DE4219143A1

DE4219143A1 - Freilaufeinheit

Info

Publication number: DE4219143A1
Application number: DE4219143A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Hartig; Ernst Neuwirth
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-16
Also published as: JPH0681861A; US5518093A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufeinheit, die einen Klemm körper-Freilauf und ein Radialwälzlager umfaßt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Freiläufe dieser Bauart ermöglichen die Übertragung hoher Drehmomente auf kleinem Einbauraum. Sie werden beispielsweise eingesetzt als Überholfreilauf, Schaltfreilauf wie auch als Rücklaufsperre.

Aus der deutschen Patentschrift 27 58 841 ist eine Freilaufeinheit bekannt, bei der zwischen einem Innen- und einem Außenring ein Klemm körperfreilauf eingesetzt ist, dem ein Radialwälzlager nebengeordnet ist. Sicherungsringe jeweils auf der Außenseite des Klemmkörperfrei laufs bzw. des Radialwälzlagers angeordnet bewirken eine Axialfixie rung beider Bauteile. Nachteilig ermöglicht dieser Aufbau sowohl eine axiale als auch eine radiale Berührung der Käfige beider Bauteile, wodurch die Wirkungsweise beeinflußt werden kann. Außerdem vergrößert die beidseitige Sicherung den Einbauraum in axialer Richtung.

Die bekannte Ausführung beansprucht einen relativ großen axialen Ein bauraum sowie eine doppelte mechanische Bearbeitung zur Schaffung von zwei Führungsnuten für die axiale Sicherung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zentrale und wirksame, wenig Bauraum beanspruchende, mit geringen mechanischem Bearbeitungs aufwand darstellbare kostengünstige Axialfixierung zu schaffen, mit der die gegenseitige Beeinflussung der die Freilaufeinheit bildenden Bauteile reduzierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Freilaufeinheit sieht eine zwischen dem Klemmkörperfreilauf und dem Radialwälzlager im Zwischenraum an geordnete Axialfixierung der gesamten Freilaufeinheit vor, die weiter keine Fixierung aufweist. Die mittige Lagefixierung verringert vor teilhaft den erforderlichen Bauraum in axialer Richtung für die Frei laufeinheit und darüber hinaus den Aufwand an mechanischer Bearbei tung. In vorteilhafter Weise erfordert die erfindungsgemäße Axialsi cherung lediglich eine Nut oder einen Freistich in Abwandlung eines vorhandenen Schleifeinstiches der im Drehantriebsglied oder dem Dreh abtriebsglied zur Führung der Axialsicherung eingebracht ist. Der erfindungsgemäße Aufbau bewirkt weiterhin in vorteilhafter Weise eine direkte Ableitung evtl. auftretender Axialkräfte des Klemmkörperfrei laufs oder des Radialwälzlagers, ohne eine nachteilige Beeinflussung des jeweils benachbarten Bauteils. Der erfindungsgemäße Aufbau gewähr leistet, daß Axialkräfte über den im Zwischenraum angebrachten Bord unmittelbar oder mittelbar über den Bord des benachbarten Bauteils, in die Nut oder dem Schleifeinstich bzw. Freistich - eingebracht in dem Drehantriebs- oder Drehabtriebsglied -, abgeleitet werden. Die Kraft beaufschlagung eines Käfigs durch eine vom benachbarten Bauteil ausge löste Axialkraft entfällt damit vorteilhaft.

Auch bei auftretenden Differenzdrehzahlen bzw. Relativbewegungen zwischen dem Bord des Radialwälzlagers und dem Bord des Klemmkörper freilaufs, aufgrund unterschiedlicher Wirkungsweisen, erfolgt vor teilhaft keine nachteilige Beeinflussung, da die Axialkräfte direkt, d. h. auf kürzestem Weg abgeleitet werden. Daher bedarf es keiner radialen Führung beider die Freilaufeinheit bildenden Bauteile, da eine radiale Berührung der Käfige in keinem Betriebszustand des Klemm körperfreilaufs oder des Radiallagers eintritt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Zwischenraum eine Nut eingebracht, in die je ein Bord des Klemmkörperfreilaufs oder des Radialwälzlagers mittelbar oder unmittelbar eingreift. Die Nut kann dabei sowohl in dem Drehabtriebsteil als auch in dem Drehantriebsteil eingebracht sein. Damit kann bedarfsgerecht entsprechend den jeweili gen Anforderungen die Lage der Fixierung bestimmt werden.

Zur Einbauerleichterung sieht der Erfindungsgedanke vor, daß der Bord des Klemmkörperfreilaufs und des Radialwälzlagers elastisch in die Nut einschnappen. Diese Anordnung bietet sich bevorzugt bei einer Frei laufeinheit an, bei der der Klemmkörperfreilauf und das Radialwälz lager eine übereinstimmende radiale Abmessung aufweisen. Alternativ dazu bietet es sich an, insbesondere für Einbaufälle, bei denen die Freilaufeinheit in eine Stufenbohrung eingesetzt ist, daß lediglich ein Bord des Klemmkörperfreilaufs oder des Radialwälzlagers in die Nut einschnappt und der weitere Bord beispielsweise bereits vor dem Zu sammenbau des Drehabtriebsteils und des Drehantriebsteils in die Führungsnut eingeführt ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die in die Nut eingreifenden Borde sich radial über die Abmessung des zugehörigen Bauteils erstrecken, um so unmittelbar eine Fixierung für das betref fende zugehörige Bauteil zu bewirken.

Bei einer Freilaufeinheit, eingesetzt in eine Stufenbohrung, bietet es sich erfindungsgemäß an, im gestuften Bereich der Bohrung den vorhan denen Schleifeinstich zu nutzen, um darin einen Bord zu führen zur Bildung einer Axialsicherung für die Freilaufeinheit. Weiter ist in eine Stufenbohrung ein Radialwälzlager oder Klemmkörperfreilauf ein setzbar, das versehen mit einem Winkelbord zwischen der Schulter der Stufenbohrung und dem nebengeordneten Bord eine Axialfixierung er fährt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht einen im Zwischenraum eingebrachten Bord vor, der halb oder ganz gekröpft ausgebildet ist und den korre spondierenden Bord in einer Ausnehmung radial und axial übergreift und zumindest in einer axialen Richtung führt. Diese Maßnahme wirkt eben falls bauraumverkleinernd, da der radial größere Bord, insbesondere der Bord des Klemmkörperfreilaufs, den korrespondierenden Bord ein schließt, ohne diesen radial zu beeinflussen. Die gekröpfte Ausbildung eines Bordes stellt vorteilhaft sicher, daß auftretende Axialkräfte eines Bauteils der Freilaufeinheit in beiden Richtungen unmittelbar in die Nut oder in den Schleifeinstich eingeleitet werden und es dabei zu keiner Einflußnahme des benachbarten Bauteils kommt. Vorteilhaft ist die ganze Kröpfung so ausgebildet, daß diese im Querschnitt eine weitestgehend umgekehrt U-förmige Ausbildung aufweist und endseitig eine Stegwand bildet, die der korrespondierende Bord hintergreift und der in dem gekröpften Bereich in beiden Richtungen eine Axialbegren zung erfährt. Zur Bauraumoptimierung der Axialsicherung ist die axiale Erstreckung des gekröpften Bereichs weitestgehend übereinstimmend mit der axialen Breite der Nut.

Der Erfindungsgedanke bietet weiter vorteilhaft die Möglichkeit, die Freilaufeinheit als vormontierbare Einzelkomponente darzustellen, indem die Borde ineinandergreifend ausgebildet sind, insbesondere in dem ein Bord gekröpft den benachbarten Bord einschließt. Spezielle Einbaufälle berücksichtigend bietet diese Lösung eine kostengünstige Montage.

Zur Schaffung einer eine geringe axiale Breite und geringe radiale Tiefe aufweisenden Nut ist erfindungsgemäß ein Bord vorgesehen, der örtlich eine radial nach außen gerichtete Fixierung aufweist, die vorteilhaft auf einem gekröpften Bord vorgesehen ist und die in eine Nut, insbesondere Schleifeinstich der z. B. zum Freistich vergrößert ist, eingreift. Die radial nach außen gerichtete Fixierung kann dabei als umlaufender Ansatz, partiell aus dem Bord ragende Nocken oder in eine beliebig gestalteten geometrischen, rotationssymmetrischen Form aufweisen.

Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht einen Ab standshalter oder einen Anschlag vor, der in die Nut als Einlegeteil eingebracht ist. Der Abstandhalter bewirkt vorteilhaft, daß es zu keiner Berührung und damit Beeinflussung der Borde kommt, unabhängig vom Betriebszustand des Radialwälzlagers und des Klemmkörperfreilaufs und damit eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß ist weiter ein Anschlag vorgesehen, der einseitig in die Nut eingebracht und vorteilhaft die Verwendung eines Serien-Radi alwälzlagers oder Serien-Klemmkörperfreilaufs ohne eine besondere Ge staltung des Bordes für die Axialsicherung ermöglicht. Der einseitig an der Nutwandung anliegende Anschlag wird in der Einbaulage des Radialwälzlagers oder des Klemmkörperfreilaufs von dem betreffenden Bord hintergriffen und damit axial fixiert.

In vorteilhafter Weise weist der Abstandshalter ein Querschnittsprofil auf - vergleichbar dem Buchstaben T -, das mit seiner horizontalen Erstreckung den radialen Außenumfang der Borde vom Radialwälzlager und vom Klemmkörperfreilauf umschließt und der vertikale Abschnitt des Abstandshalters zwischen beiden in der Nut geführten Borde axial voneinander trennt.

Vorzugsweise sind der Abstandhalter und der Anschlag aus einem Elasto mer oder einem gleichwertigen Kunststoff gefertigt in Form eines rotationssymmetrischen Bauteils, das in die Nut eingelegt oder darin lagefixiert ist.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter vor, daß die zur Schaffung einer Axialsicherung eingesetzten Borde elastisch ausgeführt sind. Damit kann das Einschnappen des Bordes in die Ausnehmung des gekröpften benachbarten Bordes oder das Hintergreifen des Anschlages verbessert werden, zur Erreichung einer radialen Überdeckung der Endzonen oder der in Verbindung stehenden Bauteile.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung von verschiedenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Freilaufeinheit, eingesetzt in einer gradlinig verlaufenden Ausnehmung zwischen einem Drehantriebs- und einem Drehabtriebsglied, bei dem die zueinander ausgerichteten Borde des Radialwälzlagers und des Klemmkörperfreilaufs übereinstimmend radial nach außen abgewinkelt und in einer Nut geführt sind;

Fig. 2 eine weitestgehend mit Fig. 1 übereinstimmende Dar stellung, bei der zusätzlich ein Abstandhalter in die Nut eingelegt ist;

Fig. 3 die gekröpfte Ausbildung eines Bordes, in dessen radi al nach innen zeigende Ausnehmung der Bord des benach barten Bauteils eingreift und geführt ist;

Fig. 4 die Einbringung eines Anschlages in die Nut, den im eingebauten Zustand ein Bord hintergreift.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung eines halb gekröpften Bordes, in dessen Ausnehmung der benachbarte Bord geführt ist;

Fig. 6 die Einbringung eines Abstandhalters in die Nut für eine gestufte Bohrung, in Anlehnung an Fig. 2;

Fig. 7 eine Freilaufeinheit in einer gestuften Bohrung, deren Axialsicherung der Fig. 1 vergleichbar ist.

Ein erstes Ausführungsbeispiel (Fig. 1) zeigt die erfindungsgemäße Freilaufeinheit 1 im eingebauten Zustand, die zwischen einem Drehan triebsglied 13 und einem Drehabtriebsglied 17 eingebaut ist und die aus einem Klemmkörperfreilauf 2 und einem Radialwälzlager 15 gebildet ist. Der Klemmkörperfreilauf 2 setzt sich zusammen aus Klemmkörpern 4, einem Käfig 10, der einen in Fig. 1 nicht dargestellten Steg und Anfederungselemente vereinigt sowie den axial seitlich aus dem Klemm körperfreilauf 2 in Verlängerung des Käfigs austretenden Borden. Das Radialwälzlager 15 weist Wälzkörper 19 auf, die von einem Käfig 12 geführt das Drehabtriebsglied 17 umschließend angeordnet sind und Borden, die weitestgehend übereinstimmend angeordnet sind mit den Borden des Klemmrollenfreilaufs 2. In einem Zwischenraum 14 ist der Klemmkörperfreilauf 2 mit einem abgewinkelten, die radiale Abmessung der Klemmkörper 4 überschreitenden Bord 5 versehen, der übereinstim mend mit dem Bord 6 des Radialwälzlagers 15 in die Nut 8 ragt und eine Fixierung 7 des jeweiligen Bauteils sicherstellt zur Darstellung der Axialsicherung 3 für die Freilaufeinheit 1.

In den weiteren Ausführungsbeispielen (Fig. 2 bis 9) sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

In Fig. 2 ist zur Erreichung einer vollständigen getrennten Fixierung 7a der Borde 5a, 6a ein Abstandhalter 26a in die Nut 8 eingelegt, der einen T-förmigen Querschnitt aufweist. Der horizontal verlaufende Bereich des Abstandhalters 26a überbrückt dabei weitestgehend den radialen Abstand zwischen Außenumfang der Borde 5a, 6a und dem Nut grund. Der vertikale Abschnitt des Abstandhalters 26a trennt dagegen in der Einbaulage die Borde 5a, 6a axial voneinander. Die Axialsiche rung 3a der Freilaufeinheit 1a stellt damit eine vollständige Trennung zwischen dem Klemmkörperfreilauf 2 und dem Radialwälzlager 15 sicher und das sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, wobei sich in radialer Richtung jeweils zwischen den Borden 5a, 6a und dem Ab standhalter 26a ein Radialabstand 9 einstellt.

Aus Fig. 3 ist die gekröpfte Ausbildung des Bordes 5b entnehmbar, dessen Kröpfungsform eine weitestgehend umgekehrt U-förmige Gestaltung aufweist, die in Richtung des Drehabtriebsgliedes 17 zeigend in der Nut 8 geführt ausgebildet ist. Die Endzone des Bordes 5b bildet dabei die Stegwand 16b, welche in der Einbaulage der Freilaufeinheit 1b den Bord 6b hintergreift zur Bildung der gemeinsamen Axialsicherung 3b. Zwischen dem abgewinkelten freien Ende des Bordes 6b und dem Bord 5b stellt sich ein Radialabstand 9 ein.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist seitlich an einer Wandung der Nut 8 der Anschlag 27c angeordnet, der radial in die Bohrung des Drehantriebsgliedes 13 ragt. Der Bord 6c des Radialwälzlagers 15 hintergreift den Anschlag 27c und bildet damit gemeinsam mit dem in die Nut 8 rastenden Bord 5c die Axialsicherung 3c für die Freilauf einheit 1c.

Aus Fig. 5 ist die Axialsicherung 3d entnehmbar für die Freilauf einheit 1d, die in einem Drehantriebsglied 13 eingesetzt ist, das eine Stufenbohrung 24 aufweist. Entsprechend dem radialen Versatz ist ein Klemmkörperfreilauf 20 mit den Klemmkörpern 31 vorgesehen, dessen Außendurchmesser sich von den Wälzkörpern 29 des Radialwälzlagers 25 unterscheidet. Der Bord 5d des Klemmkörperfreilaufs 20 besitzt eine halbe Kröpfung, die in der Nut 18 geführt ist und die in Richtung des Radialwälzlagers 25 zeigend mit der Ausnehmung 11d versehen ist, in die der Bord 6d ragt. Diese Gestaltung verlangt vorteilhaft kein Einschnappen des Käfigs 6d vom Radialwälzlager in die Nut oder in den Schleifeinstich und vereinfacht somit die Montage wie auch Demontage der Freilaufeinheit. Im eingebauten Zustand wird der Bord 6d axial fixiert von der Schulter 30 und dem Bord 5d. Die radiale Trennung der Borde 5d, 6d unterstreichend ist auch in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Radialabstand 9 zu entnehmen.

Die in Fig. 6 dargestellte Axialsicherung 3e für eine Stufenbohrung ist weitestgehend vergleichbar mit der in Fig. 2 abgebildeten Axial sicherung 3a. Angepaßt an die Durchmesserdifferenz der Stufenbohrung ist der Abstandhalter 26e asymmetrisch ausgebildet, d. h. die Ausneh mungen am Abstandhalter 26e für die Borde 5e, 6e weichen voneinander ab.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 7 zeigt die Axialsicherung 3f für eine Stufenbohrung, die mit der Axialsicherung 3 gemäß Fig. 1 über einstimmt.

Bezugszeichenliste

1 Freilaufeinheit
2 Klemmkörper-Freilauf
3 Axialsicherung
4 Klemmkörper
5 Bord
6 Bord
7 Fixierung
8 Nut
9 Radialabstand
10 Käfig
11 nicht vergeben
12 Käfig
13 Drehantriebsglied
14 Zwischenraum
15 Radial-Wälzlager
16 Stegwand
17 Drehabtriebsteil
18 Nut
19 Wälzkörper
20 Klemmkörperfreilauf
21 nicht vergeben
22 nicht vergeben
23 nicht vergeben
24 Stufenbohrung
25 Radialwälzlager
26 Abstandhalter
27 Anschlag
28 nicht vergeben
29 Wälzkörper
30 Schulter
31 Klemmkörper

Claims

1. Freilaufeinheit, die zwischen einem Drehantriebsteil und einem Drehabtriebsteil eingesetzt ist und die einen Klemmkörperfreilauf und ein Radialwälzlager umfaßt, die benachbart durch einen Zwischenraum getrennt eingebaut sind, wobei beide Bauteile der Freilaufeinheit mit einer Axialsicherung versehen sind, die jeweils durch seitlich aus dem Klemmkörperfreilauf und dem Radialwälzlager ragende mit einem Käfig verbundene Borde gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial sicherung (3, 3a bis 3f) des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) und des Radialwälzlagers (15, 25) im Zwischenraum (14, 14a bis 14f) erfolgt.

2. Freilaufeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum (14, 14a bis 14f) eine Nut (8, 18) in einem der Bauteile eingebracht ist, in die die Freilaufeinheit (1, 1a bis 1f) eingesetzt ist, und in die je ein Bord des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) und des Radialwälzlagers (15, 25) mittelbar oder unmittelbar eingreift.

3. Freilaufeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borde (5, 5a; 6, 6a) des Klemmkörperfreilaufs (2) und des Radial wälzlagers (19) elastisch in die Nut (8) einschnappen.

4. Freilaufeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Bord des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) oder des Radialwälz lagers (15, 25) elastisch in die Nut (8, 18) einschnappt.

5. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Zwischenraum (14, 14a bis 14f) gerichtete Bord des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) und des Radialwälz lagers (15, 25) eine zur Nut (8, 18, 28) zeigende, die radiale Ab meßung des zugehörigen Bauteils überragende Ausbildung aufweisen.

6. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut als Freistich ausgebildet ist.

7. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bord des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) oder ein Bord des Radialwälzlagers (15, 25) halb oder ganz gekröpft ausgebildet ist und den korrespondierenden Bord radial und axial über greift und in einer Ausnehmung (11b, 11d) zumindest in einer axialen Richtung führt.

8. Freilaufeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) eine im Querschnitt weitestgehend umgekehrt U-förmige Ausbildung aufweist und der Bord (6b) in beiden Richtungen eine Axial begrenzung durch die Borde (5b) erfährt.

9. Freilaufeinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der halb oder ganz gekröpfte Bereich des Bordes (5b, 5d) sich über die axiale Breite der Nut (8, 18) erstreckt.

10. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Borde (5b, 6b) eine unverlierbare Einheit bilden.

11. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenumfang des Bordes (5b, 5d) örtlich eine radial nach außen gerichtete Fixierung vorgesehen ist, die in eine Nut eingreift.

12. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Nut (8, 18) eingelegter Ab standshalter (26a, 26e) oder Anschlag (27) zur Lagefixierung oder Trennung der Borde (5a, 5c, 5e) des Klemmkörperfreilaufs (2, 20) und der Borde (6a, 6c, 6e) des Radialwälzlagers (15, 25) vorgesehen ist.

13. Freilaufeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (26a, 26e) ein Querschnittsprofil aufweist, das dem Buchstaben T vergleichbar ist, und der mit seiner horizontalen Er streckung auf dem radialen Außenumfang der Borde (5a, 6a) oder der Borde (5e, 6e) anliegt und der vertikale Abschnitt des Abstandhalters (26a, 26e) die Borde (5a, 6a) oder die Borde (5e, 6e) voneinander trennt.

14. Freilaufeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (26a, 26e) und der Anschlag (27) ein aus einem Elastomer oder einem gleichwertigen Kunststoff gefertigtes rotationssymmetri sches Bauteil darstellt, das in die Nut (8, 18) eingelegt oder lagefi xiert ist.

15. Freilaufeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bord (6b) die Stegwand (16b) oder der Bord (6c) den Anschlag (27c) hintergreift, wobei die radialen Endzonen dieser in Verbindung stehenden Bauteile im eingebauten Zustand eine Überdeckung aufweisen.