DE4006232C2 - Freilauf für zwei Antriebsdrehrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Freilauf für zwei Antriebs­ drehrichtungen mit zwei Freilaufteilen, nämlich einer Freilaufnabe und einer drehbar darauf angeordneten Frei­ laufhülse, die über zwei Sätze von Sperrklinken drehfest miteinander verbindbar sind, wobei die Sätze jeweils einer Drehrichtung zugeordnet und an einem Freilaufteil schwenk­ bar gelagert sind und die Sperrklinken alternativ jeweils in Stützausnehmungen des anderen Freilaufteils in Ein­ griffsposition bringbar geführt sind und der Eingriff der Sperrklinken über eine Steuereinrichtung mit einem relativ gegenüber den Freilaufteilen verdrehbaren Steuerring dreh­ richtungsabhängig steuerbar ist.

Ein solcher Freilauf ist aus der US 11 28 465 bekannt. Es handelt sich um einen Klinkenfreilauf, bei dem zwei Sätze von Sperrklinken vorhanden sind, die die beiden Freilauf­ teile in beiden Drehrichtungen miteinander verriegeln können. Ferner sind zwei Schalthebelpaare vorgesehen, die zur Betätigung der Sperrklinken benutzt werden. Jeweils ein Schalthebelpaar ist für die Drehrichtungen vorgesehen und die zugehörigen Schalthebel sind über eine Stange starr miteinander verbunden, so daß das Schalthebelpaar ein Einrasten der Sperrklinken jeweils nur in einer Dreh­ richtung erlaubt. Die Schalthebelpaare sind kippbar an einer Scheibe befestigt, die eine Relativverdrehung gegen­ über dem treibenden Freilaufteil ausführen kann und um­ fangsverteilte Ausnehmungen aufweist, in die die Schalthe­ belpaare eintauchen können, um die Sperrklinken freizuge­ ben. Zur Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem trei­ benden Freilaufteil und der Scheibe greifen die Sperrklin­ ken zusätzlich in Ausnehmungen der Scheibe ein, um die Scheibe mitzunehmen. Die Scheibe dient nicht zur Umsteue­ rung. Der Umsteuerungsvorgang wird durch die mit dem trei­ benden Freilaufteil verbundene Stange erzeugt. Die Scheibe weist lediglich die Ausnehmungen zum Eintauchen der Schalt­ hebel und der Sperrklinken zur Mitnahme auf.

Aus der US 37 14 837 ist ein Klemmkörperfreilauf bekannt, der mittels ortfester Steuerklinken, welche in Ausnehmun­ gen des getriebenen Freilaufteils eingreifen können, eine Umsteuerung der Drehrichtung ermöglicht. Die Umsteuerung erfolgt hierbei jedoch nicht selbsttätig, sondern mittels zweier Stellantriebe, die die Steuerklinken in eine Ein­ griff- oder Freilaufstellung zu der Ausnehmung bewegen.

Ferner sind Freiläufe mit reibschlüssig wirkenden Steuer­ elementen bekannt, hierbei wirken die Elemente steu­ ernd auf vorhandene Sperrklinkensätze für beide Drehrich­ tungen ein und ermöglichen eine Drehmomentübertragung in die eine oder andere Drehrichtung. Ein Nachteil dieser Ausführung ergibt sich zum Beispiel im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges bei einer Talfahrt, wo kein sicheres Umschalten des Freilaufes erwartet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Freilauf für zwei Drehrichtungen zu schaffen, dessen Dreh­ momentübertragungsrichtung durch die Drehrichtung des treibenden Freilaufteiles zwangsgesteuert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Steuerring zwei Sätze von Schaltausnehmungen aufweist, von denen jeweils ein erster Satz zu den Stützausnehmungen in einer übereinstimmenden Lage, mit einem Eingriff der zuge­ hörigen Sperrklinken, gehalten ist und von denen jeweils ein zweiter Satz zu den Stützausnehmungen der entgegenge­ setzten Drehrichtung in einer einen Eingriff der zugehöri­ gen Sperrklinken verhindernden Lage gehalten ist und daß der Steuerring eine radial nach außen weisende Steuerfahne aufweist, an die ein durch eine Feder beaufschlagter orts­ fester Schaltnocken anläuft, der auf einer außenliegenden Steuerkurve geführt ist, die mit dem treibenden Freilauf­ teil drehfest verbunden ist und zwei Anschläge für den Schaltnocken besitzt und daß der Schaltnocken bei Umsteue­ rung auf die entgegengesetzte Antriebsrichtung den Steuerring bis zur Anlage des Schaltnockens an einem der beiden Anschläge hält und danach bei gemeinsamer Weiter­ drehung von Steuerring und treibendem Freilaufteil durch den Anschlag in eine für die neue Antriebsdrehrichtung inaktive Schaltposition verschwenkbar ist.

Durch die Steuerkurve und den in Eingriff befindlichen Schaltnocken wird eine Zwangssteuerung erreicht, die dreh­ richtungsabhängig ist und nur über das treibende Teil des Freilaufs umschaltbar ausgebildet ist. Während der Rota­ tion kann eine Umschaltung in eine entgegengesetzte Dreh­ richtung nicht erfolgen, auch nicht durch das Überholen der schneller drehenden und nicht angetriebenen Freilauf­ seite. Die beiden für je eine Fahrt- bzw. Drehrichtung vorgesehenen Sperrklinkensätze sind hierbei gegenseitig verriegelt und verhindern den gleichzeitigen Eingriff beider Klinken. Für jede Antriebsdrehrichtung ist je ein Schaltnocken vorgesehen, der die Drehrichtungsumkehr ermöglicht. Die Bewegung der Steuerringe erfolgt gegenüber dem treibenden Freilaufteil nach einem Unteranspruch über eine Reibanordnung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerring einen Führungsschlitz aufweist, in den ein Schaltstift der dem treibenden Freilaufteil oder der Steuerkurve zugeordnet ist, eingreift.

Durch den Eingriff des Schaltstiftes in den Führungs­ schlitz des Steuerringes wird einerseits eine Mitnahme des Steuerringes sichergestellt und andererseits die relative Umfangsbewegung zwischen Steuerring und treibendem Frei­ laufteil eingeschränkt.

Zur Bewegung des Schaltnockens ist vorgesehen, daß die Steuerkurve Bestandteil einer fest mit dem treibenden Freilaufteil verbundenen Steuerscheibe ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß einem Unteranspruch vorgesehen, daß der Steuerring zwei radiale Anschlagflächen aufweist, die wechselweise durch die Steuerkurve der Steuerscheibe einen Eingriff verhindernd, verdeckt sind und daß die Steuerscheibe eine korrespon­ dierende exzentrische Form zum Steuerring aufweist. Durch diese Ausführungsform des Freilaufes wird eine Steuerung mit zwei Schaltnocken erzielt, die unmittelbar auf den Steuerring einwirken.

Eine Begrenzung der Bewegung der Schaltnocken gegenüber dem treibenden Freilaufteil wird dadurch realisiert, daß der Anschlag der Steuerkurve durch eine radial verlaufende Fläche gebildet ist, welche Teil einer von der Außenkontur der Steuerkurve ausgehende Steuerausnehmung ist.

Eine sichere Anlage des Schaltnockens an den Anschlag der Steuerkurve und eine damit verbundene Mitnahme der Steuer­ scheibe wird durch eine in der Steuerausnehmung befestigte federnde Zunge erreicht, die auf den Schaltnocken einwirkt.

Die Umschaltung in beide Antriebsdrehrichtungen wird da­ durch gewährleistet, daß der Schaltnocken schwenkbar ange­ ordnet ist und federnd in der jeweils aktiven Stellung gehalten ist.

Alternativ besteht die Möglichkeit, eine Federung durch eine Blattfeder vorzunehmen, so daß der Schaltnocken je nach Antriebsdrehrichtung mit einer seiner beiden Stütz­ flächen in Anlage zur Blattfeder kommt und von dieser gehalten wird.

Um eine Mitnahme der Freilaufnabe zu ermöglichen ist vor­ gesehen, daß die Sperrklinken federbeaufschlagt ausgebil­ det sind, wobei die Hülse als treibendes Freilaufteil und die Nabe als getriebenes Freilaufteil nach einem Unteran­ spruch ausgebildet ist.

Der zur Steuerung des Schaltnockens benötigte Steuerring wird hierbei in einer Ringnut auf dem Außenumfang der Freilaufhülse gelagert.

Eine Freilaufposition in jeder der beiden Antriebsdreh­ richtungen wird dadurch erreicht, daß die Sperrklinken in Ausnehmungen der Außenfläche der Freilaufnabe angeordnet sind und im eingeschwenktem Zustand außer Eingriff zu der Freilaufhülse radial innerhalb der Kontur der Außenfläche gehalten sind.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Funktionsskizze des Freilaufs mit zwei Antriebsdrehrichtungen in abgewickelter Form,

Fig. 2 einen Teilausschnitt der Seitenansicht des Freilaufes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht des Freilaufs nach Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Klinke,

Fig. 5 eine weitere Ansteuerungsmöglichkeit des Freilaufes.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Freilauf 1 mit zwei An­ triebsdrehrichtungen dargestellt, wobei in Fig. 1 der Steuerungsmechanismus in abgewickelter Form und in den Fig. 2, 3 das Ausführungsbeispiel in zwei Ansichten abgebildet ist. Der Freilauf 1 besteht aus einer Frei­ laufnabe 2 und einer Freilaufhülse 3, welche über zwei Sätze von Sperrklinken 4, 5 miteinander verriegelbar sind. Die Sperrklinken 4, 5 sind in zwei Sätzen von Ausnehmungen 27, 28 der Freilaufnabe 2 einseitig kippbar gelagert und verschwenken in Eingriffstellung durch die Kraft der Feder 31 wechselweise in zwei korrespondierende Sätze von Schaltausnehmungen 15, 16 des Steuerringes 7, wobei immer nur ein Sperrklinkensatz 4 oder 5 in Eingriff ist. Die Feder 31 liegt zwischen den Sperrklinken 4, 5 und der Freilaufnabe 2 in einer Vertiefung 33 der Ausnehmungen 27, 28. Die Sperrklinken 4, 5 werden durch einen Steuerring 7 entgegen der Federkraft in die Ausnehmungen 27, 28 der Freilaufnabe 2 durch den Steuerring 7 gedrückt. Zur wechselweisen Einrastung der Sperrklinken 4, 5 besitzt der Steuerring 7 zwei umfangsversetzte Schaltausnehmungen 15, 16 für die Sperrklinken 4, 5, die die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf der Außenfläche 29 aufweisen. Der Eingriff der Sperrklinken 4, 5 erfolgt mit der Stirnfläche 34, 35 in die Stützausnehmung 17, 18 der Freilaufhülse 3. Damit nur ein Sperrklinkensatz 4 oder 5 in Eingriff mit der Freilaufhülse 3 ist, ist die Schaltausnehnung 15, 16 des Steuerrings auf dem Umfang so versetzt angeordnet, daß ein Sperrklinkensatz 4 oder 5 durch den Steuerring 7 bei Einschalten des anderen niedergedrückt wird. Die relative Umfangsbewegung des Steuerrings 7 gegenüber der Freilaufhülse 3 wird einerseits durch einen Schaltstift 20 der Freilaufhülse 3, der in einen Führungsschlitz 19 des Steuerrings 7 ein­ greift, begrenzt und führt andererseits zu einer Mitnahme des Steuerrings 7 bei einer Drehbewegung der Freilaufhülse 3. Eine Umschaltung der Drehrichtung erfolgt durch eine Steuereinrichtung 6, welche aus dem bereits genannten Steuerring 7 und einer Steuerscheibe 21 mit einer Außen­ kontur 22 sowie einem Schaltnocken 14 besteht. Der Schalt­ nocken 14 ist ortsfest, z. B. am Rahmen des Fahrzeuges drehbar im Drehpunkt 30 befestigt und wird durch zwei Federn 13 beaufschlagt, welche seitlich eingehängt sind, so daß der Schaltnocken 14 an der Außenkontur 22 der Steuerscheibe 21 anliegt. Die Außenkontur 22 kann hier­ bei Bestandteil des Außenumfanges 26 der Freilaufhülse 3 oder einer separaten Steuerscheibe 21 sein, die mit der Freilaufhülse 3 fest verbunden ist. Der Steuerring 7 und gegebenenfalls die Steuerscheibe 21 sind in einer Ringnut 25 der Freilaufhülse 3 gelagert.

Die Außenkontur 22 weist eine Steuerkurve 8 mit einer radial angeordneten rechteckigen Fahne 36 auf, deren seit­ liche Anschlagflächen 9, 10 so bemessen sind, daß der Schaltnocken 14 frei verschwenken kann, wobei die Steuer­ ausnehmung 32 zu beiden Seiten der Fahne 36 jeweils durch eine Anlaufschräge 37, 39 begrenzt ist, so daß der Schalt­ nocken 14 auf der Anlaufschräge 37, 39 geführt gegen den Anschlag 11 oder 12 des Steuerringes 7 läuft. Auf beiden Seiten der Fahne 36 wird der Schaltnocken 14 durch jeweils eine federnde Zunge 23 in einer mittleren Position zur Anschlagfläche 11, 12 des Steuerringes 7 gehalten.

Der Steuerring 7 weist eine Steuerfahne 38 mit zwei An­ schlagflächen 9, 10 auf, wobei die Länge der Steuerfahne 38 in Umfangsrichtung der halben Länge der Fahne 36 der Steuerscheibe 21 entspricht und auf die Relativbewegung des Steuerrings 7 gegenüber der Freilaufhülse 3 abgestimmt ist, das heißt, der Länge des Führungsschlitzes 19 ent­ spricht.

Durch die federnden Zungen 23 wird jeweils ein unbeab­ sichtigtes Verschwenken des Schaltnockens 14 verhindert. Der Schaltnocken 14 kann gegen die Federkraft der Zunge 23 nur dann verschwenkt werden, wenn die Anschlagfläche 10, 11 der Steuerscheibe 21 gegen den Schaltnocken 14 drückt und die Federkraft überwindet. Dies ist immer dann der Fall, wenn eine Drehrichtungsumkehr erfolgt.

Die Drehrichtungsteuerung erfolgt hierbei durch den am Rahmen des Fahrzeugs befestigten Schaltnocken 14, der durch Federn 13 in Eingriffsstellung gehalten wird. Dreht sich der Freilauf 1 in Richtung A gemäß Fig. 1, so gleitet der Schaltnocken 14 über die Außenkontur 22 der Steuerscheibe 21 ohne eine Drehrichtungsumkehr einzu­ leiten. Dreht sich der Freilauf 1 in Richtung B gemäß Fig. 1, so wird der in der Freilaufhülse 3 begrenzt dreh­ bar gelagerte Steuerring 7 formschlüssig durch den Schalt­ nocken 14 relativ zur Freilaufhülse 3 bewegt. Der Schalt­ nocken 14 wird nach Beendigung des Schaltweges an den An­ schlag 11 der mit der Freilaufhülse 3 drehfest verbundenen Steuerscheibe 21 und in die Steuerausnehmung 32 gegen die Federkraft der Zunge 23 gedrückt, so daß er in die entge­ gengesetzte Drehrichtung kippt. Der Steuerring 7 bringt über die Schaltausnehmung 16 die Sperrklinken 5 in Ein­ griff mit der Stützausnehmung 18 der Freilaufhülse 3. Es erfolgt ein drehrichtungsabhängiger Eingriff in umgekehr­ ter Drehrichtung. Die Freilaufhülse 3 ist hierbei ein Teil der treibenden Seite, so daß der Freilauf also bei Dreh­ richtungsumkehr zwangsweise geschaltet wird. Die Zunge 23 verhindert hierbei das Umsteuern des Schaltnockens 14 in den jeweiligen Grenzdrehstellungen des Freilaufes 1.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform des Schaltnockens 14 gezeigt, welcher mit einer Totpunktfeder 45 gehalten ist. Der Schaltnocken 14 ist hierbei drehbar im Drehpunkt 30 gelagert und liegt mit zwei Stützflächen 24 an der Feder 45 an. Diese Ausführung des Schaltnockens 14 kann als Ersatz oder Ergänzung der federnden Zunge 23 verwendet werden.

Zur Stabilisierung der Schaltposition wird die Steuer­ scheibe 7 bei beiden Ausführungsformen des Schaltnockens 14 vorteilhafter Weise reibschlüssig in der Freilaufhülse 3 gelagert. Die Anzahl der Schaltprofile und der Schalt­ nocken 14 kann je nach Erfordernis mehrfach am Umfang angeordnet werden.

In Fig. 5 wird eine Schaltvorrichtung für den Freilauf 1 gezeigt, die als Doppelklinkensteuerung aufgebaut ist. Beide Schaltnocken 39, 40 sind jeweils in einem Drehpunkt 30 gelagert und werden durch zwei Federn 13 an der Außen­ kontur 22 der Steuerscheibe 21 bzw. des Steuerringes 7 ge­ halten.

Der Steuerring 7 weist bei dieser Steuerungsart ein Schaltprofil auf, das aus zwei radialen Ausnehmungen mit jeweils einer Anlaufschräge 41, 42 und einem Anschlag 43, 44 besteht, das durch die teilweise exzentrische Form der Steuerscheibe 21 wechselweise verdeckt wird und den Ein­ griff des Schaltnockens 14 in das Schaltprofil des Steuer­ ringes 7 zur Drehrichtungsumkehr ermöglicht.

Claims (14)

1. Freilauf für zwei Antriebsdrehrichtungen mit zwei Freilaufteilen, nämlich einer Freilaufnabe und einer drehbar darauf angeordneten Freilaufhülse, die über zwei Sätze von Sperrklinken drehfest miteinander ver­ bindbar sind, wobei die Sätze jeweils einer Drehrich­ tung zugeordnet und an einem Freilaufteil schwenkbar gelagert sind und die Sperrklinken alternativ jeweils in Stützausnehmungen des anderen Freilaufteils in Ein­ griffsposition bringbar geführt sind und der Eingriff der Sperrklinken über eine Steuereinrichtung mit einem relativ gegenüber den Freilaufteilen (2, 3) verdreh­ baren Steuerring (7) drehrichtungsabhängig steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) zwei Sätze von Schaltausnehmun­ gen (15, 16) aufweist, von denen jeweils ein erster Satz zu den Stützausnehmungen (17, 18) in einer über­ einstimmenden Lage, mit einem Eingriff der zugehörigen Sperrklinken (4, 5), gehalten ist und von denen je­ weils ein zweiter Satz zu den Stützausnehmungen (17, 18) der entgegengesetzten Drehrichtung in einer einen Eingriff der zugehörigen Sperrklinken (4, 5) verhin­ dernden Lage gehalten ist und daß der Steuerring (7) eine radial nach außen weisende Steuerfahne (38) auf­ weist, an die ein durch eine Feder (13, 45) beauf­ schlagter ortsfester Schaltnocken (14) anläuft, der auf einer außenliegenden Steuerkurve (8) geführt ist, die mit dem treibenden Freilaufteil (2, 3) drehfest verbunden ist und zwei Anschläge (11, 12) für den Schaltnocken (14) besitzt und daß der Schaltnocken (14) bei Umsteuerung auf die entgegengesetzte Antriebs­ drehrichtung den Steuerring (7) bis zur Anlage des Schaltnockens (14) an einem der beiden Anschläge (11, 12) hält und danach bei gemeinsamer Weiterdrehung von Steuerring (7) und treibendem Freilaufteil (2, 3) durch den Anschlag (11, 12) in eine für die neue Antriebsdrehrichtung inaktive Schaltposition ver­ schwenkbar ist.

2. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Antriebsdrehrichtung ein Schaltnocken (14) vorhanden ist.

3. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) gegenüber dem treibenden Frei­ laufteil (2 oder 3) über eine Reibanordnung gelagert ist.

4. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) einen Führungsschlitz (19) aufweist, in den ein Schaltstift (20) der dem treiben­ den Freilaufteil (2 oder 3) oder der Steuerkurve (8) zugeordnet ist, eingreift.

5. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (8) Bestandteil einer fest mit dem treibenden Freilaufteil (2 oder 3) verbundenen Steuerschei­ be (21) ist.

6. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) zwei radiale Anschlagflächen (43, 44) aufweist, die wechselweise durch die Steuer­ kurve (8) der Steuerscheibe (21) einen Eingriff ver­ hindernd, verdeckt sind und daß die Steuerscheibe (21) eine korrespondierende exzentrische Form zum Steuer­ ring (7) aufweist.

7. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (11, 12) der Steuerkurve (8) durch eine radial verlaufende Fläche gebildet ist, welche Teil einer von der Außenkontur (22) der Steuerkurve (8) ausgehende Steuerausnehmung (32) ist.

8. Freilauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerausnehmung (32) eine federnde Zunge (23) befestigt ist, die auf den Schaltnocken (14) einwirkt.

9. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (14) schwenkbar angeordnet ist und federnd in der jeweils aktiven Stellung gehalten ist.

10. Freilauf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (14) von einer Blattfeder (13) beaufschlagt ist, die je nach Antriebsdrehrichtung mit einer von zwei Stützflächen (24) in Anlage ist.

11. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (4, 5) federbeaufschlagt ausge­ bildet sind.

12. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (3) als treibendes Freilaufteil und die Nabe (2) als getriebenes Freilaufteil ausgebildet ist.

13. Freilauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) in einer Ringnut (25) auf dem Außenumfang (26) der Freilaufhülse (3) gelagert ist.

14. Freilauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (4, 5) in Ausnehmungen (27, 28) der Außenfläche (29) der Freilaufnabe (2) angeordnet sind und im eingeschwenktem Zustand außer Eingriff zu der Freilaufhülse (3) radial innerhalb der Kontur der Außenfläche (29) gehalten sind.