DE102009031800A1 - Freewheel device with damping and crank-CVT transmission with a freewheel device - Google Patents
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Abstract
Eine Freilaufeinrichtung enthält einen Außenring, einen Innenring, mehrere zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnete Rollkörper sowie eine zwischen benachbarten Rollkörpern in Umfangsrichtung angeordnete Dämpfungseinrichtung. Die Dämpfungseinrichtung weist eine Grundvorspannungseinrichtung zum Vorbelasten eines Rollkörpers in einer ersten Umfangsrichtung und einen Dämpfungsmechanismus zum Dämpfen der Bewegung des Rollkörpers in einer zweiten Umfangsrichtung auf.A freewheel device includes an outer ring, an inner ring, a plurality of rolling bodies arranged between the outer ring and the inner ring and a damping device arranged between adjacent rolling bodies in the circumferential direction. The damper includes a base biasing means for biasing a rolling body in a first circumferential direction and a damping mechanism for damping movement of the rolling body in a second circumferential direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung mit einer Dämpfung, insbesondere zur Verwendung in einem Kurbel-CVT-Getriebe, und ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer solchen Freilaufeinrichtung mit Dämpfung.The Invention relates to a freewheel device with a damping, in particular for use in a crank-CVT transmission, and a Crank CVT transmission with such a freewheel device with damping.
Ein
Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der
In der Regel sind in einem 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.In usually in a crank-CVT transmission in the axial direction of the Crankshaft arranged one behind the other several eccentric units, at each of which connecting rod-like connecting elements are attached and those with a corresponding number of freewheel units the output side of the transmission are in communication.
Die Freilaufeinheiten können als nicht schaltbare oder umschaltbare Freiläufe vorgesehen sein. Im ersteren Fall wird in einer Relativrotationsrichtung eines Außenrings einer Freilaufeinheit und der Abtriebswelle bzw. eines damit fest verbundenen Innenrings eine Sperrwirkung erzielt und in der anderen Relativrotationsrichtung keine Sperrwirkung erzielt. Bei umschaltbaren Freiläufen sind zwei Blockierpositionen vorgesehen, in denen die beiden Bauteile in eine erste bzw. eine zweite Relativdrehrichtung blockieren und somit in die erste und zweite Drehrichtung gemeinsam verdreht werden. Dadurch kann die Drehrichtung der Abtriebswelle verändert werden, so dass mittels der umschaltbaren Freiläufe beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden kann.The Freewheel units can be considered non-switchable or reversible Freewheeling be provided. In the former case is in a Relative rotation direction of an outer ring of a freewheel unit and the output shaft or a permanently connected inner ring achieved a blocking effect and in the other direction of relative rotation no blocking effect achieved. With reversible freewheels are provided two blocking positions, in which the two components in one block first or second relative direction of rotation and thus be twisted together in the first and second directions of rotation. As a result, the direction of rotation of the output shaft can be changed be, so that by means of the switchable freewheels, for example a reverse gear can be realized.
Eine solche Freilaufeinrichtung weist in der Regel einen Außenring auf, der konzentrisch um ein polygonartiges Profil der Abtriebswelle vorgesehen ist. Zwischen dem polygonartigen Profil und dem Außenring sind Roll- bzw. Klemmkörper vorgesehen, die bezüglich des Innenrings, der das polygonartige Profil aufweist, und dem Außenring zumindest zwei Positionen in Umfangsrichtung einnehmen können, nämlich eine erste Position, in der sie eine Verdrehung des Innenrings und des Außenrings zueinander blockieren, und eine zweite Position, in der der Innenring und der Außenring relativ zueinander frei verdreht werden können (Freilauf). Die erste Position wird im Folgenden auch als Klemm- oder Sperrposition bezeichnet.A such freewheel device usually has an outer ring concentric around a polygonal profile of the output shaft is provided. Between the polygonal profile and the outer ring rolling or clamping body are provided with respect to the inner ring, which has the polygonal-like profile, and the outer ring at least two positions in the circumferential direction, namely a first position in which they twist the inner ring and block the outer ring to each other, and a second position, in which the inner ring and the outer ring relative to each other can be freely rotated (freewheel). The first position will be hereinafter also referred to as clamping or locking position.
Bei
einer in der
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Freilauf mit einer Dämpfungseinrichtung vorzusehen, bei dem die Gefahr der Selbsthemmung minimiert ist und der somit zuverlässig arbeitet.From that Based on the object of the invention, a freewheel with a Provide damping device in which the risk of Self-locking is minimized and thus works reliably.
Diese Aufgabe wird mit einer Freilaufeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer Freilaufeinrichtung ist durch Anspruch 12 definiert.This object is achieved with a freewheel device with the features of claim 1. Be Preferred embodiments are given in the dependent claims. A crank CVT transmission with a freewheel device is defined by claim 12.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, neben einer Dämpfungseinrichtung eine separat davon ausgebildete Grundvorspannungseinrichtung in der Dämpfungseinrichtung vorzusehen, mit der der Rollkörper in einer ersten Umfangsrichtung, nämlich der Sperrrichtung des Freilaufs, vorbelastet wird und Richtung Klemmspalt der Freilaufeinrichtung gedrückt wird. Die Dämpfungseinrichtung weist weiter einen separat davon ausgebildeten Dämpfungsmechanismus auf, der nur dann oder verstärkt dann auf die Rollkörper wirkt, wenn die Rollkörper aus der Sperrposition des Freilaufs in die Freilaufposition bewegt werden, und dabei die Bewegung der Rollkörper dämpft. Somit muss die Anpressung durch den Dämpfungsmechanismus und/oder der Grundvorspannungseinrichtung nicht in der Nähe der Selbsthemmungsgrenze liegen, sondern ist vielmehr entsprechend den tatsächlich auftretenden Kräften im jeweiligen Betriebszustand angepasst.Of the Invention is based on the idea, in addition to a damping device a separately formed basic biasing device in the Provide damping device, with the rolling body in a first circumferential direction, namely the reverse direction of the freewheel, is biased and direction nip of the freewheel device is pressed. The damping device has further a separately formed damping mechanism on, only then or strengthened on the rolling body acts when the rolling elements from the blocking position of the freewheel be moved into the freewheeling position, and thereby the movement of the Rolling body dampens. Thus, the pressure must be through the damping mechanism and / or the base biasing device not near the self-inhibition limit, but is rather according to the actually occurring Adjusted forces in the respective operating state.
Insbesondere wird somit eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die einen Außenring, einen Innenring und mehrere zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnete Rollkörper aufweist. Der Innenring ist vorzugsweise mit einem polygonartigen Profil versehen, so dass die Rollkörper zwischen dem Außenring und dem Innenring eine Freilaufeinrichtungssperrposition und eine Freilaufposition einnehmen können. Weiter ist zwischen benachbarten Rollkörpern (in Umfangsrichtung) eine Dämpfungseinrichtung angeordnet, wobei die Dämpfungseinrichtung eine Grundvorspannungseinrichtung zum Vorbelasten eines Rollkörpers in einer ersten Umfangsrichtung (Sperrrichtung des Freilaufs) und einen Dämpfungsmechanismus zum Dämpfen der Bewegung des Rollkörpers in einer zweiten Umfangsrichtung (Bewegung aus der Sperrposition in die Freilaufposition) aufweist. Somit wird die Grundvorspannung über die Grundvorspannungseinrichtung erzeugt, und wirkt auf den Rollkörper, beispielsweise eine Rolle, dass dieser stets in einer Anpressposition zwischen Außenring und Innenring gehalten wird. Im Augenblick des Lösens der Sperrposition des Rollkörpers entsteht eine Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Rollkörper und dem Innenring mit dem polygonartigen Profil. Diese Differenzgeschwindigkeit, die zu einem Schwingen des Rollkörpers führen kann, wird durch den Dämpfungsmechanismus weggedämpft, so dass der Rollkörper beim nächsten Eingriff in den Spalt des Freilaufs (Sperrposition) beruhigt vor dem Spalt, d. h. in einer definierten Ausgangsposition, liegt. Somit sorgt der Dämpfungsmechanismus dafür, dass die kinetische Differenzenergie zwischen dem Rollkörper und dem polygonartigen Profil des Innenrings absorbiert wird, z. B. indem sie in Reibungsenergie (Wärme) umgewandelt und abgeführt wird.Especially Thus, a freewheel device is provided, which has an outer ring, an inner ring and several between the outer ring and having the inner ring arranged rolling body. The inner ring is preferably provided with a polygonal-like profile, so that the rolling elements between the outer ring and the Inner ring a freewheel device lock position and a freewheeling position can take. Next is between adjacent rolling elements (in the circumferential direction) arranged a damping device, wherein the damping device is a basic bias device for preloading a rolling body in a first circumferential direction (Reverse direction of the freewheel) and a damping mechanism for damping the movement of the rolling body in one second circumferential direction (movement from the locked position to the free-running position) having. Thus, the base bias voltage is over the base biasing means generated, and acts on the rolling body, such as a Role that this always in a contact position between the outer ring and inner ring is held. At the moment of solving the Locking position of the rolling body creates a differential speed between the rolling body and the inner ring with the polygonal Profile. This differential speed, which leads to a swinging of the Can roll body is damped away by the damping mechanism, so that the rolling body at the next intervention in the gap of the freewheel (blocking position) calms before the gap, d. H. in a defined starting position lies. Thus ensures the damping mechanism for making the kinetic Differential energy between the rolling body and the polygonal Profile of the inner ring is absorbed, z. B. by putting in friction energy (Heat) is converted and dissipated.
Bevorzugter Weise ist zwischen jedem Paar von in Umfangsrichtung benachbarten Rollkörpern eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Damit kann auf jeden Rollkörper eine Dämpfungseinrichtung wirken und jeder Rollkörper gedämpft werden. Dies gewährleistet einen gleichmäßigen Betrieb der Freilaufeinrichtung. Dabei sind bevorzugt alle Dämpfungseinrichtungen gleich gestaltet, wobei jedoch innerhalb eines Freilaufs grundsätzlich auch verschiedene Dämpfungseinrichtungen zum Einsatz kommen können oder nur ein Teil der Rollkörper gedämpft sein kann.preferred Way is between each pair of circumferentially adjacent Roll bodies provided a damping device. This can be a damping device on each rolling body act and be dampened every rolling body. This ensures a smooth operation the freewheel device. In this case, all damping devices are preferred the same design, but in principle within a freewheel Various damping devices are used may or only part of the rolling elements dampened can be.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Grundvorspannungseinrichtung durch eine Federeinrichtung gebildet, die entweder direkt oder indirekt über ein Zwischenelement auf den Rollkörper drückt. Durch die Federeinrichtung kann somit jeder Rollkörper mit einer geeigneten Federkraft (beispielsweise etwa das 5 bis 30-fache des Rollengewichts bei tangential wirkender Kraft) in den Spalt (Klemmspalt) zwischen Außenring und Innenring der Freilaufeinrichtung gedrückt werden. Dabei können, je nach Ausbildung des Kontakts zwischen dem Rollkörper und der Federeinrichtung Schraubenfedern, Blattfedern oder Ähnliches als Grundvorspannungsfeder zum Einsatz kommen.To In a preferred embodiment, the base biasing means becomes formed by a spring device, which either directly or indirectly via presses an intermediate element on the rolling body. By the spring means thus each rolling body with a suitable spring force (for example, about 5 to 30 times the roll weight at tangential force) in the gap (Clamping gap) between outer ring and inner ring of the freewheel device be pressed. It can, depending on the training the contact between the rolling body and the spring means Coil springs, leaf springs or the like as the basic bias spring be used.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Dämpfungsmechanismus eine Reibeinrichtung auf, die vorzugsweise ihrerseits federbelastet ist. Insbesondere wird durch die Reibeinrichtung die kinetische Energie, die es abzudämpfen gilt, in Reibenergie (Wärme) umgewandelt und somit die Bewegung des Rollkörpers gedämpft. Beispielsweise kann eine Federeinrichtung (Dämpfungsfeder) in Reibkontakt mit dem Rollkörper sein, wobei beispielweise ein an einer Schraubenfeder vorgesehener Hebel, ein Blattfederbereich oder Ähnliches dafür verwendet werden können. Je nach Ausgestaltung kann das andrückende Element und damit das Reibelement am Rollkörper das gleiche oder ein anderes sein, das auch zum Aufbringen der Grundvorspannung auf den Rollkörper mit diesem Eingriff ist.To a preferred embodiment, the damping mechanism a friction device, which is preferably in turn spring loaded. In particular, by the friction device, the kinetic energy, which needs to be quenched, in frictional energy (heat) converted and thus damped the movement of the rolling body. For example, a spring device (damping spring) be in frictional contact with the rolling body, wherein, for example a lever provided on a coil spring, a leaf spring portion or the like can be used therefor. Depending on the configuration, the pressing element and so that the friction element on the rolling body the same or a be another, also for applying the basic prestressing on the rolling body with this procedure is.
Vorzugsweise ist die Dämpfungsfeder über eine Freilaufeinrichtung, beispielsweise Freilaufrollen gelagert, so dass sie in einer Dreh- bzw. Bewegungsrichtung die Bewegung des Roll körpers nicht blockiert oder behindert und in der anderen Richtung gegen den Rollkörper reibt, um die Dämpfungswirkung aufzubringen. Somit kann durch die Freilaufeinrichtung in diesem Fall die Dämpfungsfeder in einer ersten Position gehalten werden, in der sie die Bewegung der Rollkörper dämpft, oder in einer zweiten Position gehalten werden, in der sie zumindest soweit beweglich ist, dass die Rollkörper nicht gedämpft werden und auf sie keine Kraft aufgebracht wird.Preferably, the damping spring is mounted on a freewheel device, such as idlers, so that it does not block or obstruct the movement of the rolling body in a rotational or movement direction and rubs in the other direction against the rolling body to apply the damping effect. Thus, by the freewheel device in this case, the damping spring can be held in a first position in which it dampens the movement of the rolling elements, or be held in a second position in which it is at least as far mobile that the rolling elements not damped and no force is applied to them.
Alternativ ist die Dämpfungsfeder mit der Dämpfungsfreilaufeinrichtung derart in Wechselwirkung, dass beispielsweise ein Bremshebel an einem Innenring einer Dämpfungsfreilaufeinrichtung fest angebracht ist, während die Dämpfungsfeder mit einem Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung über einen Reibkörper in Reibkontakt steht. Bei der Bewegung des Rollkörpers aus der Sperrposition in die Freilaufposition wird der Bremshebel in einer Drehrichtung verschwenkt, in der die Dämpfungsfreilaufeinrichtung blockiert, so dass Innenring und Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung zusammen verdreht werden und somit die Dämpfungswirkung der Reibeinrichtung, die auf den Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung wirkt, genutzt wird. In der anderen Drehrichtung drehen der Innen- und der Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung relativ zueinander, so dass durch die Grundvorspannungseinrichtung auf den Bremshebel ohne Dämpfung durch die Reibeinrichtung die Grundvorspannungskraft aufgebracht werden kann, da der mit dem Reibkörper in Reibkontakt stehend Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung bei einer Drehung des Innenrings nicht mitgedreht wird.alternative is the damper spring with the damping freewheel device interacting in such a way that, for example, a brake lever an inner ring of a damping freewheel device firmly attached is while the damper spring with an outer ring the damping freewheel device via a friction body is in frictional contact. During the movement of the rolling body from the locked position to the freewheeling position becomes the brake lever pivoted in a rotational direction in which the damping freewheel device blocked, leaving the inner ring and outer ring of the damping freewheel device twisted together and thus the damping effect the friction device on the outer ring of the damping freewheel device acts, is used. In the other direction of rotation, the inner and the outer ring of the damping freewheel device relative to each other, so that by the basic bias means on the brake lever without damping by the friction device the basic bias force can be applied because of the Friction body in frictional contact outer ring of Damping freewheel device with a rotation of the inner ring not rotated.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Dämpfungseinrichtung durch eine Hydraulikeinrichtung gebildet. Dazu ist die gesamte Freilaufeinrichtung mit Hydraulikfluid gefüllt. Insbesondere ist vorzugsweise der Rollkörper der Freilaufeinrichtung in einem Rollenkäfig gelagert, der seinerseits einen Kolben einer Hydraulikeinrichtung bildet und durch die Grundvorspannungseinrichtung vorbelastet wird. Der Kolben vergrößert bzw. verkleinert einen Ölraum durch seine Kolbenbewegung, die mit der Bewegung des Rollkörpers einhergeht, wobei bei einer Verringerung des Volumens des Ölraums Hydraulikfluid, das sich im Ölraum befindet, über eine Blende abgeführt werden kann und somit die Bewegung des Kolbens und des Rollkörpers gedämpft wird. Zur Herstellung des Hydraulikkreislaufs ist zur Blende vorzugsweise parallel geschaltet ein Rückschlagventil vorgesehen, so dass eine richtungsabhängige Dämpfung erreicht wird. Wird der Kolben mit dem Rollkörper in Richtung Klemmspalt, d. h. Sperrposition des Freilaufs, bewegt, so ist das Rückschlagventil offen und damit die Dämpfung ausgeschaltet. Bei einer Bewegung in der anderen Richtung ist das Rückschlagventil geschlossen und somit die Dämpfung eingeschaltet.To In another preferred embodiment, the damping device formed by a hydraulic device. This is the entire freewheel device filled with hydraulic fluid. In particular, it is preferable the rolling body of the freewheel device in a roller cage stored, in turn, a piston of a hydraulic device is formed and biased by the basic bias means. The piston increases or decreases an oil chamber by its piston movement, which coincides with the movement of the rolling body goes along with a reduction in the volume of the oil space Hydraulic fluid, which is located in the oil chamber over An aperture can be removed and thus the movement of the piston and the rolling body is damped. To produce the hydraulic circuit is preferably to the aperture connected in parallel, a check valve provided so that achieves directional damping becomes. If the piston with the rolling body in the direction of clamping gap, d. H. Locking position of the freewheel, moved, so is the check valve open and thus the damping off. With a movement in the other direction, the check valve is closed and thus the damping is switched on.
Die Dämpfungseinrichtung kann an einem mit dem Innenring fest verbundenen oder einstückig damit gebildeten Gleitlagerkörper ausgebildet sein. Der Gleitlagerkörper kann an der Innenfläche des Außenrings gleiten.The Damping device can be fixed to one with the inner ring connected or integrally formed therewith sliding bearing body be educated. The plain bearing body can on the inner surface slide the outer ring.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:following the invention will be described by way of example with reference to the attached Figures described in which:
Konzentrisch
zum Außenring
Der
Innenring
Die
Grundvorspannungseinrichtung
Der
Dämpfungsmechanismus
Dabei
hat die Dämpfung einen Winkel, bis die Rollkörper
Der
Freiwinkel, d. h. zurückgelegter Winkel der Rollkörper
Zum
Ausbilden der Dämpfungsfreilaufeinrichtung sind die Freilaufrollen
In
Insbesondere
ist in der in
Insbesondere
ist die Grundvorspannungseinrichtung
Die
Dämpfungsfreilaufeinrichtung
Wird
der Rollkörper
Wird
der abgebremste Rollkörper
Eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Freilaufeinrichtung
Bei
der in
In
der Ausnehmung, die den Ölraum
In
der
Durch
die dargestellten Ausführungsformen kann somit eine richtungsabhängige
Dämpfung bei einer Bewegung des Rollkörpers
Wenn Klemmkörperfreiläufe (nicht dargestellt) vorgesehen sind, kann die Dämpfungseinrichtung mit dem dafür vorgesehenen Käfig verbunden sein.If Sprag clutches (not shown) provided are, the damper can with the for be associated cage.
Die
Grundvorspannung kann, wie in den dargestellten Ausführungsformen
gezeigt, direkt auf den Rollkörper
Bei einer richtungsschaltbaren Freilaufeinrichtung kann die Dämpfung schließlich für beide Dreh- bzw. Fahrtrichtungen oder nur für Vorwärtsfahrtrichtung vorgesehen sein, da bei Rückwärtsfahrt nur geringe zu dämpfende Kräfte auftreten.at a direction-switching freewheel device, the damping finally for both turning and driving directions or intended only for forward direction be, because when reversing only small to be damped Forces occur.
- 1010
- FreilaufeinrichtungFreewheel device
- 1212
- Außenringouter ring
- 1313
- Innenflächepalm
- 1414
- Pleuelaugeconnecting rod
- 1616
- Innenringinner ring
- 1717
- polygonartiges Profilpolygon-like profile
- 1818
- Rollkörperroll body
- 2020
- Gleitlagerkörperplain bearing body
- 2222
- Dämpfungseinrichtungattenuator
- 2424
- GrundvorspannungseinrichtungGrundvorspannungseinrichtung
- 2626
- Dämpfungsmechanismusdamping mechanism
- 2828
- GrundvorspannungsfederGrundvorspannungsfeder
- 2929
- Ausnehmungrecess
- 3030
- Blattfederleaf spring
- 3131
- Reibflächefriction surface
- 3232
- FreilaufrollenanordnungIdler pulley arrangement
- 4040
- DämpfungsfreilaufeinrichtungDamping freewheeling device
- 4141
- Innenringinner ring
- 4242
- Hebellever
- 4343
- GrundvorspannungsfederGrundvorspannungsfeder
- 4444
- Außenringouter ring
- 4545
- Klemmkörperclamping bodies
- 4848
- Reibeinrichtungfriction device
- 4949
- Federfeather
- 5050
- Kontaktelementcontact element
- 6060
- Ölraumoil space
- 6161
- Rollenkäfigroller cage
- 6262
- Fortsatzextension
- 6464
- Blendecover
- 6565
- Ausnehmungrecess
- 6666
- StopfenPlug
- 6767
- Rückschlagventilcheck valve
- 6868
- Durchgangpassage
- 6969
- Ölraumoil space
- 7070
- GrundvorspannungsfederGrundvorspannungsfeder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1650071 A2 [0002, 0006, 0006] - EP 1650071 A2 [0002, 0006, 0006]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
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