WO2016138896A1 - Freilaufeinrichtung für ein automatikgetriebe - Google Patents

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WO2016138896A1
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ramp
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Alexander Reimchen
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Definitions

  • the invention relates to a freewheel device for an automatic transmission of a motor vehicle, comprising a rotatable inner ring and a stationary fixed outer ring and a radially arranged between the inner ring and the outer ring-arranged cage for receiving clamping bodies.
  • freewheel devices are known, for example, from DE 10 2009 037 255 A1 and DE 10 2010 053 358 A1.
  • Freewheel devices in particular roller freewheels allow rotation in a defined direction of rotation, while the rotation in the other direction can be blocked by the clamping rollers jamming on clamping ramps.
  • the field of application of such freewheel devices extends in particular to torque converter or automatic transmissions in the motor vehicle sector or in corresponding industrial machines.
  • the roller freewheel disclosed in DE 10 2009 037 255 A1 comprises a cylindrical outer ring with clamping ramps formed on the inner surface, a plurality of clamping rollers which are spring-loaded against the clamping ramps, and a cage arranged non-rotatably in the outer ring, on which the clamping rollers are accommodated and on which springing the pinch rollers serving springs are arranged on cage webs.
  • the cage bars extend between two cage rings.
  • the clamping roller freewheel known from DE 10 2010 053 358 A1 has an outer ring which, via an eyelet, extends from a connecting rod over a front given angle is transmitted to transmit torque over this angular range in the clamping operation of the pinch rollers on the inner ring, while in a return movement of the connecting rod of the pinch roller freewheel is rolled over in idle mode.
  • an eyelet can also serve for stationary fixing of the outer ring.
  • the outer ring it is also customary for the outer ring to have a structure or geometry on the outer circumferential surface which serves to fix the outer ring in a stationary manner.
  • freewheel devices in automatic transmissions are used as support elements and backstops to realize shifting operations.
  • the outer ring is fixed in the housing stationary, wherein this as previously explained on its outer peripheral surface has a geometry.
  • the outer rings are heavily loaded by tangential forces and therefore have a solid construction.
  • the geometry is produced on the outer peripheral surface of the outer ring by broaching, bumping or milling. Due to these methods for forming the geometry on the outer peripheral surface of the outer ring, the production of the outer ring is relatively time consuming and costly. Other processes, such as sintering or forging, are less likely due to additional, resulting disadvantages.
  • the object of the present invention is to provide a production technology optimized freewheel device, which is particularly simple, fast and inexpensive to produce.
  • the outer ring consists at least of a support ring and a retaining ring arranged radially on an outer peripheral surface of the support ring and non-rotatably connected to the support ring, wherein the support ring is provided for receiving tangential forces, and wherein the retaining ring for stationary fixed tion of the outer ring has a plurality of radial formations on an outer peripheral surface.
  • the locking ring is integrally formed and comprises two annular discs, which are connected to each other via the plurality of radial formations axially.
  • a recess is arranged axially between the two annular disks.
  • the plurality of radial formations serves as axially arranged bridges between the two annular disks. Consequently, the retaining ring is designed to save weight particularly.
  • the securing ring is produced without cutting.
  • the circlip is made by stamping, bending and welding a metal sheet.
  • the securing ring is preferably cohesively connected, in particular by welding to the support ring.
  • the outer ring has a radially arranged on an inner peripheral surface of the support ring ramp ring for providing a tread for the clamping body, wherein the ramp ring is rotatably connected to the support ring.
  • the ramp ring is in particular dere made of a harder and more wear-resistant material than the support ring.
  • the ramp ring, as well as the retaining ring is particularly flat and thus designed both space and weight saving.
  • the ramp ring is made without cutting.
  • the ramp ring is made of a rolled and welded sheet metal.
  • the ramp ring is case hardened. This increases in particular the wear resistance of the ramp ring. Due to the flat design of the ramp ring, case hardening is particularly advantageous.
  • the invention includes the technical teaching that the ramp ring is non-positively connected to the support ring. In particular, the ramp ring is pressed into the support ring.
  • Figure 1 is a schematic sectional view illustrating the construction of a freewheel device according to the invention, comprising an outer ring formed from a support ring and a retaining ring, and
  • Figure 2 is a schematic exploded view for illustrating the
  • Structure of a freewheel device comprising a formed of a support ring, a retaining ring and a ramp ring outer ring.
  • the outer ring 2 consists of a support ring 2a and a radially arranged on an outer peripheral surface of the support ring 2a and rotatably connected to the support ring 2a locking ring 2b.
  • the support ring 2a is provided for receiving tangential forces.
  • the retaining ring 2b for stationary fixing of the outer ring 2 on a plurality of radial formations 5, which are arranged on an outer peripheral surface.
  • the support ring 2a and the locking ring 2b are materially connected, in particular by welding. Furthermore, the securing ring 2b is produced without cutting, in particular by stamping, bending and welding a metal sheet. In contrast, the support ring 2a is solid and made of a hardenable steel material. For the production of the support ring 2a in particular a forging blank is suitable. On an inner circumferential surface of the support ring 2a, there is provided a tread for the clamp bodies. To increase the wear resistance, the support ring 2a or at least the running surface for the clamping body is hardened on the support ring 2a.
  • the outer ring 2 consists of a support ring 2a, a locking ring 2b and a ramp ring 2c.
  • the securing ring 2b is arranged radially on an outer peripheral surface of the support ring 2a and rotatably connected to the support ring 2a.
  • the ramp ring 2c is disposed radially on an inner peripheral surface of the support ring 2a and rotatably connected to the support ring 2a.
  • a respective ramp 8 is formed for each clamping body 4 arranged in the cage 3, which serves as a running surface for the respective clamping body 4.
  • the ramp ring 2c is produced without cutting, hardened and frictionally connected, in particular by a press fit with the support ring 2a.
  • the securing ring 2b is formed in one piece and comprises two annular Washers 6a, 6b, which are connected to each other via the plurality of radial formations 5 axially. Consequently, a recess 7 is arranged axially between the two annular disks 6a, 6b, the radial formations 5 serving as axial bridges between the two annular disks 6a, 6b and being provided for the stationary fixing of the outer ring 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring (1) und einen stationär festgelegten Außenring (2) sowie einen radial zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordneten Käfig (3) zur Aufnahme von Klemmkörpern (4). Erfindungsgemäß besteht der Außenring (2) zumindest aus einem Stützring (2a) und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten und mit dem Stützring (2a) drehfest verbundenen Sicherungsring (2b), wobei der Stützring (2a) zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring (2b) zur stationären Festlegung des Außenrings (2) eine Vielzahl radialer Ausbildungen (5) an einer Außenumfangsfläche aufweist.

Description

Titel
Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring und einen stationär festgelegten Außenring sowie einen radial zwischen dem Innenring und dem Außenring an- geordneten Käfig zur Aufnahme von Klemmkörpern.
Gebiet der Erfindung
Solche Freilaufeinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2009 037 255 A1 und der DE 10 2010 053 358 A1 bekannt. Freilaufeinrichtungen, insbesondere Rollenfreiläufe ermöglichen eine Rotation in einer definierten Drehrichtung, während die Drehung in die andere Richtung durch die sich auf Klemmrampen verklemmenden Klemmrollen gesperrt werden kann. Das Anwendungsgebiet solcher Freilaufeinrichtungen erstreckt sich insbesondere auf Wandler- oder Automatikgetrieben im Kraft- fahrzeugbereich oder in entsprechenden Industriemaschinen.
Der in der DE 10 2009 037 255 A1 offenbarte Rollenfreilauf umfasst einen zylindrischen Außenring mit an der Innenoberfläche ausgebildeten Klemmrampen, mehrere Klemmrollen, die gegen die Klemmrampen angefedert sind, sowie einen drehfest im Außenring angeordneten Käfig, an dem die Klemmrollen aufgenommen und an dem zur Anfederung der Klemmrollen dienende Federn an Käfigstegen angeordnet sind. Die Käfigstege erstrecken sich dabei zwischen zwei Käfigringen.
Der aus der DE 10 2010 053 358 A1 bekannte Klemmrollenfreilauf weist demgegen- über einen Außenring auf, der über eine Öse von einer Pleuelstange über einen vor- gegebenen Winkel angetrieben wird, um über diesen Winkelbereich im klemmenden Betrieb der Klemmrollen Drehmoment auf den Innenring zu übertragen, während bei einer Rückbewegung der Pleuelstange der Klemmrollenfreilauf im Leerlaufmodus überrollt wird. Eine derartige Öse kann aber auch zum stationären festlegen des Au- ßenrings dienen. Ferner ist es auch üblich, dass der Außenring an der Außenum- fangsfläche eine Struktur oder Geometrie aufweist, die zur stationären Festlegung des Außenrings dient.
So werden beispielsweise Freilaufeinrichtungen in Automatikgetrieben als Stützele- mente und Rücklaufsperren genutzt, um Schaltvorgänge zu realisieren. In der Regel wird der Außenring im Gehäuse stationär festgelegt, wobei dieser wie zuvor erläutert an seiner Außenumfangsfläche eine Geometrie aufweist. Die Außenringe werden sehr stark durch Tangentialkräfte belastet und weisen daher eine massive Bauweise auf. In der Regel wird die Geometrie an der Außenumfangsfläche des Außenrings durch Räumen, Stoßen oder Walzfräsen hergestellt. Aufgrund dieser Verfahren zur Ausbildung der Geometrie an der Außenumfangsfläche des Außenrings, ist die Herstellung des Außenrings relativ zeit- und kostenintensiv. Andere Verfahren wie Sintern oder Schmieden kommen aufgrund zusätzlicher, daraus erwachsender Nachteile weniger in Betracht.
Aufgabenstellung
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine fertigungstechnisch optimierte Freilaufeinrichtung zu schaffen, die besonders einfach, schnell und kosten- günstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß besteht der Außenring zumindest aus einem Stützring und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings angeordneten und mit dem Stützring drehfest verbundenen Sicherungsring, wobei der Stützring zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring zur stationären Fest- legung des Außenrings eine Vielzahl radialer Ausbildungen an einer Außenumfangs- fläche aufweist.
Die Trennung von Stützring und Sicherungsring, die zusammengeführt und miteinan- der drehfest verbunden den Außenring bilden, erlaubt eine besonders einfache und schnelle Herstellung des Außenrings. Ferner können aufgrund der unterschiedlichen Belastungen zwischen Stützring und Sicherungsring die Abmessungen der beiden Bauteile optimiert werden. Der Stützring bedarf zwar einer massiven Ausführung aufgrund der Tangentialkräfte, die durch das Aufweiten beim Klemmen der Freilaufein- richtung auftreten, der Sicherungsring hingegen wird von keinen Tangentialkräften belastet, sodass lediglich die Funktion der Verdrehsicherung durch das stationäre Festlegen, insbesondere an einem Gehäuse, erfüllt werden muss. Somit kann der Sicherungsring relativ flach und somit sowohl bauraum- als auch gewichtssparend ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist der Sicherungsring einteilig ausgebildet und umfasst zwei Ringscheiben, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen axial miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist axial zwischen den beiden Ringscheiben eine Aussparung angeordnet. Die Vielzahl radialer Ausbildungen dient als axial angeordnete Brü- cken zwischen den beiden Ringscheiben. Mithin ist der Sicherungsring besonders gewichtssparend ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist der Sicherungsring spanlos hergestellt. Insbesondere ist der Sicherungsring durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt. Des Weiteren bevorzugt ist der Sicherungsring stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen mit dem Stützring verbunden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Außenring einen radial an einer Innenumfangsfläche des Stützrings angeordneten Rampenring zur Bereitstel- lung einer Lauffläche für die Klemmkörper auf, wobei der Rampenring drehfest mit dem Stützring verbunden ist. Dadurch entfällt die Ausbildung von Rampen, die als Lauffläche für die Klemmkörper dienen, am Stützring. Der Rampenring wird insbeson- dere aus einem härteren und verschleißfesteren Werkstoff als der Stützring hergestellt. Ferner ist der Rampenring, wie auch der Sicherungsring besonders flach und somit sowohl bauraum- als auch gewichtssparend ausgebildet. Vorzugsweise ist der Rampenring spanlos hergestellt. Insbesondere ist der Rampenring aus einem gewalzten und geschweißten Metallblech hergestellt.
Besonders bevorzugt ist der Rampenring einsatzgehärtet. Dies erhöht insbesondere die Verschleißfestigkeit des Rampenrings. Aufgrund der flachen Ausbildung des Rampenrings ist eine Einsatzhärtung besonders vorteilhaft.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Rampenring kraftschlüssig mit dem Stützring verbunden ist. Insbesondere ist der Rampenring in den Stützring eingepresst.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fi- guren näher dargestellt. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Auf- baus einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung, umfassend einen aus einem Stützring und einem Sicherungsring ausgebildeten Außenring, und
Figur 2 eine schematische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des
Aufbaus einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung, umfassend einen aus einem Stützring, einem Sicherungsring und einem Rampenring ausgebildeten Außenring.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs einen drehbeweglichen Innenring 1 und einen stationär festgelegten Außenring 2 sowie einen radial zwischen dem Innenring 1 und dem Au- ßenring 2 angeordneten Käfig 3 zur Aufnahme von - hier nicht dargestellten -
Klemmkörpern auf. Der Außenring 2 besteht aus einem Stützring 2a und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings 2a angeordneten und mit dem Stützring 2a drehfest verbundenen Sicherungsring 2b. Dabei ist der Stützring 2a zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen. Demgegenüber weist der Sicherungsring 2b zur stationären Festlegung des Außenrings 2 eine Vielzahl radialer Ausbildungen 5 auf, die an einer Außenumfangsfläche angeordnet sind.
Der Stützring 2a und der Sicherungsring 2b sind stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen miteinander verbunden. Ferner ist der Sicherungsring 2b spanlos, insbe- sondere durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt. Demgegenüber ist der Stützring 2a massiv ausgebildet und aus einem härtbaren Stahlwerkstoff hergestellt. Für die Herstellung des Stützrings 2a eignet sich insbesondere ein Schmiederohling. An einer Innenumfangsfläche des Stützrings 2a wird eine Lauffläche für die Klemmkörper bereitgestellt. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist der Stützring 2a bzw. zumindest die Lauffläche für die Klemmkörper am Stützring 2a gehärtet.
Nach Figur 2 besteht der Außenring 2 aus einem Stützring 2a, einem Sicherungsring 2b und einem Rampenring 2c. Der Sicherungsring 2b ist dabei radial an einer Außen- umfangsfläche des Stützrings 2a angeordnet und drehfest mit dem Stützring 2a verbunden. Ferner ist der Rampenring 2c radial an einer Innenumfangsfläche des Stützrings 2a angeordnet und drehfest mit dem Stützring 2a verbunden. An einer Innenumfangsfläche des Rampenrings 2c ist für jeden im Käfig 3 angeordneten Klemmkörper 4 eine jeweilige Rampe 8 ausgebildet, die als Lauffläche für den jeweiligen Klemmkör- per 4 dient. Des Weiteren ist der Rampenring 2c spanlos hergestellt, einsatzgehärtet und kraftschlüssig, insbesondere durch einen Pressverband mit dem Stützring 2a verbunden. Ferner ist der Sicherungsring 2b einteilig ausgebildet und umfasst zwei Ring- Scheiben 6a, 6b, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen 5 axial miteinander verbunden sind. Mithin ist axial zwischen den beiden Ringscheiben 6a, 6b eine Aussparungen 7 angeordnet, wobei die radialen Ausbildungen 5 als axiale Brücken zwischen den beiden Ringscheiben 6a, 6b dienen und zur stationären Festlegung des Außen- rings 2 vorgesehen sind.
Bezuqszeichenliste
Innenring
Außenring
a Stützring
b Sicherungsring
c Rampenring
Käfig
Klemmkörper
radiale Ausbildung
a, 6b Ringscheibe
Aussparung
Rampe

Claims

Patentansprüche
1 . Freilaufeinrichtung für ein Automatikgethebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbeweglichen Innenring (1 ) und einen stationär festgelegten Außenring (2) sowie einen radial zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) angeordneten Käfig (3) zur Aufnahme von Klemmkörpern (4),
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) zumindest aus einem Stützring (2a) und einem radial an einer Außenumfangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten und mit dem Stützring (2a) drehfest verbundenen Sicherungsring (2b) besteht, wobei der Stützring (2a) zur Aufnahme von Tangentialkräften vorgesehen ist, und wobei der Sicherungsring (2b) zur stationären Festlegung des Außenrings (2) eine Vielzahl radi- aler Ausbildungen (5) an einer Außenumfangsfläche aufweist.
2. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) einteilig ausgebildet ist und zwei Ringscheiben (6a, 6b) umfasst, die über die Vielzahl radialer Ausbildungen (5) axial miteinander verbunden sind.
3. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) spanlos hergestellt ist
4. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) durch Stanzen, Biegen und Schweißen eines Metallblechs hergestellt ist.
5. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (2b) stoffschlüssig mit dem Stützring (2a) verbunden ist.
6. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) einen radial an einer Innenum- fangsfläche des Stützrings (2a) angeordneten Rampenring (2c) zur Bereitstellung einer Lauffläche für die Klemmkörper (4) aufweist, wobei der Rampenring (2c) drehfest mit dem Stützring (2a) verbunden ist.
7. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) spanlos hergestellt ist.
8. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) einsatzgehärtet ist.
9. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenring (2c) kraftschlüssig mit dem Stützring (2a) verbunden ist.
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