WO2012084559A1 - Klemmkörper-hülsenfreilauf und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Klemmkörper-hülsenfreilauf und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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Frieder Altmann
Swen DÖRRIE
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    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/069—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by pivoting or rocking, e.g. sprags
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to a sprag freewheel and a method for the production thereof with an inner part with a circular cylindrical outer circumference, an outer part with a circular cylindrical inner circumference and accommodated in a gap space formed by the inner circumference and outer circumference, tiltable in the circumferential direction one behind the other, guided in recesses of a cage clamping body.
  • a generic sprag freewheel such as overrunning clutch is known for example from DE 10 2008 038 060 A1.
  • the clamping body distributed over the circumference are held in an installation position in a cage.
  • an inner peripheral surface is provided by means of corresponding fine machining and hardening methods, for example, bore grinding and hardening, which forms the raceway for the clamping bodies.
  • Such a fine machining of the outer part is expensive and usually vorzuhalten customer.
  • the object of the invention is therefore to propose a cost sprag freewheel, the customer is easy to install and allows defibration of the outer parts.
  • a sprag freewheel such as sprag-type freewheel clutch having an inner part with a circular-cylindrical outer circumference, an outer part with a circular-cylindrical inner circumference, and a clamping body arranged in recesses of a cage and accommodated in a gap space formed by the inner circumference and outer circumference dissolved, wherein the clamping body are arranged in a radially inwardly open sleeve, the sprag freewheel by means of the sleeve in the outer part is rotatably inserted and for the clamping body on a inner peripheral surface of the sleeve, a raceway is formed.
  • This embodiment of a sprag freewheel the contact surface between the clamping bodies and the outer part is displaced into the assembly with the clamping bodies, so that this module determines the function of a sprag freewheel as delivery component and all tracks of the sprag freewheel are presented in an assembly.
  • the raceways of the sprag freewheel can be closely coordinated.
  • a refinement of the inner circumference of the outer part can take place in that the material and surface properties of the inner circumference of the outer part only have to be prepared for receiving the sleeve. For example, elaborate finishing steps such as bore grinding and hardening process on the inner circumference can be avoided.
  • the sleeve with the outer part are pressed by means of a press fit, so that no further precautions must be taken on the inner circumference of the outer part except the tolerances for the fit.
  • an embodiment is provided with a sleeve, which is formed in a raw state in cross-section L-shaped and crimped after insertion of the clamping body to form a U-shaped cross-section cross section.
  • a sleeve can be thermoformed as a blank tool falling, with only possibly necessary hardening process can be applied.
  • the tool-falling surface of the sleeve is of sufficient quality for the formation of the outer circumference relative to the outer part and for the formation of the raceway for the clamping body.
  • the cage is inserted with the clamping bodies received therein in a reliable manner. Subsequently, the outer circumference of the sleeve is crimped radially inward, so that the cross-sectionally U-shaped radially inwardly open sleeve is produced.
  • the clamping body Due to the two radially inwardly drawn walls such as rims of the sleeve, the clamping body are axially supported on both sides. This rigid design of the assembly with the clamping bodies IVIontage the assembly on the outer part is much easier.
  • the assembly consisting of sleeve, cage and clamping bodies can be mounted on a with respect to the required hardness and surface properties appropriately prepared tread of the inner part.
  • an inner ring for example a solid or made of sheet metal inner ring may be added to the inside of the clamp body of a corresponding assembly having a corresponding inner circumference and during assembly the inner part is rotatably attached, for example, is shrunk.
  • the raceway of the inner ring manufacturer can be provided by the manufacturer of the assembly.
  • the outer ring may be a ring member with the inner circumference for the sleeve or a housing in which a corresponding circular receiving opening is provided.
  • the inner part may for example be a shaft.
  • the sprag clutches can be used, for example, in drive units such as actuators or electric motors, in particular in industrial applications or motor vehicles, which are decoupled from the driven device in a direction of rotation in the idling mode or rollover mode of the sprag and in the other direction of rotation the torque in the blocking mode of the sprag to be driven device, or enable a freewheel in one direction and lock or brake in the other direction against a housing.
  • the object is further achieved by a method for producing a clamping body freewheel having an inner part with a circular cylindrical outer circumference, an outer part with a circular cylindrical inner circumference and accommodated in a gap space formed by the inner circumference and outer circumference, tiltable in the circumferential direction one behind the other, guided in recesses of a cage clamping body , wherein the clamping body are inserted into a cross-sectionally L-shaped sleeve, the sleeve is crimped on one side radially inward to form a U-shaped cross-section and the sleeve is pressed with the inner circumference of the outer part.
  • Figure 2 shows a schematic section through the sprag freewheel of Figure 1 along a further sectional plane.
  • Figures 1 and 2 show the sprag freewheel 1 along two sectional planes with the outer part 2 and the inner part 3.
  • the outer part 2 has a circular cylindrical inner circumference 4 and the inner part 3 a circular cylindrical outer periphery 5, which include the gap space 6, in the over the circumference distributed and arranged in the circumferential direction one behind the other tiltably the clamping body 7 are arranged.
  • the clamping body are positioned at a predetermined distance in recesses 8 of the cage 9 is pivotally received, so that switches in a relative rotation of outer part 2 and inner part in a first direction of rotation of the sprag 1 in the rollover mode, in which the pivoting to a small effective radius clamp body 7 on the the inner part 3 and the outer part 2 associated raceways 10, 11 slide.
  • asymmetrically designed clamping body 7 pivot in the opposite direction of rotation and thus larger effective radii and thus block the rotatability of the inner part 3 and outer part 2 against each other.
  • the radially inwardly open sleeve 13 is integrated into the assembly 12, by means of the inner peripheral surface 17 the Runway 10 forms and is pressed into the outer part 2. In this way, a complex processing of the inner circumference 4 of the outer part can be omitted.
  • the sleeve 13 is produced, for example, as a cross-sectionally L-shaped blank, for example by means of a deep-drawing process, and contains the raceway 10 preferably as a tool.
  • One of the walls 14, 15 is used during assembly of the fitted with the clamping bodies 7 cage 9 as an axial stop, while the other wall 15, 14 is made by inserting the cage 9 by crimping.
  • the adjustment of the accuracy and tolerance of the raceway 11 can be integrated into the manufacturer area by an inner ring 16, which is integrated radially inside the assembly 12.
  • the inner ring 16 is rotatably connected to the inner part 3, for example, shrunk. It is understood that inner ring 16 and inner part 3 may be integrally formed.
  • the assembly 12 is formed from the sleeve 13 and the inserted in this cage 9 with the clamping bodies 7. The assembly of this assembly 12 of the sprag freewheel 1 is then carried out by sliding on an inner part 3 with appropriately prepared raceway eleventh

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf (1) und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7). Um die Montage des Klemmkörperfreilaufs (1) verbessern und den Innenumfang (4) des Außenteils (2) entfeinern zu können, werden die Klemmkörper (7) in einer nach radial innen geöffneten Hülse (13) angeordnet und der Klemmkörperfreilauf (1) mittels der Hülse (13) in das Außenteil (2) drehfest eingebracht, wobei die Klemmkörper (7) auf einer Innenumfangsfläche (17) der Hülse (13) abwälzen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Klemmkörper-Hülsenfreilauf und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in einem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper. Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsgemäßer Klemmkörperfreilauf wie Freilaufkupplung ist beispielsweise aus der DE 10 2008 038 060 A1 bekannt. Hierbei werden die Klemmkörper über den Umfang verteilt auf einer Einbauposition in einem Käfig gehalten. An dem Innenumfang des Außenteils ist eine Innenumfangs- fläche mittels entsprechender Feinbearbeitungs- und Härtungsverfahren, beispielsweise Bohrungsschleifen und Härten vorgesehen, die die Laufbahn für die Klemmkörper bildet. Eine derartige Feinbearbeitung des Außenteils ist aufwendig und zumeist kundenseitig vorzuhalten. Durch die Trennung der Fertigungs- und Montageschritte des Käfigs mit den Klemmkörpern und des Außenteils, beispielsweise lieferanten- und kundenseitig, sind enge Abstimmungen der Oberflächengüte, Toleranz und Härte nötig. Die Montage des Käfigs mit den exakt im Innenumfang zu positionierenden Klemmkörpern am Innenumfang des Außenteils ist aufwendig und fehlerbehaftet und wird von Anwendern nur ungern in Eigenarbeit durchgeführt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen kostengünstigen Klemmkörperfreilauf vorzuschlagen, der kundenseitig einfach montierbar ist und eine Entfeinerung der Außenteile erlaubt. Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Klemmkörperfreilauf wie Klemmkörper- Hülsenfreilauf mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in ei- nem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper gelöst, wobei die Klemmkörper in einer nach radial innen geöffneten Hülse angeordnet sind, der Klemmkörperfreilauf mittels der Hülse in das Außenteil drehfest eingebracht ist und für die Klemmkörper auf einer Innenumfangsfläche der Hülse eine Laufbahn gebildet ist. Durch diese Ausgestaltung eines Klemmkörperfreilaufs wird die Kontaktfläche zwischen den Klemmkörpern und dem Außenteil in die Baugruppe mit den Klemmkörpern verlagert, so dass diese Baugruppe als Lieferbauteil die Funktion eines Klemmkörperfreilaufs festlegt und alle Laufbahnen des Klemmkörperfreilaufs in einer Baugruppe dargestellt werden. Auf diese Weise können die Laufbahnen des Klemmkörperfreilaufs eng aufeinander abgestimmt werden. Gleichzeitig kann eine Entfeinerung des Innenumfangs des Außenteils erfolgen, indem die Material- und Oberflächenbeschaffenheit des Innenumfangs des Außenteils lediglich für eine Aufnahme der Hülse vor- bereitet werden muss. Es können beispielsweise aufwendige Feinbearbeitungsschritte wie Bohrungsschleifen und Härte verfahren am Innenumfang vermieden werden. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Hülse mit dem Außenteil mittels eines Presssitzes ver- presst werden, so dass an dem Innenumfang des Außenteil außer den Toleranzen für die Passung keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist ein Ausführungsbeispiel mit einer Hülse versehen, die in einem Rohzustand im Querschnitt L-förmig ausgebildet und nach einem Einlegen der Klemmkörper zur Ausbildung eines U-för- migen Querschnitts umgebördelt ist. Eine derartige Hülse kann als Rohteil werkzeugfallend tiefgezogen sein, wobei lediglich gegebenenfalls notwendige Härteverfahren angewendet werden. Die werkzeugfallende Oberfläche der Hülse ist dabei für die Bildung des Außenumfangs gegenüber dem Außenteil und zur Bildung der Laufbahn für die Klemmkörper von ausreichender Qualität. In ein L-förmiges Rohteil wird beispielsweise der Käfig mit den darin ver- liersicher aufgenommenen Klemmkörpern eingelegt. Anschließend wird der Außenumfang der Hülse nach radial innen umgebördelt, so dass die im Querschnitt U-förmig nach radial innen offene Hülse hergestellt wird.
Durch die beiden nach radial innen gezogenen Wandungen wie Borde der Hülse sind die Klemmkörper axial beidseitig abgestützt. Durch diese steife Ausgestaltung der Baugruppe mit den Klemmkörpern wird die IVIontage der Baugruppe auf dem Außenteil wesentlich vereinfacht.
Im Weiteren kann die Baugruppe bestehend aus Hülse, Käfig und Klemm- körpern auf eine bezüglich den geforderten Härte- und Oberflächeneigenschaften entsprechend vorbereitete Lauffläche des Innenteils aufgezogen werden. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn neben der Laufbahn für das Außenteil auch die Laufbahn für das Innenteil bereits an der Baugruppe mit den Klemmkörpern vorgesehen wird. Hierzu kann an der Innenseite der Klemmkörper einer entsprechenden Baugruppe ein Innenring, beispielsweise ein massiver oder aus Blech hergestellter Innenring aufgenommen sein, der einen entsprechenden Innenumfang aufweist und während der Montage auf dem Innenteil drehfest befestigt wird, beispielsweise aufgeschrumpft wird. Auf diese Weise kann auch die Laufbahn des Innenrings herstellerseitig von dem Hersteller der Baugruppe vorgesehen werden. Der Außenring kann ein Ringteil mit dem Innenumfang für die Hülse oder ein Gehäuse sein, in dem eine entsprechende kreisrunde Aufnahmeöffnung vorgesehen ist. Das Innenteil kann beispielsweise eine Welle sein. Der Klemmkörperfreilauf kann beispielsweise in Antriebseinheiten wie Aktoren oder E- lektromotoren insbesondere in Industrieanwendungen oder Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, die in eine Drehrichtung im Leerlaufmodus oder Überrollbetrieb des Klemmkörperfreilaufs von der angetriebenen Vorrichtung abgekoppelt sind und in die andere Drehrichtung der im Sperrbetrieb des Klemmkörperfreilaufs ein Drehmoment auf eine anzutreibende Vorrichtung übertragen, beziehungsweise in eine Drehrichtung einen Freilauf ermöglichen und in die andere Drehrichtung gegen ein Gehäuse sperren oder bremsen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Klemmkörperfreilaufs mit einem Innenteil mit einem kreiszylindrischen Außenumfang, einem Außenteil mit einem kreiszylindrischen Innenumfang und in einem durch den Innenumfang und Außenumfang gebildeten Spaltraum untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen eines Käfigs geführte Klemmkörper gelöst, wobei die Klemmkörper in eine im Querschnitt L-förmige Hülse eingelegt werden, die Hülse einseitig nach radial innen zur Ausbildung eines U-förmigen Quer- Schnitts umgebördelt wird und die Hülse mit dem Innenumfang des Außenteils verpresst wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch einen Klemmkörperfreilauf und
Figur 2 einen schematischen Schnitt durch den Klemmkörperfreilauf der Figur 1 entlang einer weiteren Schnittebene. Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Figuren 1 und 2 zeigen den Klemmkörperfreilauf 1 entlang zweier Schnittebenen mit dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3. Das Außenteil 2 weist einen kreiszylindrischen Innenumfang 4 und das Innenteil 3 einen kreiszylindrischen Außenumfang 5 auf, die den Spaltraum 6 einschließen, in dem über den Umfang verteilt und in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet verkippbar die Klemmkörper 7 angeordnet sind. Die Klemmkörper sind auf vorgegebenen Abstand positioniert in Ausnehmungen 8 des Käfigs 9 verschwenkbar aufgenommen, so dass bei einer Relativverdrehung von Außenteil 2 und Innenteil in eine erste Drehrichtung der Klemmkörperfreilauf 1 in den Überrollmodus schaltet, in dem die auf einen kleinen Wirkradius verschwenkenden Klemmkörper 7 auf den dem Innenteil 3 und dem Außenteil 2 zugeordneten Laufbahnen 10, 11 gleiten. Bei einer Drehrichtungsumkehr verschwenken die bezüglich ihren Gleitradien asymmetrisch ausgebildeten Klemmkörper 7 in entgegengesetzte Drehrichtung und damit zu größeren Wirkradien und blockieren damit die Verdrehbarkeit von Innenteil 3 und Außenteil 2 gegeneinander.
Um die Genauigkeit und Toleranz der Laufbahn 10 auf die Herstellerseite der aus den Klemmkörpern 7 und dem Käfig gebildeten Baugruppe 12 zu verlegen, ist radial außerhalb der Klemmkörper 7 die radial nach innen offene Hülse 13 in die Baugruppe 12 integriert, die mittels der Innenumfangsfläche 17 die Laufbahn 10 bildet und in das Außenteil 2 eingepresst wird. Auf diese Weise kann eine aufwendige Bearbeitung des Innenumfangs 4 des Außenteils entfallen. Die Hülse 13 wird beispielsweise als im Querschnitt L-förmiges Rohteil bei- spielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt und enthält die Laufbahn 10 bevorzugt werkzeugfallend. Eine der Wandungen 14, 15 dient bei der Montage des mit den Klemmkörpern 7 bestückten Käfigs 9 als Axialanschlag, während die andere Wandung 15, 14 nach dem Einlegen des Käfigs 9 durch Umbördeln hergestellt wird.
Die Einstellung der Genauigkeit und Toleranz der Laufbahn 11 kann durch einen in die Baugruppe 12 radial innen integrierten Innenring 16 in den Herstellerbereich dieser integriert werden. Hierbei kann zumindest die Laufbahn 11 des Innenrings 16 gehärtet sein. Der Innenring 16 wird mit dem Innenteil 3 drehfest verbunden, beispielweise aufgeschrumpft. Es versteht sich, dass Innenring 16 und Innenteil 3 einteilig ausgebildet sein können. Hierbei ist die Baugruppe 12 aus der Hülse 13 und dem in diese eingelegten Käfig 9 mit den Klemmkörpern 7 gebildet. Die Montage dieser Baugruppe 12 des Klemmkörperfreilaufs 1 erfolgt dann durch Aufschieben auf ein Innenteil 3 mit entsprechend vorbereiteter Laufbahn 11.
Bezugszeichenliste
1 Klemmkörperfreilauf
2 Außenteil
3 Innenteil
4 Innenumfang
5 Außenumfang
6 Spaltraum
7 Klemmkörper
8 Ausnehmung
9 Käfig
10 Laufbahn
11 Laufbahn
12 Baugruppe
13 Hülse
14 Wandung
15 Wandung
16 Innenring
17 Innenumfangsfläche

Claims

Patentansprüche
Klemmkörperfreilauf (1) mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Um- fangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) in einer nach radial innen geöffneten Hülse (13) angeordnet sind, der Klemmkörperfreilauf (1) mittels der Hülse (13) in das Außenteil (2) drehfest eingebracht ist und für die Klemmkörper (7) auf einer Innenumfangsfläche (17) der Hülse (13) eine Laufbahn (10) gebildet ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) in einem Rohzustand im Querschnitt L-förmig ausgebildet und nach einem Einlegen der Klemmkörper (7) zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) werkzeugfallend tiefgezogen ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) in das Außenteil (2) eingepresst ist.
Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) mittels jeweils einer Wandung (14, 15) der Hülse (13) axial beidseitig abgestützt sind. Klemmkörperfreilauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Baugruppe (12) mit dem Käfig (9), den Klemmkörpern (7) und der Hülse (13) ein Innenring (16) mit einem Innenumfang mit einer Laufbahn ( 1) für die Klemmkörper (7) vorgesehen ist, der mittels eines Presssitzes mit dem Innenteil (3) verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines Klemmkörperfreilaufs (1) mit einem Innenteil (3) mit einem kreiszylindrischen Außenumfang (5), einem Außenteil (2) mit einem kreiszylindrischen Innenumfang (4) und in einem durch den Innenumfang (4) und Außenumfang (5) gebildeten Spaltraum (6) untergebrachte, in Umfangsrichtung kippbar hintereinander angeordnete, in Ausnehmungen (8) eines Käfigs (9) geführte Klemmkörper (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (7) in eine im Querschnitt L-förmige Hülse (13) eingelegt werden, die Hülse (13) einseitig nach radial innen zur Ausbildung eines U-förmigen Querschnitts umgebördelt wird und die Hülse (13) mit dem Innenumfang (4) des Außenteils (2) verpresst wird.
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