WO2020259747A1 - Coupling element for a switchable freewheel having an omega spring and switchable freewheel having a coupling element - Google Patents

Coupling element for a switchable freewheel having an omega spring and switchable freewheel having a coupling element Download PDF

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WO2020259747A1
WO2020259747A1 PCT/DE2020/100473 DE2020100473W WO2020259747A1 WO 2020259747 A1 WO2020259747 A1 WO 2020259747A1 DE 2020100473 W DE2020100473 W DE 2020100473W WO 2020259747 A1 WO2020259747 A1 WO 2020259747A1
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WO
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spring
omega spring
omega
cage
coupling element
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/100473
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German (de)
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Inventor
Christian Hartmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Filing date
Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/04Freewheels or freewheel clutches combined with a clutch for locking the driving and driven members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/08Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a coupling element for a switchable freewheel, a switchable freewheel with such a coupling element and an omega spring.
  • Freewheels are used for power transmission in a drive train when a drive torque is to be transmitted in a first direction of rotation, but decoupling from the driven part of the drive train is to be made possible when rotating against the first direction of rotation in order to avoid a rigid hub connection.
  • the friction in the drive train can be reduced, since in the freewheeling mode there is a decoupling of the
  • Drive machine can take place from the output shaft and the drive machine and the rigidly connected element do not have to be dragged through the drive train.
  • a freewheel with a drive element and an output element is known, a cage being arranged between the drive element and the output element.
  • clamping rollers and spring elements are provided which spring the clamping rollers against clamping ramps, with a torque being transferable from the drive element to the output element in a load rotation direction, while a free-wheel function is enabled in a free-wheel rotation direction.
  • an intermediate ring having the clamping ramps and radially displaceable ring segments is provided between the drive element and the output element, which create a frictional connection with the output element in the load rotation direction.
  • Front wheels are integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels. Through the respective freewheel can be integrated with freewheels.
  • DE 11 2014 005 508 T5 discloses a wedge coupling with an inner and an outer hub.
  • the wedge coupling includes a wedge element that includes individual circumferentially distributed segments that are disposed radially between the first and outer hubs.
  • the wedge coupling further comprises an outer ring and a first and a second displacement element.
  • the ring is arranged radially between the wedge element and the outer hub and is non-rotatably connected to the segments. The ring presses the segments radially inwards until they make contact with the inner hub. For a closed mode, press the first
  • Displacement element the wedge element in a first axial direction, which is parallel to an axis of rotation of the wedge coupling, in order to connect the inner and outer hubs, the wedge element and the outer ring to one another in a rotationally fixed manner.
  • the second displacement member translates the wedge member in a second axial direction, which is opposite to the first axial direction, to allow relative rotation between the inner and outer hubs.
  • DE 1530676 A discloses a drive train of a motor vehicle with two driven axles.
  • the drive of one axis is switchable by means of a
  • Overrunning clutch can be switched on and off.
  • the overrunning clutch has a roller cage and a number of pinch rollers.
  • the inner part of the freewheel is with
  • the cage is left and right beyond the freewheel and is rotatably supported to one side. On the same side, a leaf spring is arranged, which the cage with the pinch rollers in a
  • the leaf spring is designed to be almost curved in a semicircle. In the installed position, it has spring ends at the top and bottom of the bend which are angled radially from the bend and which each engage in a bore, with which the leaf spring is held in the installed position.
  • the cage is extended to another side with a friction surface that runs in a chamber with a viscous liquid. The resistance of this fluid is set in such a way that the cage can overcome the resistance of the leaf spring from certain differential speeds between the coupling halves and the freewheel engages in a switching position.
  • Switching off a vehicle axle is provided, is based on a similar basic structure as that of the freewheel described with DE 1530676 A. In this case are Instead of the leaf spring, however, tangentially aligned helical compression springs distributed around the circumference are used, with which the freewheel is held in the freewheeling position.
  • the object of the invention is to propose a coupling element for a switchable freewheel, which is actuated by a small axial force and thereby produces a radial frictional contact between the outer ring and the cage in order to achieve a
  • this object is achieved by a coupling element for a switchable freewheel with a cage in which an omega spring is positively received, the omega spring being in operative connection in a first operating state with a component surrounding the cage and in a second operating state from the further component is separated, the omega-spring being transferred from the first operating state to the second operating state by deformation.
  • an omega spring is one
  • Coupling element can be interrupted.
  • the spring characteristics of an omega spring can be set more easily and more reproducibly than with a corrugated spring or a helical spring. Another benefit is that when active
  • Activation is completely separated from the component surrounding the omega spring. In this way, the frictional losses during power interruption can be prevented. Furthermore, the space used for this spring is less than that of a wave spring or a helical spring.
  • a friction surface is formed on an outside of the omega spring, the
  • Friction surface is pressed against a component surrounding the cage, so that a non-positive connection is established between the cage and the component.
  • a friction surface can be used in a simple and easily reproducible manner
  • Frictional connection between the omega spring of the coupling element and the surrounding component can be established. It is preferred if the
  • Friction surface has a convex shape. Due to the convex shape, the
  • the spring tolerances can be selected to be relatively large, since the friction surface can compensate for contact errors on the component surrounding the omega spring.
  • legs are formed on the omega spring, in which an actuation pin can engage in such a way that the fleas of the omega spring is reduced by elastic deformation.
  • an actuation pin can engage in such a way that the fleas of the omega spring is reduced by elastic deformation.
  • a reversible, elastic deformation of the omega spring can be controlled in a simple manner by means of the legs.
  • a separation of the friction surface of the omega spring from the component surrounding the omega spring can thus be achieved in a functionally reliable manner.
  • the force with which the friction surface of the omega spring is pressed against the component surrounding the omega spring can also be varied in order to make the coupling process even smoother.
  • the omega-spring has convex bearing surfaces on each of its end sections, which rest against a base of the recess in the cage.
  • the convex bearing surfaces can compensate for tolerances on the base surface of the recess of the cage, and a convex bearing surface enables elastic deformation with comparatively little effort, which makes it easier to separate the friction surface from the component surrounding the omega spring in the radial direction.
  • a switchable freewheel with an outer ring, an inner ring that can be rotated relative to the outer ring and a cage is proposed, which is arranged between the outer ring and the inner ring.
  • the switchable freewheel further comprises a coupling element according to the invention and a
  • Actuating element which can come into operative connection with the coupling element and which can transfer the coupling element from the first operating state to the second operating state.
  • a switchover between a freewheel function and a clamping function can take place in a simple manner.
  • the cage can by a speed difference between the
  • actuation pins are formed on the actuating element, which come into operative connection with the omega spring in the event of an axial displacement and cause the omega spring to deform, such that a friction surface of the omega spring of an inner surface of the outer ring is separated and a gap is created between the friction surface and the outer ring. Actuation pins enable simple and
  • a reversible, elastic deformation of the omega springs can be controlled in a material-friendly manner, with the contact being released from a certain distance
  • the ramp contour allows tolerances on the legs of the omega springs to be compensated for, so that with a complete
  • Pushing in the actuation pins ensures that the friction surfaces detach from the inside of the outer ring and that a gap is created.
  • the actuation pins are conical or have a ramp contour which engages in the legs of the omega spring.
  • the actuation element comprises an activation ring, the actuation pins being molded or formed on the activation ring.
  • Actuating element are compressed and push the activation ring back into its starting position after activation has ended.
  • a return force can be generated in a simple manner, which pushes the activation ring back into its starting position after the activation via the actuator has ended.
  • a further actuator or a complex actuator can therefore be dispensed with, which means that the costs for the switchable freewheel can be reduced.
  • the return springs are designed as spiral springs, with spring domes formed on the cage and / or on the activation ring, on which the return springs are positively received.
  • spring domes formed on the activation ring and / or the cage, springs can be received in a form-fitting manner in a simple and inexpensive manner. This prevents the return springs from slipping.
  • the restoring force can be targeted the activation ring are exercised, whereby tilting or jamming of the activation ring is avoided.
  • the invention also relates to an omega spring with a tensioning element for
  • Pushing the clamping element into the omega spring causes a defined reversible, elastic deformation of the omega spring.
  • a deformation of the omega spring can thus be achieved in a simple manner in order to bring the omega spring, in particular the friction surface of the omega spring, into contact with another component and to control the forces which can be transmitted by means of frictional engagement.
  • the legs of the omega spring form a ramp contour for the tensioning element on which the tensioning element is received in a frictionally engaged manner in order to exert a defined expanding force on the omega spring. This allows a defined
  • Deformation of the omega spring can be achieved with tight shape and position tolerances.
  • the ramp contour is dependent on the insertion path of the
  • Clamping element a defined introduction of force possible, whereby a targeted
  • Deformation of the omega spring is achieved and the degree of deformation is much more accurate than with a helical spring.
  • the frictional engagement between the tensioning element and the legs of the omega spring is improved by the ramp contour, which means that higher forces can be used for deformation or the degree of deformation can be controlled in a targeted and repeatable manner.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a coupling element according to the invention and an actuator for actuating such a coupling element
  • Fig. 2 shows an omega spring and an actuation pin for deforming the
  • FIG. 1 an embodiment of a coupling element 5 according to the invention for a switchable freewheel 1 is shown.
  • the coupling element 5 comprises an omega spring 6, which is positively received in a recess of a cage 14.
  • the omega spring 6 is surrounded in the radial direction by an outer ring 15 of the switchable freewheel 1.
  • a friction surface 8 of the Omega spring rests against the inside of the outer ring 15 in an unloaded initial state of the coupling element 5.
  • the omega spring 6 has two legs 7 into which an actuation pin 3 with a ramp contour 4 can penetrate and control a deformation of the omega spring 6.
  • the omega spring 6 also has a convex bearing surface 11 in each of its end sections 9, 10 which rests on a base of the recess of the cage 14.
  • the ramp contours 4 come into contact with the legs 7 of the omega spring 6, the omega spring 6 being compressed in the radial direction so that the fleas of the omega spring 6, i.e. the expansion between the convex bearing surfaces 11 up to the Friction surface 8, reduced. A gap 17 is thus created between the friction surface 8 and the outer ring 15.
  • a switchable freewheel 1 with an actuator for actuating such a coupling element 5 is shown in a sectional illustration in FIG.
  • the switchable freewheel 1 comprises an outer ring 15 and one relative to the outer ring 15 rotatable inner ring 16 and a cage 14 which is arranged in the radial direction between the outer ring 15 and the inner ring 16.
  • the switchable freewheel 1 also comprises a coupling element 5 and an actuating element 2, which can come into operative connection with the coupling element 5.
  • Actuating element 2 comprises an activation ring 12, on which actuation pins 3 protruding in the axial direction from the annular basic shape in the direction of the cage 14 are formed. Furthermore, spring domes are formed on the activation ring 12, on which return springs 13 are received.
  • the actuating element 2 is controlled in the axial direction with a
  • an omega spring 6 of a coupling element 5 according to the invention is shown in a three-dimensional representation.
  • the omega spring 6 has a friction surface 8 on its radially outer side.
  • the omega spring 6 also has two legs 7 which are formed by the flanks of the omega spring 6.
  • the omega spring 6 also has two end sections 9, 10 which have a convex shape, as a result of which the omega spring 6 can compensate for shape and positional tolerances. Furthermore, due to the convex shape of the end sections 9, 10, the spring travel can be increased.
  • FIG. 2 a section of an activation ring 12 is shown in FIG. 2, onto which an activation pin 3 which runs out in a ramp-shaped manner from the activation ring is formed.
  • an activation pin 3 which runs out in a ramp-shaped manner from the activation ring is formed.
  • several actuation pins 3 are evenly spaced over the circumference of the Activation ring 12 distributed, each of the actuation pins 3 engaging in the legs 7 of an omega spring 6.
  • Coupling element 5 exercised.
  • the legs 7 are pressed together in the direction of the cage 14 and the radial force between the friction surfaces 8 and the outer ring 15 is released.
  • the coupling element 5 is no longer in contact with the outer ring 15 and torque is no longer transmitted from the outer ring 15 to the coupling element 5 or from the coupling element 5 to the outer ring 15.
  • the radial pretensioning force of the coupling element 5 can be interrupted via an axial actuation of the actuator.
  • a further advantage results from the fact that no power loss is generated during active actuation, since the coupling elements 5 are completely separated from the outer ring 15 by the gap 17.
  • the actuating element 2 is moved back into its starting position in the axial direction by the return springs 13.
  • the ramp contours 4 of the actuation pins 3 are pulled out of the legs 7 of the omega springs 6, the omega springs 6 expanding again in the radial direction and coming into contact with the inner surface of the outer ring 15.
  • the coupling element 5 is again frictionally engaged with the
  • Outer ring 15 in contact and a torque can be transmitted from the outer ring 15 to the cage 14 or from the cage 14 to the outer ring 15. If the actuator is not actuated, the coupling element 5 is in permanent contact with the Outer ring 15. A torque can be transmitted from outer ring 15 to cage 14 or the other way around in both directions of rotation.

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

The invention relates to a coupling element (5) for a switchable freewheel (1), having a cage (14) in which an omega spring (6) is received in an interlocking manner, wherein in a first operating state, the omega spring (6) is operatively connected to a further component (15) surrounding the cage (14) and in a second operating state, the omega spring (6) is separated from the further component (15), wherein the omega spring is moved from the first operating state to the second operating state by means of a deformation. The invention further relates to a switchable freewheel (1) having an outer ring (15), an inner ring (16) which can be rotated relative to the outer ring (15), and a cage (14) which is arranged between the outer ring (15) and the inner ring (16), and having such a coupling element (5) and an actuation element (2) which can enter into operative connection with the coupling element (5) and can transfer the coupling element (5) from the first operating state to the second operating state.

Description

Kupplunqselement für einen schaltbaren Freilauf mit einer Omega-Feder und schaltbarer Freilauf mit einem Kupplunqselement Clutch element for a switchable freewheel with an omega spring and switchable freewheel with a clutch element
Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf, einen schaltbaren Freilauf mit einem solchen Kupplungselement sowie eine Omega-Feder. The invention relates to a coupling element for a switchable freewheel, a switchable freewheel with such a coupling element and an omega spring.
Freiläufe werden zur Kraftübertragung in einem Antriebsstrang verwendet, wenn ein Antriebsmoment in einer ersten Drehrichtung übertragen werden soll, bei einer Drehung entgegen der ersten Drehrichtung jedoch eine Entkopplung von dem angetriebenen Teil des Antriebsstrangs ermöglicht werden soll, um eine starre Nabenverbindung zu vermeiden. Somit kann insbesondere die Reibung in dem Antriebsstrang verringert werden, da im Freilaufmodus eine Entkopplung der Freewheels are used for power transmission in a drive train when a drive torque is to be transmitted in a first direction of rotation, but decoupling from the driven part of the drive train is to be made possible when rotating against the first direction of rotation in order to avoid a rigid hub connection. Thus, in particular, the friction in the drive train can be reduced, since in the freewheeling mode there is a decoupling of the
Antriebsmaschine von der Abtriebswelle erfolgen kann und die Antriebsmaschine sowie damit starr verbundene Element nicht durch den Antriebsstrang geschleppt werden müssen. Drive machine can take place from the output shaft and the drive machine and the rigidly connected element do not have to be dragged through the drive train.
Aus der DE 10 2012 217 927 A1 ist ein Freilauf mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement bekannt, wobei zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebs element ein Käfig angeordnet ist. In dem Käfig sind Klemmrollen und Federelemente vorgesehen, welche die Klemmrollen gegen Klemmrampen anfedern, wobei in einer Lastdrehrichtung ein Drehmoment von dem Antriebselement auf das Abtriebselement übertragbar ist, während in einer Freilaufdrehrichtung eine Freilauffunktion ermöglicht wird. Dabei ist zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ein die Klemmrampen aufweisender Zwischenring mit radial verlagerbaren Ringsegmenten vorgesehen, welche in der Lastdrehrichtung eine reibschlüssige Verbindung mit dem Abtriebselement hersteilen. From DE 10 2012 217 927 A1 a freewheel with a drive element and an output element is known, a cage being arranged between the drive element and the output element. In the cage, clamping rollers and spring elements are provided which spring the clamping rollers against clamping ramps, with a torque being transferable from the drive element to the output element in a load rotation direction, while a free-wheel function is enabled in a free-wheel rotation direction. In this case, an intermediate ring having the clamping ramps and radially displaceable ring segments is provided between the drive element and the output element, which create a frictional connection with the output element in the load rotation direction.
In US 50 36939 A ist ein All Terrain Vehicle beschrieben, in dessen gelenkten In US 50 36939 A an all terrain vehicle is described, in the steered
Vorderrädern Freiläufe integriert sind. Durch den jeweiligen Freilauf können Front wheels are integrated with freewheels. Through the respective freewheel can
Drehzahlunterschiede bzw. Schlupf zwischen den Rädern ausgeglichen werden. Die DE 11 2014 005 508 T5 offenbart eine Keilkupplung mit einer inneren und einer äußeren Nabe. Die Keilkupplung umfasst ein Keilelement, das einzelne über den Umfang hinweg verteilte Segmente enthält, die radial zwischen der ersten und der äußeren Nabe angeordnet sind. Die Keilkupplung umfasst ferner einen Außenring sowie ein erstes und ein zweites Verschiebungselement. Der Ring ist radial zwischen dem Keilelement und der äußeren Nabe angeordnet und drehfest mit den Segmenten verbunden. Dabei drückt der Ring die Segmente bis zum Kontakt mit der inneren Nabe radial nach innen. Für einen geschlossenen Modus drückt das erste Speed differences or slip between the wheels are compensated. DE 11 2014 005 508 T5 discloses a wedge coupling with an inner and an outer hub. The wedge coupling includes a wedge element that includes individual circumferentially distributed segments that are disposed radially between the first and outer hubs. The wedge coupling further comprises an outer ring and a first and a second displacement element. The ring is arranged radially between the wedge element and the outer hub and is non-rotatably connected to the segments. The ring presses the segments radially inwards until they make contact with the inner hub. For a closed mode, press the first
Verschiebungselement das Keilelement in eine erste axiale Richtung, welche parallel zu einer Drehachse der Keilkupplung ist, um die innere und die äußere Nabe, das Keilelement und den Außenring drehfest miteinander zu verbinden. Für einen offenen Modus verschiebt das zweite Verschiebungselement das Keilelement in einer zweiten axialen Richtung, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, um eine relative Drehung zwischen der inneren und der äußeren Nabe zu ermöglichen. Displacement element, the wedge element in a first axial direction, which is parallel to an axis of rotation of the wedge coupling, in order to connect the inner and outer hubs, the wedge element and the outer ring to one another in a rotationally fixed manner. For an open mode, the second displacement member translates the wedge member in a second axial direction, which is opposite to the first axial direction, to allow relative rotation between the inner and outer hubs.
In DE 1530676 A ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei angetriebenen Achsen offenbart. Der Antrieb der einen Achse ist mittels einer schaltbaren DE 1530676 A discloses a drive train of a motor vehicle with two driven axles. The drive of one axis is switchable by means of a
Freilaufkupplung zu- und abschaltbar. Die Freilaufkupplung weist einen Rollenkäfig und eine Anzahl von Klemmrollen auf. Das Innenteil des Freilaufs ist mit Overrunning clutch can be switched on and off. The overrunning clutch has a roller cage and a number of pinch rollers. The inner part of the freewheel is with
Klemmflächen einer Rampenkontur versehen. Der Käfig steht links und rechts über den Freilauf hinaus und ist zu einer Seite hin drehbar gestützt. An der gleichen Seite ist eine Blattfeder angeordnet, welche den Käfig mit den Klemmrollen in eine Provide clamping surfaces with a ramp contour. The cage is left and right beyond the freewheel and is rotatably supported to one side. On the same side, a leaf spring is arranged, which the cage with the pinch rollers in a
Freilaufstellung führt bzw. diesen dort hält. Dazu ist die Blattfeder nahezu in einem Halbkreis bogenförmig ausgeführt. Sie weist in Einbaulage oben und unten endseitig des Bogens radial von dem Bogen abgewinkelte und jeweils in eine Bohrung greifende Federenden auf, mit denen die Blattfeder in der Einbaulage gehalten ist. Der Käfig ist zu einer anderen Seite hin mit einer Reibfläche verlängert, die in einer Kammer mit einer viskosen Flüssigkeit läuft. Der Widerstand dieser Flüssigkeit ist so eingestellt, das der Käfig ab bestimmten Differenzdrehzahlen der Kupplungshälften zueinander den Widerstand der Blattfeder überwinden kann und der Freilauf in eine Schaltstellung einrückt. Free-running position leads or holds it there. For this purpose, the leaf spring is designed to be almost curved in a semicircle. In the installed position, it has spring ends at the top and bottom of the bend which are angled radially from the bend and which each engage in a bore, with which the leaf spring is held in the installed position. The cage is extended to another side with a friction surface that runs in a chamber with a viscous liquid. The resistance of this fluid is set in such a way that the cage can overcome the resistance of the leaf spring from certain differential speeds between the coupling halves and the freewheel engages in a switching position.
Der mit DE 18 11 454 A veröffentlichten Freilaufkupplung, die für das Zu- und The one-way clutch published with DE 18 11 454 A, which is used for the feed and
Abschalten einer Fahrzeugachse vorgesehen ist, liegt ein ähnlicher Grundaufbau wie dem des mit DE 1530676 A beschriebenen Freilaufs zugrunde. In diesem Fall sind anstelle der Blattfeder jedoch am Umfang verteilte und tangential ausgerichtete Schraubendruckfedern eingesetzt, mit denen der Freilauf in Freilaufposition gehalten ist. Switching off a vehicle axle is provided, is based on a similar basic structure as that of the freewheel described with DE 1530676 A. In this case are Instead of the leaf spring, however, tangentially aligned helical compression springs distributed around the circumference are used, with which the freewheel is held in the freewheeling position.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf vorzuschlagen, welcher über eine geringe axiale Kraft betätigt wird und dabei einen radialen Reibkontakt zwischen dem Außenring und dem Käfig herstellt, um ein The object of the invention is to propose a coupling element for a switchable freewheel, which is actuated by a small axial force and thereby produces a radial frictional contact between the outer ring and the cage in order to achieve a
Drehmoment vom Außenring auf den Käfig zu übertragen. To transmit torque from the outer ring to the cage.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kupplungselement für einen schaltbaren Freilauf mit einem Käfig, in welchem eine Omega-Feder formschlüssig aufgenommen ist gelöst, wobei die Omega-Feder in einem ersten Betriebszustand mit einem den Käfig umgebenden Bauteil in Wirkverbindung steht und in einem zweiten Betriebszustand von dem weiteren Bauteil getrennt ist, wobei die Omega-Feder durch eine Verformung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt wird. Unter einer Omega-Feder ist in diesem Zusammenhang eine According to the invention, this object is achieved by a coupling element for a switchable freewheel with a cage in which an omega spring is positively received, the omega spring being in operative connection in a first operating state with a component surrounding the cage and in a second operating state from the further component is separated, the omega-spring being transferred from the first operating state to the second operating state by deformation. In this context, an omega spring is one
Blechfeder zu verstehen, welche in Form des griechischen Buchstaben Omega gebogen ist. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Kupplungselements liegt darin, dass über eine axiale Betätigung eines Aktuators die radiale Vorspannung des To understand sheet metal spring, which is bent in the form of the Greek letter Omega. One advantage of the proposed coupling element is that the radial preload of the
Kupplungselements unterbrochen werden kann. Zudem kann bei einer Omega-Feder die Federcharakteristik leichter und reproduzierbarer eingestellt werden als bei einer Wellfeder oder einer Schraubenfeder. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei aktiver Coupling element can be interrupted. In addition, the spring characteristics of an omega spring can be set more easily and more reproducibly than with a corrugated spring or a helical spring. Another benefit is that when active
Betätigung keine Verlustleistung erzeugt wird, da die Omega-Feder bei einer Actuation no power loss is generated, since the omega spring at a
Aktivierung komplett von dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil getrennt wird. Somit können die Reibungsverluste bei der Kraftunterbrechung verhindert werden. Weiterhin ist der verwendete Bauraum für diese Feder geringer, als der bei einer Wellfeder oder einer Schraubenfeder. Activation is completely separated from the component surrounding the omega spring. In this way, the frictional losses during power interruption can be prevented. Furthermore, the space used for this spring is less than that of a wave spring or a helical spring.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch The features listed in the dependent claims are advantageous improvements and further developments of the in the independent claim
angegebenen Kupplungselementes möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Reibfläche an einer Außenseite der Omega-Feder ausgebildet ist, wobei die specified coupling element possible. In a preferred embodiment of the invention it is provided that a friction surface is formed on an outside of the omega spring, the
Reibfläche gegen ein den Käfig umgebendes Bauteil gedrückt wird, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig und dem Bauteil hergestellt wird. Durch eine Reibfläche kann auf einfache und leicht reproduzierbare Art eine Friction surface is pressed against a component surrounding the cage, so that a non-positive connection is established between the cage and the component. A friction surface can be used in a simple and easily reproducible manner
reibschlüssige Verbindung zwischen der Omega-Feder des Kupplungselements und dem umgebenden Bauteil hergestellt werden. Bevorzugt ist dabei, wenn die Frictional connection between the omega spring of the coupling element and the surrounding component can be established. It is preferred if the
Reibfläche eine konvexe Form aufweist. Durch die konvexe Form können die Friction surface has a convex shape. Due to the convex shape, the
Toleranzen der Feder relativ groß gewählt werden, da die Reibfläche Anlagefehler an dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil ausgleichen kann. The spring tolerances can be selected to be relatively large, since the friction surface can compensate for contact errors on the component surrounding the omega spring.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Omega-Feder Schenkel ausbildet sind, in welche ein Aktuierungspin derart eingreifen kann, dass die Flöhe der Omega-Feder durch eine elastische Verformung verringert wird. Unter der Flöhe der Omega-Feder ist in diesem Zusammenhang die In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that legs are formed on the omega spring, in which an actuation pin can engage in such a way that the fleas of the omega spring is reduced by elastic deformation. Among the fleas the omega feather in this context is the
Ausdehnung der Feder von den Auflageflächen bis zur Reibfläche zu verstehen. Understand the extension of the spring from the bearing surfaces to the friction surface.
Durch die Schenkel kann auf einfache Art und Weise eine reversible, elastische Verformung der Omega-Feder gesteuert werden. Somit kann funktionssicher eine Trennung der Reibfläche der Omega-Feder von dem die Omega-Feder umgebenden Bauteil erzielt werden. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann zudem die Kraft variiert werden, mit welcher die Reibfläche der Omega-Feder gegen das die Omega- Feder umgebende Bauteil gedrückt wird, um den Kupplungsvorgang noch sanfter zu gestalten. A reversible, elastic deformation of the omega spring can be controlled in a simple manner by means of the legs. A separation of the friction surface of the omega spring from the component surrounding the omega spring can thus be achieved in a functionally reliable manner. In an advantageous further development, the force with which the friction surface of the omega spring is pressed against the component surrounding the omega spring can also be varied in order to make the coupling process even smoother.
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Omega-Feder an ihren Endabschnitten jeweils konvexe Auflageflächen aufweist, welche an einem Grund der Ausnehmung in dem Käfig anliegen. Durch die konvexen Auflageflächen können Toleranzen an der Grundfläche der Ausnehmung des Käfigs ausgeglichen werden, zudem ermöglicht eine konvexe Auflagefläche eine elastische Verformung mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand, wodurch das Trennen der Reibfläche von dem die Omega-Feder in radialer Richtung umgebenden Bauteil erleichtert wird. Erfindungsgemäß wird ein schaltbarer Freilauf mit einem Außenring, einem relativ zum Außenring verdrehbaren Innenring und einem Käfig vorgeschlagen, welcher zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet ist. Der schaltbare Freilauf umfasst ferner ein erfindungsgemäßes Kupplungselement und ein In a further improvement of the invention it is provided that the omega-spring has convex bearing surfaces on each of its end sections, which rest against a base of the recess in the cage. The convex bearing surfaces can compensate for tolerances on the base surface of the recess of the cage, and a convex bearing surface enables elastic deformation with comparatively little effort, which makes it easier to separate the friction surface from the component surrounding the omega spring in the radial direction. According to the invention, a switchable freewheel with an outer ring, an inner ring that can be rotated relative to the outer ring and a cage is proposed, which is arranged between the outer ring and the inner ring. The switchable freewheel further comprises a coupling element according to the invention and a
Betätigungselement, welcher mit dem Kupplungselement in Wirkverbindung treten kann und das Kupplungselement von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführen kann. Bei einem solchen Freilauf kann auf einfache Art und Weise ein Umschalten zwischen einer Freilauffunktion und einer Klemmfunktion erfolgen. Dabei kann der Käfig durch einen Drehzahlunterschied zwischen dem Actuating element which can come into operative connection with the coupling element and which can transfer the coupling element from the first operating state to the second operating state. With such a freewheel, a switchover between a freewheel function and a clamping function can take place in a simple manner. The cage can by a speed difference between the
Außenring und dem Innenring durch den Außenring geschleppt werden, derart, dass im Käfig geführte Klemmkörper, insbesondere Klemmrollen, in eine Sperrposition gebracht werden und eine Verdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring sperren. Durch die Trennung zwischen dem Kupplungselement und dem Außenring kann diese Sperrposition auf einfache Art und Weise aufgehoben werden, da es zu keinem Reibschluss zwischen dem Käfig und dem Außenring kommt und der Käfig durch einfache Mittel, insbesondere durch Rückstellfedern, in seine Ausgangslage zurückgedreht wird, bei der die Freilauffunktion gewährleistet ist. Outer ring and the inner ring are dragged through the outer ring, in such a way that clamping bodies, in particular pinch rollers, guided in the cage are brought into a locking position and prevent rotation between the outer ring and the inner ring. Due to the separation between the coupling element and the outer ring, this locking position can be easily canceled, since there is no frictional engagement between the cage and the outer ring and the cage is turned back into its starting position by simple means, in particular by return springs which the freewheel function is guaranteed.
In einer bevorzugten Ausführungsform des schaltbaren Freilaufs ist vorgesehen, dass an dem Betätigungselement Aktuierungspins ausgebildet sind, welche mit der Omega- Feder bei einer axialen Verschiebung in Wirkverbindung treten und eine Verformung der Omega-Feder bewirken, derart, dass eine Reibfläche der Omega-Feder von einer Innenfläche des Außenrings getrennt wird und ein Spalt zwischen der Reibfläche und dem Außenring entsteht. Durch Aktuierungspins kann auf einfache und In a preferred embodiment of the switchable freewheel it is provided that actuation pins are formed on the actuating element, which come into operative connection with the omega spring in the event of an axial displacement and cause the omega spring to deform, such that a friction surface of the omega spring of an inner surface of the outer ring is separated and a gap is created between the friction surface and the outer ring. Actuation pins enable simple and
materialschonende Weise eine reversible, elastische Verformung der Omega-Federn gesteuert werden, dabei löst sich ab einem bestimmten Weg der Kontakt der A reversible, elastic deformation of the omega springs can be controlled in a material-friendly manner, with the contact being released from a certain distance
Reibflächen der Omega-Federn von der Innenseite des Außenrings, sodass der Käfig frei drehen kann. Durch die Rampenkontur können hier Toleranzen an den Schenkeln der Omega-Federn ausgeglichen werden, sodass bei einem vollständigen Friction surfaces of the omega springs from the inside of the outer ring so that the cage can rotate freely. The ramp contour allows tolerances on the legs of the omega springs to be compensated for, so that with a complete
Einschieben der Aktuierungspins stets gewährleistet ist, dass sich die Reibflächen von der Innenseite des Außenrings lösen und ein Spalt entsteht. ln einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktuierungspins konisch ausgebildet sind oder eine Rampenkontur aufweisen, welche in die Schenkel der Omega-Feder eingreift. Durch eine konische Ausbildung der Aktuierungspins, kann ebenfalls eine definierte Verformung der Schenkel der Omega- Federn erreicht werden, wodurch eine gezielte reversible, elastische Verformung der Omega-Federn erzielt wird. Pushing in the actuation pins ensures that the friction surfaces detach from the inside of the outer ring and that a gap is created. In a further improvement of the invention it is provided that the actuation pins are conical or have a ramp contour which engages in the legs of the omega spring. By conical design of the actuation pins, a defined deformation of the legs of the omega springs can also be achieved, whereby a targeted reversible, elastic deformation of the omega springs is achieved.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement einen Aktivierungsring umfasst, wobei die Aktuierungspins an dem Aktivierungsring angeformt oder ausgebildet sind. Durch einen Aktivierungsring mit an dem Aktivierungsring angeformten Aktuierungspins kann auf einfache Art und Weise mit nur einem Linearaktuator eine Mehrzahl von Aktuierungspins angesteuert werden. Zudem lässt sich ein solcher Aktuierungsring einfach und kostengünstig als Spritzgussteil hersteilen, wodurch die Kosten für einen schaltbaren Freilauf reduziert werden können. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the actuation element comprises an activation ring, the actuation pins being molded or formed on the activation ring. By means of an activation ring with activation pins molded onto the activation ring, a plurality of activation pins can be controlled in a simple manner with only one linear actuator. In addition, such an actuation ring can be manufactured simply and inexpensively as an injection-molded part, as a result of which the costs for a switchable freewheel can be reduced.
Bevorzugt ist dabei, wenn zwischen dem Aktivierungsring und dem Käfig It is preferred if between the activation ring and the cage
Rückstellfedern angeordnet sind, welche bei einer Aktivierung des Return springs are arranged, which upon activation of the
Betätigungselements zusammengedrückt werden und den Aktivierungsring nach Beenden der Aktivierung in seine Ausgangslage zurückschieben. Durch Actuating element are compressed and push the activation ring back into its starting position after activation has ended. By
Rückstellfedern kann auf einfache Art und Weise eine Rückstellkraft erzeugt werden, welche den Aktivierungsring nach Beendigung der Ansteuerung über den Aktuator wieder in seine Ausgangslage zurückschiebt. Somit kann auf einen weiteren Aktuator oder einen komplexen Aktuator verzichtet werden, wodurch die Kosten für den schaltbaren Freilauf gesenkt werden können. Return springs, a return force can be generated in a simple manner, which pushes the activation ring back into its starting position after the activation via the actuator has ended. A further actuator or a complex actuator can therefore be dispensed with, which means that the costs for the switchable freewheel can be reduced.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Rückstellfedern als Spiralfedern ausgeführt sind, wobei an dem Käfig und/oder an dem Aktivierungsring Federdome ausgebildet, an welchen die Rückstellfedern formschlüssig aufgenommen sind. Durch Federdome an dem Aktivierungsring und/oder dem Käfig können auf einfache und kostengünstige Art Federn formschlüssig aufgenommen werden. Dadurch wird ein unerwünschtes Verrutschen der Rückstellfedern vermieden. Somit kann die Rückstellkraft gezielt auf den Aktivierungsring ausgeübt werden, wodurch ein Verkanten oder Verklemmen des Aktivierungsrings vermieden wird. It is particularly preferred if the return springs are designed as spiral springs, with spring domes formed on the cage and / or on the activation ring, on which the return springs are positively received. By means of spring domes on the activation ring and / or the cage, springs can be received in a form-fitting manner in a simple and inexpensive manner. This prevents the return springs from slipping. Thus, the restoring force can be targeted the activation ring are exercised, whereby tilting or jamming of the activation ring is avoided.
Die Erfindung betrifft ferner eine Omega-Feder mit eine Spannelement zur The invention also relates to an omega spring with a tensioning element for
reversiblen, elastischen Verformung der Omega-Feder zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugkomponente mit mindestens einem rotierenden Bauteil, insbesondere in einem schaltbaren Freilauf, wobei das Spannelement mit den Schenkeln der Omega- Feder über einen Reibschluss in Wirkverbindung treten kann, du wobei ein reversible, elastic deformation of the omega spring for use in a motor vehicle component with at least one rotating component, in particular in a switchable freewheel, wherein the clamping element can come into operative connection with the legs of the omega spring via a frictional connection, you being a
Einschieben des Spannelements in die Omega-Feder eine definierte reversible, elastische Verformung der Omega-Feder bewirkt. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Verformung der Omega-Feder erreicht werden, um die Omega-Feder, insbesondere die Reibfläche der Omega-Feder mit einem weiteren Bauteil in Kontakt zu bringen und die mittels Reibschluss übertragbaren Kräfte zu steuern. Pushing the clamping element into the omega spring causes a defined reversible, elastic deformation of the omega spring. A deformation of the omega spring can thus be achieved in a simple manner in order to bring the omega spring, in particular the friction surface of the omega spring, into contact with another component and to control the forces which can be transmitted by means of frictional engagement.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Omega-Feder ist vorgesehen, dass die Schenkel der Omega-Feder eine Rampenkontur für das Spannelement ausbilden, an welchen das Spannelement reibschlüssig aufgenommen wird, um eine definierte Spreizkraft auf die Omega-Feder auszuüben. Dadurch kann eine definierte In a preferred embodiment of the omega spring it is provided that the legs of the omega spring form a ramp contour for the tensioning element on which the tensioning element is received in a frictionally engaged manner in order to exert a defined expanding force on the omega spring. This allows a defined
Verformung der Omega-Feder mit engen Form- und Lagetoleranzen erreicht werden. Durch die Rampenkontur ist in Abhängigkeit von dem Einschubweg des Deformation of the omega spring can be achieved with tight shape and position tolerances. The ramp contour is dependent on the insertion path of the
Spannelements eine definierte Krafteinleitung möglich, wodurch eine gezielte Clamping element a defined introduction of force possible, whereby a targeted
Verformung der Omega-Feder erreicht wird und der Verformungsgrad wesentlich genauer als bei einer Schraubenfeder. Zudem wird der Reibschluss zwischen dem Spannelement und den Schenkeln der Omega-Feder durch die Rampenkontur verbessert, wodurch höhere Kräfte zur Verformung genutzt werden können beziehungsweise der Verformungsgrad gezielt und wiederholbar ansteuerbar ist. Deformation of the omega spring is achieved and the degree of deformation is much more accurate than with a helical spring. In addition, the frictional engagement between the tensioning element and the legs of the omega spring is improved by the ramp contour, which means that higher forces can be used for deformation or the degree of deformation can be controlled in a targeted and repeatable manner.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless stated otherwise in the individual case, advantageously with one another
kombinierbar. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen: combinable. The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the attached figures. The same components or components with the same function are identified with the same reference symbols. Show:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungselements sowie einen Aktuator zur Betätigung eines solchen Kupplungselements; und 1 shows an embodiment of a coupling element according to the invention and an actuator for actuating such a coupling element; and
Fig. 2 eine Omega-Feder sowie einen Aktuierungspin zur Verformung der Fig. 2 shows an omega spring and an actuation pin for deforming the
Omega-Feder. Omega spring.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungselements 5 für einen schaltbaren Freilauf 1 dargestellt. Das Kupplungselement 5 umfasst eine Omega-Feder 6, welche in einer Ausnehmung eines Käfigs 14 formschlüssig aufgenommen ist. Die Omega-Feder 6 ist in radialer Richtung von einem Außenring 15 des schaltbaren Freilaufs 1 umgeben. Dabei liegt eine Reibfläche 8 der Omega- Feder an der Innenseite des Außenrings 15 in einem unbelasteten Ausgangszustand des Kupplungselements 5 an. Die Omega-Feder 6 weist zwei Schenkel 7 auf, in welche ein Aktuierungspin 3 mit einer Rampenkontur 4 eindringen kann und eine Verformung der Omega-Feder 6 steuert. Die Omega-Feder 6 weist ferner in ihren Endabschnitte 9, 10 jeweils eine konvexe Auflagefläche 11 auf, welche an einem Grund der Ausnehmung des Käfigs 14 anliegt. Durch ein Einschieben des In Fig. 1, an embodiment of a coupling element 5 according to the invention for a switchable freewheel 1 is shown. The coupling element 5 comprises an omega spring 6, which is positively received in a recess of a cage 14. The omega spring 6 is surrounded in the radial direction by an outer ring 15 of the switchable freewheel 1. A friction surface 8 of the Omega spring rests against the inside of the outer ring 15 in an unloaded initial state of the coupling element 5. The omega spring 6 has two legs 7 into which an actuation pin 3 with a ramp contour 4 can penetrate and control a deformation of the omega spring 6. The omega spring 6 also has a convex bearing surface 11 in each of its end sections 9, 10 which rests on a base of the recess of the cage 14. By inserting the
Aktuierungspins 3 treten die Rampenkonturen 4 mit den Schenkeln 7 der Omega- Feder 6 in Kontakt, wobei die Omega-Feder 6 in radialer Richtung zusammengedrückt wird, sodass sich die Flöhe der Omega-Feder 6, also die Ausdehnung zwischen den konvexen Auflageflächen 11 bis zur Reibfläche 8, verkleinert. Somit entsteht zwischen der Reibfläche 8 und dem Außenring 15 ein Spalt 17. Actuation pins 3, the ramp contours 4 come into contact with the legs 7 of the omega spring 6, the omega spring 6 being compressed in the radial direction so that the fleas of the omega spring 6, i.e. the expansion between the convex bearing surfaces 11 up to the Friction surface 8, reduced. A gap 17 is thus created between the friction surface 8 and the outer ring 15.
Ferner ist in Figur 1 ein schaltbarer Freilauf 1 mit einem Aktuator zur Betätigung eines solchen Kupplungselements 5 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der schaltbare Freilauf 1 umfasst einen Außenring 15 und einen relativ zum Außenring 15 verdrehbaren Innenring 16 sowie einen Käfig 14, welcher in radialer Richtung zwischen dem Außenring 15 und dem Innenring 16 angeordnet ist. Der schaltbare Freilauf 1 umfasst ferner ein Kupplungselement 5 sowie ein Betätigungselement 2, welches mit dem Kupplungselement 5 in Wirkverbindung treten kann. Das Furthermore, a switchable freewheel 1 with an actuator for actuating such a coupling element 5 is shown in a sectional illustration in FIG. The switchable freewheel 1 comprises an outer ring 15 and one relative to the outer ring 15 rotatable inner ring 16 and a cage 14 which is arranged in the radial direction between the outer ring 15 and the inner ring 16. The switchable freewheel 1 also comprises a coupling element 5 and an actuating element 2, which can come into operative connection with the coupling element 5. The
Betätigungselement 2 umfasst einen Aktivierungsring 12, an welchem in axialer Richtung aus der ringförmigen Grundform in Richtung des Käfigs 14 vorstehende Aktuierungspins 3 angeformt sind. Ferner sind an dem Aktivierungsring 12 Federdome angeformt, auf welchen Rückstellfedern 13 aufgenommen sind. Durch eine Actuating element 2 comprises an activation ring 12, on which actuation pins 3 protruding in the axial direction from the annular basic shape in the direction of the cage 14 are formed. Furthermore, spring domes are formed on the activation ring 12, on which return springs 13 are received. By a
Ansteuerung wird das Betätigungselement 2 in axialer Richtung mit einer The actuating element 2 is controlled in the axial direction with a
Betätigungskraft FA in Richtung des Käfigs 14 verschoben. Dabei werden die Actuating force FA shifted in the direction of the cage 14. The
Rückstellfedern 13 zusammengedrückt und die Aktuierungspins 3 in die Schenkel 7 der Omega-Federn 6 eingeschoben. Durch eine Aktivierung werden die Omega- Federn 6 von einem ersten Betriebszustand, in welchem die Omega-Federn an einer Innenfläche des Außenrings 15 anliegen und ein Drehmoment übertragen werden kann, in einen zweiten Betriebszustand überführt, in welchem ein Spalt 17 zwischen den Reibflächen 8 und dem Außenring 15 entsteht und der Käfig 14 kontaktfrei zum Außenring 15 ist. Somit wird der Käfig 14 bei einer Drehzahldifferenz zwischen dem Außenring 15 und dem Innenring 16 nicht über die Omega-Federn 6 mitgeschleppt und kann frei drehen. Return springs 13 are compressed and the actuation pins 3 are pushed into the legs 7 of the omega springs 6. By activation, the omega springs 6 are transferred from a first operating state, in which the omega springs are in contact with an inner surface of the outer ring 15 and a torque can be transmitted, into a second operating state, in which a gap 17 between the friction surfaces 8 and the outer ring 15 is created and the cage 14 is free of contact with the outer ring 15. Thus, when there is a speed difference between the outer ring 15 and the inner ring 16, the cage 14 is not dragged along via the omega springs 6 and can rotate freely.
In Fig. 2 ist eine Omega-Feder 6 eines erfindungsgemäßen Kupplungselements 5 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Die Omega-Feder 6 weist an ihrer radial außen liegenden Seite eine Reibfläche 8 auf. Die Omega-Feder 6 weist ferner zwei Schenkel 7 auf, welche durch die Flanken der Omega-Feder 6 gebildet wird. Die Omega-Feder 6 weist ferner zwei Endabschnitte 9, 10 auf, welche eine konvexe Form aufweisen, wodurch die Omega-Feder 6 Form und Lagetoleranzen ausgleichen kann. Ferner kann durch die konvexe Form der Endabschnitte 9, 10 der Federweg vergrößert werden. In Fig. 2, an omega spring 6 of a coupling element 5 according to the invention is shown in a three-dimensional representation. The omega spring 6 has a friction surface 8 on its radially outer side. The omega spring 6 also has two legs 7 which are formed by the flanks of the omega spring 6. The omega spring 6 also has two end sections 9, 10 which have a convex shape, as a result of which the omega spring 6 can compensate for shape and positional tolerances. Furthermore, due to the convex shape of the end sections 9, 10, the spring travel can be increased.
Ferner ist in Fig. 2 ein Ausschnitt eines Aktivierungsrings 12 dargestellt, an den ein vom Aktivierungsring aus rampenförmig auslaufender Aktuierungspin 3 angeformt ist. Vorzugsweise sind mehrere Aktuierungspins 3 gleichmäßig über den Umfang des Aktivierungsrings 12 verteilt, wobei jeder der Aktuierungspins 3 in die Schenkel 7 einer Omega-Feder 6 eingreift. Furthermore, a section of an activation ring 12 is shown in FIG. 2, onto which an activation pin 3 which runs out in a ramp-shaped manner from the activation ring is formed. Preferably, several actuation pins 3 are evenly spaced over the circumference of the Activation ring 12 distributed, each of the actuation pins 3 engaging in the legs 7 of an omega spring 6.
Bei einem unbetätigten Kupplungselement 5 liegen die Reibflächen 8 der Omega- Federn 6 an einer Innenseite des Außenrings 15 an. Somit wird der Käfig 14, in welchem die Omega-Federn 6 formschlüssig aufgenommen sind, mittels Reibschluss von dem Außenring 15 mitgeschleppt. Dies führt zu einer Verdrehung des Käfigs 14 relativ zum Innenring, wodurch eine Sperrwirkung erzielt werden kann. When the clutch element 5 is not actuated, the friction surfaces 8 of the Omega springs 6 rest against an inside of the outer ring 15. Thus, the cage 14, in which the omega springs 6 are positively received, is dragged along by the outer ring 15 by means of a frictional connection. This leads to a rotation of the cage 14 relative to the inner ring, as a result of which a locking effect can be achieved.
Durch die Betätigung eines Aktuators wird das Betätigungselement 2 axial By actuating an actuator, the actuating element 2 becomes axial
verschoben. Dadurch wird über die Aktuierungspins 3, mit den Rampenkonturen 4, ein Druck auf die Innenseiten der Schenkel 7 an den Omega-Federn 6 des postponed. As a result, via the actuation pins 3 with the ramp contours 4, pressure is exerted on the insides of the legs 7 on the omega springs 6 of the
Kupplungselements 5 ausgeübt. Dabei werden die Schenkel 7 in Richtung des Käfigs 14 zusammengedrückt und es wird die radiale Kraft zwischen den Reibflächen 8 und dem Außenring 15 gelöst. Das Kupplungselement 5 steht nun nicht mehr in Kontakt mit dem Außenring 15 und es wird kein Drehmoment mehr vom Außenring 15 auf das Kupplungselement 5 oder vom Kupplungselement 5 auf den Außenring 15 übertragen. Vorteilhaft ist dabei, dass über eine axiale Betätigung des Aktuators, die radiale Vorspannkraft des Kupplungselementes 5 unterbrochen werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass bei aktiver Betätigung keine Verlustleistung erzeugt wird, da die Kupplungselemente 5 durch den Spalt 17 komplett vom Außenring 15 getrennt werden. Coupling element 5 exercised. The legs 7 are pressed together in the direction of the cage 14 and the radial force between the friction surfaces 8 and the outer ring 15 is released. The coupling element 5 is no longer in contact with the outer ring 15 and torque is no longer transmitted from the outer ring 15 to the coupling element 5 or from the coupling element 5 to the outer ring 15. It is advantageous here that the radial pretensioning force of the coupling element 5 can be interrupted via an axial actuation of the actuator. A further advantage results from the fact that no power loss is generated during active actuation, since the coupling elements 5 are completely separated from the outer ring 15 by the gap 17.
Wird die Betätigung des Aktuators beendet, wird das Betätigungselement 2 in axialer Richtung durch die Rückstellfedern 13 wieder in seine Ausgangsposition verschoben. Dadurch werden die Rampenkonturen 4 der Aktuierungspins 3 aus den Schenkeln 7 der Omega-Federn 6 herausgezogen, wobei sich die Omega-Federn 6 in radialer Richtung wieder ausdehnen und an der Innenfläche des Außenrings 15 zum Anliegen kommen. Somit steht das Kupplungselement 5 wieder reibschlüssig mit dem If the actuation of the actuator is terminated, the actuating element 2 is moved back into its starting position in the axial direction by the return springs 13. As a result, the ramp contours 4 of the actuation pins 3 are pulled out of the legs 7 of the omega springs 6, the omega springs 6 expanding again in the radial direction and coming into contact with the inner surface of the outer ring 15. Thus, the coupling element 5 is again frictionally engaged with the
Außenring 15 in Kontakt und es kann ein Drehmoment vom Außenring 15 auf den Käfig 14 oder vom Käfig 14 auf den Außenring 15 übertragen werden. Wird der Aktuator nicht betätigt, steht das Kupplungselement 5 in dauerhaften Kontakt mit dem Außenring 15. Es kann ein Moment vom Außenring 15 auf den Käfig 14 oder andersrum in beide Drehrichtungen übertragen werden. Outer ring 15 in contact and a torque can be transmitted from the outer ring 15 to the cage 14 or from the cage 14 to the outer ring 15. If the actuator is not actuated, the coupling element 5 is in permanent contact with the Outer ring 15. A torque can be transmitted from outer ring 15 to cage 14 or the other way around in both directions of rotation.
Bezuqszeichenliste Reference list
Schaltbarer Freilauf Switchable freewheel
Betätigungselement Actuator
Aktuierungspin Actuation pin
Rampenkontur Ramp contour
Kupplungselement Coupling element
Omega-Feder Omega spring
Schenkel leg
Reibfläche Friction surface
erster Endabschnitt first end section
zweiter Endabschnitt second end section
konvexe Auflagefläche convex contact surface
Aktivierungsring Activation ring
Rückstellfeder Return spring
Käfig Cage
Außenring Outer ring
Innenring Inner ring
Spalt gap

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kupplungselement (5) für einen schaltbaren Freilauf (1 ), mit einem Käfig (14) in welchem eine Omega-Feder (6) formschlüssig aufgenommen ist, wobei die Omega-Feder (6) in einem ersten Betriebszustand mit einem den Käfig (14) umgebenen weiteren Bauteil (15) in Wirkverbindung steht und in einem zweiten Betriebszustand von dem weiteren Bauteil (15) getrennt ist, wobei die Omega- Feder durch eine Verformung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt wird. 1. Coupling element (5) for a switchable freewheel (1), with a cage (14) in which an omega spring (6) is positively received, the omega spring (6) in a first operating state with a cage ( 14) surrounding further component (15) is in operative connection and is separated from the further component (15) in a second operating state, the Omega spring being converted from the first operating state to the second operating state by deformation.
2. Kupplungselement (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Reibfläche (8) an einer Außenseite der Omega-Feder (6) ausgebildet ist, wobei die Reibfläche (8) gegen ein den Käfig (14) umgebendes Bauteil (15) gedrückt wird, sodass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig (14) und dem Bauteil (15) hergestellt wird. 2. Coupling element (5) according to claim 1, characterized in that a friction surface (8) is formed on an outside of the omega-spring (6), the friction surface (8) against a component (15) surrounding the cage (14) is pressed so that a positive connection between the cage (14) and the component (15) is established.
3. Kupplungselement (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Omega-Feder (6) Schenkel (7) ausbildet sind, in welche ein 3. Coupling element (5) according to claim 1 or 2, characterized in that legs (7) are formed on the omega spring (6), in which a
Aktuierungspin (3) derart eingreifen kann, dass die Flöhe der Omega-Feder (6) durch eine elastische Verformung verringert wird. Actuating pin (3) can intervene in such a way that the fleas of the omega spring (6) is reduced by elastic deformation.
4. Kupplungselement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Coupling element (5) according to one of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, dass die Omega-Feder (6) an ihren Endabschnitten (9, 10) jeweils konvexe Auflageflächen (11 ) aufweist, welche an einem Grund der Ausnehmung in dem Käfig (14) anliegen. characterized in that the omega spring (6) has at its end sections (9, 10) in each case convex bearing surfaces (11) which bear against a base of the recess in the cage (14).
5. Schaltbarer Freilauf (1 ) mit einem Außenring (15), einem relativ zum Außenring (15) verdrehbaren Innenring (16) und einem Käfig (14), welcher zwischen dem Außenring (15) und dem Innenring (16) angeordnet ist, sowie mit einem 5. Switchable freewheel (1) with an outer ring (15), an inner ring (16) which can be rotated relative to the outer ring (15) and a cage (14) which is arranged between the outer ring (15) and the inner ring (16), and with a
Kupplungselement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Coupling element (5) according to one of claims 1 to 4 and one
Betätigungselement (2), welches mit dem Kupplungselement (5) in Wirkverbindung treten kann und das Kupplungselement (5) von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführen kann. Actuating element (2), which with the coupling element (5) in Can enter an operative connection and the coupling element (5) can transfer from the first operating state to the second operating state.
6. Schaltbarer Freilauf (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätigungselement (2) Aktuierungspins (3) ausgebildet sind, welche mit der Omega-Feder (6) bei einer axialen Verschiebung in Wirkverbindung treten und eine Verformung der Omega-Feder (6) bewirken, derart, dass eine 6. Switchable freewheel (1) according to claim 5, characterized in that actuation pins (3) are formed on the actuating element (2), which come into operative connection with the omega spring (6) during an axial displacement and deformation of the omega Spring (6) cause such that a
Reibfläche (8) der Omega-Feder (6) von einer Innenfläche des Außenrings (15) getrennt wird und ein Spalt (17) zwischen der Reibfläche (8) und dem Friction surface (8) of the omega spring (6) is separated from an inner surface of the outer ring (15) and a gap (17) between the friction surface (8) and the
Außenring (15) entsteht. Outer ring (15) arises.
7. Schaltbarer Freilauf (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuierungspins (3) konisch ausgebildet sind oder eine Rampenkontur (4) aufweisen, welche in die Schenkel (7) der Omega-Feder (6) eingreifen. 7. Switchable freewheel (1) according to claim 6, characterized in that the actuation pins (3) are conical or have a ramp contour (4) which engage in the legs (7) of the omega spring (6).
8. Schaltbarer Freilauf (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch 8. Switchable freewheel (1) according to one of claims 5 to 7, characterized
gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) einen Aktivierungsring (12) umfasst, wobei die Aktuierungspins (3) an dem Aktivierungsring (12) angeformt sind. characterized in that the actuation element (2) comprises an activation ring (12), the actuation pins (3) being molded onto the activation ring (12).
9. Schaltbarer Freilauf (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Switchable freewheel (1) according to claim 8, characterized in that
zwischen dem Aktivierungsring (12) und dem Käfig (14) Rückstellfedern (13) angeordnet sind, welche bei einer Aktivierung des Betätigungselements (2) zusammengedrückt werden und den Aktivierungsring (12) nach Beenden der Aktivierung in seine Ausgangslage zurückschieben. Return springs (13) are arranged between the activation ring (12) and the cage (14), which are compressed when the actuating element (2) is activated and push the activation ring (12) back into its starting position after activation has ended.
10. Schaltbarer Freilauf (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedern (13) als Spiralfedern ausgeführt sind, wobei an dem Käfig (14) und/oder an dem Aktivierungsring (12) Federdome ausgebildet sind, an welchen die Rückstellfedern (13) formschlüssig aufgenommen sind. 10. Switchable freewheel (1) according to claim 9, characterized in that the return springs (13) are designed as spiral springs, with spring domes being formed on the cage (14) and / or on the activation ring (12) on which the return springs ( 13) are positively received.
11. Omega-Feder (6) mit eine Spannelement (2, 3) zur reversiblen, elastischen Verformung der Omega-Feder (6) zur Verwendung in einer 11. Omega spring (6) with a tensioning element (2, 3) for reversible, elastic deformation of the omega spring (6) for use in a
Kraftfahrzeugkomponente mit mindestens einem rotierenden Bauteil, insbesondere in einem schaltbaren Freilauf (1 ), wobei das Spannelement (2, 3) mit den Schenkeln (7) der Omega-Feder (6) über einen Reibschluss in Motor vehicle component with at least one rotating component, in particular in a switchable freewheel (1), the tensioning element (2, 3) with the legs (7) of the omega spring (6) via a frictional connection in
Wirkverbindung treten kann, wobei ein Einschieben des Spannelements (2, 3) in die Omega-Feder (6) eine definierte reversible, elastische Verformung der Omega-Feder (6) bewirkt. Can come into operative connection, with an insertion of the tensioning element (2, 3) into the omega spring (6) causes a defined reversible, elastic deformation of the omega spring (6).
12. Omega-Feder (6) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die 12. Omega spring (6) according to claim 11, characterized in that the
Schenkel (7) der Omega-Feder (6) eine Rampenkontur für das Spannelement (2, 3) ausbilden, an welchen das Spannelement (2, 3) reibschlüssig Legs (7) of the omega spring (6) form a ramp contour for the tensioning element (2, 3) on which the tensioning element (2, 3) is frictionally engaged
aufgenommen wird, um eine definierte Spreizkraft auf die Omega-Feder (6) auszuüben. is added to exert a defined spreading force on the omega spring (6).
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