WO2017054809A1 - Freilaufvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2017054809A1
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inner ring
clutch disc
ring
segment
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PCT/DE2016/200429
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English (en)
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Andreas GÖTZ
Ralph Schimpf
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
    • F16D41/063—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by moving along the inner and the outer surface without pivoting or rolling, e.g. sliding wedges
    • 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
    • F16D15/00—Clutches with wedging balls or rollers or with other wedgeable separate clutching members
    • 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
    • F16D41/20—Freewheels or freewheel clutches with expandable or contractable clamping ring or band

Definitions

  • the invention relates to a freewheel device for a motor vehicle, comprising an inner ring and an outer ring and at least one radially arranged between the inner ring and the outer ring, formed of a plurality of segments which are tangentially interconnected by a respective resilient element, formed clutch disc, wherein the inner ring on an outer peripheral surface has a plurality of ramps, which cooperates with correspondingly formed ramps on an inner peripheral surface of the at least one clutch disc to allow a first rotation of the inner ring a freewheeling function between the inner ring and the outer ring and at a second rotation of the inner ring, the opposite to the first rotation is to allow a locking function between the inner ring and the outer ring.
  • WO 2014/01 1613 discloses a freewheel device for a motor vehicle.
  • This includes an inner ring with ramps on an outer peripheral surface and an outer ring.
  • two clutch discs are arranged, which consist of several segments. These segments are connected together in the circumferential direction by a respective resilient element.
  • the clutch discs on their inner peripheral surface on ramps which are formed corresponding to the ramps on the inner ring and cooperate with these.
  • a blocking function is enabled in a first relative movement between the clutch discs and the inner ring.
  • the at least one clutch disc has a radial recess tangentially separating a first segment of the at least one clutch disc from a last segment of the at least one clutch disc, wherein at least one ramp on the outer peripheral surface of the inner ring does not cooperate with any segment of the at least one clutch disc.
  • the at least one clutch disc in the circumferential direction is not closed, but has the radial recess.
  • the first segment has a hook element, which comes into contact essentially tangentially with a ramp of the inner ring, in order to drag along the at least one clutch disk in the freewheeling direction.
  • the hook element is formed substantially radially. Consequently, the first segment pulls the remaining segments in the freewheeling direction of the inner ring during the freewheeling function.
  • the inner ring is rotatably connected in the freewheeling direction via the hook member with the clutch disc.
  • the respective resilient element has an inclination angle of 20 ° to 70 ° with respect to a respective radial axis.
  • the inclination angle is formed in the reverse direction.
  • the inclined formation of the resilient elements has surprisingly been found to be particularly ders voltage favorable proven in the case of locking the freewheel device.
  • the inclined formation of the resilient elements lowers the stresses in the at least one clutch disc.
  • the invention includes the technical teaching that an inner peripheral surface of the outer ring is cylindrical.
  • an outer peripheral surface of the at least one clutch disc is also cylindrical. Consequently, no ramps are formed between the at least one clutch disc and the outer ring.
  • a freewheel device for a - not shown here - motor vehicle on an inner ring 1 and an outer ring 2 and a radially disposed between the inner ring 1 and the outer ring 2 clutch disc 3.
  • the clutch disc 3 consists of eleven segments 3a-3k which are tangentially interconnected by a respective resilient element 4.
  • the respective resilient element 4 has a tilt angle 14 with respect to a respective radial axis 13, which is approximately 35 °.
  • the clutch disc 3 has a radial recess 9 which tangentially separates a first segment 3a of the clutch disc 3 from a last segment 3k of the clutch disc 3.
  • the inner ring 1 has twelve ramps 6 on an outer circumferential surface 5. Eleven of the twelve ramps 6 on the inner ring 1 interact with a respective segment 3a-3k of the clutch disc 3.
  • ramps 7, which are complementary to the ramps 6 on the inner ring 1, are formed on an inner peripheral surface 8 of the clutch disk 3.
  • each segment 3a-3k has a respective ramp 7, which is intended to cooperate with a respective ramp 6 on the inner ring 1 in order to enable a freewheeling function between the inner ring 1 and the outer ring 2 during a first rotation of the inner ring 1 and in a second rotation of the inner ring 1, which is opposite to the first rotation, to enable a locking function between the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • the first segment 3a has a hook element 10, which comes to bear substantially tangentially on a ramp 6 of the inner ring 1 in order to tow the clutch disc 3 in the freewheeling direction 1 1.
  • the hook element 10 is formed essentially radially inwards.
  • the freewheeling direction 1 1 thus runs in the clockwise direction, wherein a locking direction 12 accordingly runs counterclockwise.
  • An inner circumferential surface 15 of the outer ring 2 is cylindrical as well as an outer peripheral surface 16 of the clutch disc 3.
  • the respective ramps 6 run on the inner ring 1 on the respective ramps 7 on the clutch disc 3 towards each other, whereby a radial expansion of the clutch disc 3 takes place.
  • the clutch disc is clamped radially between the outer ring 2 and the inner ring 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Innenring (1) und einen Außenring (2) sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordnete, aus mehreren Segmenten (3a-3k), die tangential durch jeweils ein federndes Element (4) miteinander verbunden sind, gebildete Kupplungsscheibe (3), wobei der Innenring (1 ) an einer Außenumfangsflache (5) eine Vielzahl von Rampen (6) aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen (7) an einer Innenumfangsfläche (8) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) zusammenwirkt, um bei einer ersten Rotation des Innenrings (1) eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings (1), die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperrfunktion zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Kupplungsscheibe (3) eine radiale Aussparung (9) auf, die ein erstes Segment (3a) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) von einem letzten Segment (3k) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) tangential trennt, wobei mindestens eine Rampe (6) an der Außenumfangsflache (5) des Innenrings (1) mit keinem Segment (3a-3k) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) zusammenwirkt.

Description

Titel
Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Innenring und einen Außenring sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete, aus mehreren Segmenten, die tangential durch je- weils ein federndes Element miteinander verbunden sind, gebildete Kupplungsscheibe, wobei der Innenring an einer Außenumfangsfläche eine Vielzahl von Rampen aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen an einer Innenumfangsflache der mindestens einen Kupplungsscheibe zusammenwirkt, um bei einer ersten Rotation des Innenrings eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring und dem Außenring zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings, die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperrfunktion zwischen dem Innenring und dem Außenring zu ermöglichen.
Gebiet der Erfindung
Aus der WO 2014/01 1613 geht eine Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug hervor. Diese umfasst einen Innenring mit Rampen an einer Außenumfangsfläche und einen Außenring. Radial zwischen dem Innenring und dem Außenring sind zwei Kupplungsscheiben angeordnet, die aus mehreren Segmenten bestehen. Diese Segmente sind in Umfangsrichtung durch jeweils ein federndes Element miteinander verbunden. Ferner weisen die Kupplungsscheiben an ihrer Innenumfangsflache Rampen auf, die korrespondierend zu den Rampen am Innenring ausgebildet sind und mit diesen zusammenwirken. Bei einer ersten Relativbewegung zwischen den Kupplungsscheiben und dem Innenring wird eine Freilauffunktion ermöglicht und bei einer zweiten Relativbe- wegung zwischen den Kupplungsscheiben und dem Innenring, die entgegengesetzt zur ersten Relativbewegung ist, wird eine Sperrfunktion ermöglicht. Bei einer Reibkrafterhöhung durch die Fliehkraft ebenso wie durch Schmierfilmabriss kann es zum Klemmen der Kupplungsscheibe in Freilaufrichtung kommen.
Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Freilaufvorrichtung weiterzuentwickeln und insbesondere ein Klemmen in Freilaufrichtung zu verhindern.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Kupplungsscheibe eine radiale Aussparung auf, die ein erstes Segment der mindestens einen Kupplungsscheibe von einem letzten Segment der mindestens einen Kupplungsscheibe tangential trennt, wobei mindestens eine Rampe an der Außenumfangsfläche des Innenrings mit keinem Segment der mindestens einen Kupplungsscheibe zusammenwirkt. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Kupplungsscheibe in Umfangsrichtung nicht geschlossen, sondern weist die radiale Aussparung auf. Somit fehlt zwischen dem erste und dem letzten Segment der Kupplungsscheibe ein Segment. Dadurch wird insbesondere ein Klemmen der Kupplungsscheibe in Freilaufrichtung verhindert. Ferner wird durch das Fehlen eines Segmentes auch die Montage der mindestens einen Kupplungsscheibe erleichtert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Segment ein Hakenelement auf, das im Wesentlichen tangential an einer Rampe des Innenrings zur Anlage kommt, um die mindestens eine Kupplungsscheibe in Freilaufrichtung mitzuschleppen. Vorzugsweise ist das Hakenelement im Wesentlichen radial ausgebildet. Mithin zieht das erste Segment während der Freilauffunktion die restlichen Segmente in Freilaufrichtung des Innenrings hinterher. Somit ist der Innenring in Freilaufrichtung drehfest über das Hakenelement mit der Kupplungsscheibe verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das jeweilige federnde Element gegenüber einer jeweiligen radialen Achse einen Neigungswinkel von 20° bis 70° auf. Vorzugsweise ist der Neigungswinkel in Sperrrichtung ausgebildet. Die geneigte Ausbildung der federnden Elemente hat sich überraschenderweise als beson- ders spannungsgünstig im Sperrfall der Freilaufvorrichtung erwiesen. Somit senkt die geneigte Ausbildung der federnden Elemente die Spannungen in der mindestens einen Kupplungsscheibe. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Innenumfangsfläche des Außenrings zylindrisch ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine Außenumfangsfläche der mindestens einen Kupplungsscheibe ebenfalls zylindrisch ausgebildet. Mithin sind zwischen der mindestens einen Kupplungsscheibe und dem Außenring keine Rampen ausgebildet.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figuren näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine schematische
Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Freilaufvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Freilaufvorrichtung für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug einen Innenring 1 und einen Außenring 2 sowie eine radial zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnete Kupplungsscheibe 3 auf. Die Kupplungsscheibe 3 besteht aus elf Segmenten 3a-3k, die tangential durch ein jeweiliges federndes Element 4 miteinander verbunden sind. Das jeweilige federnde Element 4 weist gegenüber einer jeweiligen radialen Achse 13 einen Neigungswinkel 14 auf, der circa 35° beträgt.
Ferner weist die Kupplungsscheibe 3 eine radiale Aussparung 9 auf, die ein erstes Segment 3a der Kupplungsscheibe 3 von einem letzten Segment 3k der Kupplungsscheibe 3 tangential trennt. Dadurch wird insbesondere ein Klemmen der Kupplungsscheibe 3 in Freilaufrichtung 1 1 verhindert. Der Innenring 1 weist an einer Außenumfangsfläche 5 zwölf Rampen 6 auf. Elf der zwölf Rampen 6 am Innenring 1 wirken mit einem jeweiligen Segment 3a-3k der Kupplungsscheibe 3 zusammen. Dazu sind an einer Innenumfangsfläche 8 der Kupplungsscheibe 3 Rampen 7 ausgebildet, die komplementär zu den Rampen 6 am In- nenring 1 sind. Mit anderen Worten weist jedes Segment 3a-3k eine jeweilige Rampe 7 auf, die dazu vorgesehen ist, mit einer jeweiligen Rampe 6 am Innenring 1 zusammenzuwirken, um bei einer ersten Rotation des Innenrings 1 eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings 1 , die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperr- funktion zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 zu ermöglichen.
Das erste Segment 3a weist ein Hakenelement 10 auf, das im Wesentlichen tangential an einer Rampe 6 des Innenrings 1 zur Anlage kommt, um die Kupplungsscheibe 3 in Freilaufrichtung 1 1 mitzuschleppen. Das Hakenelement 10 ist dabei im Wesentli- chen radial nach innen ausgebildet. Die Freilaufrichtung 1 1 verläuft somit im Uhrzeigersinn, wobei eine Sperrrichtung 12 dementsprechend gegen den Uhrzeigersinn verläuft. Eine Innenumfangsfläche 15 des Außenrings 2 ist ebenso wie eine Außenumfangsfläche 16 der Kupplungsscheibe 3 zylindrisch ausgebildet. Bei Rotation des Innenrings 1 relativ zum Außenring 2 in Sperrrichtung 12 laufen die jeweiligen Rampen 6 am Innenring 1 auf den jeweiligen Rampen 7 an der Kupplungsscheibe 3 aufeinander zu, wodurch eine radiale Aufweitung der Kupplungsscheibe 3 erfolgt. Dadurch entsteht eine drehfeste Verbindung, zwischen dem Außenring 2, der Kupplungsscheibe 3 und dem Innenring 1 . Mit anderen Worten wird die Kupplungs- Scheibe radial zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 1 eingeklemmt.
Bei Rotation des Innenrings 1 relativ zum Außenring 2 in Freilaufrichtung 1 1 laufen die jeweiligen Rampen 6 am Innenring 1 auf den jeweiligen Rampen 7 an der Kupplungsscheibe 3 aufeinander ab. Ferner kommt das Hakenelement 10 am ersten Segment 3a im Wesentlichen tangential an einer Rampe 6 des Innenrings 1 zur Anlage und schleppt die Kupplungsscheibe 3 in Freilaufrichtung 1 1 mit. Mit anderen Worten dreht sich die Kupplungsscheibe 3 zusammen mit dem Innenring 1 in Freilaufrichtung 1 1 . Zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 1 findet keine Drehmomentübertragung statt. Bezugszeichenliste Innenring
Außenring
Kupplungsscheibe
a-3k Segment
federndes Element
Außenumfangsflache des Innenring
Rampen am Innenring
Rampen an der Kupplungsscheibe
Innenumfangsflache der Kupplungsscheibe Aussparung
0 Hakenelement
1 Freilaufrichtung
2 Sperrrichtung
3 radiale Achse
4 Neigungswinkel
5 Innenumfangsflache des Außenring
6 Außenumfangsflache der Kupplungsscheibe

Claims

Patentansprüche
1 . Freilaufvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Innenring (1 ) und einen Außenring (2) sowie mindestens eine radial zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) angeordnete, aus mehreren Segmenten (3a-3k), die tangential durch jeweils ein federndes Element (4) miteinander verbunden sind, gebildete Kupplungsscheibe (3), wobei der Innenring (1 ) an einer Außenumfangsfläche (5) eine Viel- zahl von Rampen (6) aufweist, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Rampen (7) an einer Innenumfangsfläche (8) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) zusammenwirkt, um bei einer ersten Rotation des Innenrings (1 ) eine Freilauffunktion zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) zu ermöglichen und bei einer zweiten Rotation des Innenrings (1 ), die entgegengesetzt zur ersten Rotation ist, eine Sperrfunktion zwischen dem Innenring (1 ) und dem Außenring (2) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kupplungsscheibe (3) eine radiale Aussparung (9) aufweist, die ein erstes Segment (3a) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) von einem letzten Segment (3k) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) tangential trennt, wobei mindestens eine Rampe (6) an der Außen- umfangsfläche (5) des Innenrings (1 ) mit keinem Segment (3a-3k) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) zusammenwirkt.
2. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment (3a) ein Hakenelement (10) auf- weist, das im Wesentlichen tangential an einer Rampe (6) des Innenrings (1 ) zur Anlage kommt, um die mindestens eine Kupplungsscheibe (3) in Freilaufrichtung (1 1 ) mitzuschleppen.
3. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hakenelement (10) im Wesentlichen radial ausgebildet ist.
4. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige federnde Element (4) gegenüber einer jeweiligen radialen Achse (13) einen Neigungswinkel (14) von 20° bis 70° aufweist.
5. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (14) in Sperrrichtung (12) ausgebildet ist.
6. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangsfläche (15) des Außenrings (2) zylindrisch ausgebildet ist.
7. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenumfangsfläche (16) der mindestens ei- nen Kupplungsscheibe (3) zylindrisch ausgebildet ist.
8. Freilaufvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kupplungsscheibe (3) elf Segmente (3a-3k) aufweist, wobei der Innenring (1 ) zwölf Rampen (6) aufweist, und wobei elf der zwölf Rampen (6) am Innenring (1 ) mit einem jeweiligen Segment (3a-3k) der mindestens einen Kupplungsscheibe (3) zusammenwirken.
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