DE19533151B4

DE19533151B4 - Leitradnabe mit Freilauf

Info

Publication number: DE19533151B4
Application number: DE19533151A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Hinkel (FH)
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2015-09-09
Also published as: US5806644A; DE19533151A1

Abstract

Leitradnabe mit einem Freilauf, wobei der Freilauf umfasst:
– einen äußeren Freilaufring (21) und einen inneren Freilaufring (23),
– einen Innenkäfig (35) und einen Außenkäfig (33) mit jeweiligen Ausnehmungen, durch welche Klemmkörper (39) hindurchgreifen, wobei die Klemmkörper (39) durch eine Federvorrichtung (37) vorgespannt sind und die Freilaufringe (21, 23) berühren,
– den Freilauf an beiden axialen Seiten begrenzende und miteinander verbundene Seitenplatten (31, 27), welche die Freilaufringe zentrieren und nach axial außen eine Gleitvorrichtung (53) aufweisen, wobei wenigstens eine der Seitenplatten an dem äußeren Freilaufring (21) verdrehsicher festgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seitenplatten (31, 27) durch den Außenkäfig (33) miteinander axial fest verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitradnabe mit Freilauf in einer Richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 508 564 A2 ist eine Leitradnabe mit Freilauf in einer Richtung bekannt, wobei der Freilauf aus einem inneren und einem äußeren Freilaufring aufgebaut ist.

Zwischen diesen Freilaufringen befinden sich Klemmkörper, die von einem inneren und äußeren Käfig geführt werden. Mittels einer Feder, die zwischen den Käfigen angeordnet ist, erhalten die Klemmsteine eine Vorspannung gegenüber den Freilaufringen. Werden die Freilaufringe gegeneinander etwas verdreht, so vekeilen sich die Klemmsteine bei Drehung in die eine Richtung zwischen den Freilaufringen. Dadurch sind die Freilaufringe und somit auch das Leitrad blockiert. Werden die Freilaufringe gegeneinander in die andere Richtung verdreht, so löst sich eine vorhandene Blockade. Die Freilaufringe sind in diese Richtung frei drehbar. Bei diesen Vorgängen haben der Innen- und Außenkäfig die Aufgabe, die Klemmsteine gleichmäßig zueinander zu führen, um dadurch einen möglichst gleichmäßigen Eingriff bzw. Lösen der Klemmsteine, zu erreichen. Das Leitrad befindet sich im Freilauf. Diese sich zwischen den Freilaufrädern befindlichen Bauteile werden axial durch seitliche Klammern begrenzt. Diese Kappen zentrieren den Außenring zum Innenring und stellen damit einen gleichmäßigen Spalt zwischen den Klemmflächen her. Diese Kappen sind durch Halteringe, die in radial auf der Innenseite des äußeren Freilaufrings verlaufende Nuten einrasten, axial fixiert. Eine Seitenkappen kann mit dem Außenkäfig auch ein Bauteil bilden.

Aus der EP 549 824 A1 ist eine Leitradnabe bekannt, welche an axialen Kontaktflächen Radialwälzlager aufweist. Diese Wälzlager ermöglichen eine Relativdrehbarkeit zwischen Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad bei geringer Reibung im Bereich der Lager.

Ungünstig ist bei dieser Konstruktion, daß für die axiale Begrenzung, der zwischen den Freifaufringen in radialer Richtung angeordneten Bauteile, mehrere Bauteile erforderlich sind und außerdem für die Gleiteigenschaft in der axialen Begrenzungsfläche der Leitradnabe Wälzlager erforderlich sind.

Aus der DE 23 33 276 A ist ein Freilauf bekannt, bei dem die Seitenplatten mit dem Außenkäfig unter Einsatz dafür vorgesehener Federklemmelemente verbunden sind. Der Außenkäfig wird auf diese Art und Weise an den Seitenplatten gehalten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leitradnabe mit einem Freilauf vorzusehen, bei welcher bei kompakter Bauweise der Herstellungsvorgang vereinfacht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Leitradnabe mit Freilauf gelöst.

Durch die Maßnahme, die Seitenbegrenzung der Leitradnabe so zu konstruieren, daß sowohl die Funktion der Wälzlager als auch die Funktion der axialen Begrenzung durch die Seitenplatten übernommen werden, ist eine kompakte Leitradnabe geschaffen. Wählt man als Material einen Kunststoff, so können die Bauteile wie Seitenplatten und Außenkäfig preiswert in Spritztechnik hergestellt werden. Mindestens eine der Seitenplatten weist Absätze auf, wodurch die Freilaufringe zentriert werden. Die Einrastvorrichtungen sind gleich Bestandteile der Seitenplatten bzw. des Außenkäfigs. Eine Seitenplatte bildet mit dem Außenkäfig ein Teil. Die Einrastverbindung ist durch seitliche und frontale Ausformungen, die in dafür vorgesehene Vertiefungen einrasten realisiert. Die frontalen und seitlichen Ausformungen können sich auf verschiedener radialer Höhe befinden. Diese Ausnehmungen sind durch Stäbe, die nach dem Spritzprozeß aus dem gefertigten Bauteil entfernt werden können, herstellbar, wobei die Ausnehmungen in axialer Richtung durch Stäbe, die in dieser Richtung entfernt und die seitliche Ausnehmungen durch Stäbe, die in radialer Richtung nach außen entfernt werden können. Auf diese Weise sind die Bauteile einfach und preisgünstig in Spritztechnik herstellbar.

Die Gleitvorrichtung, die die Funktion der Wälzlager übernimmt, ist aus Gleitkörpern aufgebaut, wobei sich mehrere Gleitkörper auf einer Seite befinden können. Zwischen den Gleitkörpern sind Nuten, die für Druckmittel durchfließbar sind. Es wird damit erreicht, daß zum einen die Leitradnabe immer ausreichend mit Druckmittel geschmiert ist, um die Leichtläufigkeit der Leitradnabe sicherzustellen und zum anderen der Wandlerinnenraum mit Druckmittel versorgt werden kann. Diese Leitradnabe ist durch ihre kompakte Bauweise besonders leicht handhabbar, was in dem Herstellungsprozeß von großem Vorteil ist.

Es können jedoch auch weiterhin Aufnahmen für ein Wälzlager an mindestens einer Seitenplatte vorgesehen werden.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
1 die obere Hälfte eines Schnittes durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung;
2 die vergrößerte Darstellung einer Seitenplatte mit Außenkäfig; bei dieser Abbildung handelt es sich um eine Draufsicht;
3 die vergrößerte Darstellung der zweiten Seitenplatte mit Formsteg;
4 Schnitt durch die Leitradnabe in vergrößerter Darstellung.
Der in 1 dargestellte hydrodynamische Drehmomentwandler ist in der Lage, sowohl das Drehmoment, als auch die Drehzahl des Antriebsmotors im Vergleich zu Antriebswelle des Turbinenrades zu wandeln. Über die Mitnahme 3, die drehfest mit dem Wandlergehäuse 5 verbunden ist, wird das Pumprad 7 mit Motordrehzahl gedreht. Durch die Drehbewegung wird das Druckmittel zwischen den Schaufeln des Pumprades durch die Fliehkraft nach außen gedrückt und gelangt mit großer Geschwindigkeit zum Turbinenrad 9. Das Turbinenrad 9 wandelt die Strömungsenergie des Druckmittels durch Umlenkung in den stark gekrümmten Turbinenradschaufeln 10 in ein Drehmoment um. Zwischen Turbinenrad 9 und Pumprad 7 sitzt auf dem Freilauf 16 das Leitrad 11. Das Leitrad 11 kann sich nur im gleichen Drehsinn wie das Wandlergehäuse 5 das heißt wie der Motor, drehen. Das von dem Turbinenrad 9 kommende Druckmittel trifft auf das Leitrad 11. Da die Leitradschaufeln 12 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Druckmittels gekrümmt sind und das Leitrad 11 durch den gesperrten Freilauf 16 Widerstand leistet, wird der Druckmittelstrom umgelenkt und unter einem günstigen Winkel wieder dem Pumprad 7 zugeführt. Dies ergibt eine Drehmomentwandlung, die um so größer ist, je größer der Drehzahlunterschied zwischen Pump- 7 und Turbinenrad 9 ist. Somit ist die Drehmomentwandlung beim Anfahren am größten. Mit zunehmender Drehzahl des Turbinenrades 9 wird der Strömungsverlauf durch die Überlagerung der Drehbewegung des Turbinenrades 9 auf die Einströmrichtung des Druckmittels immer flacher. Damit nimmt die Drehmomentverstärkung stufenlos ab. Mit abnehmendem Drehzahlunterschied zwischen Pump- 7 und Turbinenrad 9, verändert sich der Strömungsverlauf des Druckmittels soweit, daß die Leitradschaufeln 12 von der Rückseite her angeströmt werden. Das Leitrad 11 beginnt nun in gleicher Richtung wie das Turbinenrad 9 und das Pumprad 7 mitzudrehen. Die Sperrwirkung des Freilaufs 16 in einer Richtung ist aufgehoben.
Im folgenden wird auf den Aufbau und die Funktionsweise der Leitradnabe 17 näher eingegangen. Die Leitradnabe 17 umfaßt einen äußeren Freilaufring 21 und inneren Freilaufring 23. Radial zwischen diesen Freilaufring 21, 23 ist ein äußerer Käfig 33 und innerer Käfig 35 angeordnet. Radial zwischen diesen beiden Käfigen befindet sich eine Feder 37, durch die die Klemmsteine 39 eine Vorspannung erhalten. Diese Klemmsteine 39 werden durch die Käfige 33, 35 geführt. Wirkt eine Kraft entgegen der Drehrichtung des Pumprades 9, so verkeilen sich die Klemmsteine 39 zwischen den Freilaufringen 21, 23 derart, daß dadurch eine Drehbewegung der Freilaufnabe unterbunden wird. Die mit dem Wandlergehäuse 5 bzw. Turbinenradnabe 15 in Kontakt stehenden Gleitkörper 53 vermeiden unnötige Verluste, die aufgrund der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten von Pump- 7 und Turbinen- 9 und Leitrad 11 auftreten würden. Wirkt ein Drehmoment in Drehrichtung des Pumprades 7, so lösen sich die Klemmsteine 39 und die Freilaufringe 21, 23 sind in dieser Richtung frei gegeneinander drehbar. Das Leitrad 11 befindet sich im Freilaufmodus. Käfigbauteile 33, 35 sind zum Halten und Führen der Klemmsteine 39 erforderlich. Axial wird die Leitradnabe 16 durch zwei Seitenplatten 27, 31 begrenzt, wobei die eine Seitenplatte 31 mit dem äußeren Käfig 33 ein Bauteil bildet. Die andere Seitenplatte 27 ist mit diesem Bauteil fest verbindbar. Diese formschlüssige Verbindung wird durch Formstege 41 der Seitenplatte 27, die seitliche Ausformungen 43 hat, die in die Vertiefungen 49 einrasten, hergestellt. Frontal ist ein Pin 45 vorgesehen, der in die Vertiefung 51 einrastet. Dieser Pin 45 kann sich radial auf einer anderen Höhe als die seitlichen Ausformungen 43 befinden. Es müssen nicht alle Formstege 41 mit seitlichen 43 und frontalen 45 Befestigungseinrichtungen versehen sein.
Nach axial außen ist auf jeder Seitenplatte 27, 31 eine Gleitvorrichtung 28, 29 angeordnet. Die Gleitvorrichtungen 28, 29 sind aus einem mit Nuten versehenen oder mehreren Gleitkörpern 53 aufgebaut. Die Seitenplatten selbst sind jeweils mit Öffnungen 55 derart versehen, daß sie von Druckmittel durchflossen werden können. Dieses Druckmittel sorgt für stets gute Schmierung und damit für die Leichtläufigkeit des Freilaufs 16. Außerdem kann dadurch Druckmittel auch durch den Freilauf geführt werden, was in bestimmten Anwendungsfällen notwendig sein kann.

1: hydraulischer Drehmomentwandler
3: Mitnahme
5: Wandlergehäuse
7: Pumprad
9: Turbinenrad
10: Turbinenradschaufeln
11: Leitrad
12: Leitradschaufeln
13: Abtriebswelle (nicht dargestellt)
15: Turbinenradnabe
16: Freilauf
17: Leitradnabe
19: Alu-Umguß
21: äußerer Freilaufring
23: innerer Freilaufring
27: Seitenplatte
28: Gleitlagervorrichtung
29: Gleitlagervorrichtung
30: axial Kontaktfläche der Leitradnabe
31: Seitenplatte
33: äußerer Käfig
35: innerer Käfig
37: Feder
39: Klemmkörper
41: Formsteg
43: seitliche Ausformungen
45: frontaler Pin
47: Ausnehmung für Formsteg
49: radiale Einrastvertiefung
51: axiale Einrrastvertiefung
53: Gleitlagersegmente
55: Öffnung
57: Drehfixierung der Seitenpl.

Claims

Leitradnabe mit einem Freilauf, wobei der Freilauf umfasst: – einen äußeren Freilaufring (21) und einen inneren Freilaufring (23), – einen Innenkäfig (35) und einen Außenkäfig (33) mit jeweiligen Ausnehmungen, durch welche Klemmkörper (39) hindurchgreifen, wobei die Klemmkörper (39) durch eine Federvorrichtung (37) vorgespannt sind und die Freilaufringe (21, 23) berühren, – den Freilauf an beiden axialen Seiten begrenzende und miteinander verbundene Seitenplatten (31, 27), welche die Freilaufringe zentrieren und nach axial außen eine Gleitvorrichtung (53) aufweisen, wobei wenigstens eine der Seitenplatten an dem äußeren Freilaufring (21) verdrehsicher festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (31, 27) durch den Außenkäfig (33) miteinander axial fest verbunden sind.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (31, 27) fest in den Außenkäfig (35) einrasten.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkäfig (33) mit einer Seitenplatte ein Bauteil bildet.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenplatte den äußeren Freilaufring (21) zum inneren Freilaufring (23) mittels axialer Absätze, die vorzugsweise umlaufend ausgeführt sind, zentriert.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (31, 27) aus Kunststoff hergestellt sind.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Käfigteil aus Kunststoff hergestellt ist.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteile mittels Spritztechnik hergestellt sind.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrastung mittels Formstegen (41) erreichbar ist.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Formstege (41) seitliche Überstände (43) aufweist.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Formstege (41) einen endseitigen Überstand (45) aufweist.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen (49, 51) zum Einrasten der Überstände (43, 45) vorgesehen sind.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkäfig (33) gegen den äußeren Freilaufring (21) eine radiale Vorspannung aufweist, wobei diese Vorspannung auch in einige Formstege integriert sein kann.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitvorrichtung (53) aus mindestens einem Gleitkörper besteht.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenplatte (31, 27) Nuten aufweist.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (31, 27) mit mindestens einer Öffnung für den Durchfluss von Druckmittel versehen sind.
Leitradnabe mit Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitvorrichtung (53) auf der Pumpenradseite zumindest teilweise auf dem Wandlergehäuse aufliegt.