DE102008029975A1

DE102008029975A1 - Freilauf zum stufenlosen Getriebe

Info

Publication number: DE102008029975A1
Application number: DE200810029975
Authority: DE
Inventors: Michael Weitzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Aufgabe und Zielsetzung: Die Aufgabe der Vorrichtung ist, im Augenblicksmoment der Betätigung eines Schubsystems (Scherensystem) ein Blockieren eines Teiles (eine Hälfte der Schere) zu erwirken. Das Ziel ist, ein schlupfloses Blockieren in jeder (zirkularen) Stellung zu erwirken (auf Kraftschluss basierend). Lösung der technischen Aufgabe: Bei Einwirkung einer Kraft in eine vorbestimmte Richtung wird ein Stützkörper zwischen ein Fuß- und Kopfteil so geklemmt, dass eine Blockierung zustande kommt. Wirkt die Kraft in entgegengesetzter Richtung, ist ein sofortiges Lösen der Blockierung die Folge. Somit ist die Funktion eines Freilaufes in einem bestimmten Drehsinn gegeben. Anwendungsgebiete: Die Vorrichtung (Freilauf) ist speziell für den Einbau in einem Exzentergetriebe (Aktenzeichen 102008021280.6-12) vorgesehen. Dort sollen die eingesetzten Innenstern- oder Außensternfreiläufe ersetzt werden.

Description

Einleitung:
Gegenstand der Erfindung ist eine Freilaufkupplung (für ein Schaltwerkgetriebe) zum Erzeugen eines Freilaufes innerhalb eines Übersetzungsgetriebes, das verschiedene Drehzahlen oder Drehmomente variabel erzeugt.
Stand der Technik:
Es sind verschiedene Freilaufkupplungen bekannt: Klemmrollen-, Klemmkörper- und Kegel-Freiläufe.
Alle Freiläufe sind in einem Körper als Ringelement mit mehreren Klemmmechanismen ausgestattet.
Es liegt hier eine Geometrie zugrunde deren Anordnung den Einzelteilen eines Sternes ähnlich sind.
Die Teile werden auch oft als Innenstern oder Außensternfreilauf bezeichnet
Die Mechanik ist auf ein verdrehen von Außenring (auch Außenkörper) zum Innenring angewiesen. Der Drehsinnunterschied bewirkt eine Sperrung und „Mitnehmen” des kleineren Drehmomentes gegenüber dem größeren. Bei gleichem Drehsinn ist ein Gleichlauf oder Überholen des langsameren Teiles die Folge.
Mängel (zum Stand der Technik):
Für den Einsatz in einem Exzentergetriebe (Schaltwerkgetriebe) (Aktenzeichen 10 2008 021 280.6-12) sind die auf dem Markt befindlichen Freiläufe nur bedingt einsetzbar, weil die Innen oder Außensternfreiläufe nur in Verbindung mit Zahnradritzeln zum Einsatz kommen können, deren relativ große Masse den Gesamtwirkungsgrad des Getriebes verschlechtert ferner ist durch die große Anzahl von Schaltzyklen ein rascher Verschleiß zu erwarten ist.
Der Schlupf während des Überganges vom Überholen zum Sperren des Gegenpartes ist im Einsatz eines Exentergetriebes (Freiläufe in den Zahnradritzel untergebracht) sehr schädlich.
Die Sperrkörper sind durch die kompakte (platzsparende) Bauweise nicht geeignet große Momente zu übertragen. Der überholende Gegenpart wird durch die Sperrkörper „punktförmig” belastet, was bei einem größeren Drehmoment immer Verschleiß und Verformung der Klemmmechanismen (bis zum fließen des Materiales) bedeutet.
Die druckbeaufschlagte „Klemmfläche” ist nur durch einen größeren Außendurchmesser des ganzen Freilaufes zu entlasten was größere Zahnradritzel und somit einen schlechteren Wirkungsgrad bei leistungsgesteigerten Getriebebauarten erzeugt.
Aufgabe:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das speziell diese Nachteile in einem Exzentergetriebe vermeidet. Es sollte ein Freilauf entwickelt werden der den Gegebenheiten dieses Getriebes gerecht wird.
Der Sperrmechanismus ist speziell für das Exzentergetriebe (Aktenzeichen 10 2008 021 280.6-12) entwickelt und hat die Aufgabe die dort eingesetzten Innenstern oder Außensternfreiläufe zu ersetzen. Es werden Zahnradritzel und ein Großteil der Massen der Sternfreiläufe ersetzt.
Lösung:
Der Sperrmechanismus hat die Aufgabe die eingesetzten Innenstern oder Außensternfreiläufe zu ersetzen. Es werden Zahnradritzel und ein Großteil der Massen der Sternfreiläufe eingespart.
Die in dem (oben genannten) Exzentergetriebe eingesetzten Scheren (dort Zeichnung Nr. 2 Pos. f1 + f2) sind zum einen an der Abtriebsseite (Getriebeausgangsachse) befestigt und an der gegenüberliegenden Seite mit dem Freilauf (siehe Exzentergetriebezeichnung Nr. 2 Pos. h). Wird die Schere nach unten gedrückt muss der Freilauf sperren, um eine Bewegung der Abtriebseite zu bewirken. Wichtig ist, dass das sogenannte Reaktionsrad (r) des Exentergetriebes mit einer Ausdrehung versehen ist, der Freilaufkammer (r1). Sie ist als Schacht ausgebildet hat an dem kleinen und großen Durchmesser je eine T-Nute (r2 + r3) und ist an der Vorderseite (Draufsicht) mit einem (hochfest) verschraubten (Stahl-)Deckel mit Einpass versehen (auf der Zeichnung mit dem Bohrbild zum Deckel gekennzeichnet (r10)).
Dieser Deckel stellt auch die eine Hälfet der oberen T-Nut (r3) da.
Die obere T-Nut (am großen Durchmesser) ist somit durchbrochen sodass ein Schenkel (f1) des Scherensystems (f1 + f2) eintauchen kann.
Das an der Freilauffußseite integrierte Drehgelenk (i1) ist die Verbindung mit dem Schenkel (f1). Das Drehgelenk (i1) des Freilaufes ist als Bügel ausgebildet an dessen oberen Ende eine Feder (i2) eingehängt werden kann.
Der Unterteil des Fußes ist eingetaucht in der T-Nut (r2) des Reaktionsrades (r) so ist gewährleistet, dass das „Element” (Freilauf bestehend aus i1; i2; i3; sowie h1; h2) eine gute Führung auf dieser Kreisbahn erfährt.
Wichtig sind geschliffenen Gleitflächen des Fußes deren Enden mit Schmieröldosierungen zu konstruieren sind.
Der Radius der Gleitfläche (von i3) ist nicht in jedem Falle der Gleiche wie der Außendurchmesser des Reaktionsrades (r)! Es ist empirisch zu ermitteln, ob nicht ein positives oder negatives Differenzmaß die Funktion des Freilaufbetriebes unterstützt (Federwirkung bei sehr schnellen Bewegungen des Scherensystems (f1 + f2).
Über dem Radius der Gleitfläche (r3) ist ein Sattel zum Stützkörper (h1) angeordnet. Er ist konvex geschliffen mit einer Rauhtief nicht größer als Rz 1,8.
(An dieser Stelle ist festzuhalten, dass auch ein konkav ausgeformter Sattel im Stützkörper (h1) zum Einsatz kommen kann. Der Stützkörper hätte dementsprechend eine umgekehrte Ausformung.).
Die Freilaufkopfseite (h2) ist ebenso wie die Fußseite (von i3) eingetaucht in eine T-Nut (hier r3 + r2) geführt, auch dort gilt das Gleiche wie oben bei der Fußseite (von i3) beschrieben.
An dem vorderen Ende der Kopfseite befindet sich eine Öse in der die Zugfeder (i2) des oben beschriebenen Bügels (zur Fußseite) eingehängt ist.
Zwischen dem Freilaufkopf (h2) und der Fußseite (i3) ist der Stützkörper (h1) angeordnet. Die Mittelachse dieses Stützkörpers zeigt nicht zum Mittelpunkt des sog. Reaktionsrades (r).
Die Gesamtlänge der drei übereinander gestellten Teile (Stützkörper (h1), Fuß (i3) und Kopfteil (h2)) ist größer als die Höhe der Freilaufkammer (r1) des Reaktionsrades (r). Solch ein Einzelfreilauf (bestehend aus Fuß und Kopfseite sowie Stützkörper und Zugfeder) ist so zu montieren (konstruktive Vorgabe), dass die Zugfeder (i3) unter Vorspannung eingebaut wird. Hier ist ein theoretisches Einbaumaß vorgegeben.
Als Montagehilfe sind in den Kopf und Fußteil (i3 + h2) des Freilaufes, je eine Bohrung zum Abstecken mit einem Hilfswerkzeug vorgesehen.
Funktion
Wenn die Schere (f1) von der Exenterscheibe (k) abgedrückt wird, schiebt das Gelenk (i1) an der Freilauffußseite (i3) den Freilaufunterteil weg. Das bewirkt ein verdrehen des Stützkörpers (h1), sodass dessen Mittelachse sich dem Mittelpunkt des Reaktionsrades (r) (zum Exentergetriebe) nähern will. Dadurch wird das theoretische Einbaumaß überschritten, weil durch die Verdrehung des Stützkörpers (h1) eine Längenänderung erzeugt wird.
Ein sofortiges Festsetzten des Freilaufkörpers ist die Folge! Bei diesem Vorgang ist wichtig, dass die Zugfeder (i2) das System „Freilauf” unter Spannung hält, sodass ein Schlupf möglichst auszuschließen ist.
Bemerkung:
Die Tribologie (Schmieröl, Freilauf und Gleitfläche) ist maßgeblich durch den Winkel der Schmieröldosierungen in den Gleitflächen bestimmt. Siehe auch Text zum Nebenanspruch.

Claims

Oberbegriff: Verfahren zur Erreichung eines schlupflosen Blockierens (Festsetzens) eines Gleitschlittens (Teil des Scherensystems) als Freilaufmechanismus eines Exzentergetriebe (Aktenzeichen 10 2008 021 280.6-12) Sperren in einer (vorbestimmten) Bewegungsrichtung. Kennzeichnender Teil: Das Scherensystem des Getriebes ist mit dem Freilauf direkt verbunden. Der vordere Teil des Freilaufes ist als Stützgelenk ausgebildet. Dadurch gekennzeichnet, dass bei Einwirkung einer Kraft zwischen einem Gleitschlittenunter- und oberteil ein Stützkörper verdreht wird, der wiederum eine Höherveränderung erzeugt. Somit wird die in einem Schacht (im Reaktionsrad) geführte Vorrichtung (Freilauf) geklemmt (Kraftschluss). Wirkt die eingeleitete Kraft in umgekehrter Richtung ist ein selbsttätiges „Freigehen” der beschriebenen Vorrichtung die Folge. Wichtig ist. dass die beschriebene Vorrichtung als markante Teile unabhängige Segmente hat (Gleitschlittenunter- und oberteil sowie ein Zwischenstück das konvex und konkav ausgebildet sein kann). Hauptanspruch: 1 Dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützgelenk (in einem Exzentergetriebe) zu einem in einer T-Nut geführten Gleitschlitten ausgeformt ist und gleichzeitig auch als Sattel für einen schräggestellten Stützkörper dient. Das Gegenlager des Stützkörpers ist ein Gleitsegment, dass auch in einer T-Nut geführt wird. (Beide Teile sind in einem sogenannten Stützradschacht untergebracht). Der schräg gestellte Stützkörper wird durch eine Zugfeder unter Vorspannung gehalten, sodass er praktisch schlupflos sperren kann. Hauptanspruch: 2 Der Stützkörper kann ebenso in konkaver Ausführung (nach innen gewölbte Krümmung) hergestellt werden. Nebenanspruch: (Fußflächen des Gleitschlittens und Gleitsegmentes) Ein weiterer Anspruch liegt in der Definition der Radien der Gleitflächen des Gleitschlittens und Gleitsegmentes. Der Radius kann gleich dem Durchmesser (Innen bez. Außendurchmesser) des Schachtes im Reaktionsrad sein, als auch etwas kleiner oder größer. Ein genaues Maß der Abweichung wird man empirisch ermitteln müssen.