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Die Erfindung betrifft einen Freilauf für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, mit einem Innenring und einem Außenring, die zur Drehmomentübertragung mit Hilfe einer Sperreinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind.
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Der Freilauf ist zum Beispiel als Klinkenfreilauf ausgeführt. Aus der deutschen Patentschrift
DE 39 34 963 C1 ist ein schaltbarer Klinkenfreilauf bekannt, der aus einer Kupplungsnabe und einer darauf drehbar angeordneten Kupplungshülse besteht, die in Antriebsdrehrichtung über mindestens eine radial nach außen federnde Sperrklinke und zugeordnete Sperrklinkenausnehmungen miteinander verbunden sind. Eine weiterer Klinkenfreilauf ist aus der
DE 10 2008 003 810 A1 bekannt, die Veröffentlichung
DE 199 29 833 A1 zeigt eine Überlastkupplung mit Rasttaschen, in die federbelastete Klinken eingreifen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Freilauf für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, mit einem Innenring und einem Außenring, die zur Drehmomentübertragung mit Hilfe einer Sperreinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind, insbesondere im Hinblick auf seine Funktion und/oder Herstellbarkeit, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem einen Freilauf für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, mit einem Innenring und einem Außenring, die zur Drehmomentübertragung mit Hilfe einer Sperreinrichtung drehfest miteinander verbindbar sind, durch eine Toleranzausgleichseinrichtung gelöst. Dabei weist der Innenring oder der Außenring eine radial verschiebbare Teilung auf. Dadurch werden zum einen auf einfache Art und Weise Ausgleichsbewegungen der Sperrelemente relativ zu dem Außenring oder dem Innenring ermöglicht. Darüber hinaus wird die Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenring und dem Außenring durch die radial verschiebbare Teilung nicht beeinträchtigt. Der Freilauf ist zum Beispiel als Klinkenfreilauf ausgeführt und dient vorzugsweise zum Einsatz in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, insbesondere in einem Riementrieb. Die Sperreinrichtung umfasst zum Beispiel mehrere Sperrelemente, die vorteilhaft paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Für eine gleichmäßige Abstützung eines zu übertragenden Drehmoments ist es vorteilhaft, dass zwei paarweise gegenüberliegend angeordnete Sperrelemente gleichmäßig in eine Verzahnung eingreifen, die zum Beispiel am Außenring ausgebildet ist. Durch Fertigungstoleranzen der einzelnen Beuteile kann es vorkommen, dass nur eines von zwei Sperrelementen in die Verzahnung eingreift und das gesamte Drehmoment nur von einem Sperrelement übertragen wird. Daraus resultiert eine erhebliche Querkraft, die durch eine entsprechende Lagerung zwischen dem Innenring und dem Außenring getragen werden muss. Durch die erfindungsgemäße Toleranzausgleichseinrichtung können, zum Beispiel fertigungsbedingt und/oder montagebedingt, auftretende Spiele ausgeglichen werden. Die Toleranzausgleichseinrichtung stellt sicher, dass das gesamte Drehmoment nicht nur von einem Sperrelement, sondern von mehreren, vorzugsweise zwei, Sperrelementen übertragen wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichseinrichtung eine Ausgleichsbewegung der Sperreinrichtung relativ zu dem Außenring oder dem Innenring ermöglicht. Die Toleranzausgleichseinrichtung ermöglicht insbesondere die Ausgleichsbewegung eines Sperrelements, das sich nicht oder nur unzureichend in Eingriff mit dem Außenring oder dem Innenring befindet, relativ zu dem Außenring oder dem Innenring.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichseinrichtung eine Relativbewegung in radialer Richtung ermöglicht. Der Begriff radial bezieht sich auf eine Drehachse der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Radial bedeutet quer zur Drehachse. Durch die Relativbewegung in radialer Richtung können auf einfache Art und Weise Sperrelemente mit dem Außenring oder dem Innenring in Eingriff gebracht werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichseinrichtung einen Zwischenring umfasst, der relativ zu dem Innenring oder dem Außenring begrenzt verlagerbar ist. Der Zwischenring ist vorteilhaft in radialer Richtung begrenzt verlagerbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring oder der Außenring Führungsnocken aufweist, die in Führungsausnehmungen eingreifen, die an dem Zwischenring vorgesehen sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Führungsnocken auch an dem Zwischenring ausgebildet sein und in Führungsausnehmungen eingreifen, die an dem Innenring oder dem Außenring vorgesehen sind.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring zwei diametral angeordnete Führungsausnehmungen aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt zu Sperrelementen der Sperreinrichtung angeordnet sind. Die Sperrelemente der Sperreinrichtung sind vorzugsweise paarweise kombiniert und um neunzig Grad in Umfangsrichtung versetzt zu den Führungsausnehmungen angeordnet. Gemäß der vorab beschriebenen alternativen Ausführungsform können die Führungsausnehmungen auch an dem Außenring oder dem Innenring ausgebildet sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf als Klinkenfreilauf ausgeführt ist. Bei dem Klinkenfreilauf sind die Sperrelemente als Klinken ausgeführt. Die Sperrelemente, insbesondere Klinken, sind vorteilhaft durch Federeinrichtungen gegen den Außenring oder den Innenring vorgespannt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Freilaufs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf eine Umschalteinrichtung umfasst. Die Umschalteinrichtung wiederum umfasst zum Beispiel einen Umschaltkäfig. Mit Hilfe der Umschalteinrichtung kann die Übertragung eines Drehmoments in unterschiedlichen Relativverdrehrichtungen zwischen dem Innenring und dem Außenring ermöglicht werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem vorab beschriebenen Freilauf. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung dient vorteilhaft in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zur Übertragung von relativ hohen Drehmomenten in bestimmten Betriebszuständen, wobei in anderen Betriebszuständen das Drehmoment jedoch nicht oder in einer anderen Richtung übertragen werden soll.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus den Einsatz der Drehmomentübertragungsvorrichtung in Antriebssträngen, Getrieben, Motoren, Riemen- und Kettentrieben und dergleichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 die teilweise Darstellung eines Querschnitts durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem Klinkenfreilauf;
- 2 die vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus 1 und
- 3 die Drehmomentübertragungsvorrichtung aus 1 mit einer erfindungsgemäßen Toleranzausgleichseinrichtung.
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In 1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 mit einem Freilauf 5 im Querschnitt dargestellt. Der Freilauf 5 ist als Klinkenfreilauf ausgeführt und umfasst einen Innenring 6, der relativ zu einem Außenring 8 drehbar gelagert ist. Der Innenring 6 ist drehfest mit einem (nicht dargestellten) Eingangsteil der Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 verbunden. Der Au-ßenring 8 ist mit einer Außenverzahnung 9 versehen, die zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Zahnriemen eines Riementriebs dient.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Sperreinrichtung 10 mit vier Sperrelementen 11, 12, 13, 14. Die Sperrelemente 11 bis 14 der Sperreinrichtung 10 sind zum Beispiel als Klinken ausgeführt und ermöglichen eine Drehmomentübertragung zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 8, und umgekehrt. Im dargestellten Zustand der Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 schaffen die Sperrelemente 11 und 13 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 8, wenn sich der Innenring 6 im Uhrzeigersinn dreht.
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Die Sperrelemente 11 bis 14 sind durch Federeinrichtungen 15, 16 radial nach außen gegen eine Innenverzahnung 17 vorgespannt, die an dem Außenring 8 vorgesehen ist. Die Sperrelemente 11,12 und 13, 14 sind paarweise zusammengefasst diametral angeordnet. Dabei sind die Sperrelemente 11 bis 14 in ein Profil des Innenrings 6 eingehängt. Über die Federeinrichtungen 15, 16, die vorteilhaft als Blechfedern ausgeführt sind, werden die Sperrelemente 11 bis 14 gegen die Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 gedrückt.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Umschalteinrichtung 18, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Umschaltkäfig ausgeführt ist. Der Umschaltkäfig 18 kann relativ zum Innenring 6 verdreht werden, um ein Eingreifen der radial nach au-ßen vorgespannten Sperrelemente oder Klinken 11 bis 14 in die Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 zu verhindern. In der in 1 dargestellten Schaltstellung der Umschalteinrichtung 18 wird Drehmoment über die Sperrelemente 11 und 13 übertragen. Die Sperrelemente 12 und 14 werden durch den Umschaltkäfig 18 in Abstand von der Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 gehalten. Mit Hilfe der Umschalteinrichtung 18 kann die Sperrrichtung des Freilaufs 5 umgeschaltet werden.
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Für eine gleichmäßige Abstützung des zu übertragenden Drehmoments ist es notwendig, dass die zwei paarweise gegenüberliegend angeordneten Sperrelemente 11 und 13 gleichmäßig beziehungsweise gleichzeitig in die Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 eingreifen. Durch Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile kann es vorkommen, dass nur eines der Sperrelemente 11, 13 in die Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 eingreift.
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In 2 ist ein Ausschnitt II aus 1 vergrößert dargestellt. In dem vergrößerten Ausschnitt sieht man, dass das Sperrelement 13 nicht korrekt in die Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 eingreift. Zwischen dem freien Ende des Sperrelements 13 und der Innenverzahnung 17 des Außenrings 8 verbleibt ein Spalt, der durch einen Doppelpfeil 20 bezeichnet ist. Der Abstand oder Spalt 20 führt dazu, dass das gesamte Drehmoment nur von der in 1 oberen Klinke beziehungsweise dem oberen Sperrelement 11 übertragen wird. Das führt zu einer erheblichen Querkraft, welche die Lagerung zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 8 stark belastet.
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In 3 ist eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung 31 mit einem Freilauf 35 im Querschnitt dargestellt. Der Freilauf 35 ist als Klinkenfreilauf ausgeführt und umfasst einen Innenring 36 und einen Außenring 38. Die Innenring 36 und der Außenring 38 sind, wie bei der in 1 dargestellten Drehmomentübertragungsvorrichtung 1, mit Hilfe einer Sperreinrichtung 40 drehfest verbindbar. Die Sperreinrichtung 40 umfasst Sperrelemente 41 bis 44, die durch Federeinrichtungen 45, 46 radial nach außen vorgespannt sind. Der Au-ßenring 38 ist, wie der Außenring 8 der in 1 dargestellten Drehmomentübertragungsvorrichtung 1, mit einer Innenverzahnung 47 versehen. Der Freilauf 35 ist, wie der Freilauf 5, mit Hilfe einer Umschalteinrichtung 48 umschaltbar, die als Umschaltkäfig ausgeführt ist.
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Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 31 ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung mit einer Toleranzausgleichseinrichtung 50 ausgestattet. Zur Darstellung der Toleranzausgleichseinrichtung 50 ist der Innenring 36 nicht, wie bei der in 1 dargestellten Drehmomentübertragungsvorrichtung 1, einteilig ausgeführt, sondern mit einem Zwischenring 52 kombiniert. Das liefert den Vorteil, dass die Sperreinrichtung 40 zur Lagerung zwischen dem Innenring 36 und dem Außenring 38 verschiebbar ist. Das liefert den Vorteil, dass eventuell auftretende Spiele durch Toleranzen mit Hilfe der Toleranzausgleichseinrichtung 50 ausgeglichen werden können.
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Der Innenring 36 und der Zwischenring 52 sind so gestaltet, dass sie in gewissen Grenzen radial zueinander verschiebbar sind. Die Sperrelemente oder Klinken 41 bis 44 sind in ein Profil im Zwischenring 52 eingehängt. Durch die Federeinrichtungen 45 und 46 werden die Sperrelemente 41 bis 44 nach außen in die Innenverzahnung 47 des Außenrings 38 gedrückt. Durch das Eingreifen der Sperrelemente 41 bis 44 in die Innenverzahnung 47 des Außenrings 38 kann in Wirkrichtung des jeweiligen Sperrelements ein Drehmoment übertragen werden. Der Umschaltkäfig 48 ist zum Umschalten relativ zu dem Zwischenring 52 verdrehbar. In Abhängigkeit von der Stellung des Umschaltkäfigs 48 wird gesteuert, welche Sperrelemente oder Klinken 41 bis 44 in die Innenverzahnung 47 im Außenring 38 eingreifen. Dadurch wird festgelegt, in welcher Richtung der Klinkenfreilauf 35 ein Drehmoment übertragen kann.
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Die Klinken- oder Sperrelemente 41 bis 44 sind paarweise so angeordnet, dass immer zwei Sperrelemente 41 und 43 gleichzeitig in die Innenverzahnung 47 eingreifen, während die anderen beiden Sperrelemente 42, 44 durch die Umschalteinrichtung 48 so blockiert sind, dass sie nicht in die Innenverzahnung 47 des Außenrings 38 eingreifen.
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Sollte die Toleranzsituation der Einzelteile so sein, dass entweder nur die Klinke 41 oder die Klinke 43 in die Innenverzahnung 47 im Außenring 48 eingreift, so entsteht eine Kraft, die den Zwischenring 52 relativ zum Innenring 36 in radialer Richtung verschiebt. Der Zwischenring 52 wird dabei soweit verschoben, bis die zweite Klinke 41 oder 43 ebenfalls in die Verzahnung 47 im Außenring 38 eingreift. Ab diesem Zeitpunkt wird gleichmäßig vom Außenring 38 über die beiden Klinken 41, 43 und den Zwischenring 52 zum Innenring 36 oder in umgekehrter Richtung ein Drehmoment übertragen.
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Zur Darstellung der Verschiebbarkeit zwischen dem Innenring 36 und dem Zwischenring 52 dienen Führungsnocken 54, 55, die an dem Innenring 36 ausgebildet sind. Die Führungsnocken 54, 55 greifen in Führungsausnehmungen 56, 57, die an dem Zwischenring 52 vorgesehen sind. Dadurch wird, wie durch einen Doppelpfeil 60 in 3 angedeutet ist, eine radiale Verschiebung zwischen Innenring 36 und Zwischenring 52 ermöglicht.
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Die Toleranzausgleichseinrichtung 50 ist genauso oder so ähnlich auch in einem nicht schaltbaren Klinkenfreilauf verwendbar. Der Toleranzausgleich kann auch durch eine Teilung des Außenrings 38 in einen Außenring und einen separaten Zwischenring mit Innenverzahnung durchgeführt werden. Der Toleranzausgleich ist auch in einem Klinkenfreilauf umsetzbar, in welchem die Sperrelemente oder Klinken in ein Profil im Außenring eingehängt sind und in eine Verzahnung am Innenring eingreifen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentübertragungsvorrichtung
- 5
- Freilauf
- 6
- Innenring
- 8
- Außenring
- 9
- Außenverzahnung
- 10
- Sperreinrichtung
- 11
- Sperrelement
- 12
- Sperrelement
- 13
- Sperrelement
- 14
- Sperrelement
- 15
- Federeinrichtung
- 16
- Federeinrichtung
- 17
- Innenverzahnung
- 18
- Umschalteinrichtung
- 20
- Doppelpfeil
- 31
- Drehmomentübertragungsvorrichtung
- 35
- Freilauf
- 36
- Innenring
- 38
- Außenring
- 40
- Sperreinrichtung
- 41
- Sperrelement
- 42
- Sperrelement
- 43
- Sperrelement
- 44
- Sperrelement
- 45
- Federeinrichtung
- 46
- Federeinrichtung
- 47
- Innenverzahnung
- 48
- Umschalteinrichtung
- 50
- Toleranzausgleichseinrichtung
- 52
- Zwischenring
- 54
- Führungsnocke
- 55
- Führungsnocke
- 56
- Führungsausnehmung
- 57
- Führungsausnehmung
- 60
- Doppelpfeil
