CN103765030A

CN103765030A - 自由轮装置

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Publication number: CN103765030A
Application number: CN201280043473.9A
Authority: CN
Inventors: S·莱曼; U·韦勒; B·施托贝尔; L·梅恩; L·舒曼; P·格雷布
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: EP2753842A1; DE102012214556A1; DE112012003744A5; WO2013034124A1; CN103765030B

Abstract

自由轮装置，特别是用于机动车的传动系，具有一个自由轮外环、一个自由轮内环、多个在所述自由轮外环和自由轮内环之间起作用的夹紧滚子和一个切换装置，其中在所述自由轮外环和自由轮内环之间布置有单侧的支承结构，以便在结构上和/或功能上改进所述自由轮装置。

Description

自由轮装置

技术领域

本发明涉及一种自由轮装置，特别是用于机动车的传动系，具有一个自由轮外环、一个自由轮内环、多个在所述自由轮外环和自由轮内环之间起作用的夹紧滚子和一个切换装置。

背景技术

由DE102009030989A1公知一种滚子自由轮装置，包括一个内环、一个外环、多个布置在所述内环和外环之间的滚动体以及一个容纳滚动体的保持架，其中所述保持架具有滚子弹簧装置并且所述保持架由所述滚子弹簧装置这样支撑在滚动体上，使得其跟随在滚子自由轮装置的圆周方向上的滚动运动，其中所述保持架通过保持架弹簧装置在第一圆周方向上预加载，以便设置具有高转矩容量的滚子自由轮装置。根据所述DE102009030989A1，设置切换装置，借助于所述切换装置可以使自由轮装置闭锁方向颠倒。

发明内容

本发明的任务是，在结构上和/或功能上改进开头所述的自由轮装置。

这个任务由自由轮装置解决，所述自由轮装置特别是用于机动车的传动系，具有一个自由轮外环、一个自由轮内环、多个在所述自由轮外环和自由轮内环之间起作用的夹紧滚子和一个切换装置，其中在所述自由轮外环和自由轮内环之间布置有单侧的支承结构。

所述自由轮装置可布置在机动车的传动系中。所述自由轮装置可布置在机动车的发动机中。所述自由轮装置可布置在机动车的牵引传动机构中，例如皮带驱动或链传动。所述自由轮装置可布置在机动车的混合传动系中。所述自由轮外环和自由轮内环可布置为相互同心的。所述自由轮外环可具有比所述自由轮内环大的直径。所述自由轮内环可径向地布置在自由轮外环之内。所述自由轮外环和自由轮内环可具有共同的旋转轴线。所述自由轮外环和自由轮内环可以是彼此相对地可旋转的。所述夹紧滚子可在锁止的第一终点位置和锁止的第二终点位置之间移位。在所述锁止的第一终点位置和锁止的第二终点位置之间可存在中间位置。借助所述自由轮装置能够允许自由轮外环和自由轮内环在第一旋转方向上相对旋转。借助所述自由轮装置能够锁止自由轮外环和自由轮内环在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的旋转时。所述第一旋转方向可以是空转方向。所述第二旋转方向可以是携动方向。借助于所述切换装置可实现空转方向和携动方向的切换。所述单侧的支承结构可以是浮动式支承结构。所述单侧的支承结构可以是在所述旋转轴线的方向上观察不对称地布置的支承结构。在该上下文中，所述空转方向的“侧”可以是在旋转轴线的延伸方向上指向的侧。借助按本发明的自由轮装置改进了切换装置的可接近性。

所述支承结构可具有带有轴承外环和轴承内环的轴承，所述自由轮外环可以构成所述轴承外环并且自由轮内环可以构成所述轴承内环。所述轴承可以是集成在自由轮装置中的轴承。在另一个实施中，所述轴承可具有结构上分开的轴承外环和结构上分开的轴承内环。所述轴承可以是结构上分开的轴承。

所述支承结构可具有至少一个滚动轴承，例如角接触球轴承。从而所述自由轮外环和自由轮内环摩擦特别小地相对旋转。起动转矩减小。润滑油消耗减少。维护和维修要求减少的耗费。磨合时间减少或可以取消。可以使用标准轴承。所述滚动轴承可以是球轴承。所述支承结构可具有两个单排的角接触球轴承。两个单排的角接触球轴承能够以X布置方式布置。两个单排的角接触球轴承能够以O布置方式布置。所述支承结构可具有一个双排的角接触球轴承。所述支承结构可具有小的间隙，特别是小的轴向间隙。从而所述支承结构在径向方向和两个方向上承受高的轴向载荷。在倾翻力矩的情况下，所述支承结构是刚性的支承结构。防止了在自由轮外环和自由轮内环之间的倾斜位置。所述支承结构在热差异情况下具有降低的扭曲倾向。

所述切换装置可具有切换保持架和滚子保持架。所述切换保持架构成用于夹紧滚子的保持架。借助于所述切换保持架可切换所述自由轮装置。所述滚子保持架构成用于夹紧滚子的保持架。借助于所述滚子保持架防止了夹紧滚子无意地夹紧。

所述滚子保持架可具有带滚子容纳区段的凹槽，所述夹紧滚子布置在所述凹槽中。所述凹槽可具有用于夹紧滚子的贴靠区段。所述贴靠区段可以构造有适配于夹紧滚子半径的斜面。所述夹紧滚子能够以小间隙在凹槽中被引导。在切换自由轮装置时，所述夹紧滚子可带动滚子保持架。在此所述小间隙可出现在凹槽一侧。所述间隙可越来越小或与夹紧滚子的移位路径相同。

所述凹槽可具有弹簧容纳区段，预加载弹簧布置在所述弹簧容纳区段中。借助于所述预加载弹簧朝中间位置的方向加载所述夹紧滚子。每个夹紧滚子可设置两个预加载弹簧，所述预加载弹簧彼此相反地指向。

在圆周方向上在所述凹槽之间可布置径向的、用于所述预加载弹簧的导向面。

所述滚子保持架可具有两个环形区段和接片区段，所述接片区段连接所述环形区段。所述环形区段可具有圆环状外形。所述环形区段可布置为平行的。所述环形区段可在所述旋转轴线方向上相互间隔地布置。所述环形区段可在与自由轮装置的旋转轴线成直角的平面内延伸。所述接片区段可平行于自由轮装置的旋转轴线。每个接片区段可与所述两个环形区段连接。所述环形区段和接片区段可一体地制造。所述环形区段和接片区段可先分开制造并且随后相连接。

所述切换保持架可具有两个环形区段和连接所述环形区段的接片区段，并且所述接片区段由高于所述环形区段的强度的材料制成。所述强度可以是抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、屈曲强度、剪切强度和/或疲劳强度。所述强度可用公式符号R_m、R_p或R_e表示。所述强度能够以N/mm²给出。所述接片区段可具有销状外形。所述接片区段可以是实心-或空心载体状的。所述接片区段可具有圆环状横截面。所述接片区段可具有矩形或方形横截面。所述接片区段可由金属制成。所述接片区段可由钢制成。所述接片区段可由线材制成。所述接片区段可由板材制成。从而所述接片区段具有提高的稳定性。所述接片区段可具有缩小的横截面。由此所述自由轮装置具有增大的调节角。

所述预加载弹簧可支撑在切换保持架的环形区段上。所述环形区段可具有在自由轮装置的旋转轴线方向上相互面对的凹槽或突起。具有几何结构对应的突起或凹槽的预加载弹簧容纳在所述环形区段的凹槽或突起中。在所述预加载弹簧和环形区段之间可以构成在圆周方向上起作用的形状锁合。所述形状锁合可以在圆周方向上带有间隙。所述预加载弹簧可一方面支撑在切换保持架的环形区段上，并且另一方面支撑在夹紧滚子上。由此可取消接片区段对预加载弹簧的支撑功能。

所述滚子保持架可具有用于切换保持架的止挡区段。所述止挡区段可构造在滚子保持架的环形区段上。所述滚子保持架的止挡区段可以形成在自由轮装置的旋转轴线的延伸方向上的止挡。所述滚子保持架的止挡区段可面对切换保持架。所述滚子保持架的止挡区段可紧贴切换保持架的止挡区段。所述止挡区段可设计在切换保持架的环形区段。所述切换保持架的止挡区段可以是在自由轮装置的旋转轴线的延伸方向上的止挡。所述切换保持架的止挡区段可面对滚子保持架。从而所述滚子保持架的止挡区段包围所述切换保持架的止挡区段。根据需要可防止安装好的切换保持架的环形区段的移位，例如在松脱所述接片区段时。

所述预加载弹簧可具有两个串联的弹簧。两个弹簧可相互串联连接。在串联连接的弹簧之间可设置用于使预加载弹簧与切换保持架的环形区段连接的连接区段。所述连接区段可具有两个舌状突起。每个突起可用于与所述切换保持架的环形区段连接。

因此，总的来讲或换句话说，通过本发明此外得到可切换的自由轮装置，其具有角接触球轴承、附加环和/或大调节角，其中在自由轮装置的一侧定位双排的角接触球轴承，所述轴承优选集成在自由轮装置的外环和内环中；***一个附加的滚子保持架，其防止夹紧滚子交互夹紧；和/或调节保持架的半部通过由强度更高的材料制成的销钉或薄板连接，所述材料的强度比调节保持架本身的材料的强度高，优选的是钢；在不是支撑在接片上而是支撑在侧向的调节保持架部件上时可选地将侧向的力引入到调节弹簧中；并且可选地设置两个预加载弹簧的串联。

附图说明

下面参考附图进一步描述本发明的实施例。从本描述中可得出其它特征和优点。所述实施例的具体特征可表示本发明的一般特征。所述实施例的与其它特征相组合的特征也可构成本发明的单个特征。

图中示意性地并示范性地：

图1以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和单侧布置的双排的球轴承，所述截面沿所述自由轮装置的旋转轴线，

图2以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和单侧布置的双排的球轴承，所述截面垂直于所述自由轮装置的旋转轴线，

图3以分解图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和单侧布置的双排的球轴承，

图4以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和滚子保持架，所述截面沿所述自由轮装置的旋转轴线，

图5以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和滚子保持架，所述截面垂直于所述自由轮装置的旋转轴线，

图6以分解图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和滚子保持架，

图7示出可切换的自由轮装置的滚子保持架，

图8示出处于一切换位置的可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、切换保持架和滚子保持架，在所述位置中防止了夹紧滚子无意地夹紧，

图9以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、滚子保持架和带有高强度接片的切换保持架，所述截面沿所述自由轮装置的旋转轴线，

图10以截面图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、滚子保持架和带有高强度接片的切换保持架，所述截面垂直于所述自由轮装置的旋转轴线，

图11以分解图示出可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、滚子保持架和带有高强度接片的切换保持架，

图12示出可切换的自由轮装置的具有高强度接片的切换保持架，

图13示出可切换的自由轮装置的滚子保持架，和

图14示出处于一切换位置的可切换的自由轮装置，其具有外环、内环、夹紧滚子、滚子保持架和带有高强度接片的切换保持架。

具体实施方式

图1以截面图示出可切换的自由轮装置100，其具有外环102、内环104、夹紧滚子（如106）、切换保持架108和单侧布置的双排的球轴承110，所述截面沿所述自由轮装置100的旋转轴线112。在图2中示出自由轮装置100的垂直于所述自由轮装置100的旋转轴线112的截面图。图3示出所述自由轮装置100的分解图。

所述外环102具有圆柱形的内表面114。所述内环104具有圆柱形的外表面116，其带有凹陷部，如118，所述凹陷部分别形成第一斜坡区段（如120）和相反方向的第二斜坡区段（如122）。所述夹紧滚子106布置在外环102和内环104之间。所述外环102的内表面114和内环104的外表面116形成用于所述夹紧滚子106的接触面。

所述夹紧滚子106可在第一终点位置、中间位置和第二终点位置之间移位。所述中间位置位于第一终点位置和第二终点位置之间的中心。在所述第一终点位置中，夹紧滚子106夹紧在内环104的第一斜坡区段120和外环102之间。从而在第一终点位置中允许外环102和内环104在第一旋转方向上旋转并且在相反的第二旋转方向上由于锁止实现所述外环102和内环104之间的携动。在第二终点位置中，所述夹紧滚子106夹紧在内环104的第二斜坡区段122和外环102之间。从而在第二终点位置中允许外环102和内环104在第二旋转方向上旋转并且在第一旋转方向上由于锁止实现所述外环102和内环104之间的携动。

所述夹紧滚子106布置在切换保持架108的凹槽中。所述夹紧滚子106借助于预加载弹簧（如124）朝中间位置的方向加载。所述预加载弹簧124一方面支撑在夹紧滚子106上并且另一方面支撑在切换保持架108上。所述切换保持架108的旋转引起夹紧滚子106移位。从而使得所述自由轮装置100可被切换。在本例中，为了操纵所述切换保持架108，设置滑动套筒。所述切换保持架108具有直齿部128。所述内环104具有斜齿部130。一个在此未示出的滑动套筒一方面与所述切换保持架108的直齿部128相连并且另一方面与内环104的斜齿部130相连。所述滑动套筒在旋转轴线112的延伸方向上的移位引起切换保持架108的旋转，从而引起夹紧滚子106的移位和自由轮装置100的切换。所述切换保持架108在本例中由塑料制成。

在所述外环102和内环104之间单侧地（在图1右侧）布置有双排的球轴承110。所述外环102的内表面区段形成球轴承110的轴承外环132。所述内表面区段中间具有双侧的肩区段。所述内环104的外表面区段形成所述球轴承110的轴承内环134。所述外表面区段具有两个侧向的肩区段。在所述外环102的内表面区段和所述内环104的外表面区段之间布置有两排球，如136、138。所述内表面区段和外表面区段形成球136、138的滚动面。所述球轴承110在旋转轴线112的延伸方向上仅仅具有小的间隙。所述球136、138布置在一球保持架中。所述球保持架将所述球136、138彼此有距离地保持。

图4以截面图示出可切换的自由轮装置200，其具有外环202、内环204，夹紧滚子（如206）、切换保持架208和滚子保持架210，所述截面沿所述自由轮装置200的旋转轴线212。在图5中示出所述自由轮装置200的垂直于所述自由轮装置200的旋转轴线212的截面图。图6示出所述自由轮装置200的分解图。图7示出所述自由轮装置200的滚子保持架210。图8示出所述自由轮装置200的切换位置，在所述切换位置中防止无意地所述夹紧滚子206夹紧。

所述自由轮装置200除了切换保持架208之外还具有滚子保持架210。所述滚子保持架210径向地布置在切换保持架208以外。所述切换保持架208和滚子保持架210布置为相互同心的。所述滚子保持架210具有两个环形区段214、216，所述环形区段借助于接片区段（如218）相互连接。在所述接片区段218之间形成凹槽，如220。

所述凹槽220分别具有滚子容纳区段，如222。夹紧滚子206容纳在所述滚子容纳区段222中。为了容纳所述夹紧滚子206，所述滚子容纳区段222具有倾斜的支撑区段，如224、226、228、230。所述支撑区段224、226、228、230构造在滚子保持架210的环形区段214、216中的凹槽220的边缘区段内。所述夹紧滚子206被以小间隙232容纳在滚子容纳区段222中。

所述凹槽220分别具有两个弹簧容纳区段，如234、236。所述弹簧容纳区段234、236在圆周方向上紧挨着所述滚子容纳区段222布置。在所述弹簧容纳区段234、236中布置有预加载弹簧，如238。借助于所述预加载弹簧238朝中间位置的方向加载所述夹紧滚子206。所述预加载弹簧238支撑在切换保持架208的接片区段上并且必要时一方面支撑在滚子保持架210的接片区段218上并且另一方面支撑在夹紧滚子206上。

当所述切换保持架208旋转了角度α_VK时，所述预加载弹簧238在一侧被加载，从而预加载弹簧238将所述夹紧滚子206以角度α_R压在第一斜坡区段（如240）上。同时所述夹紧滚子206带动所述滚子保持架210，从而在所述运动期间所述间隙232在单侧出现。所述间隙232越来越小或与夹紧滚子206的移位路径α_R相同。从而防止在单侧夹紧时一个或多个夹紧滚子206碰到第二斜坡区段（如242）上。防止了所述夹紧滚子206相互夹紧并且从而防止了跨接所述自由轮装置200。所有夹紧滚子206要么只夹紧在所述第一斜坡区段240上，要么只夹紧在第二斜坡区段242上。在所述自由轮装置200越速时，各个夹紧滚子206被带动，从而总确保空转功能。在其他方面特别是参阅图1至图3以及所属的说明。

图9以截面图示出可切换的自由轮装置300，其具有外环302、内环304，夹紧滚子306、滚子保持架308和切换保持架310，所述切换保持架带有高强度的接片，如312，所述截面沿自由轮装置300的旋转轴线314。在图10中示出所述自由轮装置300的截面图，所述截面垂直于所述自由轮装置300的旋转轴线312。图11示出所述自由轮装置300的分解图。图12示出所述自由轮装置300的切换保持架310，其带有高强度的接片312。图13示出所述自由轮装置300的滚子保持架308。图14示出在一切换位置中的自由轮装置300，在所述切换位置中，所述自由轮装置300仍然在第一旋转方向上夹紧，然而所述切换保持架310已经在第二旋转方向的方向上移动。

所述切换保持架310具有两个环形区段316、318，所述环形区段借助接片312相互连接。所述环形区段316、318由塑料制成。所述接片312由钢制成。所述接片312具有销状外形。所述接片312具有圆形横截面。在所述接片312之间形成凹槽，如320。所述夹紧滚子306布置在所述凹槽320中。所述接片312是在制造环形区段316、318时被引入的，例如注入。所述环形区段316、318和接片312在另一实施中也可首先分开地制造并且随后与所述环形区段316、318相连。所述切换保持架310完成安装。

在所述环形区段316、318的相互面对的侧上布置有容纳部，如322、324。所述容纳部322、324分别具有在环形区段316、318的圆周方向上指向的止挡区段、径向的导向区段和轴向的导向区段。所述预加载弹簧（如326）分别具有两个串联布置的弹簧。在所述两个弹簧之间，所述预加载弹簧326具有带突起的连接区段。所述预加载弹簧326借助于所述突起容纳在所述环形区段316、318的容纳部322、324中。所述预加载弹簧326可一方面借助于所述连接区段的突起在圆周方向上支撑在所述容纳部322、324的止挡区段上并且另一方面借助于所述弹簧的自由的端部区段支撑在所述夹紧滚子306上。所述预加载弹簧326借助于所述连接区段的突起在所述容纳部322、324的导向区段上被导向。在圆周方向上，所述容纳部322、324和所述接片312一起布置在所述凹槽320之间。

所述滚子保持架308在所述凹槽之间（如328，其中布置有夹紧滚子306）具有用于所述预加载弹簧326的导向面，如330，所述导向面在圆周方向上延伸。所述滚子保持架308的环形区段332、334具有在旋转轴线314的方向上观察在外侧径向朝内指向的止挡区段，如336、338。所述止挡区段336、338包围所述切换保持架310的环形区段316、318。

在图14所示的切换位置中，所述夹紧滚子306还以角度α_R移位并且在第一旋转方向上夹紧。所述切换保持架310为了切换所述自由轮装置300的携动方向已经旋转了角度α_VK。由于所述预加载弹簧326侧向地支撑在切换保持架310的环形区段316、318上，所述预加载弹簧326可这样构造，使得其整体长度不再限制切换保持架310的旋转运动。所述整体长度B由接片312的尺寸确定。所述接片312具有最小化的横截面。从而得出最大化的调节角α_VK和最大化的调节角度α_R。在其他方面特别是参阅图1至图8以及所属的说明。

参考标号表

100 自由轮装置

102 外环

104 内环

106 夹紧滚子

108 切换保持架

110 球轴承

112 旋转轴线

114 内表面

116 外表面

118 凹陷部

120 斜坡区段

122 斜坡区段

124 预加载弹簧

128 直齿部

130 斜齿部

132 内表面区段

134 外表面区段

136 球

138 球

200 自由轮装置

202 外环

204 内环

206 夹紧滚子

208 切换保持架

210 滚子保持架

212 旋转轴线

214 环形区段

216 环形区段

218 接片区段

220 凹槽

222 滚子容纳区段

224 支撑区段

226 支撑区段

228 支撑区段

230 支撑区段

232 间隙

234 弹簧容纳区段

236 弹簧容纳区段

238 预加载弹簧

240 斜坡区段

242 斜坡区段

300 自由轮装置

302 外环

304 内环

306 夹紧滚子

308 滚子保持架

310 切换保持架

312 接片

314 旋转轴线

316 环形区段

318 环形区段

320 凹槽

322 容纳部

324 容纳部

326 预加载弹簧

328 凹槽

330 导向面

332 环形区段

334 环形区段

336 止挡区段

338 止挡区段

Claims

1.自由轮装置（100、200、300），特别是用于机动车的传动系，具有一个自由轮外环（102、202、302）、一个自由轮内环（104、204、304）、多个在所述自由轮外环（102、202、302）和所述自由轮内环（104、204、304）之间起作用的夹紧滚子（106、206、306）和一个切换装置，其特征在于，在所述自由轮外环（102、202、302）和所述自由轮内环（104、204、304）之间布置有单侧的支承结构（110）。

2.根据权利要求1所述的自由轮装置（100、200、300），其特征在于，所述支承结构（110）具有带轴承外环（132）和轴承内环（134）的轴承，并且所述自由轮外环（102、202、302）构成所述轴承外环（132），所述自由轮内环（104、204、304）构成所述轴承内环（134）。

3.根据以上权利要求中任一项所述的自由轮装置（100、200、300），其特征在于，所述支承结构（110）具有至少一个滚动轴承，例如角接触球轴承。

4.根据以上权利要求中任一项所述的自由轮装置（200、300），其特征在于，所述切换装置具有切换保持架（208、310）和滚子保持架（210、308）。

5.根据权利要求4所述的自由轮装置（200、300），其特征在于，所述滚子保持架（210、308）具有带滚子容纳区段（222）的凹槽（220、320），夹紧滚子（206、306）布置在所述凹槽中。

6.根据权利要求5所述的自由轮装置（200、300），其特征在于，所述凹槽（220、320）具有弹簧容纳区段（243、236），预加载弹簧（238、326）布置在所述弹簧容纳区段中。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的自由轮装置（200、300），其特征在于，所述滚子保持架（210、308）具有两个环形区段（214、216）和接片区段（218），所述接片区段连接所述环形区段（214、216）。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的自由轮装置（300），其特征在于，所述切换保持架（310）具有两个环形区段（316、318）和连接所述环形区段（316、318）的接片区段（312），并且所述接片区段（312）由比所述环形区段（316、318）的强度高的材料制成。

9.根据权利要求8所述的自由轮装置（300），其特征在于，所述预加载弹簧（326）支撑在切换保持架（310）的环形区段（316、318）上。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的自由轮装置（100、200、300），其特征在于，所述预加载弹簧（124、234、326）具有两个串联的弹簧。