WO2010031368A1 - Umschaltbare freilaufanordnung für ein getriebe, insbesondere für ein kurbel-cvt eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Umschaltbare freilaufanordnung für ein getriebe, insbesondere für ein kurbel-cvt eines kraftfahrzeuges Download PDF

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WO2010031368A1
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clamping body
arrangement according
leg
clamping
spring
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PCT/DE2009/001125
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Lászlo MAN
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
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    • F16D41/084—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action the intermediate coupling members wedging by pivoting or rocking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D2041/0603—Sprag details
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19219—Interchangeably locked
    • Y10T74/19251—Control mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a freewheel assembly for a transmission, in particular for a crank CVT of a motor vehicle.
  • a continuously variable transmission which comprises a drive shaft and an output shaft, which are aligned parallel to each other in a rotatable gear housing mounted.
  • the two shafts are connected to each other via an eccentric of the drive shaft and arranged on the output shaft freewheel device and a connecting the eccentric and the freewheel device gleichsein ⁇ chtung.
  • the eccentric consists of a plurality of eccentric units, which are arranged axially next to one another on the drive shaft.
  • the freewheel device consists of several freewheel units, which are arranged axially adjacent to each other on the output shaft.
  • the drive shaft has a guide area offset eccentrically with respect to its axis of rotation, on the lateral surface of which an eccentric component is rotatably mounted.
  • On the Exzenterbauteil at least one connecting rod is rotatably arranged in the configuration of the continuously variable transmission as a crank CVT (Continuous Variable Transmission).
  • the freewheel units arranged on the output shaft each have clamping bodies which are arranged between an inner ring formed by a region of the output shaft and an outer ring, wherein the surfaces of the outer ring and the inner ring are matched to one another such that the clamping body in a Relativvermosides between inner ring and outer ring this Blocking rotation, so that the outer ring and the inner ring are twisted together.
  • the clamping body In the other Relativverformatides between the outer ring and the inner ring no blocking effect is effected by the clamping body.
  • the individual clamping body are acted upon in the reverse direction, which can be done by at least one spring element.
  • the individual clamping bodies are positioned relative to each other via at least one cage in the circumferential direction.
  • a switching device which serves to switch the blocking function of the freewheel.
  • This switching device comprises a plurality of switching units, which are each arranged between adjacent clamping bodies.
  • the switching units are synchronously actuated and have switching means, each having a rotatable disk-shaped area and a, preferably made of a profiled bar, profiled area.
  • switching means each having a rotatable disk-shaped area and a, preferably made of a profiled bar, profiled area.
  • a leg spring is provided, which is clamped between the profiled area and a clamping body.
  • the leg spring has a leg which can act on a clamping body in the corresponding locking direction.
  • the leg spring and the profiled regions are arranged eccentrically with respect to the axis of rotation of the disk-shaped region, so that upon rotation of the disk-shaped region a circumferential displacement of the leg spring and the profiled regions takes place.
  • the tension direction or the direction of force of the leg spring changes. In this way, a Switzerland stipulate the operation of a motor vehicle or a corresponding for a reverse drive of the motor vehicle relative position can be adjusted.
  • the object of the present invention is to design a switchable freewheel device such that, with a good function, an extremely space-saving sprag arrangement is made possible.
  • a switchable freewheel device for a transmission in particular for a crank CVT of a motor vehicle, are arranged in which held between an outer ring and an inner ring in a cage clamp body, wherein in each case a clamping body by an energy storage against the inner ring with a relative large pressing force can be pressed and wherein the clamping body can be set by a switching mechanism in the release direction or in the clamping direction.
  • the energy storage device is dimensioned so that it generates a relatively small contact force for setting up the clamping body at a relatively large contact pressure.
  • the energy accumulator associated with a clamping body each has two leg springs arranged on the clamp body, each of which generates an erection force via a relatively large lever arm, but the torques generated by the erection force of the leg springs act in opposite directions, so that the resulting torque difference for setting up the clamping body is advantageously relatively small.
  • the body of a leg spring is arranged in each recess.
  • the leg portions of a leg spring each extend at one or the other end of the body of the leg spring approximately perpendicular to the central axis to opposite sides of the leg spring.
  • Each angled end portion of the leg spring is arranged in a circumferentially extending slot of a wall portion of the clamp body holding cage.
  • the end portions of the radial outer leg springs are used in spaced apart in the circumferential direction of the wall parts, radially outer slots.
  • the end regions of the radially inner leg springs are inserted into radially inner slots of the wall parts which are spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the cylindrical recesses expediently have the approximately circular cylindrical bodies of the leg springs retaining undercuts.
  • These undercuts are structurally particularly simple and effective in that the recesses are formed in a part-cylindrical manner and extend over an angular range which is greater than 180 °.
  • the bodies of the torsion springs are preferably tightly wound.
  • the cylindrical clamping bodies have a cross section with a larger diameter and a smaller diameter, wherein the recesses lie approximately in the direction of the smaller diameter.
  • the clamping bodies have an oval or elliptical cross section. Since the recesses are arranged in those areas of the clamping body that do not come into contact with the inner or outer ring during their function, the contact geometry of the clamping body arrangement is not disturbed in an advantageous manner.
  • the cage may have stops for the clamping body in the clamping or release position, the structurally simple the shape of perpendicular to a wall portion of the cage - A - may have, radially inwardly extending, spaced apart in the circumferential direction stop members.
  • the energy storage in the form of an annular groove spring which engages in Worm spring grooves of the clamping body, wherein the Worm spring grooves are designed so that the worm spring on the one hand generates the relatively large contact force between the inner ring and the clamping bodies.
  • the specially trained bottom of the worm feather groove is such that the contact force for the erection moment is generated by a small lever arm by the rolling of the worm spring in the worm spring groove.
  • the bottom of the groove preferably corresponds approximately to a circular arc.
  • the worm spring can preferably be designed so strong that the resulting contact force between the clamping body and the inner ring and the resulting frictional force during slipping of the clamping body is large enough to ensure the damping function. Since the worm spring is guided in the specially designed worm spring groove of the clamp body and the lever arm of the worm spring force and the worm spring radius always remain constant because of the special design of the groove, the scattering of the Anfederungskraft the clamp body can be kept small in an advantageous manner. Because of the achievable with a worm spring simple structure of the present freewheel assembly, a significant cost reduction can be achieved. The worm spring advantageously has a longer life, because it snuggles well into the Klemm emotionsnut.
  • Figure 1 shows a clamp body with two torsion springs
  • Figure 2 is a perspective view seen from the side arranged in a cage of a freewheel assembly according to a first embodiment of the present invention leg spring, wherein for better visibility of the associated clamping body is not shown;
  • Figure 3 shows the arrangement of Figure 2, wherein a clamping body is shown
  • Figure 4 is a representation for explaining the balance of power
  • Figure 5 shows a development of the present invention.
  • the following considerations led to the invention. If you press the clamp body to produce a relatively high friction between the sprags and the inner ring of the freewheel assembly by a strong spring force strong against the inner ring, you have to ensure that the force to set up the clamp body in the release or clamping direction is relatively small. This can be achieved by either two leg springs are used in a large lever arm for generating the erection force whose torques act in different directions, the torque difference, which is relevant for setting up the clamping body is relatively small. However, the frictional forces generated by the two torsion springs add up.
  • the torque can be generated by a very small lever arm, which is kept constant over the entire clamping process. This can be ensured by a special groove for guiding the worm spring.
  • a clamping body 1 known per se which is for example oval or elliptical, has a larger diameter 2 and a smaller diameter 3 in cross-section.
  • the central axis of the cylindrical clamping body 1 is denoted by 4.
  • the clamping body 1 with respect to the central axis 4 opposite two cylindrical recesses 5, 6, which extend parallel to the central axis 4.
  • a leg spring 8 is inserted in the recess 5, which has an undercut 7, a leg spring 8 is inserted. More specifically, the recess 5 extends over an angular range which is greater than 180 °, so that the undercut 7 is formed for the body of the leg spring 8.
  • the leg springs 8, 9 each comprise a helically wound body, at the ends of leg portions are attached, which extend at 90 ° to the direction of the spring body.
  • the leg spring 8 has in the from the figures 1 and Fig. 2 shows a leg part 13 which is fixed with a bent end portion 14 in a circumferentially extending slot 15 of the wall portion 11 of the cage and a leg portion 16, with its bent end portion 17 in a circumferential direction of the wall portion 12 of the cage extending slot 18 is inserted.
  • the leg spring 9 comprises a leg portion 20, whose end portion 19 is inserted into a slot 21, which is located radially inside it elongated hole 15 in the wall portion 11.
  • the end region 26 of the other leg part 22 of the leg spring 9 is inserted into a slot 23 extending in the circumferential direction of the wall part 12, which slot is located radially inside the wall part 12.
  • FIG. 3 shows the arrangement of FIG. 2, but with the clamping body 1 assigned to the leg springs 8 and 9 shown.
  • the clamping body 1 has along its central axis 4 extending, projecting on both sides pin parts 24 which are mounted in corresponding recesses 25 of the wall parts 11 and 12.
  • leg spring 8 exerts a force acting in the direction of the arrow 27 in the direction of the inner ring 31 due to their applied by the anchoring of their leg portions 13, 16 bias.
  • leg spring 9 generates a contact force 27 in the direction of the inner ring 31 due to its anchoring of the leg parts 20, 22 in the wall parts 11, 12 of the cage (arrow 29). It can be seen that the applied in the direction of arrows 27 and 29 contact forces of the leg springs 8 and 9 add, so that a high frictional force is generated for the damping of the freewheel assembly.
  • the resulting from the generated erection direction of rotation of the clamp body 1 is designated in the figure 4 with 30.
  • the frictional force for damping is generated by a worm spring known per se, which engages in a worm-spring groove 41 of a clamping body 42, as indicated schematically by the line 40 ,
  • the clamping body 42 is pressed against the inner ring 43.
  • the worm spring 40 is designed so strong that the resulting contact force between the inner ring 43 and the clamping body 42 and thereby when sliding the frictional force are large enough to ensure the damping function. Since this contact force for the springing of the clamping body 42 is much too large, a reduction of the lever arm for the erection moment is achieved by inserting the worm spring 40 in a specially designed worm spring groove 41.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine umschaltbare Freilaufanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, bei der zwischen einem Außenring und einem Innenring (31) in einem Käfig gehaltene Klemmkörper (1) angeordnet sind, wobei jeweils ein Klemmkörper (1) durch einen Energiespeicher (8,9) gegen den Innenring (31) mit einer relativ großen Kraft drückbar ist und wobei der Klemmkörper (1) durch einen Umschaltmechanismus in die Freigaberichtung oder in die Klemmrichtung aufstellbar ist. Der Energiespeicher (8,9) ist so bemessen, dass er eine relativ kleine Aufstellkraft zum Aufstellen der Klemmkörper (1) erzeugt. Dabei kann der Energiespeicher für einen Klemmkörper (1) zwei am Klemmkörper (1) angeordnete Schenkelfedern umfassen. Er kann aber auch die Form einer Wurmfeder (40) aufweisen, die die Klemmkörper (1) umgibt und in spezielle Wurmfedernuten (41) derselben eingreift.

Description

Umschaltbare Freilaufanordnunq für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 102 43 535 A1 geht ein stufenlos verstellbares Getriebe hervor, das eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle umfasst, die parallel zueinander in einem Getriebegehäuse verdrehbar gelagert ausgerichtet sind. Die beiden Wellen sind über eine Exzentereinrichtung der Antriebswelle und eine auf der Abtriebswelle angeordnete Freilaufeinrichtung sowie eine die Exzentereinrichtung und die Freilaufeinrichtung verbindende Verbindungseinπchtung miteinander verbunden. Die Exzentereinrichtung besteht aus mehreren Exzentereinheiten, die axial nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die Freilaufeinrichtung besteht aus mehreren Freilaufeinheiten, die auf der Abtriebswelle axial nebeneinander angeordnet sind. Zur Bildung jeder Exzentereinheit weist die Antriebswelle einen gegenüber ihrer Rotationsachse exzentrisch versetzten Führungsbereich auf, auf dessen Mantelfläche ein Exzenterbauteil verdrehbar gelagert ist. Auf dem Exzenterbauteil ist bei der Ausgestaltung des stufenlosen Getriebes als Kurbel-CVT (Continous Variable Transmission) wenigstens eine Pleuelstange verdrehbar angeordnet.
Durch die Verdrehung einer in einer Ausnehmung der Antriebswelle angeordneten Verstellwelle wird das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterbauteiles in Bezug auf die Rotationsachse der Antriebswelle verändert.
Die auf der Abtriebswelle angeordneten Freilaufeinheiten besitzen jeweils Klemmkörper, die zwischen einem durch einen Bereich der Abtriebswelle gebildeten Innenring und einem Außenring angeordnet sind, wobei die Flächen des Außenringes und des Innenringes derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Klemmkörper in einer Relativverdrehrichtung zwischen Innenring und Außenring diese Verdrehung blockieren können, sodass der Außenring und der Innenring gemeinsam verdreht werden. In der anderen Relativverdrehrichtung zwischen dem Außenring und dem Innenring wird keine Sperrwirkung durch die Klemmkörper bewirkt. Die einzelnen Klemmkörper werden in Sperrrichtung beaufschlagt, was durch wenigstens ein Federelement erfolgen kann. Die einzelnen Klemmkörper sind über wenigstens einen Käfig in der Umfangsrichtung zueinander positioniert. Aus der DE 102 43 533 A1 ist ferner eine Umschalteinrichtung bekannt, die zur Umschaltung der Sperrfunktion des Freilaufes dient. Diese Umschalteinrichtung umfasst mehrere Umschalteinheiten, die jeweils zwischen benachbarten Klemmkörpern angeordnet sind. Die Umschalteinheiten sind synchron betätigbar und besitzen Umschaltmittel, die jeweils einen verdrehbaren scheibenförmigen Bereich sowie einen, vorzugsweise aus einem profilierten Stab bestehenden, profilierten Bereich besitzen. Am profilierten Bereich ist eine Schenkelfeder vorgesehen, die zwischen dem profilierten Bereich und einem Klemmkörper verspannbar ist. Hierfür besitzt die Schenkelfeder einen Schenkel, der einen Klemmkörper in die entsprechende Sperrrichtung beaufschlagen kann. Die Schenkelfeder und die profilierten Bereiche sind gegenüber der Rotationsachse des scheibenförmigen Bereiches exzentrisch angeordnet, so dass bei einer Rotation des scheibenförmigen Bereiches eine umfangsmäßige Verlagerung der Schenkelfeder und der profilierten Bereiche stattfindet. Durch Verdrehen der scheibenförmigen Bereiche um ca. 180° ändert sich die Verspannungsrichtung bzw. die Kraftrichtung der Schenkelfeder. Auf diese Weise kann eine dem Zugbetrieb eines Kraftfahrzeuges bzw. eine für eine Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges entsprechende Relativposition eingestellt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine umschaltbare Freilaufeinrichtung so auszugestalten, dass bei einer guten Funktion eine extrem platzsparende Klemmkörperanordnung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Umschaltbare Freilaufeinrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges gelöst, bei der zwischen einem Außenring und einem Innenring in einem Käfig gehaltene Klemmkörper angeordnet sind, wobei jeweils ein Klemmkörper durch einen Energiespeicher gegen den Innenring mit einer relativ großen Anpresskraft drückbar ist und wobei der Klemmkörper durch einen Umschaltmechanismus in die Freigaberichtung oder in die Klemmrichtung aufstellbar ist. Dabei ist der Energiespeicher so bemessen, dass er bei einer relativ großen Anpresskraft eine relativ kleine Aufstellkraft zum Aufstellen der Klemmkörper erzeugt.
Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der einem Klemmkörper zugeordnete Energiespeicher jeweils zwei an dem Klemmkörper angeordnete Schenkelfedern auf, von denen jede eine Aufstellkraft über einen relativ großen Hebelarm erzeugt, wobei jedoch die durch die Aufstellkraft der Schenkelfedern erzeugten Drehmomente in entgegengesetzte Richtungen wirken, sodass die sich ergebende Drehmomentdifferenz zum Aufstellen der Klemmkörper vorteilhafterweise relativ klein ist. Zweckmäßigerweise liegen sich in Bezug auf die Mittelachse des Klemmkörpers zwei zylindrische Aussparungen gegenüber, die sich parallel zur Mittelachse erstrecken. In jeder Aussparung ist der Körper einer Schenkelfeder angeordnet. Die Schenkelteile einer Schenkelfeder erstrecken sich jeweils am einen bzw. anderen Ende des Körpers der Schenkelfeder etwa senkrecht zur Mittelachse zu sich gegenüberliegenden Seiten der Schenkelfeder. Jeder abgewinkelte Endbereich der Schenkelfeder ist in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langloch eines Wandteiles des die Klemmkörper haltenden Käfigs angeordnet. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die zur Umschaltung der Freilaufeinrichtung vorgesehenen Federelemente nicht zwischen den einzelnen Klemmkörpern im Käfig, sondern in den zylinderförmigen Aussparungen der Klemmkörper eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich eine extrem platzsparende Klemmkörperanordnung.
Die Endbereiche der radialen äußeren Schenkelfedern sind in in der Umfangsrichtung der Wandteile voneinander beabstandeten, radial äußeren Langlöchern eingesetzt. Die Endbereiche der radial inneren Schenkelfedern sind in in der Umfangsrichtung voneinander beabstan- dete, radial innere Langlöcher der Wandteile eingesetzt.
Um zu verhindern, dass sich die Schenkelfedem aus den Aussparungen lösen, weisen die zylindrischen Aussparungen zweckmäßigerweise die etwa kreiszylinderförmigen Körper der Schenkelfedern festhaltende Hinterschneidungen auf. Konstruktiv besonders einfach und effektiv werden diese Hinterschneidungen dadurch gebildet, dass die Aussparungen teilzylinder- förmig ausgebildet sind und sich über einen Winkelbereich erstrecken, der größer als 180° ist.
Zur Erzeugung einer großen Anpresskraft sind die Körper der Schenkelfedern vorzugsweise dicht gewickelt.
Die zylindrischen Klemmkörper besitzen einen Querschnitt mit einem größeren Durchmesser und einem kleinerem Durchmesser, wobei sich die Aussparungen etwa in der Richtung des kleineren Durchmessers gegenüberliegen. Insbesondere weisen die Klemmkörper einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf. Da die Aussparungen in denjenigen Bereichen der Klemmkörper angeordnet sind, die während ihrer Funktion nicht in Kontakt zu den Innen- bzw. Außenring treten, wird die Kontaktgeometrie der Klemmkörperanordnung in vorteilhafter Weise nicht gestört.
Der Käfig kann Anschläge für die Klemmkörper in der Klemm- oder Freigabeposition aufweisen, die konstruktiv einfach die Form von sich senkrecht zu einem Wandteil des Käfigs - A - erstreckenden, radial innen liegenden, in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Anschlagteilen aufweisen können.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist der Energiespeicher die Form einer ringförmigen Nutfeder auf, die in Wurmfedernuten der Klemmkörper eingreift, wobei die Wurmfedernuten so gestaltet sind, dass die Wurmfeder einerseits die relativ große Anpresskraft zwischen dem Innenring und den Klemmkörpern erzeugt. Andererseits ist der speziell ausgebildete Boden der Wurmfedernut so beschaffen, dass die Anpresskraft für das Aufstellmoment über einen kleinen Hebelarm durch das Abrollen der Wurmfeder in der Wurmfedernut erzeugt wird. Der Boden der Nut entspricht vorzugsweise etwa einem Kreisbogen. Die Wurmfeder kann vorzugsweise so stark ausgelegt werden, dass die entstehende Anpresskraft zwischen dem Klemmkörper und dem Innenring und die dadurch entstehende Reibkraft beim Rutschen der Klemmkörper groß genug ist, um die Dämpfungsfunktion sicherzustellen. Da die Wurmfeder in der speziell ausgestalteten Wurmfedernut des Klemmkörpers geführt ist und der Hebelarm der Wurmfederkraft und der Wurmfederradius wegen der speziellen Ausgestaltung der Nut stets konstant bleiben, kann die Streuung der Anfederungskraft der Klemmkörper in vorteilhafter Weise klein gehalten werden. Wegen des mit einer Wurmfeder erreichbaren einfachen Aufbaues der vorliegenden Freilaufanordnung kann eine erhebliche Kostenreduzierung erzielt werden. Die Wurmfeder besitzt vorteilhafterweise eine längere Lebensdauer, weil sie sich gut in die Klemmkörpernut einschmiegt.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Klemmkörper mit zwei Schenkelfedern;
Figur 2 in perspektivischer Darstellung von der Seite her gesehen die in einem Käfig einer Freilaufanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordneten Schenkelfedem , wobei zur besseren Sichtbarkeit der zugeordnete Klemmkörper nicht dargestellt ist;
Figur 3 die Anordnung der Figur 2, wobei ein Klemmkörper dargestellt ist;
Figur 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Kräfteverhältnisse; und
Figur 5 eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung. Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Wenn man die Klemmkörper zur Erzeugung einer relativ hohen Reibung zwischen den Klemmkörpern und dem Innenring der Freilaufanordnung durch eine starke Federkraft stark gegen den Innenring drückt, muss man dafür sorgen, dass die Kraft zum Aufstellen der Klemmkörper in die Freigabe- oder Klemmrichtung relativ klein wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass entweder bei einem großen Hebelarm zur Erzeugung der Aufstellkraft zwei Schenkelfedern verwendet werden, deren Drehmomente in unterschiedliche Richtungen wirken, wobei die Drehmomentdifferenz, die zum Aufstellen der Klemmkörper maßgeblich ist, relativ klein ist. Die durch die beiden Schenkelfedern erzeugten Reibkräfte summieren sich jedoch.
In dem Fall, in dem die hohe Reibkraft durch eine Wurmfeder erzeugt wird, kann das Drehmoment über einen sehr kleinen Hebelarm erzeugt werden, der über den ganzen Spannvorgang konstant gehalten wird. Dies lässt sich durch eine spezielle Nut zur Führung der Wurmfeder sicherstellen.
Gemäß Figur 1 weist ein an sich bekannter Klemmkörper 1 , der beispielsweise oval oder elliptisch ausgebildet ist, im Querschnitt einen größeren Durchmesser 2 und einen kleineren Durchmesser 3 auf. Die Mittelachse des zylindrischen Klemmkörpers 1 ist mit 4 bezeichnet.
Vorzugsweise in der Richtung des kleineren Durchmessers 3 weist der Klemmkörper 1 in Bezug auf die Mittelachse 4 sich gegenüberliegend zwei zylinderförmige Aussparungen 5, 6 auf, die sich parallel zur Mittelachse 4 erstrecken. In die Aussparung 5, die eine Hinterschnei- dung 7 aufweist, ist eine Schenkelfeder 8 eingesetzt. Genauer gesagt erstreckt sich die Aussparung 5 über einen Winkelbereich, der größer als 180° ist, sodass die Hinterschneidung 7 für den Körper der Schenkelfeder 8 gebildet wird.
In der entsprechenden Weise weist die zylindrische Aussparung 6, in die die Schenkelfeder 9 eingesetzt ist, eine Hinterschneidung 10 auf.
Gemäß Figur 2, die zur Verdeutlichung der Anordnung der Schenkelfedem 8, 9 und deren Befestigung in den seitlichen Wandteilen 11 , 12 des die Klemmkörper 1 haltenden Käfigs zeigt, die Klemmkörper 1 nicht eingezeichnet.
In der ersichtlichen Weise umfassen die Schenkelfedern 8, 9 jeweils einen schraubenförmig gewickelten Körper, an dessen Enden Schenkelteile angesetzt sind, die sich unter 90° zur Richtung des Federkörpers erstrecken. Die Schenkelfeder 8 besitzt in den aus den Figuren 1 und 2 ersichtlichen Weise ein Schenkelteil 13, das mit einem abgebogenen Endbereich 14 in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langloch 15 des Wandteiles 11 des Käfigs befestigt ist und ein Schenkelteil 16, das mit seinen umgebogenen Endbereich 17 in ein sich in Umfangsrichtung des Wandteiles 12 des Käfigs erstreckendes Langloch 18 eingesetzt ist.
In der entsprechenden Weise umfasst die Schenkelfeder 9 ein Schenkelteil 20, dessen Endbereich 19 in ein Langloch 21 eingesetzt ist, das sich radial innerhalb es Langloches 15 in dem Wandteil 11 befindet. Der Endbereich 26 des anderen Schenkelteiles 22 der Schenkelfeder 9 ist in ein sich in Umfangsrichtung des Wandteiles 12 erstreckendes Langloch 23 eingesetzt, das sich radial innerhalb des Wandteiles 12 befindet.
Die Figur 3 zeigt die Anordnung der Figur 2, wobei jedoch der den Schenkelfedern 8 und 9 zugeordnete Klemmkörper 1 dargestellt ist. Der Klemmkörper 1 weist entlang seiner Mittelachse 4 verlaufende, nach beiden Seiten vorstehende Zapfenteile 24 auf, die in entsprechenden Aussparungen 25 der Wandteile 11 und 12 gelagert sind.
Im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 4 werden nun die Kräfteverhältnisse näher erläutert, die durch die Schenkelfedern 8, 9 ausgeübt werden. Die Schenkelfeder 8 übt aufgrund ihrer durch die Verankerung ihrer Schenkelteile 13, 16 aufgebrachten Vorspannung eine in der Richtung des Pfeils 27 in Richtung auf den Innenring 31 wirkende Anpresskraft aus. In der entsprechenden Weise erzeugt die Schenkelfeder 9 aufgrund ihrer Verankerung der Schenkelteile 20, 22 in den Wandteilen 11 , 12 des Käfigs eine Anpresskraft 27 in Richtung auf den Innenring 31 aus (Pfeil 29). Es ist erkennbar, dass sich die in Richtung der Pfeile 27 und 29 aufgebrachten Anpresskräfte der Schenkelfedern 8 und 9 addieren, sodass eine hohe Reibkraft für die Dämpfung der Freilaufanordnung erzeugt wird.
Von entscheidender Bedeutung ist es, dass die zur Erzeugung eines Aufstellmomentes der Klemmkörper 1 erzeugten Hebelkräfte relativ klein sind, da sie die auf verschiedenen Seiten der Mittellinie 4 aufgebracht werden und sich somit subtrahieren. Das jeweilige Aufstellmoment ergibt sich somit aus der Differenz der durch die Schenkelfedern 8 und 9 in Gegenrichtung erzeugten Aufstellmomente. Dabei werden die Schenkelfederkraft und die Hebelarme um den Kontaktpunkt zwischen dem Innenring 31 und dem Klemmkörper 1 so abgestimmt, dass nur ein kleines Drehmoment für einen guten Wirkungsgrad bei einer hohen Anpresskraft für eine gute Dämpfung des Freilaufs entsteht. In den Figuren 2 und 3 sind Anschlagteile, die ein Umkippen der Klemmkörper 1 verhindern, mit 28 bezeichnet. Diese ragen vorzugsweise von dem Wandteil 12 ausgehend in Richtung der Mittelachse 4 des Klemmkörpers 1 in Richtung auf das Wandteil 11.
Die sich aus den erzeugten Aufstellmomenten ergebende Drehrichtung des Klemmkörpers 1 ist in der Figur 4 mit 30 bezeichnet.
Im Folgenden wird im Zusammenhang mit der Figur 5 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, bei der die Reibkraft für die Dämpfung durch eine an sich bekannte Wurmfeder erzeugt wird, die, wie schematisch durch die Linie 40 angedeutet, in eine Wurmfedernut 41 eines Klemmkörpers 42 eingreift. Der Klemmkörper 42 wird gegen den Innenring 43 gedrückt. Dabei wird die Wurmfeder 40 so stark ausgelegt, dass die entstehende Anpresskraft zwischen dem Innenring 43 und dem Klemmkörper 42 sowie dadurch beim Rutschen die Reibkraft groß genug sind, um die Dämpfungsfunktion zu gewährleisten. Da diese Anpresskraft für die Anfederung der Klemmkörper 42 viel zu groß ist, wird eine Reduzierung des Hebelarmes für das Aufstellmoment durch Einsetzen der Wurmfeder 40 in eine speziell ausgestaltete Wurmfedernut 41 erreicht. Wenn sich der Klemmkörper 42 auf dem Innenring 43 abwälzt, rollt die Wurmfeder auf dem speziell ausgebildeten Grund der Wurmfedernut 41 derart ab, dass der Hebelarm 44 der Wurmfederkraft und der Wurmfederradius 46, wie in der Figur 5 dargestellt, immer konstant bleiben.. Da alle geometrischen Toleranzen somit ausschließlich im Klemmkörper 42 entstehen, kann die Streuung der Anfederungskraft der Klemmkörper 42 niedrig gehalten werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Figur 5 der Einfachheit halber die Ausgestaltung des Klemmkörpers 42 für nur eine Klemmrichtung dargestellt ist.
Bezuqszeichenliste
Klemmkörper kleiner Durchmesser großer Durchmesser
Mittelachse
Aussparung
Aussparung
Hinterschneidung
Schenkelfeder
Schenkelfeder
Hinterschneidung
Wandteil
Wandteil
Schenkelteil
Endbereich
Langloch
Schenkelteil
Endbereich
Langloch
Endbereich
Schenkelteil
Langloch Endbereich
Schenkelteil
Langloch
Zapfenteil
Aussparung
Endbereich
Pfeil
Anschlussteil
Pfeil
Drehrichtung
Innenring
Wurmfeder
Wurmfedernut Klemmkörper Innenring Hebelarm

Claims

Patentansprüche
1. Umschaltbare Freilaufanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, bei der zwischen einem Außenring und einem Innenring (31) in einem Käfig gehaltene Klemmkörper (1) angeordnet sind, wobei jeweils ein Klemmkörper (1) durch einen Energiespeicher gegen den Innenring (31) mit einer relativ großen Anpresskraft drückbar ist und wobei der Klemmkörper (1 ) durch einen Umschaltmechanismus in die Freigaberichtung oder in die Klemmrichtung aufstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (8, 9; 40) so bemessen ist, dass er über ein kleines Drehmoment eine relativ kleine Aufstellkraft zum Aufstellen der Klemmkörper (1) erzeugt.
2. Freilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher jeweils zwei an einem Klemmkörper (1) angeordnete Schenkelfedern (8, 9) um- fasst, von denen jede eine Aufstellkraft über einen relativ großen Hebelarm erzeugt, wobei jedoch die durch die Aufstellkraft der Schenkelfedern (8, 9) erzeugten Drehmomente in entgegen gesetzte Richtungen wirken, sodass die sich ergebende Drehmomentdifferenz zum Aufstellen der Klemmkörper (1 ) relativ klein ist.
3. Freilaufanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrisch ausgebildete Klemmkörper (1) sich in Bezug auf seine Mittelachse (4) gegenüberliegende, parallel zur Mittelachse (4) erstreckende, zylindrische Aussparungen (5, 6) aufweist, dass in jeder Aussparung (5, 6) der Körper einer Schenkelfeder (8, 9) angeordnet ist, dass die Schenkelteile (13, 16, 20, 22) einer Schenkelfeder (8; 9) sich jeweils am einen bzw. anderen Ende des Körpers der Schenkelfeder (8, 9) etwa senkrecht zur Mittelachse (4) zu sich gegenüberliegenden Seiten der Schenkelfeder (8, 9) erstrecken, und dass die abgewinkelten Endbereiche (14, 17, 19, 26) der Schenkelfedern (8, 9) in sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langlöcher (15, 18, 21, 23) eines Wandteiles (11, 12) des die Klemmkörper (1) haltenden Käfigs angeordnet sind.
4. Freilaufanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche (14, 17) der radial äußeren Schenkelfeder (8) in in der Umfangsrichtung der Wandteile (11; 12) voneinander beabstandete, radial äußere Langlöchern (14, 18) eingesetzt sind.
5. Freilaufanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche (19, 26) der radial inneren Schenkelfedern (9) in in der Umfangsrich- tung der Wandteile (11, 12) voneinander beabstandete, radial innere Langlöcher (21, 23) der Wandteile (11, 12) eingesetzt sind.
6. Freilaufanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Aussparungen (5, 6) die Körper der Schenkelfedern (8, 9) fest haltende Hinterschneidungen (7, 10) aufweisen.
7. Freilaufanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidungen (7, 10) dadurch gebildet sind, dass die Aussparungen (5, 6) teilzylinderförmig ausgebildet sind und sich über einen Winkelbereich erstrecken, der größer als 180° ist.
8. Freilaufanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfedern (8, 9) zur Erzeugung einer großen Anpresskraft dicht gewickelt sind.
9. Freilaufanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Klemmkörper (1) einen Querschnitt mit einem größeren Durchmesser (3) und einem kleinerem Durchmesser (4) besitzen, wobei sich die Aussparungen (5, 6) etwa in der Richtung des kleineren Durchmessers (3) gegenüberliegen.
10. Freilaufanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (1 ) einen ovalen oder elliptischen Querschnitt besitzen.
11. Freilaufanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig Anschläge (28) für die Klemmkörper (1) in der Klemm- oder Freigabeposition aufweist.
12. Freilaufanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge die Form von sich senkrecht zu einem Wandteil (11, 12) des Käfigs erstreckenden, radial innen liegenden, in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Anschlagteilen (28) aufweisen.
13. Freilaufanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher die Form einer ringförmigen Wurmfeder (40) aufweist, die in Wurmfedernuten (41 ) der Klemmkörper (42) eingreift, wobei die Wurmfedernuten (41) jeweils so gestaltet sind, dass die Wurmfeder (40) einerseits eine relativ große Anpresskraft zwischen dem Innenring (43) und den Klemmkörpern (42) erzeugt und wobei der Boden der Wurmfedernut (41) so beschaffen ist, dass die Anfederungskraft für das Aufstellelement über einen kleinen Hebelarm (44) durch das Abrollen der Wurmfeder (40) in der Wurmfedernut (41) erzeugt wird.
14. Freilaufanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Nut (41) etwa einem Kreisbogen entspricht.
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