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Die
Erfindung betrifft einen Klemmkörper für einen
umschaltbaren Klemmkörperfreilauf, einen umschaltbaren
Klemmkörperfreilauf, der diesen Klemmkörper verwendet,
und ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einem solchen Klemmkörperfreilauf.
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Ein
Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der
EP 1 650 071 A2 bekannt.
Auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug
auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, ist eine verstellbare
Exzenterantriebsanordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über
pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen
Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe einer Ausgangs-
oder Abtriebswelle bildet. Durch die Übertragung des Hubs
der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die getriebene
Welle und damit die Abtriebsseite des Getriebes wird die getriebene
Welle angetrieben. Die Freilaufeinrichtungen sind zwischen den pleuelartigen
Verbindungselementen und der getriebenen Welle vorgesehen. Als Freilaufeinrichtungen
können Rollen- bzw. Klemmkörperfreiläufe
zum Einsatz kommen.
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Die
antreibende Kurbelwelle und die Abtriebswelle bzw. getriebene Welle
des Kurbel-CVT-Getriebes sind zueinander parallel ausgerichtet und
in einem Getriebegehäuse jeweils drehbar gelagert. Von
einem Verbrennungsmotor wird Drehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet
und durch das Kurbel-CVT-Getriebe an die Abtriebswelle übertragen.
Je nach Position der Exzenterbauteile bezüglich der Drehachse
der Antriebswelle wird die Exzentrizität der Exzenterbauteile
und damit deren Drehachse gegenüber der Antriebswelle verändert,
wodurch der von den pleuelartigen Verbindungselementen auf die Abtriebswelle übertragene
Hub und damit die Übersetzung des Getriebes eingestellt
werden kann. An der Abtriebswelle kann das Drehmoment beispielsweise
zum Antreiben von Rädern eines Fahrzeugs abgegriffen werden.
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In
der Regel sind in dem Kurbel-CVT-Getriebe in Axialrichtung der Kurbelwelle
hintereinander mehrere Exzentereinheiten angeordnet, an denen jeweils
pleuelartige Verbindungselemente angebracht sind und die mit einer
entsprechenden Anzahl von Freilaufeinheiten auf der Abtriebsseite
des Getriebes in Verbindung stehen, die auf der Abtriebswelle ebenfalls
in deren Axialrichtung hintereinander angeordnet sind.
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Für
die Freilaufeinheiten ist es bekannt, schaltbare oder nicht schaltbare
Freiläufe vorzusehen. Werden nicht umschaltbare Freiläufe
verwendet, so wird in einer Relativrotationsrichtung eines Außenrings
einer Freilaufeinheit und der Abtriebswelle, bzw. eines mit der
Abtriebswelle fest verbundenen Innenrings oder Innensterns, eine
Sperrwirkung erzielt und in der anderen Relativrotationsrichtung zwischen
dem Außenring und dem Innenstern keine Sperrwirkung erzielt.
Bei umschaltbaren Freiläufen kann durch Einstellen eines
Umschaltmechanismus die Blockierrichtung gewählt werden,
so dass die beiden Bauteile, nämlich der Innenstern und
der Außenring, in einer wählbaren Relativdrehrichtung
blockieren und somit in diese Relativdrehrichtung nur gemeinsam
verdreht werden. In der jeweils anderen Relativdrehrichtung können
sich der Innenstern und der Außenring relativ zueinander
verdrehen. Bei solchen umschaltbaren Freiläufen kann somit
die Drehrichtung der Abtriebswelle verändert werden, so
dass mittels der Umschaltung der umschaltbaren Freiläufe z.
B. Vorwärts- und Rückwärtsgänge
realisiert werden können.
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Eine
solche umschaltbare Freilaufeinrichtung weist in der Regel einen
Außenring mit kreiszylindrischer Innenfläche auf,
der konzentrisch um ein polygonartiges Profil der Abtriebswelle
vorgesehen ist, das auch als Innenstern bezeichnet wird. Das polygonartige
Profil ist integral mit der Abtriebswelle ausgebildet oder drehfest
damit verbunden. Auch ist es möglich, dass die Freilaufeinheiten
einen Teilbereich der Abtriebswelle in axialer Richtung bilden.
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Zwischen
dem polygonartigen Profil und dem Außenring sind Roll-
bzw. Klemmkörper vorgesehen, die im Wesentlichen kreiszylindrisch
sind. Die Roll- bzw. Klemmkörper können bezüglich
des Innenrings, der das polygonartige Profil aufweist, und dem Außenring
zumindest zwei Positionen in Umfangsrichtung einnehmen, nämlich
eine erste Position, in der sie eine Verdrehung des Innenrings und
des Außenrings zueinander blockieren, indem sie zwischen dem
Außenring und dem Innenring klemmen, und eine zweite Position,
in der der Innenring und der Außenring relativ zueinander
frei verdreht werden können (Freilauf). Die Klemmposition
wird durch den sich zwischen Innenring und Außenring verändernden Abstand
definiert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemmkörper
vorzusehen, mit dem ein einfach ausgebildeter und strukturierter
umschaltbarer Klemmkörperfreilauf geschaffen werden kann,
einen solchen umschaltbaren Klemmkörperfreilauf anzugeben
sowie ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einem einfach strukturierten Klemmkörperfreilauf
vorzusehen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Klemmkörper mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, einen umschaltbaren Klemmkörperfreilauf
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und ein Kurbel-CVT-Getriebe mit den
Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Klemmkörper
zu schaffen, der durch Verkippen des Klemmkörpers um eine
Schwenkachse senkrecht zu seiner Axialrichtung zwischen einer Klemmposition
in einer ersten Umfangsrichtung und einer Klemmposition in einer
zweiten Umfangsrichtung umgeschaltet werden kann, d. h. einer Klemmposition,
in der ein Innenring und ein Außenring einer Freilaufeinheit
in einer ersten Richtung bzw. einer zweiten Umfangsrichtung nur
gemeinsam verdreht werden können. Dazu ist jeder Klemmkörper
im Wesentlichen zylindrisch geformt mit einer Mantelfläche,
die nicht einem kreisrunden Querschnitt entspricht, sondern vielmehr
geformt ist. Insbesondere weist die Mantelfläche zwei Paare
von Klemmflächen auf, so dass in der ersten Klemmposition,
die durch den Klemmkörper eingenommen werden kann, ein
erstes Paar der Klemmflächen zwischen Innenring und Außenring
klemmt, und in der zweiten Position ein zweites Paar der Klemmflächen
zwischen Innenring und Außenring klemmt. Somit weist jedes
Paar eine Klemmfläche zum Außenring und eine Klemmfläche zum
Innenring auf. Betrachtet man nur die Klemmflächen eines
Paars, so sind diese asymmetrisch zueinander. Bezüglich
der Anordnung der Klemmflächen entlang des Umfangs des
Klemmkörpers ist festzuhalten, dass die erste und die zweite
Klemmfläche eines Paares bezüglich ihrer Kontur
achsensymmetrisch in einem Schnitt in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung
des Klemmkörpers zu den Klemmflächen des ersten
bzw. zweiten Paars sind. Damit kann durch Verkippen des Klemmkörpers
durch die Klemmflächen des zweiten Paars in entsprechender Weise
die Klemmwirkung zwischen Innenring und Außenring erzielt
werden, jedoch in entgegengesetzter Klemmrichtung. Eine exakte Übereinstimmung der
Klemmflächen des ersten und des zweiten Paars ist nicht
unbedingt erforderlich. Vielmehr reicht es aus, wenn die Klemmbereiche
eine entsprechende oder im Wesentlichen ähnliche Kontur
haben, um die Klemmwirkung zwischen Innenring und Außenring
in sowohl der ersten Klemmrichtung als auch der zweiten Klemmrichtung
nach dem Verschwenken des Klemmkörpers sicherstellen zu
können.
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Insbesondere
liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, einen derart konturierten
Klemmkörper zu verwenden, dass sowohl der Innenring als
auch der Außenring keine spezielle polygonartige oder anderweitige
Kontur haben müssen, die zu einer Abstandsänderung
zwischen Innen- und Außenring führt, sondern vielmehr
die Klemmwirkung allein durch die Form des Klemmkörpers
hervorgerufen werden kann. Daher ist der Klemmkörper vorzugsweise
nicht mit kreisrundem Querschnitt versehen sondern vielmehr so,
dass die Kontur eines Paars von Klemmflächen zu der Kontur
des anderen Paars von Klemmflächen bei einem Schnitt in
einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Klemmkörpers genau
zu einer Achse symmetrisch ist. Dies bedeutet, dass entlang des
Umfangs des Klemmkörpers definierte Klemmflächenpaare
mit jeweils definierten Klemmflächen geschaffen werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform hat der Klemmkörper
entlang seiner Axialrichtung einen oder mehrere geschlitzte Bereiche,
insbesondere Ausnehmungen bzw. Nuten, die sich in Umfangsrichtung
des Klemmkörpers erstrecken. Durch diese geschlitzten Bereiche
kann ein Führungsmittel, das auf dem Innenring oder dem
Außenring vorgesehen sein kann, den Klemmkörper
führen. Außerdem kann durch den durch das Ende
eines jeweiligen schlitzten Bereichs gebildeten Anschlag, gegen
den ein solches Führungsmittel am Innen- bzw. Außenring
stoßen kann, ein Verkippen des Klemmkörpers in
die andere Klemmposition vermieden werden, und damit ein Sperren
des Freilaufs in der entgegengesetzten Richtung. Die Schlitze bzw.
Nuten können einzeln oder paarweise für eine jeweilige
Klemmrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist zumindest für
jede Klemmrichtung eine solche Führungsnut bzw. Führungsschlitz
vorhanden.
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Der
Führungsschlitz kann auch an einem Endbereich in Axialrichtung
des Klemmkörpers als gestufter oder ausgeschnittener Bereich
an der Stirnfläche vorliegen. Beispielsweise ist es auch
möglich, für eine erste Richtung zwei Klemmbereiche,
die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind und beispielsweise
am ersten bzw. am zweiten Ende in Axialrichtung des Klemmkörpers
vorgesehen sind, vorzusehen und für die zweite Klemmrichtung
eine in einem mittleren Bereich in Axialrichtung des Klemmkörpers
vorgesehene Nut. Die geschlitzten Bereiche sind für die
erste und zweite Klemmrichtung bezüglich ihrer Position
in Umfangsrichtung am Klemmkörper versetzt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform hat der umschaltbare
Klemmkörperfreilauf mit einem solchen Klemmkörper
weiter einen Käfig für die Klemmkörper,
der ein Käfiggehäuseteil und einen Federring aufweist.
Der Federring kann radial innen in das Käfiggehäuseteil
eingesetzt sein. Dazu ist nach einer bevorzugten Ausführungsform
das Käfiggehäuseteil flexibel gestaltet und weist
vorzugsweise einen unterbrochenen Bereich auf, an dem das ringförmige Käfiggehäuseteil
auseinandergebogen und geöffnet werden kann. Das Käfiggehäuseteil
ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil geformt. Der Federring ist
beispielsweise aus Fe derstahl gebildet und ist als durchgehender
Ring gestaltet, der derart mit dem Käfiggehäuseteil
verbunden werden kann, dass er radial innen bezüglich des
Käfiggehäuseteils liegt.
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Das
Käfiggehäuseteil weist nach einer bevorzugten
Ausführungsform entlang seines Innenumfangs vorzugsweise
gleichmäßig beabstandete Stegbereiche auf, die
derart angeordnet sind, dass benachbarte Stegbereiche jeweils einen
zylinderartigen Aufnahmeraum für einen Klemmkörper
definieren. Dadurch und da der Klemmkörper im Wesentlichen zylindrisch
ist, kann er durch den Käfig mit zylindrischen Bereichen
gut geführt werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Federring
seitliche sich radial nach außen erstreckende Wandbereiche,
die bei in das Käfiggehäuseteil eingesetztem Federring
mit der Außenumfangswand des Käfiggehäuseteils
fluchten. In den seitlichen Wandbereichen sind Fenster vorgesehen, in
die seitliche Vorsprungsbereiche des Käfiggehäuseteils
eingesetzt sind. Die Fenster definieren somit einen erlaubten Relativrotationsbereich
zwischen Käfiggehäuseteil und Federring, so dass
in Abhängigkeit von der Fensterlänge in Umfangsrichtung
des Klemmkörperfreilaufs und in Abhängigkeit von
dem in ein jeweiliges Fenster eingesetzten Vorsprungsbereich des
Käfiggehäuseteils sich der Federring und das Käfiggehäuseteil
relativ zueinander verschieben können. Vorzugsweise wird
somit das Käfiggehäuseteil nur in Umfangsrichtung
geführt und ist reibungsfrei bezüglich des Federrings
verdrehbar, um einen reibungsfreien Spannvorgang des Klemmkörperfreilaufs
zu ermöglichen. Bei einem definierten Verschiebe- bzw.
Verdrehwinkel zwischen Federring und Käfiggehäuseteil
gelangen die beiden aneinander mittels der Vorsprungsbereiche und
der Fensterränder in Anschlag und eine weitergehende Relativbewegung
kann vermieden werden.
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Vorzugsweise
sind im Bereich der Stege des Käfiggehäuseteils
entsprechende nach innen vorstehende Reibbereiche des Federrings
vorgesehen, so dass eine Reibkraft zwischen beiden entstehen kann, die
eine Dämpfungsfunktion hat.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind ferner am Käfig
Federelemente, vorzugsweise Schenkelfedern, zum Drehen der Klemmkörper
in die Klemmposition angebracht. Damit können durch einen
jeweiligen entsprechenden Schenkel der Schenkelfedern die Klemmkörper
in eine erste bzw. zweite Klemmrichtung vorbelastet werden.
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Bei
dem Rollenfreilauf haben vorzugsweise sowohl der Außenring
als auch der Innenring kreiszylindrische Flächen, die in
Berührung mit den Klemmkörpern sind.
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Vorteilhafterweise
ist eine Verstelleinrichtung zum Verdrehen der Klemmkörper
vorgesehen, mit der die Klemmkörper so verkippt werden
können, vorzugsweise um eine Achse, die im Wesentlichen parallel
oder zusammenfallend mit einer Axialrichtung der Klemmkörper
ist, dass zwischen einer Klemmposition, bei der mittels des ersten
Paars von Klemmflächen geklemmt wird, und einer zweiten Klemmposition,
bei der mittels des zweiten Paars von Klemmflächen geklemmt
wird, umgeschaltet werden kann.
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Dazu
weist die Verstelleinrichtung beispielsweise Schlingfederringe auf,
die im Wesentlichen in Umfangsrichtung am Innenring vorgesehen sind
und zwar in Positionen, die den Schlitzen bzw. Nuten der Klemmkörper
entsprechen. Die Schlingfederringe sind derart vorgesehen, dass
sie zwischen einer bezüglich der Außenumfangsfläche
des Innenrings erhabenen Position und einer mit diesem Außenumfang
fluchtenden Position in Abhängigkeit von der gewünschten
Klemmrichtung bewegt werden können. Ist für jede
der Klemmrichtungen zumindest ein Nut bzw. ein geschlitzter Bereich
am Klemmkörper vorgesehen, so ist entsprechend auch für
jede der Richtungen mindestens ein Schlingfederring vorgesehen. Die
Schlingfederringe für unterschiedliche Klemmrichtungen
können aufeinander abgestimmt bewegt werden, dass ihre
Positionen zueinander entgegengesetzt abhängig von der
gewünschten Klemmrichtung sind. Zum Absenken der Schlingfederringe
in den Innenring kann dieser mit Nuten entlang seines Umfangs versehen
sein, in denen die Schlingfederringe zum Liegen kommen können
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Als
Möglichkeit zum Verändern der Position der Schlingfederringe
können nach einer bevorzugten Ausführungsform
im Innenring Verstellspindeln vorgesehen sein, die Bereiche größeren
und kleineren Durchmessers entlang ihrer Axialrichtung aufweisen
und entlang dieser Bereiche mit den Schlingfederringen von innen
in Anlage kommen können. Bei einem Verschieben der Verstellspindeln
in axialer Richtung, beispielsweise durch Verdrehen der Verstellspindeln
mittels eines Gewindemechanismus gegenüber dem Innenring,
kann somit die axiale Kontaktposition der Verstellspindeln zu einem
jeweiligen Schlingfederring verändert werden, und damit
der Schlingfederring, wenn er in Kontakt mit einem Bereich größeren
Durchmessers der Verstellspindeln ist, in die erhabene Position
gebracht werden, bzw. ihm ermöglicht werden, in den Innenring,
d. h. eine dafür vorgesehenen Nut, einzudringen und zumindest
mit diesem fluchtend zu sein. Wenn sie bezüglich des Innenrings
erhaben sind, also wenn die Schlingfederringe auf dem Bereich mit
größerem Durchmesser der Verstellspindeln aufliegen,
so dienen sie als Kippanschlag für die Klemmkörper.
Die Schlingfederringe sind vorzugsweise nach innen derart vorgespannt,
dass sie unter maximaler Drehzahl nicht aufgehen und sich somit
unerwünscht aus der abgesenkten Position in eine erhabene
Position bewegen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind spiralförmige Übergangsbereiche
zwischen den Bereichen kleinen Durchmessers und großen
Durchmessers an den Verstellspindeln vorgesehen, die dieselbe Steigung
haben wie das Gewinde an der Verstellspindel, so dass ein gleichmäßiger Übergang zwischen
den verschiedenen Positionen, nämlich der erhabenen Position
und der abgesenkten Position der Schlingfedern, vorgesehen werden
kann.
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Vorzugsweise
sind entlang des Umfangs des Innenrings mehrere Verstellspindeln
vorgesehen, die durch einen gemeinsamen Gewindemechanismus gleichmäßig
verdreht werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bereiche großen
und kleinen Durchmessers der Verstellspindeln derart vorgesehen,
dass drei Positionen für die Schlingfederringe, die am
Innenring vorgesehen sind, erreicht werden können, nämlich eine
Vorwärtsposition, bei der nur diejenigen Schlingfederringe
bezüglich des Innenrings erhaben sind, die die Klemmkörper
in einer Vorwärtsposition halten, eine zweite Position,
in der nur die anderen Schlingfederringe in der erhabenen Position
gehalten werden, und eine dritte Position, in der alle Schlingfederringe
in der abgesenkten Position sind, die als Montage- und Abschleppposition
dienen kann.
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Alternativ
ist es grundsätzlich auch denkbar, einen Mechanismus, der
ein Umkippen der Klemmkörper verhindert, am Außenring
vorzusehen und entsprechende Verstelleinrichtungen, die die Klemmkörper
von der ersten Klemmposition in die zweite Klemmposition überführen,
am Außenring vorzusehen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten
Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Klemmkörpers
in einem Spalt zwischen einem Innenring und einem Außenring
eines Kiemmkörperfreilaufs in einer ersten Klemmposition
und einer zweiten Klemmposition von vorne zeigt;
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2 in
perspektivischer Ansicht ein Käfiggehäuseteil
zeigt;
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt aus dem in 2 gezeigten
Käfiggehäuseteil zeigt;
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4 einen
Federring für einen Klemmkörperfreilauf in perspektivischer
Ansicht zeigt;
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5 das
Käfiggehäuseteil mit Federring in perspektivischer
Ansicht zeigt;
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6 eine
Baugruppe aus Federring, Klemmkörpern und Schenkelfedern
in perspektivischer Ansicht zeigt;
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7 eine
Baugruppe entsprechend 6 in perspektivischer Ansicht
mit angebrachtem Käfiggehäuseteil zeigt;
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8 einen
Schnitt in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Klemmkörperfreilaufs
in einer ersten Klemmposition zeigt;
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9 eine
Ansicht entsprechend 8 in einer zweiten Klemmposition
ist;
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10 eine
perspektivische, schematische Ansicht eines Klemmkörpers
auf dem Innenring mit Schlingfederringen ist;
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11 eine
perspektivische Ansicht ähnlich 10 ist,
wobei der Klemmkörper in entgegengesetzter Klemmrichtung
zu 10 gehalten wird;
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12 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer Baugruppe aus Verstellspindeln
und Schlingfedern ist;
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13 eine
Ansicht eines Teilbereichs des Innenrings mit einer eingeführten
Verstellspindel in geschnittener Ansicht ist;
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14 eine
perspektivische Ansicht eines Innenrings mit Schlitzen für
die Schlingfedern und Bohrungen für die Stützspindeln
ist;
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15 eine
perspektivische Ansicht einer Baugruppe aus Innenring, Schlingfedern
und Verstellspindeln sowie einem Verstellzahnrad ist;
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16 in
perspektivischer Ansicht eine Verstellspindel zeigt; und
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17A, B, C Schnittansichten entlang der Axialrichtung
durch den Innenring mit eingeführten Verstellspindeln in
unterschiedlichen Verstellspindelpositionen sind.
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1 zeigt
in schematischer Ansicht einen Klemmkörper 10,
der in einem Klemmspalt 20 zwischen einem Innenring 22 und
einem Außenring 24 liegt. Der Klemmkörper 10 ist
in 1 links in einer ersten Klemmposition und in 1 rechts
in einer zweiten Klemmposition gezeigt, wobei selbstverständlich
bei einem Klemmkörperfreilauf zu einem bestimmten Zeitpunkt
sich stets alle Klemmkörper in der gleichen Klemmposition
befinden und diese Ansicht nur zu Erklärungszwecken dient.
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Der
Klemmkörper 10 ist als im Wesentlichen zylindrischer
Körper gestaltet, wobei die Achse des Zylinders senkrecht
zur Zeichenebene in 1 ist. Er weist entlang des
Umfangs seine Mantelfläche 11 ein erstes Paar
von Klemmflächen 12, 13 und ein zweites
Paar von Klemmflächen 14, 15 auf, wobei
jeweils eine der Klemmflächen 12, 14 eines
Paars geeignet ist, mit dem Außenring 24 in Klemmanlage
zu gelangen und die andere der Klemmfläche 13, 15 des Paars
geeignet ist, mit dem Innenring 22 in Klemmanlage zu gelangen.
Zum Klemmen des Klemmkörpers im Spalt 20 zwischen
dem Innenring 22 und dem Außenring 24 sind
jeweils beide Klemmflächen 12, 13 bzw. 14, 15 eines
Paars gleichzeitig in Klemmanlage.
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Alle
Klemmflächen erstrecken sich im Wesentlichen über
die gesamte axiale Länge des zylindrischen Klemmkörpers 10,
wobei jedoch, wie 1, 10 und 11 entnehmbar
ist, ausgeschnittene oder geschlitzte Bereiche als Ausschnitte 16, 17 oder Nuten 18 (siehe 10)
an definierten Positionen in Axialrichtung des Klemmkörpers 10 vorgesehen
sein können.
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Die
Klemmflächen 12, 13, 14, 15 sind
in Umfangsrichtung um den Klemmkörper 10 jeweils
so angeordnet, dass die beiden Klemmflächen 12, 14 für den
Klemmkontakt mit dem Außenring und die beiden Klemmflächen 13, 15 für
den Klemmkontakt mit dem Innenring zueinander benachbart sind und
zwischen jeweils den Klemmflächen 13, 15 zum
Innenring 22 und den Klemmflächen 12, 14 zum
Außenring 24 in radialer Richtung des Klemmkörpers 10 eine Symmetrieachse
S verläuft, welche eine Symmetrieachse S für die
Kontur der Klemmflächen 12, 13, 14, 15 ist,
so dass die Klemmflächen 12, 13 eines
Paars achsensymmetrisch zu den Klemmflächen 14, 15 des
anderen Paars bezüglich der Symmetrieachse S sind.
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Um
den Klemmkörper 10 aus der ersten Klemmposition
(gezeigt links in 1) in die zweite Klemmposition
(gezeigt rechts in 1) zu überführen,
muss somit der Klemmkörper 10 so verschwenkt werden,
dass die Symmetrieachse S um einen Winkel verschwenkt wird, der
das Zweifache eines zwischen der Symmetrieachse S in einer ersten
Klemmposition und einer Senkrechten auf den Innenring definierten
Winkels ist.
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2 bis 7 zeigen
einen Käfig 30 (6) für
einen Klemmkörperfreilauf sowie dessen Bauteile und Baugruppen
jeweils in perspektivischer Ansicht sowie eine fertige Freilaufanordnung 50,
bei der die Klemmkörper 10 in den Käfig 30 eingesetzt sind
(7). 8 und 9 zeigen
die fertige Freilaufanordnung 50 jeweils in Querschnittsansicht
in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung.
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Der
in 6 dargestellte Käfig 30 ist
aus einem Käfiggehäuseteil 32 (siehe 2 und 3) und
einem Federring 40 (siehe 4) und Schenkelfedern 31 gebildet.
Das Käfiggehäuseteil 32 ist als flexibler
Kunststoffring, beispielsweise durch Spritzguss, geformt. Der Kunststoffring ist
an einer Position in Umfangsrichtung unterbrochen (siehe Referenzzeichen 33 in 3),
so dass er zur Montage des Federrings 40 in ihm aufgebogen
werden kann und durch Aufschnappen des Käfiggehäuseteils 32 der Federringe 40 eingesetzt
werden kann. Das Käfiggehäuseteil 32 weist
ferner gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet
an seiner Innenfläche Stegelemente 34 auf, die
sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge
des Kunststoffgehäuseteils 32 erstrecken. Zwischen
den Stegelementen 34 sind zylinderförmige Aufnahmebereiche 35 geformt,
in die jeweils ein Klemmkörper 10 eingebracht
werden kann. Die zylinderförmigen Ausnehmungen bzw. Aufnahmebereiche 35 sind
zur Außenseite des Kunststoffgehäuseteils 32 durch
Ausnehmungen 36 offen, so dass die Klemmkörper 10 durch
die Ausnehmungen 36 hindurch in Anlage mit dem Außenring 24 gelangen
können. Zum Innenring 22 ist keine Wand vorgesehen.
Die durch die Stegelemente 34 geformten zylindrischen Aufnahmebereiche 35 dienen
dazu, die Klemmkörper 10 gut zu führen.
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Außerdem
sind an beiden Stirnseiten (Enden in axialer Richtung) des Kunststoffgehäuseteils 32, insbesondere
an dessen Stegelementen 34, Vorsprünge 37 angebracht,
die in Eingriff in entsprechende Fenster 47 am Federring 40 gelangen
können.
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Der
Federring 40 ist als ringförmiger Körper gestaltet,
der an seinen Stirnseiten sich nach radial außen erhebende
Wandbereiche 41 aufweist. Die Wandbereiche 41 sind
mit den Fenstern 47 versehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig
beabstandet sind und in die die Vorsprünge 37 des
Kunststoffgehäuseteils 32 in Eingriff gelangen
können. Dabei sind die Fenster 47 in ihrer Umfangsrichtung
länger als die Vorsprünge 37, so dass
das Kunststoffgehäuseteil 32 bezüglich
des Federrings 40 einen bestimmten Winkelbereich verschoben
werden kann, ehe der Vorsprung 37 in Anlage mit einer Kante
des Fensters 47 gelangt. Somit kann der Federring 40 das
Käfiggehäuseteil 32 in Umfangsrichtung
führen und die beiden Bauteile sind reibungsfrei zueinander
verdrehbar, wobei jedoch der Verdrehwinkel durch den Anschlag des
Vorsprungs 37 an den Fensterkanten begrenzt ist.
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Der
in axialer Richtung mittlere Bereich des Federrings 40 ist
nach radial innen gekrümmt und weist dort Stegelemente 42 auf,
die mit den Stegelementen 34 des Käfiggehäuseteils 32 überlappen können.
Werden die Stegelemente 42 auf die Stegelemente 34 des
Käfiggehäuseteils 32 dort aufgeschoben,
so entsteht eine Reibkraft, die eine Dämpfungsfunktion übernehmen
kann.
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5 zeigt
die Anordnung aus Federring 40 und Käfiggehäuseteil 32 im
zusammengebauten Zustand.
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6 zeigt
in perspektivischer Ansicht eine Baugruppe aus Federring 40,
Klemmkörpern 10 und Schenkelfedern 31,
die am Federring 40 angebracht sind, z. B. indem sie formschlüssig
geführt sind, und die Klemmkörper 10 in
Umfangsrichtung vorbelasten. Somit weist neben der in 5 dargestellten
Baugruppe der Käfig 30 jedem Klemmkörper 10 zugeordnete
Schenkelfedern 31 auf, die die Klemmkörper 10 in
die Klemmposition vorbelasten (siehe auch 8 und 9,
wobei 8 die Freilaufanordnung 50 in einer Klemmposition
für eine erste Umfangsrichtung und 9 die Freilaufanordnung 50 in
einer Klemmposition für eine zweite Umfangsrichtung zeigt.
In 6 ist zu Darstellungszwecken das Käfiggehäuseteil 32 weggelassen.
In 7 ist schließlich der fertige Käfig 30 mit
Klemmkörpers 10 gezeigt.
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8 zeigt
die Situation, in der die Klemmkörper 10 mittels
ihrer Klemmflächen 12 und 13 eine Verdrehung
des Innenrings 22 und des Außenrings 24 zueinander
in einer ersten Relativdrehrichtung blockieren. 9 zeigt
den Fall, in dem die Klemmflächen 14, 15 die
Verdrehung des Innenrings 22 und Außenrings 24 zueinander
in einer zweiten Relativdrehrichtung blockieren.
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Zum
Verhindern, dass die Klemmkörper 10 unbeabsichtigter
Weise in die andere der Klemmpositionen verkippen, sind durch die
geschlitzten Bereiche, nämlich die Ausschnitte 16, 17 und
die Nut 18 an den Klemmkörpern Anschläge 60, 61 geformt,
an denen die Klemmkörper 10 in Anlage gegen auf
dem Innenring 22 vorgesehene Schlingfederringe 62, 63 gelangen
können.
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Wie 10 und 11 entnehmbar
ist, sind bei der dargestellten Ausführungsform je Klemmkörper 10 drei
geschlitzte Bereiche 16, 17, 18 vorgesehen,
wobei die Ausschnitte 16 und 17 an den jeweiligen
Stirnseiten des Klemmkörpers 10 vorgesehen sind
und die Nut 18 in im Wesentlichen der Mitte in axialer
Richtung des Klemmkörpers 10 vorgesehen ist. Ferner
sind der geschlitzte Bereich 18 einerseits und die geschlitzten
Bereiche 16, 17 andererseits zueinander in Umfangsrichtung
versetzt.
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Auf
dem Innenring 22 sind ferner eine entsprechende Anzahl
von Schlingfederringen 62, 63 in entsprechendem
Abstand in axialer Richtung vorgesehen. Insbesondere ist ein Paar
von Schlingfederringen 62, 62 zum Eingriff in
die Ausschnitte 16, 17 und ein Schlingfederring 63 zum
Eingriff in die Nut 18 vorgesehen. Die Schlingfederringe 62, 63 werden gegenläufig
durch eine später beschriebene Verstelleinrichtung betätigt,
so dass wahlweise die Schlingfederringe 62 bezüglich
einer Mantelfläche des Innenrings 22 erhaben sind
(in 8 und 10 gezeigte Situation) oder
der Schlingfederring 63 bezüglich der Mantelfläche
des Innenrings 22 erhaben ist (in 9 und 11 gezeigte
Situation). Dadurch gelangen die jeweiligen Schlingfederringe 62, 63 in Anlage
gegen die durch die Ausnehmungen 16, 17, 18 am
Klemmkörper 10 geformten Anschläge 60, 61 und
verhindern somit ein Verkippen der Klemmkörper 10 in
ungewollter Richtung.
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8 und 9 zeigen
jeweils einen Schnitt senkrecht zur Axialrichtung des Freilaufs 50 in
einer Position, die dem Schlingfederring 63 und damit dem mittleren
geschlitzten Bereich 18 des Klemmkörpers 10 entspricht.
In 8 und 9 ist zu verstehen, dass die
Klemmkörper 10 stets in Anlage mit der Mantelfläche
des Innenrings 22 sind und die Schlingfeder 63 vergrößert
zu Veranschaulichungszwecken dargestellt ist.
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Insbesondere
sind in der Mantelfläche des Innenrings 22 nutförmige
Ausnehmungen 23 vorgesehen (siehe 13), in
welche die Schlingfederringe 62, 63 abgesenkt
werden können, so dass ihre Außenumfangsfläche
mit der Mantelfläche des Innenrings 22 fluchtend
ist. Die fluchtende Position des Schlingfederrings 63 mit
der Mantelfläche des Innenrings 22 ist in 8 erkennbar.
In 9 ist die erhabene Position des Schlingfederrings 63 bezüglich
der Mantelfläche des Innenrings 22 gezeigt.
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Die
Verstelleinrichtung 70 für die Kippposition der
Klemmkörper 10 wird unter Bezug auf 12 bis 17 beschrieben, wobei die Verstellung mit
Hilfe eines Anhebens bzw. Absenkens der Schlingfederringe 62, 63 erfolgt.
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Wie
insbesondere 12, 13, 15 und 17 entnehmbar ist, sind in dem Innenring 22 in axialer
Richtung verlaufende Bohrungen (in der dargestellten Ausführungsform
6) gleichmäßig verteilt in Umfangsrichtung vorgesehen,
so dass in jede Bohrung 71 eine Verstellspindel 80 eingesetzt
werden kann, die in axialer Richtung verschiebbar sowie verdrehbar
ist. Wie insbesondere und 12 und 17 entnehmbar ist, können gemeinsame
Verstellspindeln 80 für mehrere in axialer Richtung
hintereinander angeordnete Freilaufeinheiten 50 verwendet
werden.
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Die
Verstellspindeln 80 sind über einen Gewindemechanismus 81 jeweils
im Innenring 22 gelagert, wobei die Verstellspindeln 80 ein
Außengewinde 83 aufweisen und ein Innengewinde 82 in
den Bohrungen des Innenrings 22 vorgesehen ist. Werden
die Verstellspindeln 80 verdreht, so werden sie entsprechend
und in Abhängigkeit von der Gewindesteigung des Gewindemechanismus 81 in
axialer Richtung des Freilaufs bewegt (Rechts-/Linksrichtung in 17).
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Zum
Drehen der Verstellspindeln 80 weisen diese an einem ihrer
axialen Enden eine Verzahnung 84 auf (siehe 16),
die mit einem Zahnrad mit Innenverzahnung bzw. Hohlrad 85,
das an einem der axialen Enden des Klemmkörperfreilaufs
vorgesehen ist, kämmt. Wie 12 entnehmbar
ist, ist für alle Verstellspindeln 80 ein gemeinsames
Hohlrad 85 vorgesehen, das mit den jeweiligen Verzahnungen 84 der
Verstellspindeln 80 kämmt.
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Die
Verstellspindeln 80 weisen entlang ihrer Axialrichtung
zylindrische, insbesondere kreiszylindrische, Bereiche mit großem
Durchmesser 86 und zylindrische, insbesondere kreiszylindrische,
Bereich mit kleinem Durchmesser 87 auf. Zwischen den Bereichen
großen Durchmessers 86 und den Bereichen kleinen
Durchmessers 87 sind jeweils Übergangsbereiche 88 geformt,
die spiralförmig gestaltet sind und dieselbe Steigung haben
wie der Gewindemechanismus 82 zwischen Spindel 80 und
Innenring 22.
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Durch
Verstellen der Verstellspindeln 80 können wahlweise
die Schlingfederringe 62 oder der Schlingfederring 63 oder
keiner in Anlage gegen die Bereiche großen Durchmessers 86 der
Verstellspindeln 80 gebracht werden. Diejenigen Schlingfederringe 62, 63,
die in Anlage gegen die Bereiche großen Durchmessers 86 der
Verstellspindeln 80 sind, werden auf einen größeren
Durchmesser gezwungen und stehen in radialer Richtung nach außen
bezüglich der Mantelfläche des Innenrings 22 vor
(in 13 die Schlingfedern 63). Andererseits
sind die Schlingfedern 62 in 13 in
den notförmigen Ausnehmungen 23 des Innenrings 22 aufgenommen,
so dass ihr Außenumfang mit dem der Mantelfläche
des Innenrings 22 fluchtet. Bei einer Verstellung der Verstellspindel 80 und
einer damit erzwungen Bewegung der Schlingfederringe 62, 63 aus
der nutförmigen Ausnehmung 23 heraus bzw. in diese
hinein gelangen die Anschläge 60, 61 an
den Klemmkörpern selektiv in bzw. außer Anlage
mit den Schlingfederringen, was zu einem Verkippen der Klemmkörper 10 in
die eine oder andere Klemmrichtung führt.
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Die
verschiedenen Positionen sind in 17A, 17B und 17C gezeigt,
wobei in 17A die Situation gezeigt ist,
in der die Schlingfederringe 62 erhaben sind und die Schlingfederringe 63 in
den entsprechenden nutförmigen Bereichen 23 des
Innenrings 22 abgesenkt sind, so dass die Klemmkörper 10 in
einer ersten Klemmrichtung zwischen dem Außenring 24 und
dem Innenring 22 gehalten werden (beispielsweise entsprechend
einer Vorwärtsfahrtrichtung eines Fahrzeugs mit einem Kurbel-CVT-Getriebe,
das die erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufanordnungen 50 verwendet). 17B zeigt die Situation, in der alle Schlingfederringe 62, 63 in
Anlage gegen die Bereiche kleinen Durchmessers 87 der Verstellwelle 80 sind,
so dass die Schlingfederringe 62, 63 alle in den
entsprechenden nutförmigen Bereich 23 im Innenring 22 aufgenommen
sind und mit der Mantelfläche des Innenrings fluchten.
Dies entspricht einer Montage- oder Abschleppposition, in der durch
das Getriebe keine Kraft übertragen wird und die Freilaufanordnung 50 in beiden
Relativdrehrichtungen zwischen dem Innenring 22 und dem
Außenring 24 im Freilauf ist. 17C zeigt schließlich die Situation,
in der die Schlingfederringe 63 erhaben sind und die Schlingfederringe 62 angesenkt
sind, was einer Position entspricht, in der Kraft in umgekehrter
Drehrichtung vom Außenring 24 an den Innenring 22 übertragen
werden kann.
-
Die
Schlingfederringe 62, 63 sind dabei nach innen
vorbelastet, so dass sie einerseits in die im Innenring 22 aufgenommene
Position vorbelastet sind und andererseits sich auch durch Fliehkraft
bzw. bei maximaler Drehzahl des Innenrings nicht nach außen
bewegen.
-
- 10
- Klemmkörper
- 11
- Mantelfläche
des Klemmkörpers
- 12
- Klemmfläche
- 13
- Klemmfläche
- 14
- Klemmfläche
- 15
- Klemmfläche
- 16
- Ausschnitt
- 17
- Ausschnitt
- 18
- Nut
- 20
- Klemmspalt
- 22
- Innenring
- 23
- nutförmige
Ausnehmung
- 24
- Außenring
- 30
- Käfig
- 31
- Schenkelfeder
- 32
- Käfiggehäuseteil
- 33
- unterbrochene
Position in Umfangsrichtung
- 34
- Stegelement
- 35
- Aufnahmebereich
- 36
- Ausnehmung
- 37
- Vorsprung
- 40
- Federring
- 41
- Wandbereich
- 42
- Stegelement
- 47
- Fenster
- 50
- Freilaufanordnung
- 60
- Anschlag
- 61
- Anschlag
- 62
- Schlingfederring
- 63
- Schlingfederring
- 70
- Verstelleinrichtung
- 71
- Bohrung
- 80
- Verstellspindel
- 81
- Gewindemechanismus
- 82
- Innengewinde
- 83
- Außengewinde
- 84
- Verzahnung
- 85
- Hohlrad
- 86
- Bereich
mit großem Durchmesser
- 87
- Bereich
mit kleinem Durchmesser
- 88
- Übergangsbereich
- S
- Symmetrieachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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