.

Der zweite Abschnitt kann dabei konisch ausgebildet sein und es sind Transportstrukturen 25 in Form von Rippen vorhanden, die das Schmiermittel vom Sperrring 20 zu dem Innenlager 18 transportieren, während der Innenring 16 rotiert. Alternativ können die Transportstrukturen 25 als Nuten oder andere geeignete Strukturen ausgeführt sein.The second section can be conical and there are transport structures 25 in the form of ribs which transport the lubricant from the locking ring 20 to the inner bearing 18 while the inner ring 16 rotates. Alternatively, the transport structures 25 can be designed as grooves or other suitable structures.

An der ersten Seitenwelle 4 kann ein solcher Freilauf 8 so angebracht sein, dass der Freilauf 8 direkt aus einer ersten und einer zweiten Halbwelle zusammengesetzt ist. Der Innenring 16 ist dabei Teil der ersten Halbwelle und der Außenring 15 Teil der zweiten Halbwelle. Um das Schmiermittel möglichst einfach einbringen zu können, ist die erste Halbwelle als Hohlwelle ausgebildet.Such a freewheel 8 can be attached to the first side shaft 4 in such a way that the freewheel 8 is composed directly of a first and a second half-shaft. The inner ring 16 is part of the first half-wave and the outer ring 15 is part of the second half-wave. In order to be able to introduce the lubricant as easily as possible, the first half shaft is designed as a hollow shaft.

Bei der Montage des Freilaufs 8 wird das Innenlager 18, der Sperrring 20 und das Stützlager 19 zuerst auf den Innenring 16 gepresst, der anschließend in den Außenring 15 gefügt wird. Da der Sperrring 20 in der Regel aus einer Vielzahl von Sperrelementen aufgebaut ist, kann es dazu kommen, dass der Freilauf 8 während der Montage sperrt und das Einsetzen erschwert wird. Daher wird der Innenring 16 in Rotation versetzt, bevor er in den Außenring 15 eingesetzt wird. Eine Rotation bei geringer Drehgeschwindigkeit ist dabei ausreichend. Ferner ist der Außenring 15 zu erwärmen, damit er sich ausdehnt und der Innenring 16 eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen des Innenrings 16 wird die Rotation wieder gestoppt und anschließend der Abschlussstopfen 21 eingesetzt. Nach dem Einsetzen des Abschlussstopfens 21 wird der Hohlraum 17 über die am Innenring 16 befindliche Durchgangsbohrung 22 mit dem Schmiermittel befüllt und abschließend die Durchgangsbohrung 22 mit dem Innenstopfen 23 verschlossen.When assembling the freewheel 8, the inner bearing 18, the locking ring 20 and the support bearing 19 are first pressed onto the inner ring 16, which is then joined into the outer ring 15. Since the locking ring 20 is usually made up of a large number of locking elements, it can happen that the freewheel 8 locks during assembly and insertion becomes more difficult. Therefore, the inner ring 16 is rotated before it is inserted into the outer ring 15. Rotation at low speed is sufficient. Furthermore, the outer ring 15 must be heated so that it expands and the inner ring 16 can be inserted. After inserting the inner ring 16, the rotation is stopped again and the end plug 21 is then inserted. After the one After placing the end plug 21, the cavity 17 is filled with the lubricant via the through hole 22 located on the inner ring 16 and finally the through hole 22 is closed with the inner plug 23.

BezugszeichenReference symbols

11: elektrische Maschineelectric machine
33: DifferentialgetriebeDifferential gear
44: erste Seitenwellefirst side wave
55: zweite Seitenwellesecond side wave
66: erstes Antriebsradfirst drive wheel
77: zweites Antriebsradsecond drive wheel
88th: FreilaufFreewheel
1313: PrimärachsePrimary axis
1414: SekundärachseSecondary axis
1515: AußenringOuter ring
1616: InnenringInner ring
1717: Hohlraumcavity
1818: InnenlagerInternal storage
1919: StützlagerSupport bearing
2020: SperrringLocking ring
2121: AbschlussstopfenTermination plug
2222: DurchgangsbohrungThrough hole
2323: InnenstopfenInner plug
2424: DruckausgleichselementPressure compensation element
2525: TransportstrukturenTransport structures
2626: Wellenlagershaft bearing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019219459 A1 [0006]
WO 2010/028905 A1 [0007]
DE 102013209640 A1 [0009]

Claims

Freewheel for a vehicle, comprising an outer ring (15) and an inner ring (16) arranged coaxially therewith, a cavity (17) being present between the outer ring (15) and the inner ring (16), in which an inner bearing (18), a support bearing (19) and a locking ring (20) are arranged between them and the cavity (17) is filled with a lubricant, characterized in that the inner ring (16) and the outer ring (15) each have a closed end face facing one another and the cavity (17) also extends between the closed end faces.

Freewheel after Claim 1 , characterized in that the inner ring (16) has a through hole (22) leading into the cavity (17), which is reversibly closed by an inner plug (23).

Freewheel after Claim 2 , characterized in that the through hole (22) is made centrally in the closed end face of the inner ring (16).

freewheel system Claim 2 or 3 , characterized in that the inner plug (23) has an air-permeable but fluid-tight pressure compensation element (24).

Freewheel after one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the inner bearing (18) is arranged on a first section of the inner ring (16) and the support bearing (19) on a third section of the inner ring (16), the first section has a smaller diameter than the third section and the Inner ring (16) has a second section lying between the first and third sections, the diameter of which continuously changes from the smaller to the larger diameter.

Freewheel after Claim 5 , characterized in that the second section is conical.

Freewheel after Claim 5 or 6 , characterized in that transport structures (25) are present on the second section, which transport the lubricant from the locking ring (20) to the inner bearing (18) while the inner ring (16) rotates.

Freewheel after Claim 7 , characterized in that the transport structures (25) are grooves or ribs.

Vehicle with a freewheel (8) according to one of the Claims 1 until 8th .

Vehicle after Claim 9 , characterized in that the vehicle has a differential gear (3) and an impeller (6), which are connected to one another by a side shaft (4), the freewheel (8) being located on the side shaft (4).

Vehicle after Claim 10 , characterized in that the side shaft (4) is composed of a first and a second half-shaft, the inner ring (16) being part of the first half-shaft and the outer ring (15) being part of the second half-shaft and the first half-shaft being a hollow shaft.

Method for assembling a freewheel (8) according to Claim 1 , characterized in that the inner bearing (18), the locking ring (20) and the support bearing (19) are pressed onto the inner ring (16), the outer ring (15) is then heated and the inner ring (16) is set in rotation, before the inner ring (16) is inserted into the outer ring (15), after inserting the inner ring (16) the rotation is stopped and then the end plug (21) is inserted.

Procedure according to Claim 12 , characterized in that after inserting the end plug (21), the cavity (17) is filled with the lubricant via the through hole (22) located on the inner ring (16) and finally the through hole (22) is closed with an inner plug (23). .