DE102008038053A1 - Schaltbare Freilaufkupplung - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Schaltbare Freilaufkupplung mit in einem Schaltkäfig geführten Klemmkörpern, welche zwischen zwei Umfangsflächen eines Drehantriebsgliedes und eines Drehabtriebsgliedes angeordnet sind, wobei die eine Umfangsfläche kreiszylindrisch ausgebildet ist und die andere Umfangsfläche Klemmrampen aufweist, welche die Einstellung der Klemmkörper in zwei Kupplungseinrückstellungen für die beiden Drehrichtungen ermöglichen, mit einer Schalteinrichtung für den Schaltkäfig, mit welcher die Klemmkörper in Abhängigkeit von der Drehbewegung zumindest eines der Drehglieder in Richtung auf die jeweilige Kupplungseinrückstellung durch ein Federelement vorgespannt und in dieser Stellung gehalten sind.
- Hintergrund der Erfindung
- Aus der
DE 41 34 353 A1 ist eine als Rollenfreilauf ausgebildete Kupplung bekannt. Sie dient zur Übertragung eines zwischen zwei Bauelementen in beiden Drehrichtungen wirksamen Drehmoments mit einem Außenring, der an seiner inneren Mantelfläche mit durch Ausnehmungen hergestellten rampen förmigen Klemmbahnen versehen ist, wobei die Klemmbahnen, ausgehend von einem Bereich größter radialer Erstreckung der Ausnehmungen paarweise symmetrisch gekrümmt oder eben bis zu einem Bereich geringster radialer Erstreckung verlaufen, mit einem an seiner äußeren Mantelfläche eine zylindrische Klemmbahn aufweisenden Innenelement, mit Klemmrollen, die paarweise zwischen den Klemmbahnen von Außenring und Innenelement, parallel zu deren Längsmittelachse verlaufend, angeordnet sind und zwischen denen jeweils eine Druckfeder für eine Vorspannung der beiden Klemmrollen in Richtung des rampenförmigen Endes der Klemmbahn sorgt, und mit einer Entsperreinrichtung, über die die Klemmkörper in den Bereich der Ausnehmungen mit größter radialer Erstreckung verlagerbar sind. Bei dieser Freilaufkupplung stimmt die jeweilige Richtung der Entsperrbewegung mit der Richtung der Verstellbewegung überein. - Aus der
DE 10 2004 023 331 A1 ist ein schaltbarer Freilauf, mit einer Welle und mit einem Außenring bekannt, die in einem abgeschalteten Zustand des Freilaufs in beiden Richtungen gegeneinander drehbar sind und die in eingeschaltetem Zustand des Freilaufs in einer Richtung gegeneinander drehbar und gegen Gegeneinanderdrehen in umgekehrter Richtung gesperrt sind, mit Sperrelementen, die zwischen der Welle und dem Außenring angeordnet sind und die in eine Abschaltstellung und in eine Einschaltstellung bringbar sind, wobei die Sperrelemente in der Abschaltstellung außer Funktion sind und in der Einschaltstellung in einer Richtung gegen ein Drehen der Welle gegenüber dem Außenring sperren. Diese Freilaufkupplung weist einen Sperrelemente-Käfig auf, welcher die Sperrelemente in ihrem Abstand zueinander hält und der durch Schwenken in eine Abschaltstellung die Sperrelemente in die Abschaltstellung und durch Schwenken in eine Einschaltstellung die Sperrelemente in die Einschaltstellung bringt. - Schließlich ist aus der
DE 44 47 480 A1 eine als Klemmgesperre bezeichnete Freilaufkupplung bekannt, welche aus einem Gehäuse mit einer inneren zylindrischen Klemmfläche, mit gegenüber dem Gehäuse drehbaren Antriebselementen und Abtriebselementen besteht, die koaxial zu der zylindrischen Klemmflä che angeordnet sind, wobei das Abtriebselement mit der Klemmfläche zugewandten Klemmrampen versehen ist, auf denen – aus zwei, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Klemmrollen gebildete – Klemmrollenpaare angeordnet sind, deren beide Klemmrollen mittels eines zwischen ihnen angeordneten Federelementes voneinander weg gegen die Klemmfläche und die Klemmrampe angefedert sind, wobei das Abtriebselement mit Anschlägen für – zwischen zwei einander benachbarten Klemmrollenpaaren eingreifende – Klauen des Antriebselementes versehen ist. Die Klauen weisen an ihren den Anschlägen zugewandten Seiten Anlagen für je eine Klemmrolle eines Klemmrollenpaares auf, wobei ein Umfangsspiel zwischen den Anschlägen und den Klauen größer als ein Umfangsspiel zwischen den Anlagen und den Klemmrollen ausgebildet ist. Entsprechend dem Anwendungsbereich, nämlich der Sitzverstellung, ist bei dieser Freilaufkupplung vorgesehen, dass das Abtriebselement ein dünnwandiges Blechteil mit den daran spanlos angeformten Klemmrampen und Anschlägen aufweist. Hierdurch sind die Abtriebselemente erheblich leichter als andere bekannte Abtriebselemente, was für den Bereich der Sitzverstellung mit Vorteilen verbunden ist. - Bei diesen und anderen bekannten schaltbaren Freiläufen ist eine Betätigung des Schaltkäfigs entgegengesetzt zu der Überholrichtung der durch den Innenring und den Außenring gebildeten Drehantriebs- und Drehabtriebsglieder notwendig. Daher ist es bei den bislang bekannten schaltbaren Freilaufkupplungen nicht möglich, einen Antrieb über den Schaltkäfig zu realisieren und gleichzeitig ein Überholen von Innenring und Außenring in Antriebsrichtung zu gewährleisten. Es ist jedoch für verschiedene Anwendungen ein lang gehegter Wunsch, eine derartige Konfiguration zu ermöglichen.
- Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare Freilaufkupplung zu schaffen, bei welcher ein Überholen von Antriebsglied und Abtriebsglied in Antriebsrichtung ermöglicht ist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die Bewegung der Klemmkörper entgegengesetzt zu der Bewegungs- bzw. Drehrichtung von Schaltkäfig, Antriebsglied und Abtriebsglied erfolgt.
- Die Erfindung geht daher gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 aus von einer schaltbare Freilaufkupplung mit in einem Schaltkäfig geführten Klemmkörpern, welche zwischen zwei Umfangsflächen eines Drehantriebsgliedes und eines Drehabtriebsgliedes angeordnet sind, wobei die eine Umfangsfläche kreiszylindrisch ausgebildet ist und die andere Umfangsfläche Klemmrampen aufweist, welche die Einstellung der Klemmkörper in zwei Kupplungseinrückstellungen für die beiden Drehrichtungen ermöglichen, mit einer Schalteinrichtung für den Schaltkäfig, mit welcher die Klemmkörper in Abhängigkeit von der Drehbewegung zumindest eines der Drehglieder in Richtung auf die jeweilige Kupplungseinrückstellung durch ein Federelement vorgespannt und in dieser Stellung gehalten sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass im Schaltkäfig jeweils wenigstens ein Klemmkörper und ein Federelement angeordnet sind, wobei das Federelement den Klemmkörper mit einer Kraft entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Schaltkäfigs, des Drehantriebsgliedes und des Drehabtriebsgliedes beaufschlagt, wobei die Überholrichtung des Drehabtriebsgliedes gleich der ursprünglich eingeleitete Drehrichtung des Schaltkäfigs ist, und wobei die Klemmrampen umfangsbezogen gegenläufig neben einem kreiszylindrischen Abschnitt angeordnet sind.
- Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass sich die Klemmkörper jeweils entgegengesetzt zu der Drehrichtung von Schaltkäfig, Antriebsglied und Abtriebsglied bewegen. Hierdurch entspricht die Überholrichtung von Antriebsglied und Abtriebsglied der Drehrichtung des Schaltkäfigs. Dabei wirken die Funktionsteile Schaltkäfig, Federelement und Klemmkörper als mechanischer Flip-Flop, also als eine bi-stabile Kippstufe. Das Federelement ist dabei derartig ausgestaltet und im Schaltkäfig angeordnet, dass die Bewegung des Schaltkäfigs in eine Richtung die Bewegung des Klemmkörpers in die genau entgegengesetzte Richtung bewirkt, welches auf verschiedenste Weise möglich ist. Anders formuliert werden der Schaltkäfig und die Klemmkörper durch eine entsprechende Anfederung in einen bi-stabilen Zustand gebracht, wobei die Anfederung des jeweiligen Klemmkörpers im Schaltkäfig derart ist, dass sich der Klemmkörper bei einer Betätigung des Schaltkäfigs entgegen der Betätigungsrichtung des Schaltkäfigs bewegt.
- Eine derartige Ausgestaltung ist für verschiedene technische Anwendungen von besonderem Vorteil, insbesondere für eine Start-Stopp fähigen OAP (Overrunning Alternator Pulley; Generator-Freilauf-Riemenscheibe), für eine Fail-Safe-Sperre, für ein Schaltelement für automatisch betätigte Türen und Klappen und dergleichen.
- In Weiterbildung der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Antriebsglied durch einen Innenring und das Abtriebsglied durch einen Außenring der Freilaufkupplung gebildet ist. Auch eine dazu inverse Variante ist möglich.
- In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung des Schaltkäfigs durch wenigstens einen nach radial innen gerichteten Schaltfinger gebildet ist, welcher durch am Innenring angeordnete und axial von diesem abstehende Mitnehmer im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn bewegbar ist.
- Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltweg des Schaltkäfigs größer ist als der Abstand der Mittelpunkte der Klemmkörper in den unterschiedlichen Schaltpositionen.
- Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass das Federelement als Doppel-S-Feder ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Doppel-S-Feder zwei jeweils in unmittelbarer Nähe der Klemmrampen angeordnete konkave Abschnitte aufweist, welche durch einen mittig angeordneten konvexen Abschnitt miteinander verbunden sind. In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Doppel-S-Feder an einer axial hinteren Wandung des Schaltkäfigs abstützt.
- Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass das Federelement als Doppel-C-Feder ausgebildet ist, weiche endständig zwei konvexe Abschnitte aufweist, welche durch einen mittleren, konkaven Abschnitt miteinander verbunden sind.
- Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Schaltkäfig hufeinsenförmig ausgebildet ist, wobei an einem nach innen in Richtung zu dem jeweiligen Klemmkörper weisenden Dom eines Hufeisenteils des Schaltkäfigs eine Druckfeder und an deren unterem Ende eine Wippe angeordnet ist, welche den Klemmkörper quer zur möglichen Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch weiterbilden, dass die Schenkel des hufeisenförmigen Teils des Schaltkäfigs mit einer Längsleiste desselben verbunden sind, wodurch der jeweilige Klemmkörper zusammen mit der Druckfeder und der Wippe in dem gebildeten Innenraum des Schaltkäfigs aufgenommen ist.
- Ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt es vorzusehen, dass der Schaltkäfig als radial über den Außenring überstehende Klammer ausgebildet ist, wobei zwei radial äußere Schenkel der Klammer im Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Berührungspunkt dieser Schenkel den radial höchsten Punkt und ein Dach bildet, an welchem ein Federelement angeordnet ist, dessen unteres Ende den Klemmkörper quer zur möglichen Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt.
- Ebenso praktisch ist eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher vorgesehen ist, dass der wenigstens eine Klemmkörper als Kugel oder als Zylinderrollen ausgebildet ist.
- Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Freilaufkupplung Bestanteil eines Start-Stopp fähigen Generator-Freilauf-Riemenscheibe, einer Fail-Safe-Sperre oder eines Schaltelements für automatisch betätigte Türen oder Klappen ist.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
-
1 einen Radialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung gemäß der Erfindung, -
2 die Freilaufkupplung der1 in einer ersten Schaltposition, -
3 die Freilaufkupplung der1 in einer zweiten Schaltposition, -
4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Federelements der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung, -
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Federelements der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung, -
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Federelements der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung, und -
7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Federelements der Freilaufkupplung gemäß der Erfindung. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
- In den
1 bis3 ist jeweils eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen schaltbaren Freilaufkupplung1 jeweils als Ausriss eines Radialschnittes in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. Die Freilaufkupplung1 weist einen als Drehantriebsglied fungierenden Innenring2 , einen diesen konzentrisch umgebenden, als Drehabtriebsglied fungierenden Außenring3 und einen zwischen dem Innenring2 und dem Außenring3 angeordneten Schaltkäfig4 auf, in dem mehrere Klemmkörper5 angeordnet sind. - Der Innenring
2 ist drehfest mit einer nicht dargestellten Antriebswelle verbunden. Die Klemmkörper5 , von denen in1 bis3 nur einer dargestellt ist, sind jeweils als Kugeln6 ausgebildet und stützen sich an einer inneren kreiszylindrischen Umfangsfläche7 des Außenringes3 und an Klemmrampen8 ,9 ab, die an der radial äußeren Oberfläche des Innenringes2 in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Zwischen den spiegelbildlich zueinander angeordneten Klemmrampen8 ,9 befindet sich ein im wesentlichen kreiszylindrischer Abschnitt10 , dessen radialer Abstand zur kreiszylindrischen Oberfläche7 des Außenrings3 größer oder gleich dem Durchmesser der Kugeln6 ist, so dass kein Drehmoment von dem Innenring2 zu dem Außenring3 wird, wenn sich die Kugeln6 jeweils im Bereich dieses kreiszylindrischen Abschnittes10 befinden. - Der Schaltkäfig
4 weist einen als Schalteinrichtung dienenden und nach radial innen gerichteten Schaltfinger11 auf, welcher durch am Innenring2 angeordnete und axial von diesem abstehende Mitnehmer12 ,13 im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn bewegt werden kann, wodurch eine entsprechende Verschiebung des Schaltkäfigs4 im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn bewirkt wird. In Umfangsrichtung weist der Schaltkäfig4 jeweils einen in Richtung zur Kugel6 gerichteten Anschlag14 ,15 auf. Diese Anschläge14 und15 wirken mit einem in1 nicht und in den2 und3 nur schematisch dargestellten Federelement16 zusammen, wobei das Federelement16 in noch zu beschreibender Weise die Kugel6 mit einer Kraft beaufschlagt und eine Bewegung dieser Kugel6 zu den Klemmrampen8 ,9 hin bzw. von den Klemmrampen8 ,9 weg bewirkt. - In
1 ist eine Schaltposition der Freilaufkupplung1 dargestellt, in welcher der als Kugel6 ausgebildeter Klemmkörper5 mittig auf dem kreiszylindrischen Abschnitt10 des Innenrings2 und zwischen den Klemmrampen8 ,9 angeordnet ist. In dieser Position ist der Schaltkäfig4 mit seinem Schaltfinger11 ebenfalls in mittiger Stellung angeordnet, wobei sich der Schaltfinger11 zwischen den beiden Mitnehmern12 ,13 befindet. - Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung
1 beruht auf dem Prinzip eines mechanischen Flip-Flops, also einer bi-stabilen Kippstufe. Der Schaltkäfig4 und der jeweilige Klemmkörper5 werden durch eine geeignete Anfederung in einen bi-stabilen Zustand gebracht; die Anfederung des Klemmkörpers5 im Schaltkäfig4 ist dabei derart, dass sich der Klemmkörper5 bei einer Betätigung des Schaltkäfigs4 entgegen der Betätigungsrichtung des Schaltkäfigs4 bewegt. - Wird der Schaltkäfig
4 aus der in1 dargestellten Position im Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt das in1 nicht dargestellte Federelement16 den Klemmkörper5 entgegen dem Uhrzeigersinn, bis dieser5 an der Klemmrampe8 zwischen Innenring2 und Außenring3 blockiert wird. Eine Drehmomentübertragung im Uhrzeigersinn wird ermöglicht. Dreht man den Schaltkäfig4 entgegen dem Uhrzeigersinn, so drückt das Federelement16 den Klemmkörper5 entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des Schaltkäfigs4 , also im Uhrzeigersinn, bis dieser5 an der Klemmrampe9 zwischen Innenring2 und Außenring3 blockiert wird, wodurch eine Drehmomentübertragung entgegen dem Uhrzeigersinn ermöglicht wird. Außerdem kann der Außenring3 bei dieser Konstruktion den Schaltkäfig4 und den Innenring2 jeweils in Bewegungsrichtung überholen und dadurch die Drehmomentübertragung aufheben. - Um ein zuverlässiges Umschalten zu ermöglichen, ist der Schaltweg des Schaltkäfigs
4 vorteilhafterweise größer als der Abstand der Kugelmittelpunkte in den unterschiedlichen Schaltpositionen. Der Abstand der beiden Klemmram pen8 ,9 zueinander muss nicht den dargestellten Größen- bzw. Längenverhältnissen entsprechen, diese dienen lediglich dem besseren Verständnis der Funktionsweise. -
2 zeigt die erfindungsgemäße Freilaufkupplung1 in geschalteter Position, in welcher eine Drehmomentübertragung im Uhrzeigersinn möglich ist. Die Vorgänge beim Schalten sind hierbei folgende:
Das Drehmoment wird in den Schaltkäfig4 im Uhrzeigersinn eingeleitet (Pfeil A), der Schaltkäfig4 dreht sich im Uhrzeigersinn weiter, wodurch das Federelement16 den Klemmkörper5 entgegen dem Uhrzeigersinn auf die in den1 bis3 linke Klemmrampe8 drückt (Pfeil B). Im Anschluss an die erfolgte Relativbewegung zwischen Schaltkäfig4 und Innenring2 kommt der Schaltkäfig4 mit seinem Schaltfinger11 am Mitnehmer13 zum Anliegen. Das Drehmoment wird somit vom Schaltkäfig4 auf den Mitnehmer13 und somit auch auf den Innenring2 übertragen (Pfeil C). Der Innenring2 leitet wiederum über die Klemmrampe8 eine Kraft in den Klemmkörper5 ein, der Klemmkörper5 gibt eine entsprechende Kraftkomponente an den Außenring3 weiter und verspannt die Anordnung. Das Drehmoment wird somit vom Schaltkäfig4 über den Innenring2 über die Klemmkörper5 auf den Außenring3 übertragen (Pfeil D). - Erfordert der Betrieb eine schnellere Drehbewegung des Außenrings
3 gegenüber dem Schaltkäfig4 und dem Innenring2 , so kann problemlos ein Überholen stattfinden. Der Klemmverbund zwischen dem Innenring2 , dem Schaltkäfig4 und dem Außenring3 wird für die Dauer der höheren Drehzahl des Außenringes3 gelöst. Sinkt die Drehzahl des Außenrings3 wieder auf die Drehzahl des Innenringens2 bzw. des Schaltkäfigs4 ab, so wird der genannte Klemmverbund wieder wirksam. -
3 zeigt die erfindungsgemäße Freilaufkupplung1 in umgeschalteter Position, bei welcher eine Drehmomentübertragung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn möglich ist. Das Drehmoment wird am Schaltkäfig4 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn eingeleitet (Pfeil E), der Schaltkäfig4 dreht sich entsprechend weiter. Durch die Bewegung des Schaltkäfigs4 entgegen gesetzt dem Uhrzeigersinn drückt das Federelement16 den Klemmkörper5 im Uhrzeigersinn zur Klemmrampe9 (Pfeil F). Im Anschluss an die erfolgte Relativbewegung zwischen Schaltkäfig4 und Innenring2 kommt der Schaltfinger11 des Schaltkäfigs4 am in den1 bis3 linken Anschlag12 zur Anlage. - Das Drehmoment wird somit vom Schaltkäfig
4 auf den Mitnehmer12 , und somit auch auf den Innenring2 übertragen (Pfeil G). Der Innenring2 leitet wiederum über die Klemmrampe12 eine Kraft in den Klemmkörper5 ein, welcher eine entsprechende Kraftkomponente an den Außenring3 weitergibt und die Anordnung verspannt. Das Drehmoment wird somit vom Schaltkäfig4 über den Innenring2 an den Außenring3 übertragen (Pfeil H). Erfordert der Betrieb eine schnellere Drehbewegung des Außenrings3 gegenüber dem Schaltkäfig4 und dem Innenring2 , kann problemlos ein Überholen stattfinden. Der Klemmverband wird dabei für die Zeitdauer der höheren Drehzahl gelöst. Sinkt die Drehzahl des Außenrings3 wieder ab, wird der Klemmverband wieder wirksam. - In den
4 bis7 sind Ausführungsbeispiele von vier Schaltkäfigen4 ,4' ,4'' und4''' mit unterschiedlich ausgestalteten Federelementen16 ,16' ,16'' und16''' dargestellt, welche jeweils als mechanischer Flip-Flop fungieren und ein Verschieben der Klemmkörper5 entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Schaltkäfigs4 ,4' ,4'' ,4''' ermöglichen. - In
4 ist der Schaltkäfig4 aus den1 bis3 in einer teilweise geschnittenen Aufsicht dargestellt, wobei die dargestellte Position des Schaltkäfigs4 der Darstellung gemäß2 entspricht. Dementsprechend wurde der Schaltkäfig4 bereits nach rechts weisend angetrieben und der Klemmkörper5 nach links auf die Klemmrampe8 des Innenrings2 gedrückt, wodurch eine Kraftübertragung zwischen Innenring2 und Außenring3 gewährleistet ist. Der Klemmkörper5 nimmt also die maximal entfernte Position zur Klemmrampe9 ein. Der als Kugel6 ausgebildete Klemmkörper5 liegt dabei am in der Abbildung linken Anschlag14 des Schaltkäfigs4 an. - Ändert sich dann die Eingangsdrehrichtung, wird also der Schaltkäfig
4 in der4 nach links bewegt, so wird eine weitere, linksgerichtete Bewegung des Klemmkörpers5 durch die Klemmrampe8 verhindert. Das Federelement16 wird demnach zunächst zusammengedrückt. Nachdem der Scheitelpunkt einer als Federelement16 fungierenden doppel-S-förmigen Feder17 über den Scheitelpunkt des Klemmkörpers5 geschoben wurde, dekomprimiert sich die Doppel-S-Feder17 wieder und drückt hierbei den Klemmkörper5 nach rechts. Die Drehrichtung und somit auch die Wirkungsweise der Freilaufkupplung1 hat sich umgekehrt. - Die Doppel-S-Feder
17 , welche sich an einer axial hinteren Wandung18 des Schaltkäfigs4 abstützt, weist zwei jeweils in unmittelbarer Nähe der Klemmrampen8 ,9 angeordnete konkave Abschnitte19 ,20 auf, die durch einen mittig angeordneten konvexen Abschnitt21 miteinander verbunden sind. Der Klemmkörper5 wird im Laufe der Drehbewegung des Schaltkäfigs4 durch die Klemmrampen8 ,9 abgebremst. Da sich der Klemmkörper5 nicht weiter drehen kann, der Schaltkäfig4 aber weiter bewegt wird, schnappt die Feder17 um und drückt den Klemmkörper5 in die entgegengesetzte Richtung. Hierdurch wird ein Umschnappen der Feder bewirkt. - In
5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schaltkäfigs4' in einer Aufsicht auf den Innenring2 dargestellt, wobei die dargestellte Position des Schaltkäfigs4' der Darstellung gemäß1 entspricht. Dementsprechend befindet sich der Schaltkäfig4' in mittiger Position zwischen in der5 nicht dargestellten Klemmrampen, ebenso wie der Klemmkörper5 . Das Federelement16' ist hierbei als Doppel-C-Feder22 ausgebildet. Diese ist quasi geometrisch umgekehrt wie die Doppel-S-Feder17 der4 aufgebaut und weist endständig zwei konvexe Abschnitte23 ,24 auf, welche durch einen mittleren konkaven Abschnitt25 verbunden sind. Dieser konkave Abschnitt25 bildet eine Tasche, in welcher der als Kugel6 ausgebildete Klemmkörper5 in der in5 dargestellten Schaltposition angeordnet ist. Auch die Doppel-C-Feder22 bewirkt eine Bewegung des Klemmkörpers5 entgegengesetzt zu der Bewe gungsrichtung des Schaltkäfigs4' . - In
6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schaltkäfigs4'' in einer Aufsicht auf den Innenring2 dargestellt, wobei die dargestellte Position des Schaltkäfigs4'' der Darstellung gemäß1 entspricht. Dementsprechend befindet sich der Schaltkäfig4'' ebenso wie der Klemmkörper5 in mittiger Position zwischen den in6 nicht dargestellten Klemmrampen. Der Schaltkäfig4'' ist im Gegensatz zu den kastenförmigen Schaltkäfigen4 und4' im Bereich der Klemmkörper5 hufeinsenförmig ausgebildet, wobei an einem zum Klemmkörper5 weisenden Dom26 eines Hufeisenteils27 des Schaltkäfigs4'' eine Druckfeder28 angeordnet ist, an deren unterem Ende eine Wippe29 angeordnet ist, welche den als Kugel6 ausgebildeten Klemmkörper5 mit einer Kraft quer zur möglichen Bewegungsrichtung des Klemmkörpers5 beaufschlagt. Auch diese Anordnung mit Hufeisenteil27 , Druckfeder28 und Wippe29 bewirkt eine Bewegung des Klemmkörpers5 entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Schaltkäfigs4'' . Die Schenkel30 ,31 des Hufeisenteils27 sind mit einer Längsleiste32 des Schaltkäfigs4'' verbunden und schließen damit den jeweiligen Klemmkörper5 ein. - In
7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Schaltkäfigs4''' in seitlicher Ansicht dargestellt, wobei die dargestellte Position des Schaltkäfigs4''' der Darstellung gemäß3 entspricht. Dementsprechend befindet sich der Schaltkäfig4''' in seiner gegen den Uhrzeigersinn gedrehten Position, während der Klemmkörper5 , der ebenfalls als Kugel6 ausgebildet ist, in den Uhrzeigersinn gedrückt ist und an der in der in der Abbildung rechten Klemmrampe9 anliegt. Dabei verklemmt der Klemmkörper5 den Innenring2 und den Außenring3 der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung1''' miteinander, so dass vom Innenring2 über den Klemmkörper5 ein Drehmoment auf den Außenring3 übertragen werden kann. - Der Schaltkäfig
4''' ist im Gegensatz zu den kastenförmigen Schaltkäfigen4 ,4' als radial über den Außenring3 überstehende Klammer33 ausgebildet, wobei zwei radial äußere Schenkel34 ,35 der Klammer33 im Winkel zueinander an geordnet sind, und zwar derart, dass ihr Berührungspunkt den radial höchsten Punkt sowie eine Art Dach36 bildet. An diesem Dach36 ist radial innen zu dem Klemmkörper5 weisend ein Federelement16''' angeordnet, dessen unteres Ende den Klemmkörper5 mit einer Kraft quer zur möglichen Bewegungsrichtung des Klemmkörpers5 beaufschlagt, und zwar derart, dass eine Verschiebung des Schaltkäfigs4''' in eine Richtung eine Verschiebung des Klemmkörpers5 in die entgegen gesetzte Richtung bewirkt. - In allen Ausführungsbeispielen gemäß den
1 bis7 fungiert der Innenring2 als Drehabtriebsglied und der Außenring3 als Drehabtriebsglied. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, dass der Außenring3 als Drehantriebsglied und der Innenring2 als Drehabtriebsglied ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, die Klemmrampen8 ,9 in die kreiszylindrische Umfangsfläche7 des Außenrings3 einzuarbeiten und entsprechend die radial äußere Umfangsfläche des Innenrings2 vollständig kreiszylindrisch auszugestalten. - Wesentlich für die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Freilaufkupplung
1 ist, dass die Überholrichtung des Außenrings3 in der selben Richtung wie die ursprünglich eingeleitete Drehrichtung des Schaltkäfigs4 ,4' ,4'' ,4''' liegt, während diese bei bislang bekannten schaltbaren Freilaufkupplungen stets entgegen gesetzt zu der ursprünglich eingeleiteten Drehrichtung ist. Eine derartige Ausgestaltung ist für verschiedene technische Anwendungen von besonderem Vorteil, insbesondere für einen Start-Stopp fähigen OAP (Overrunning Alternator Pulley; Generator-Freilauf-Riemenscheibe), für eine Fail-Safe-Sperre, für ein Schaltelement für automatisch betätigte Türen und Klappen und dergleichen. -
- 1
- Freilaufkupplung
- 2
- Innenring, Drehantriebsglied
- 3
- Außenring, Drehabtriebsglied
- 4
- Schaltkäfig
- 4'
- Schaltkäfig
- 4''
- Schaltkäfig
- 4'''
- Schaltkäfig
- 5
- Klemmkörper
- 6
- Kugel
- 7
- Kreiszylindrische
Umfangsfläche des Außenringes
3 - 8
- Klemmrampe
- 9
- Klemmrampe
- 10
- Kreiszylindrischer
Abschnitt des Innenrings
2 - 11
- Schaltfinger, Schalteinrichtung
- 12
- Mitnehmer
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Anschlag
- 15
- Anschlag
- 16
- Federelement
- 16'
- Federelement
- 16''
- Federelement
- 16'''
- Federelement
- 17
- Doppel-S-Feder
- 18
- Axial
hintere Wandung des Schaltkäfigs
4 - 19
- Konkaver
Abschnitt der Feder
17 - 20
- Konkaver
Abschnitt der Feder
17 - 21
- Konvexer
Abschnitt der Feder
17 - 22
- Doppel-C-Feder
- 23
- Konvexer
Abschnitt der Feder
22 - 24
- Konvexer
Abschnitt der Feder
22 - 25
- Konkaver
Abschnitt der Feder
22 - 26
- Dom
- 27
- Hufeisenteil
- 28
- Druckfeder
- 29
- Wippe
- 30
- Schenkel
- 31
- Schenkel
- 32
- Längsleiste
- 33
- Klammer
- 34
- Schenkel
- 35
- Schenkel
- 36
- Dach
- A
- Pfeil
- B
- Pfeil
- C
- Pfeil
- D
- Pfeil
- E
- Pfeil
- F
- Pfeil
- G
- Pfeil
- H
- Pfeil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4134353 A1 [0002]
- - DE 102004023331 A1 [0003]
- - DE 4447480 A1 [0004]
Claims (13)
- Schaltbare Freilaufkupplung (
1 ) mit in einem Schaltkäfig (4 ;4' ;4'' ;4''' ) geführten Klemmkörpern (5 ), welche zwischen zwei Umfangsflächen eines Drehantriebsgliedes (2 ) und eines Drehabtriebsgliedes (3 ) angeordnet sind, wobei die eine Umfangsfläche (7 ) kreiszylindrisch ausgebildet ist und die andere Umfangsfläche Klemmrampen (8 ,9 ) aufweist, welche die Einstellung der Klemmkörper (5 ) in zwei Kupplungseinrückstellungen für die beiden Drehrichtungen ermöglichen, mit einer Schalteinrichtung (11 ) für den Schaltkäfig (4 ;4' ;4'' ;4''' ), mit welcher die Klemmkörper (5 ) in Abhängigkeit von der Drehbewegung zumindest eines der Drehglieder (2 ,3 ) in Richtung auf die jeweilige Kupplungseinrückstellung durch ein Federelement (16 ;16' ;16'' ;16''' ) vorgespannt und in dieser Stellung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltkäfig (4 ;4' ;4'' ;4''' ) jeweils wenigstens ein Klemmkörper (5 ) und ein Federelement (16 ;16' ;16'' ;16''' ) angeordnet sind, wobei das Federelement (16 ;16' ;16'' ;16''' ) den Klemmkörper (5 ) mit einer Kraft entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Schaltkäfigs (4 ;4' ;4'' ;4''' ), des Drehantriebsgliedes (2 ) und des Drehabtriebsgliedes (3 ) beaufschlagt, wobei die Überholrichtung des Drehabtriebsgliedes (3 ) gleich der ursprünglich eingeleitete Drehrichtung des Schaltkäfigs (4 ;4' ;4'' ;4''' ) ist, und wobei die Klemmrampen (8 ,9 ) umfangsbezogen gegenläufig neben einem kreiszylindrischen Abschnitt (10 ) angeordnet sind. - Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehantriebsglied durch einen Innenring (
2 ) und das Drehabtriebsglied durch einen Außenring (3 ) der Freilaufkupplung (1 ) gebildet ist. - Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (
11 ) des Schaltkäfigs (4 ;4' ;4'' ;4''' ) durch wenigstens einen nach radial innen gerichteten Schaltfinger (11 ) gebildet ist, welcher durch am Innenring (2 ) angeordnete und axial von diesem abstehende Mitnehmer (12 ,13 ) im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn bewegbar ist. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltweg des Schaltkäfigs (
4 ;4' ;4'' ;4''' ) größer als der Abstand der Mittelpunkte der Klemmkörper (5 ) in den unterschiedlichen Schaltpositionen ist. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (
16 ) als Doppel-S-Feder (17 ) ausgebildet ist. - Freilaufkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppel-S-Feder (
17 ) zwei jeweils in unmittelbarer Nähe der Klemmrampen (8 ,9 ) angeordnete konkave Abschnitte (19 ,20 ) aufweist, welche durch einen mittig angeordneten konvexen Abschnitt (21 ) miteinander verbunden sind. - Freilaufkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Doppel-S-Feder (
17 ) an einer axial hinteren Wandung (18 ) des Schaltkäfigs (4 ) abstützt. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (
16' ) als Doppel-C-Feder (22 ) ausgebildet ist, welche endständig zwei konvexe Abschnitte (23 ,24 ) aufweist, welche durch einen mittleren, konkaven Abschnitt (25 ) miteinander verbunden sind. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkäfig (
4'' ) hufeinsenförmig ausgebildet ist, wobei an einem Dom (26 ) eines Hufeisenteils (27 ) des Schaltkäfigs (4'' ) eine Druckfeder (28 ) und an deren (28 ) unterem Ende eine Wippe (29 ) angeordnet ist, welche den Klemmkörper (5 ) quer zur möglichen Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt. - Freilaufkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (
30 ,31 ) des hufeisenförmigen Teils (27 ) des Schaltkäfigs (4'' ) mit einer Längsleiste (32 ) des Schaltkäfigs (4'' ) verbunden sind. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkäfig (
4 ) als radial über den Außenring (3 ) überstehende Klammer (33 ) ausgebildet ist, wobei zwei radial äußere Schenkel (34 ,35 ) der Klammer (33 ) im Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Berührungspunkt dieser Schenkel (34 ,35 ) den radial höchsten Punkt und ein Dach (36 ) bildet, an welchem ein Federelement (16''' ) angeordnet ist, dessen unteres Ende den Klemmkörper (5 ) quer zur möglichen Bewegungsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Klemmkörper (
5 ) als Kugel (6 ) oder Zylinderrolle ausgebildet ist. - Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (
1 ) Bestanteil eines Start-Stopp fähigen Generator-Freilauf-Riemenscheibe, einer Fail-Safe-Sperre oder eines Schaltelements für automatisch betätigte Türen oder Klappen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810038053 DE102008038053A1 (de) | 2008-08-16 | 2008-08-16 | Schaltbare Freilaufkupplung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810038053 DE102008038053A1 (de) | 2008-08-16 | 2008-08-16 | Schaltbare Freilaufkupplung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008038053A1 true DE102008038053A1 (de) | 2010-02-18 |
Family
ID=41528066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE200810038053 Withdrawn DE102008038053A1 (de) | 2008-08-16 | 2008-08-16 | Schaltbare Freilaufkupplung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008038053A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013194874A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Origin Electric Co Ltd | 逆入力遮断クラッチ |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4134353A1 (de) | 1991-10-17 | 1992-09-03 | Schaeffler Waelzlager Kg | Als rollenfreilauf ausgebildete kupplung zur uebertragung eines in beiden drehrichtungen wirksamen drehmoments |
DE4447480A1 (de) | 1994-12-24 | 1996-06-27 | Schaeffler Waelzlager Kg | Vorzugsweise für eine Sitzverstellung vorgesehenes Klemmgesperre |
DE102004023331A1 (de) | 2004-05-12 | 2005-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Schaltbarer Freilauf und elektromechanische Fahrzeugbremse mit einem schaltbaren Freilauf |
-
2008
- 2008-08-16 DE DE200810038053 patent/DE102008038053A1/de not_active Withdrawn
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