WO2020114733A1 - Freilauf für einen kraftfahrzeugantriebsstrang - Google Patents

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WO2020114733A1
WO2020114733A1 PCT/EP2019/081087 EP2019081087W WO2020114733A1 WO 2020114733 A1 WO2020114733 A1 WO 2020114733A1 EP 2019081087 W EP2019081087 W EP 2019081087W WO 2020114733 A1 WO2020114733 A1 WO 2020114733A1
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WO
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pawl
switching ring
freewheel
rotation
shaft
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Ceased
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PCT/EP2019/081087
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Liebert
Benjamin KLUGE
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
    • F16D41/16—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like the action being reversible

Definitions

  • the invention relates to a freewheel for a motor vehicle drive train, with a pawl carrier, which is rotatable with respect to an axis of rotation and has pivotable pawls, and a shaft rotatable about the axis of rotation.
  • Freewheels with clutch function are known in the prior art, in which each direction of rotation is actuated separately. There are also solutions for locking both directions of rotation with one actuator, however, with these solutions all pawls must be sensed individually.
  • the object of the invention is therefore to provide a freewheel which requires a few actuators and sensors in order to optionally couple the shaft to the pawl carrier and is therefore inexpensive to manufacture.
  • a freewheel for a motor vehicle drive train with a pawl carrier which is rotatable with respect to an axis of rotation and to which at least a first pawl and at least a second pawl are pivotably fastened in a pawl receptacle, a shaft which can be rotated about the axis of rotation and which has at least two Has coupling recesses, into each of which an assigned pawl can penetrate and can couple the shaft in a respectively assigned direction of rotation in a rotationally fixed manner to the pawl carrier, at least one switching ring which is rotationally fixedly coupled to the pawl carrier and by an actuator between a first position and a second position along the Axis of rotation is movable, wherein the at least one switching ring pivots the first and the second pawl, at least one sensor that detects the position of the switching ring, wherein the first and the second pawl are positively in a coupling position engage in the provided coupling recesses so that the first paw
  • the invention is accordingly based on the basic idea that the movement of the switching ring acts on the first and second pawls in different pivot directions, so that in the coupling position the first pawl rotatably couples the shaft and the pawl carrier in the first direction of rotation and the second pawl the shaft and the Pawl carrier rotatably couples in the second direction of rotation.
  • the switching ring is designed in such a way that the position of the switching ring relative to the pawl carrier can clearly be assigned a pivot position of the first and second pawl, so that the pivot position of the first and second pawl is also known from the position of the at least one switching ring.
  • the freewheel comprises at least only one sensor and one actuator and is therefore inexpensive to manufacture.
  • the freewheel can comprise a single switching ring that switches all pawls so that simple assembly is possible.
  • the freewheel can comprise a second switching ring which can be moved axially relative to the first switching ring, the first switching ring actuating at least one pawl non-rotatably coupling the shaft and the pawl carrier in one direction of rotation and the second switching ring at least one actuating the shaft and the pawl carrier in an opposite direction of rotation locking pawl actuated in a rotationally fixed manner. This enables the first and second pawls to be inserted asynchronously.
  • the at least one switching ring can comprise at least one first rod and at least one second rod, which are formed at least in sections parallel to the axis of rotation and are coupled at a first rod end to the associated at least one switching ring, in particular on the associated switching ring are attached, wherein the first and the second rod act on the assigned pawl.
  • the at least one first rod has a first button which interacts with the pawl and tapers conically to a second rod end.
  • the at least one second rod can be one with the Have pawl interacting second button that tapers to the first rod end. This enables inexpensive manufacture of the freewheel. Because of the opposing buttons, both bars become switching devices in one movement.
  • the first and the second switching ring can each comprise at least one first and at least one second rod, which are formed at least in sections parallel to the axis of rotation and at a first rod end with the first and the second switching ring are coupled.
  • the rods of the first switching ring can act on the first pawl and the rods of the second switching ring can act on the second pawl.
  • first and second buttons can be axially offset from one another and the pawls axially between the buttons. This enables short switching distances for both rods of a pawl
  • the rods can extend into a recess in the pawl receptacle and be axially displaceably mounted in the pawl carrier. A compact design of the freewheel is thus possible.
  • the at least one switching ring can have, at least in sections, a radially inward projection on which the actuator acts.
  • the actuator can be stationary and in particular can be designed as a magnetic actuator.
  • the actuator can comprise at least one coil, so that the switching ring can be moved with little technical effort.
  • the coil acts directly on the at least one switching ring.
  • the pawl carrier can have a catch, in particular a ball catch, which acts on the switch ring in the first and / or second position.
  • FIG. 1 shows a freewheel according to the invention in a motor vehicle drive train
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a freewheel in a cross section through an axis of rotation
  • FIG. 3 shows a top view of the axis of rotation of the partially cut freewheel from FIG. 2,
  • FIG. 4 shows schematically the insertion of a first pawl from FIGS. 2 and 3 into a coupling recess
  • FIG. 5 shows schematically the insertion of a second pawl from FIGS. 2 and 3 into a coupling recess
  • FIG. 6 shows a second embodiment of a freewheel in a cross section through the axis of rotation
  • Figure 7 is a plan view of the axis of rotation of the partially cut freewheel from Figure 6, and
  • Figure 8 shows a third embodiment of a freewheel in a cross section through the axis of rotation of the freewheel.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle drive train 10 in which two freewheels 12 are provided.
  • the freewheels 12 are part of a clutch 14 and can connect shafts 16 of drive motors 18 to an output 20 in a torque-transmitting manner.
  • the output 20 is coupled to two wheels 22 of a motor vehicle having the motor vehicle drive train 10.
  • FIG. 2 shows the freewheel 12 in a cross section through an axis of rotation 24.
  • the freewheel 12 comprises the shaft 16, an annular pawl carrier 26, a switching ring 28 and a sensor 30 which senses the axial position of the switching ring 28.
  • the shaft 16 and the pawl carrier 26 are arranged axially one behind the other. Both the shaft 16 and the pawl carrier 26 are arranged rotatably about the axis of rotation 24.
  • the pawl carrier 26 includes a first pawl 32 and a second pawl 34. The first pawl 32 and the second pawls 34 are pivotally mounted in a pawl receptacle 36 with respect to a pivot axis 38.
  • the pawl receptacle 36 has radially inner recesses 40 in which the pawls 32, 34 are pivotally mounted.
  • the pawl receptacle 36 is non-rotatably coupled to the pawl carrier 26 and at least partially encloses the shaft 16.
  • the shaft 16 has coupling recesses 42 on the outside in the circumferential direction.
  • the coupling recesses 42 have a wedge shape in cross section through the coupling recesses 42.
  • the coupling recesses 42 in particular have a first, approximately radial side 44, which extends from the outer surface of the shaft 16 to a radially lowest point 46, and a second, flatter side 48, which also extends from the outer surface of the shaft 16 to the radially deepest Position 46 runs.
  • the coupling recesses 42 are designed such that the first and second pawl 32, 34 engage in a coupling state in a form-fitting manner in the coupling recesses 42 and can couple the shaft 16 to the pawl carrier 26 in a rotationally fixed manner.
  • the length of the first side 44 of the coupling recess 42 corresponds approximately to the end face 50 of the first and second pawl 32, 34 and the length of the second side 48 of the coupling recess 42 corresponds approximately to half the length of the longitudinal side 52 of the pawls 32, 34, i.e. one Arms of the pawls 32, 34 designed as a two-armed lever.
  • the first side 44 and second side 48 are 1 mm to 10 mm, preferably 5 mm, shorter than the end face 50 or the length of the long side 52 of the pawls 32, 34.
  • the number of coupling recesses 42 thus corresponds to the total number of first and second pawls 32, 34 and the adjacent coupling recesses 42 are mirror images of one another.
  • the pawls 32, 34 are each mechanically actuated by a first rod, embodied as a compression rod 54, and a second rod, embodied as a tension rod 56, by means of an associated compression rod 54 and on the other an associated tension rod 56 attacks.
  • FIG. 3 shows a top view of the axis of rotation 24 of the freewheel 12 from FIG. 2, partly in section, and illustrates the axial arrangement of the components of the freewheel 12.
  • the compression rods 54 and tension rods 56 are received at a second rod end 58 in axial recesses 60 of the pawl receptacle 36 and are fastened to the switching ring 28 at a first rod end 62.
  • the pressure bars 54 and the tension bars 56 are arranged in pairs in the circumferential direction, so that the pressure bars 54 and the tension bars 56 actuate the first pawl 32 and the second pawl 34 in different pivoting directions, for each pawl 32, 34 a pair of a pressure bar 54 and a pull rod 56 is provided as switching means.
  • the area of the pressure bars 54 and tension bars 56 that actuate the pawls 32, 34 is referred to as a button.
  • the pressure rods 54 each have a first button 64 which tapers towards the second rod end 58 and is arrow-shaped in this embodiment.
  • the tension rods 56 have a second button 66 that tapers towards the first rod end 62.
  • first button 64 and the second button 66 are offset in the axial direction and that the pawls 32, 34 are arranged in the axial direction between the first and second buttons 64, 66.
  • the switching ring 28 surrounds the pawl carrier 26 on the outside (see FIG. 2) and can be moved axially between a first and a second position, so that the compression rods 54 and tension rods 56 can also be moved between a first and a second position.
  • the switching ring 28 is coupled to the pawl carrier 26 in a rotationally fixed manner with respect to the axis of rotation and, under certain circumstances, is connected in one piece.
  • the switching ring 28 is acted upon in the first and in the second position by a catch 68 for securing the position.
  • the catch 68 is designed as a ball catch.
  • the catch 68 comprises a housing 70 which is arranged on the outer surface of the pawl carrier 26 and has an opening in the circumferential direction of the pawl carrier 26.
  • the housing 70 forms a cavity in which a spring 72 is arranged.
  • the spring 72 is biased so that a ball 74 is pressed out of the opening of the housing 70.
  • the ball 74 acts on a locking lug 76 which is arranged on the switching ring 28.
  • the locking lug 76 comprises two locking counter-surfaces 78 and a closing surface 80.
  • the locking lug 76 is arranged in such a way that the closing surface 80 at least partially closes the opening of the housing 70 between the first and second position in a middle position of the switching ring 28. In the middle position, the ball 74 is accordingly arranged within the housing 70.
  • the locking counter surfaces 78 are arranged axially opposite and in the axial direction at an angle to the axis of rotation 24.
  • the ball 74 acts on the associated latching counter surface 78 and prevents unwanted movement of the switching ring 28 along the axis of rotation 24.
  • the switching ring 28 can be moved between the first and second positions by a magnetic actuator 82, which is arranged in a stationary manner with respect to the axis of rotation 24 and comprises two coils 84.
  • the coils 84 are arranged one behind the other in the axial direction and are designed such that an associated coil 84 moves the switching ring 28 into the first or second position.
  • the actuator 82 acts on a radially inward projection 86 of the switching ring 28, which is connected to the switching ring 28. A movement of the extension 86 accordingly also leads to a movement of the switching ring 28.
  • FIGS. 2 and 3 each have a first and a second pawl 32, 34, two or more first pawls 32 and / or second pawls 34 also being possible.
  • the number of coupling recesses 42 is preferably adapted to the number of pawls 32, 34, but this does not necessarily have to be the case. There may also be more or fewer coupling recesses 42 than a total of pawls 32, 34. Because the compression rods 54 and the tension rods 56 are mechanically firmly connected to the switching ring 28, a movement of the switching ring 28 leads to a movement of the compression rods 54 and tension rods 56 and the position of the compression rods 54 and tension rods 56 is indicated by a single sensor 30 the switching ring 28 detectable.
  • the senor 30 is arranged on the actuator 82 and, for example, detects the position of the extension 86 as an inductive sensor 30.
  • the coupling position of the switching ring 28 is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the pawls 32, 34 rest on the second side 48 of the coupling recesses 42 and couple the shaft 16 and the pawl carrier 26 in a rotationally fixed manner.
  • the first pawl 32 couples the counterclockwise rotation and the second pawl 34 couples the clockwise rotation.
  • the laying process of the first and second pawl 32, 34 is explained by way of example with reference to FIGS. 2 and 3. This corresponds to the transition from the coupling position, in which the shaft 16 and the pawl carrier 26 are non-rotatably coupled, to the freewheeling position, in which the shaft 16 and the pawl carrier 26 can rotate independently of one another.
  • the shaft 16 can already have a torque e.g. have clockwise with respect to the axis of rotation 24.
  • the second pawl 34 couples the clockwise rotation.
  • the associated coil 84 is now energized, so that the switching ring 28 moves from the first position (shown in FIGS. 2 and 3) to the second position and thereby moves axially away from the shaft 16.
  • the first button 64 of the push rods 54 and the second button 66 of the tension rods 56 act on the second pawl 34 in a clockwise swivel direction and the first pawl 32 in a counterclockwise swivel direction.
  • the movement of the switching ring 28 means that the first pawl 32 can be designed.
  • a brief load change means that the second pawls 34, which are stuck by the original torque, are also pressed into the pawl receptacles 36.
  • This load change is a common phenomenon in a so-called overhaul operation of the drive trains.
  • the switching ring is then in the second position and the ball 74 of the latching 68 acts on the opposite latching counter surface 78.
  • FIGS. 4 and 5 show an example of the engagement of the first and second pawl 32, 34 in the coupling recesses 42 of the shaft 16.
  • shaft 16 rotates counterclockwise relative to pawl carrier 26 about axis of rotation 24, as shown by an arrow.
  • the first pawl 32 is located outside of an engagement in the coupling recesses 42. This position is represented by the dashed first pawl 32.
  • an assigned coil 84 of the actuator 82 acts on the extension 86 of the switching ring 28, so that the switching ring 28 moves into the first position, as in FIGS. 2 and 3 shown.
  • the movement of the switching ring 28 leads to the pressure bars 54 and the tension bars 56 being moved in the axial direction.
  • the first button 64 of the push rod 54 assigned to the first locking pawl 32 and the second button 64 of the pull rod 56 assigned to the first locking pawl 32 act on the first locking pawl 32 such that the first locking pawl 32 lies on the shaft 16.
  • the coupling recess 42 rotates counterclockwise with the shaft 16. As soon as the second side 48 of the coupling recess 42 reaches the end of the pawl 32, the push rod 54 and the tension rod 56, which continue to act on the first pawl 32 clockwise, press one end of the first pawl 32 into the coupling recess 42 such that the long side 52 the first pawl 32 rests on the second side 48 of the coupling recess 42.
  • FIG. 5 shows the insertion of the second locking pawl 34 into the coupling recess 42. This procedure is comparable to the insertion of the first locking pawl 32 into the coupling recess 42, so that only the differences are dealt with.
  • the compression rod 54 and the tension rod 56 act on the second pawl 34 counterclockwise.
  • the shaft 16 rotates counterclockwise relative to the pawl carrier 26, so that at the start of the coupling process the second pawl 34 cannot yet push into the coupling recess 42 through the second side 48 of the coupling recess 42.
  • the second pawl 34 is pressed against the outer surface of the shaft 16. As soon as the second pawl 34 has reached the coupling recess 42, the rear end of the pawl 34 will dip into it.
  • the process of inserting the first and second pawls 32, 34 is the same when the shaft 16 rotates clockwise.
  • the first and second pawl 32, 34 exchange their mode of operation, so that the second pawl 34 pushes into the coupling recess 42 and the first pawl 32 is inserted into the coupling recess 42.
  • a freewheel 12 according to a second embodiment which partially corresponds to the first embodiment, will now be described with reference to FIGS. 6 and 7, so that only the differences will be discussed below. Identical and functionally identical components are provided with the same reference numerals.
  • the freewheel 12 of the second embodiment comprises a second switching ring 88 and a second sensor 90, which have the same function as the switching ring 28 and the sensor 30.
  • the sensor 90 detects the position of the switching ring 88, which can be moved in the axial direction between a first and a second position.
  • the switching ring 88 comprises the push rod 54 assigned to the second pawl 34 and the pull rod 56, and the switching ring 28 the push rod 54 and pull rod 56 assigned to the first pawl 32.
  • the switching ring 88 thus acts on the second pawl 34, which couples the rotation of the shaft 16 and the pawl carrier 26 in the clockwise direction
  • the switching ring 28 acts on the first pawl 32, which couples the rotation of the shaft 16 and the pawl carrier 26 counterclockwise.
  • the switching rings 28, 88 are arranged axially one behind the other and can be moved relative to one another in the axial direction.
  • the compression rod 54 and the tension rod 56 of the switching ring 88 protrude through holes 92 in the switching ring 28.
  • a further latch 94 is provided, which has the same function as the latch 68.
  • the latching 68 and the latching 94 are arranged axially one behind the other.
  • the switching ring 88 also has a radially inward-facing extension 96 which is functionally identical to the extension 86 of the switching ring 28.
  • the extensions 86 and 96 are arranged in sections and in succession in the circumferential direction of the switching rings 28 and 88, so that the switching rings 28, 88 can be moved by a single actuator 82.
  • FIG. 7 shows that the switching rings 28, 88 each have only one extension 86, 96. However, it is particularly conceivable that the switching rings 28, 88 have a plurality of extensions 86 and 96, which are arranged alternately in the circumferential direction.
  • the relative axial mobility of the shift rings 28 and 88 relative to one another means that the insertion and removal process of the first and second pawl 32, 34 can be delayed and asynchronously, which increases the time window for the closing and opening of the freewheel.
  • the pawl 32, 34 which first hits the coupling recess 42, can already engage, whereas the other pawl, which later reaches its coupling recess 42, does not delay the movement of the others.
  • the design works accordingly asynchronously.
  • the first pawls 32 can be completely and quickly designed because the pawls 34 are still held due to the shaft 16 pressing against them and the switching ring 28 opposes a greater resistance to rotation than the switching ring 88.
  • the pawls 34 are briefly less or not loaded by the shaft, so that due to the pressure on the switching ring 28 maintained by the actuator 82, the switching ring 28 is pivoted and the pawls 34 can disengage. The movement of the pawls 32, 34 is thus asynchronous.
  • FIG. 8 shows a cross section through the axis of rotation 24 of the freewheel 12 in a third embodiment, which is essentially functionally the same as the first and second embodiments, so that only the differences are dealt with. Identical and functionally identical components are provided with the same reference symbols, and reference is made to the above explanations with regard to their structure and function.
  • This sensor 30 can be based, for example, on an inductive operating principle. It is also conceivable that the sensor 30 detects the position of the extensions 86, 96 with a laser and / or a distance measurement. In principle, any sensor is conceivable that detects the positions of the switching rings 28, 88.
  • latching 68 Another difference is the structure of the latching 68.
  • the latching nose 76 is arranged on the outer surface of the pawl carrier 26 and the housing 70 is realized by a radially inner recess in the switching ring 28.
  • a rapid switching speed is made possible by the invention, and there are also small, adjustable masses.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)

Abstract

Ein Freilauf (12) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst einen Sperrklinkenträger (26), der bezüglich einer Rotationsachse (24) drehbar ist und an dem zumindest eine erste Sperrklinke (32) und zumindest eine zweite Sperrklinke (34) in einer Sperrklinkenaufnahme (36) verschwenkbar befestigt sind, eine um die Rotationsachse (24) drehbare Welle (16), die zumindest zwei Koppelvertiefungen (42) aufweist, in die jeweils eine zugeordnete Sperrklinke (32, 34) eindringen und die Welle (16) in einer jeweils zugeordneten Drehrichtung drehfest mit dem Sperrklinkenträger (26) koppeln kann, zumindest einen Schaltring (28), der drehfest mit dem Sperrklinkenträger (26) gekoppelt ist und durch einen Aktor (82) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position entlang der Rotationsachse (24) bewegbar ist, wobei der zumindest eine Schaltring (28) die erste und die zweite Sperrklinke (32, 34) verschwenkt. In einer Kopplungsstellung greifen die erste und die zweite Sperrklinke (32, 34) formschlüssig in die vorgesehenen Koppelvertiefungen (42) ein, sodass die erste Sperrklinke (32) den Sperrklinkenträger (26) und die Welle (16) in eine erste Drehrichtung drehfest koppelt und die zweite Sperrklinke (34) den Sperrklinkenträger (26) und die Welle (16) in eine zweite Drehrichtung drehfest koppelt.

Description

Freilauf für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang
Die Erfindung betrifft einen Freilauf für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem Sperrklinkenträger, der bezüglich einer Rotationsachse drehbar ist und verschwenkbare Sperrklinken aufweist, und einer um die Rotationsachse drehbaren Welle.
In einem Kraftfahrzeugantriebsstrang kann es von Nöten sein, eine Welle gegenüber einer weiteren rotierende Welle schaltbar drehbar zu koppeln.
Im Stand der Technik sind Freiläufe mit Kupplungsfunktion bekannt, in denen jede Drehrichtung separat aktuiert ist. Es existieren auch Lösungen für das Sperren beider Drehrichtungen mit einem Aktor, jedoch müssen bei diesen Lösungen alle Klinken einzeln sensiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Freilauf bereitzustellen, der wenige Aktoren und Sensoren benötigt, um die Welle mit dem Sperrklinkenträger optional zu koppeln, und damit kostengünstig in der Herstellung ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Freilauf für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem Sperrklinkenträger, der bezüglich einer Rotationsachse drehbar ist und an dem zumindest eine erste Sperrklinke und zumindest eine zweite Sperrklinke in einer Sperrklinkenaufnahme verschwenkbar befestigt sind, einer um die Rotationsachse drehbaren Welle, die zumindest zwei Koppelvertiefungen aufweist, in die jeweils eine zugeordnete Sperrklinke eindringen und die Welle in einer jeweils zugeordneten Drehrichtung drehfest mit dem Sperrklinkenträger koppeln kann, zumindest einem Schaltring, der drehfest mit dem Sperrklinkenträger gekoppelt ist und durch einen Aktor zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position entlang der Rotationsachse bewegbar ist, wobei der zumindest eine Schaltring die erste und die zweite Sperrklinke verschwenkt, zumindest einem Sensor, der die Position des Schaltrings detektiert, wobei in einer Kopplungsstellung die erste und die zweite Sperrklinke formschlüssig in die vorgesehenen Koppelvertiefungen eingreifen, sodass die erste Sperrklinke den Sperrklinkenträger und die Welle in eine erste Drehrichtung drehtest koppelt und die zweite Sperrklinke den Sperrklinkenträger und die Welle in eine zweite Drehrichtung drehtest koppelt, und wobei eine Bewegung des zumindest einen Schaltrings in eine Richtung die erste und die zweite Sperrklinke in entgegengesetzte Schwenkrichtungen beaufschlagt und die Position der Sperrklinken festlegt.
Die Erfindung beruht dementsprechend auf dem Grundgedanken, dass die Bewegung des Schaltrings die ersten und zweiten Sperrklinken in unterschiedliche Schwenkrichtungen beaufschlagt, so dass in der Kopplungsstellung die erste Sperrklinke die Welle und den Sperrklinkenträger in der ersten Drehrichtung drehfest koppelt und die zweite Sperrklinke die Welle und den Sperrklinkenträger in der zweiten Drehrichtung drehfest koppelt. Der Schaltring ist so ausgebildet, dass der Position des Schaltrings relativ zu dem Sperrklinkenträger eindeutig eine Schwenkstellung der ersten und zweiten Sperrklinke zuordenbar ist, sodass durch die Stellung des zumindest einen Schaltrings auch die Schwenkstellung der ersten und zweiten Sperrklinke bekannt ist. Dementsprechend umfasst der Freilauf minimalst nur einen Sensor und einen Aktor und ist somit kostengünstig in der Herstellung.
Der Freilauf kann einen einzigen Schaltring umfassen, der sämtliche Sperrklinken schaltet, sodass eine einfache Montage möglich ist.
Alternativ kann der Freilauf einen zweiten Schaltring umfassen der relativ zum ersten Schaltring axial bewegbar ist, wobei der erste Schaltring zumindest eine die Welle und den Sperrklinkenträger in eine Drehrichtung drehfest koppelnde Sperrklinke betätigt und der zweite Schaltring zumindest eine die Welle und den Sperrklinkenträger in eine entgegengesetzte Drehrichtung drehfest koppelnde Sperrklinke betätigt. Dies ermöglicht ein asynchrones Einlegen der ersten und zweiten Sperrklinken.
Um eine einfache Betätigung der Sperrklinken zu gewährleisten, kann der zumindest eine Schaltring zumindest einen ersten Stab und zumindest einen zweiten Stab umfassen, die zumindest abschnittsweise parallel zur Rotationsachse ausgebildet sind und an einem ersten Stabende mit dem zugeordneten zumindest einem Schaltring gekoppelt sind, insbesondere an dem zugeordneten Schaltring befestigt sind, wobei der erste und der zweite Stab die zugeordnete Sperrklinke beaufschlagen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der zumindest eine erste Stab eine mit der Sperrklinke zusammenwirkende erste Schaltfläche auf, die zu einem zweiten Stabende konisch zuläuft. Ebenso kann der zumindest eine zweite Stab eine mit der Sperrklinke zusammenwirkende zweite Schaltfläche aufweisen, die zum ersten Stabende konisch zuläuft. Somit ist eine kostengünstige Fertigung des Freilaufs möglich. In einer Bewegung werden somit wegen der gegenläufigen Schaltflächen beide Stäbe zu Schalteinrichtungen.
Um eine einfache asynchrone Betätigung der ersten und zweiten Sperrklinken zu ermöglichen, können der erste und der zweite Schaltring jeweils zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Stab umfassen, die zumindest abschnittsweise parallel zur Rotationsachse ausgebildet sind und an einem ersten Stabende mit dem ersten bzw. dem zweiten Schaltring gekoppelt sind. Die Stäbe des ersten Schaltrings können die erste Sperrklinke beaufschlagen und die Stäbe des zweiten Schaltrings die zweite Sperrklinke beaufschlagen.
Ebenso können die erste und zweite Schaltfläche axial versetzt zueinander liegen und axial zwischen den Schaltflächen die Sperrklinken. Dies ermöglicht kurze Schaltwege für beide Stäbe einer Sperrklinke
In einer Ausgestaltung der Erfindung können sich die Stäbe in eine Ausnehmung der Sperrklinkenaufnahme erstrecken und in dem Sperrklinkenträger axial verschiebbar gelagert sein. Somit ist eine kompakte Ausbildung des Freilaufs möglich.
Um die Schaltringe einfach betätigen zu können, kann der zumindest eine Schaltring zumindest abschnittsweise einen radial nach innen weisenden Fortsatz aufweisen, auf den der Aktor wirkt.
Ebenso kann der Aktor ortsfest sein und insbesondere als Magnetaktor ausgebildet sein.
Der Aktor kann zumindest eine Spule umfassen, sodass der Schaltring mit geringem technischen Aufwand bewegbar ist. Die Spule wirkt unmittelbar auf den zumindest einen Schaltring.
Um eine ungewollte Bewegung des Schaltrings zu verhindern, kann der Sperrklinkenträger eine Verrastung, insbesondere eine Kugelverrastung, aufweisen, die den Schaltring in der ersten und/oder zweiten Position beaufschlagt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Freilauf in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, Figur 2 eine erste Ausführungsform eines Freilaufs in einem Querschnitt durch eine Rotationsachse,
Figur 3 eine Draufsicht auf die Rotationsachse des teilweise aufgeschnittenen Freilaufs aus Figur 2,
Figur 4 schematisch das Einlegen einer ersten Sperrklinke aus Figur 2 und 3 in eine Koppelvertiefung,
Figur 5 schematisch das Einlegen einer zweiten Sperrklinke aus Figur 2 und 3 in eine Koppelvertiefung,
Figur 6 eine zweite Ausführungsform eines Freilaufs in einem Querschnitt durch die Rotationsachse,
Figur 7 eine Draufsicht auf die Rotationsachse des teilweise aufgeschnittenen Freilaufs aus Figur 6, und
Figur 8 eine dritte Ausführungsform eines Freilaufs in einem Querschnitt durch die Rotationsachse des Freilaufs.
Figur 1 zeigt einen Kraftfahrzeugantriebsstrang 10, in dem zwei Freiläufe 12 vorgesehen sind.
Um die einzelnen Bauteile voneinander unterscheidbar zu machen, sind diese unterschiedlich schraffiert, obwohl sie zum Teil nicht geschnitten dargestellt sind.
Die Freiläufe 12 sind Teil einer Kupplung 14 und können Wellen 16 von Antriebsmotoren 18 drehmomentübertragend mit einem Abtrieb 20 verbinden.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Abtrieb 20 mit zwei Rädern 22 eines den Kraftfahrzeugantriebsstrang 10 aufweisenden Kraftfahrzeugs gekoppelt.
Figur 2 zeigt den Freilauf 12 in einem Querschnitt durch eine Rotationsachse 24.
Der Freilauf 12 umfasst die Welle 16, einen ringförmigen Sperrklinkenträger 26, einen Schaltring 28 und einen Sensor 30, der die axiale Stellung des Schaltrings 28 sensiert.
Die Welle 16 und der Sperrklinkenträger 26 sind axial hintereinander angeordnet. Sowohl die Welle 16 als auch der Sperrklinkenträger 26 sind drehbar um die Rotationsachse 24 angeordnet. Der Sperrklinkenträger 26 umfasst eine erste Sperrklinke 32 und eine zweite Sperrklinke 34. Die erste Sperrklinke 32 und die zweite Sperrklinken 34 sind in einer Sperrklinkenaufnahme 36 bezüglich einer Schwenkachse 38 verschwenkbar befestigt.
Die Sperrklinkenaufnahme 36 weist radial innenseitige Ausnehmungen 40 auf, in denen die Sperrklinken 32, 34 verschwenkbar gelagert sind.
Die Sperrklinkenaufnahme 36 ist drehfest mit dem Sperrklinkenträger 26 permanent gekoppelt und umschließt zumindest abschnittsweise die Welle 16.
Die Welle 16 weist au ßenseitig in Umfangsrichtung Koppelvertiefungen 42 auf. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform, haben die Koppelvertiefungen 42 im Querschnitt durch die Koppelvertiefungen 42 eine Keilform. Die Koppelvertiefungen 42 haben insbesondere eine erste, annähernd radiale Seite 44, die von der Mantelfläche der Welle 16 bis zu einer radial tiefsten Stelle 46 verläuft, und eine zweite, flachere Seite 48, die ebenfalls von der Mantelfläche der Welle 16 bis zu der radial tiefsten Stelle 46 verläuft.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit, werden mehrfach vorkommende Bauteile oder Abschnitte, wie die Koppelvertiefungen 42, nur einmalig mit einem Bezugszeichen versehen. Die Bauteile betreffend der Sperrklinkenaufnahme 36 und des Schaltrings 28 sind an allen Sperrklinken 32, 34 zu finden. Gegebenenfalls wird auf Unterschiede eingegangen.
Die Koppelvertiefungen 42 sind so ausgebildet, dass die erste und zweite Sperrklinke 32, 34 in einem Kopplungszustand in die Koppelvertiefungen 42 formschlüssig eingreifen und die Welle 16 mit dem Sperrklinkenträger 26 drehfest koppeln können.
Dementsprechend entspricht die Länge der ersten Seite 44 der Koppelvertiefung 42 in etwa der Stirnseite 50 der ersten und zweiten Sperrklinke 32, 34 und die Länge der zweiten Seite 48 der Koppelvertiefung 42 in etwa der halben Länge der Längsseite 52 der Sperrklinken 32, 34, also eines Arms der als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Sperrklinken 32, 34. Insbesondere sind die erste Seite 44 bzw. zweite Seite 48 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 5 mm, kürzer als die Stirnseite 50 bzw. die Länge der Längsseite 52 der Sperrklinken 32, 34.
Die Anzahl an Koppelvertiefungen 42 entspricht somit der Gesamtanzahl an ersten und zweiten Sperrklinken 32, 34 und die benachbarten Koppelvertiefungen 42 sind spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Die Sperrklinken 32, 34 werden jeweils mechanisch durch einen ersten Stab, ausgeführt als Druckstab 54, und einen zweiten Stab, ausgeführt als Zugstab 56, betätigt, indem an die als zweiarmige Hebel ausgeführten Sperrklinken 32, 34 jeweils an einem Ende ein zugeordneter Druckstab 54 und am anderen ein zugeordneter Zugstab 56 angreift.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Rotationsachse 24 des Freilaufs 12 aus Figur 2 teilweise im Schnitt und veranschaulicht die axiale Anordnung der Komponenten des Freilaufs 12.
Die Druckstäbe 54 und Zugstäbe 56 sind an einem zweiten Stabende 58 in axialen Ausnehmungen 60 der Sperrklinkenaufnahme 36 aufgenommen und an einem ersten Stabende 62 an dem Schaltring 28 befestigt. Die Druckstäbe 54 und die Zugstäbe 56 sind in Umfangsrichtung paarweise angeordnet, so dass die Druckstäbe 54 und die Zugstäbe 56 die erste Sperrklinke 32 und die zweite Sperrklinke 34 in unterschiedlichen Schwenkrichtungen betätigen, indem für jede Sperrklinke 32, 34 ein Paar aus einem Druckstab 54 und einem Zugstab 56 als Schaltmittel vorgesehen ist.
Die Fläche der Druckstäbe 54 und Zugstäbe 56, die die Sperrklinken 32, 34 betätigen, wird als Schaltfläche bezeichnet. Die Druckstäbe 54 weisen jeweils eine erste Schaltfläche 64 auf, die zum zweiten Stabende 58 konisch zuläuft und in dieser Ausführungsform pfeilförmig ausgebildet ist. Die Zugstäbe 56 weisen eine zweite Schaltfläche 66 auf, die zum ersten Stabende 62 konisch zuläuft.
In Figur 3 ist zu sehen, dass die erste Schaltfläche 64 und die zweite Schaltfläche 66 in axialer Richtung versetzt sind und dass die Sperrklinken 32, 34 in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Schaltfläche 64, 66 angeordnet sind.
Der Schaltring 28 umschließt den Sperrklinkenträger 26 au ßenseitig (siehe Figur 2) und ist axial zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar, sodass auch die Druckstäbe 54 und Zugstäbe 56 zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar sind. Der Schaltring 28 ist drehfest bezüglich der Rotationsachse mit dem Sperrklinkenträger 26 gekoppelt, und unter Umständen einstückig verbunden.
Der Schaltring 28 wird in der ersten und in der zweiten Position durch eine Verrastung 68 zur Lagesicherung beaufschlagt. In dieser Ausführungsform ist die Verrastung 68 als Kugelverrastung ausgeführt. Die Verrastung 68 umfasst ein Gehäuse 70, das auf der Mantelfläche des Sperrklinkenträgers 26 angeordnet ist und eine Öffnung in Umfangsrichtung des Sperrklinkenträgers 26 aufweist. Das Gehäuse 70 bildet einen Hohlraum, in dem eine Feder 72 angeordnet ist. Die Feder 72 ist vorgespannt, sodass eine Kugel 74 aus der Öffnung des Gehäuses 70 hinaus gedrückt wird.
Die Kugel 74 beaufschlagt eine Rastnase 76, die an dem Schaltring 28 angeordnet ist. Die Rastnase 76 umfasst zwei Rastgegenflächen 78 und eine Abschlussfläche 80. Die Rastnase 76 ist so angeordnet, dass die Abschlussfläche 80 in einer Mittelposition des Schaltrings 28 zwischen der ersten und zweiten Position die Öffnung des Gehäuses 70 zumindest teilweise verschließt. In der Mittelposition ist die Kugel 74 dementsprechend innerhalb des Gehäuses 70 angeordnet.
Die Rastgegenflächen 78 sind axial entgegengesetzt angeordnet und in axialer Richtung unter einem Winkel gegenüber der Rotationsachse 24 angeordnet.
In der ersten und zweiten Position des Schaltring 28 beaufschlagt die Kugel 74 die zugeordnete Rastgegenfläche 78 und verhindert eine ungewollte Bewegung des Schaltrings 28 entlang der Rotationsachse 24.
Der Schaltring 28 ist zwischen der ersten und zweiten Position durch einen magnetischen Aktor 82 bewegbar, der ortsfest zur Rotationsachse 24 angeordnet ist und zwei Spulen 84 umfasst. Die Spulen 84 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet und so ausgebildet, dass eine zugeordnete Spule 84 den Schaltring 28 in die erste bzw. zweite Position bewegt.
Der Aktor 82 beaufschlagt einen radial nach innen weisenden Fortsatz 86 des Schaltrings 28, der mit dem Schaltring 28 verbunden ist. Eine Bewegung des Fortsatze 86 führt dementsprechend auch zu einer Bewegung des Schaltrings 28.
Zu betonen ist, dass in Figur 2 und 3 jeweils eine erste und eine zweite Sperrklinke 32, 34 vorhanden sind, wobei auch zwei oder mehr erste Sperrklinken 32 und/oder zweite Sperrklinken 34 vorhanden sein können.
Die Anzahl der Koppelvertiefungen 42 ist vorzugsweise an die Anzahl der Sperrklinken 32, 34 angepasst, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Es können auch mehr oder weniger Koppelvertiefungen 42 als insgesamt Sperrklinken 32, 34 vorhanden sein. Dadurch, dass die Druckstäbe 54 und die Zugstäbe 56 mechanisch fest mit dem Schaltring 28 verbunden sind, führt eine Bewegung des Schaltrings 28 zu einer Bewegung der Druckstäbe 54 und Zugstäbe 56 und die Position der Druckstäbe 54 und Zugstäbe 56 ist durch einen einzigen Sensor 30 an dem Schaltring 28 detektierbar.
Prinzipiell ist denkbar, dass der Sensor 30 an dem Aktor 82 angeordnet ist und beispielsweise als induktiver Sensor 30 die Position des Fortsatzes 86 detektiert.
In den Figuren 2 und 3 ist die Kopplungsstellung des Schaltring 28 gezeigt. Die Sperrklinken 32, 34 liegen an der zweiten Seite 48 der Koppelvertiefungen 42 an und koppeln die Welle 16 und den Sperrklinkenträger 26 drehfest. Die erste Sperrklinke 32 koppelt die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn und die zweite Sperrklinke 34 koppelt die Drehung im Uhrzeigersinn.
Anhand der Figuren 2 und 3 wird der Auslegevorgang der ersten und zweiten Sperrklinke 32, 34 exemplarisch erläutert. Dies entspricht dem Übergang der Kopplungsstellung, in der die Welle 16 und der Sperrklinkenträger 26 drehfest gekoppelt sind, in die Freilaufstellung, in der sich die Welle 16 und der Sperrklinkenträger 26 unabhängig voneinander drehen können .
Die Welle 16 kann bereits ein Drehmoment z.B. im Uhrzeigersinn bezogen auf die Rotationsachse 24 aufweisen.
In diesem koppelt die zweite Sperrklinke 34 die Rotation im Uhrzeigersinn.
Es wird nun die zugeordnete Spule 84 bestromt, sodass sich der Schaltring 28 aus der ersten Position (dargestellt in den Figuren 2 und 3) in die zweite Position bewegt und sich dabei von der Welle 16 axial entfernt.
Die erste Schaltfläche 64 der Druckstäbe 54 und die zweite Schaltfläche 66 der Zugstäbe 56 beaufschlagen die zweite Sperrklinke 34 in eine Schwenkrichtung im Uhrzeigersinn und die erste Sperrklinke 32 in eine Schwenkrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
Die Bewegung des Schaltrings 28 führt dazu, dass die erste Sperrklinke 32 ausgelegt werden kann.
Ein kurzzeitiger Lastwechsel führt dazu, dass auch die zweiten, durch das ursprüngliche Drehmoment festsitzenden Sperrklinken 34 in die Sperrklinkenaufnahmen 36 gedrückt werden. Dieser Lastwechsel ist eine übliche Erscheinung bei einem sogenannten Überholbetrieb der Antriebsstränge.
Der Schaltring befindet sich anschließend in der zweiten Position und die Kugel 74 der Verrastung 68 beaufschlagt die entgegengesetzte Rastgegenfläche 78.
Die Figuren 4 und 5 zeigen beispielhaft das Eingreifen der ersten und zweiten Sperrklinke 32, 34 in die Koppelvertiefungen 42 der Welle 16.
Zu Beginn dreht sich die Welle 16 relativ zu dem Sperrklinkenträger 26 um die Rotationsachse 24 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil dargestellt. In der Freilaufstellung befindet sich die erste Sperrklinke 32 au ßerhalb eines Eingriffs in die Koppelvertiefungen 42. Diese Stellung ist durch die gestrichelte erste Sperrklinke 32 dargestellt.
Falls eine Anforderung kommt, die Welle 16 und den Sperrklinkenträger 26 drehfest zu koppeln, so beaufschlagt eine zugeordnete Spule 84 des Aktors 82 den Fortsatz 86 des Schaltrings 28, sodass sich der Schaltring 28 in die erste Position bewegt, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt.
Die Bewegung des Schaltrings 28 führt dazu, dass die Druckstäbe 54 und die Zugstäbe 56 in axialer Richtung bewegt werden. Die erste Schaltfläche 64 des der ersten Sperrklinke 32 zugeordneten Druckstabs 54 und die zweite Schaltfläche 64 des der ersten Sperrklinke 32 zugeordneten Zugstabs 56 beaufschlagen die erste Sperrklinke 32 so, dass die erste Sperrklinke 32 auf der Welle 16 aufliegt.
Die Koppelvertiefung 42 rotiert mit der Welle 16 entgegen dem Uhrzeigersinn. Sobald die zweite Seite 48 der Koppelvertiefung 42 das Ende der Sperrklinke 32 erreicht, drücken der Druckstab 54 und der Zugstab 56, die weiterhin die erste Sperrklinke 32 im Uhrzeigersinn beaufschlagen, ein Ende der ersten Sperrklinke 32 in die Koppelvertiefung 42 so, dass die Längsseite 52 der ersten Sperrklinke 32 auf der zweiten Seite 48 der Koppelvertiefung 42 aufliegt.
Die Drehungen der Welle 16 und des Sperrklinkenträgers 26 ist gekoppelt, sobald die erste Seite 44 der Koppelvertiefung 42 die Stirnseite 50 der ersten Sperrklinke 32 erreicht. Die erste Sperrklinke 32 stößt dementsprechend in die Koppelvertiefung 42 hinein. Figur 5 zeigt das Einlegen der zweiten Sperrklinke 34 in die Koppelvertiefung 42. Dieser Ablauf ist vergleichbar mit dem Einlegen der ersten Sperrklinke 32 in die Koppelvertiefung 42, sodass nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
Der Druckstab 54 und der Zugstab 56 beaufschlagen die zweite Sperrklinke 34 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Welle 16 rotiert relativ zu dem Sperrklinkenträger 26 entgegen dem Uhrzeigersinn, sodass zu Beginn des Koppelvorgangs die zweite Sperrklinke 34 noch nicht durch die zweite Seite 48 der Koppelvertiefung 42 in die Koppelvertiefung 42 hineinstoßen kann.
Stattdessen wird die zweite Sperrklinke 34 gegen die Mantelfläche der Welle 16 gedrückt. Sobald die zweite Sperrklinke 34 die Koppelvertiefung 42 erreicht hat, wird das rückwärtige Ende der Sperrklinke 34 in diese eintauchen.
Das Einlegen der ersten und zweiten Sperrklinke 32, 34 ist verfahrenstechnisch das Gleiche, wenn die Welle 16 im Uhrzeigersinn rotiert. In diesem Fall tauschen die erste und zweite Sperrklinke 32, 34 ihre Funktionsweise, sodass die zweite Sperrklinke 34 in die Koppelvertiefung 42 hineinstößt und die erste Sperrklinke 32 in die Koppelvertiefung 42 eingelegt wird.
Anhand der Figuren 6 und 7 wird nun ein Freilauf 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben, die teilweise der ersten Ausführung entspricht, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben eingeführten Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform umfasst der Freilauf 12 der zweiten Ausführungsform einen zweiten Schaltring 88 und einen zweiten Sensor 90, die funktionsgleich zu dem Schaltring 28 und dem Sensor 30 sind. Der Sensor 90 detektiert die Stellung des Schaltrings 88, der in axialer Richtung zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist.
Der Schaltring 88 umfasst den zur zweiten Sperrklinke 34 zugeordneten Druckstab 54 und den Zugstab 56 und der Schaltring 28 den zur ersten Sperrklinke 32 zugeordneten Druckstab 54 und Zugstab 56.
Der Schaltring 88 beaufschlagt damit die zweite Sperrklinke 34, die die Drehung der Welle 16 und des Sperrklinkenträgers 26 im Uhrzeigersinn koppelt, und der Schaltring 28 beaufschlagt die erste Sperrklinke 32, die die Drehung der Welle 16 und des Sperrklinkenträgers 26 entgegen dem Uhrzeigersinn koppelt. Die Schaltringe 28, 88 sind axial hintereinander angeordnet und relativ zueinander in axialer Richtung bewegbar. Der Druckstab 54 und der Zugstab 56 des Schaltrings 88 ragen durch Löcher 92 in dem Schaltring 28 hindurch.
Zur Beaufschlagung des Schaltrings 88 in der ersten oder zweiten Position ist eine weitere Verrastung 94 vorgesehen, die funktionsgleich zur Verrastung 68 ist. Die Verrastung 68 und die Verrastung 94 sind axial hintereinander angeordnet.
Der Schaltring 88 weist auch einen radial nach innen weisenden Fortsatz 96 auf, der funktionsgleich zum Fortsatz 86 des Schaltrings 28 ist. Die Fortsätze 86 und 96 sind in Umfangsrichtung der Schaltringe 28 und 88 abschnittweise und nacheinander angeordnet, sodass die Schaltringe 28, 88 durch einen einzigen Aktor 82 bewegt werden können.
Figur 7 zeigt, dass die Schaltringe 28, 88 jeweils nur einen Fortsatz 86, 96 aufweisen. Es ist aber insbesondere denkbar, dass die Schaltringe 28, 88 eine Vielzahl an Fortsätzen 86 bzw. 96 aufweisen, die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Die relative axiale Beweglichkeit der Schaltringe 28 und 88 zueinander führt dazu, dass der Einlege- und Auslegervorgang der ersten und zweiten Sperrklinke 32, 34 verzögert und asynchron von statten gehen kann, wodurch das Zeitfenster für das Schließen und Öffnen des Freilaufs vergrößert wird. Die Sperrklinke 32, 34, die zuerst die Koppelvertiefung 42 trifft, kann schon einklinken, wogegen die andere, später ihre Koppelvertiefung 42 erreichende Sperrklinke die Bewegung der anderen nicht verzögert. Entsprechend funktioniert auch das Auslegen asynchron. Beim Auslegevorgang (Welle 16 ist bereits im Uhrzeigersinn momentübertragend) können die ersten Sperrklinken 32 schnell vollständig ausgelegt werden, weil die Sperrklinken 34 aufgrund der gegen sie drückenden Welle 16 noch gehalten werden und der Schaltring 28 einem Drehen einen größeren Widerstand als der Schaltring 88 entgegensetzt.
Während eines kurzen Lastwechsels der Welle sind die Sperrklinken 34 kurzzeitig von der Welle weniger oder nicht belastet, sodass aufgrund des beibehaltenen Drucks auf den Schaltring 28 durch den Aktor 82 der Schaltring 28 geschwenkt und die Sperrklinken 34 ausklinken können. Die Bewegung der Sperrklinken 32, 34 ist damit asynchron.
Auch beim Einklinken der Sperrklinken 32, 34 in die Koppelvertiefungen 42 ist eine asynchrone Bewegung der Sperrklinken 32, 34 gegeben. Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch die Rotationsachse 24 des Freilaufs 12 in einer dritten Ausführungsform, die im Wesentlichen funktionsgleich zur ersten und zweiten Ausführungsform ist, sodass nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und es wird hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Im Unterschied zur ersten und zweiten Ausführungsform ist in Figur 8 nur ein Sensor 30 an dem Aktor 82 vorgesehen, der die Stellungen der Schaltringe 28, 88 detektiert.
Dieser Sensor 30 kann beispielsweise auf einem induktiven Wirkprinzip basieren. Es ist auch denkbar, dass der Sensor 30 die Position der Fortsätze 86, 96 mit einem Laser und/oder einer Abstandsmessung detektiert. Prinzipiell ist jeglicher Sensor denkbar, der die Stellungen der Schaltringe 28, 88 detektiert.
Ein weiterer Unterschied ist der Aufbau der Verrastung 68. Die Rastnase 76 ist auf der Mantelfläche des Sperrklinkenträgers 26 angeordnet und das Gehäuse 70 durch eine radial innenseitige Ausnehmung in dem Schaltring 28 realisiert. Durch die Erfindung wird eine schnelle Schaltgeschwindigkeit ermöglicht, darüber hinaus sind geringe verstellbare Massen vorhanden.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Freilauf (12) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit
einem Sperrklinkenträger (26), der bezüglich einer Rotationsachse (24) drehbar ist und an dem zumindest eine erste Sperrklinke (32) und zumindest eine zweite Sperrklinke (34) in einer Sperrklinkenaufnahme (36) verschwenkbar befestigt sind,
einer um die Rotationsachse (24) drehbaren Welle (16), die zumindest zwei Koppelvertiefungen (42) aufweist, in die jeweils eine zugeordnete Sperrklinke (32, 34) eindringen und die Welle (16) in einer jeweils zugeordneten Drehrichtung drehfest mit dem Sperrklinkenträger (26) koppeln kann,
zumindest einem Schaltring (28), der drehfest mit dem Sperrklinkenträger (26) gekoppelt ist und durch einen Aktor (82) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position entlang der Rotationsachse (24) bewegbar ist, wobei der zumindest eine Schaltring (28) die erste und die zweite Sperrklinke (32, 34) verschwenkt,
zumindest einem Sensor (30), der die Position des Schaltrings (28) detektiert, wobei in einer Kopplungsstellung die erste und die zweite Sperrklinke (32, 34) formschlüssig in die vorgesehenen Koppelvertiefungen (42) eingreifen, sodass die erste Sperrklinke (32) den Sperrklinkenträger (26) und die Welle (16) in eine erste Drehrichtung drehfest koppelt und die zweite Sperrklinke (34) den Sperrklinkenträger (26) und die Welle (16) in eine zweite Drehrichtung drehfest koppelt,
und wobei eine Bewegung des zumindest einen Schaltrings (28) in eine Richtung die erste und die zweite Sperrklinke (32, 34) in entgegengesetzte Schwenkrichtungen beaufschlagt und die Position der Sperrklinken (32, 34) festlegt.
2. Freilauf (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (12) insgesamt einen einzigen Schaltring (28) umfasst, der sämtliche Sperrklinken (32, 34) schaltet.
3. Freilauf (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (12) ein zweiten Schaltring (88) umfasst, der relativ zum ersten Schaltring (28) axial bewegbar ist, wobei der erste Schaltring (28) zumindest eine die Welle (16) und den Sperrklinkenträger (26) in eine Drehrichtung drehfest koppelnde Sperrklinke (32) betätigt und der zweite Schaltring (88) zumindest eine die Welle (16) und den Sperrklinkenträger (26) in eine entgegengesetzte Drehrichtung drehtest koppelnde Sperrklinke (34) betätigt.
4. Freilauf (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schaltring (28, 88) zumindest einen ersten Stab und zumindest einen zweiten Stab umfasst, die zumindest abschnittsweise parallel zur Rotationsachse (24) ausgebildet sind und an einem ersten Stabende (62) mit dem zugeordneten zumindest einem Schaltring (28, 88) gekoppelt sind, insbesondere an dem zugeordneten Schaltring (28, 88) befestigt sind, wobei der erste und der zweite Stab die zugeordnete Sperrklinke (32, 34) beaufschlagen.
5. Freilauf (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Stab eine mit der Sperrklinke (32, 34) zusammenwirkende erste Schaltfläche (64) aufweist, die zu einem zweiten Stabende (58) konisch zuläuft, und der zumindest eine zweite Stab eine mit der Sperrklinke (32, 34) zusammenwirkende zweite Schaltfläche (66) aufweist, die zum ersten Stabende (62) konisch zuläuft.
6. Freilauf (12) nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Schaltring (28, 88) jeweils zumindest einen ersten und zumindest einen zweiten Stab umfassen, die zumindest abschnittsweise parallel zur Rotationsachse ausgebildet sind und an einem ersten Stabende (62) mit dem ersten bzw. dem zweiten Schaltring (28, 88) gekoppelt sind, wobei die Stäbe des ersten Schaltrings (28) die erste Sperrklinke (32) beaufschlagen und die Stäbe des zweiten Schaltrings (88) die zweite Sperrklinke (34) beaufschlagen.
7. Freilauf (12) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schaltfläche (64, 66) axial versetzt zueinander liegen und axial zwischen den Schaltflächen (64, 66) die Sperrklinken (32, 34) angeordnet sein.
8. Freilauf (12) nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe sich in eine Ausnehmung (60) der Sperrklinkenaufnahme (36) erstrecken und in dem Sperrklinkenträger (26) axial verschiebbar gelagert sind.
9. Freilauf (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schaltring (28) zumindest abschnittsweise einen radial nach innen weisenden Fortsatz (86) aufweist.
10. Freilauf (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (82) ortsfest ist, insbesondere ein Magnetaktor ist.
1 1. Freilauf (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrklinkenträger (26) für seine axiale Positionierung eine Verrastung (68), insbesondere eine Kugelverrastung umfasst.
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