WO2010009935A1 - Freilaufeinheit und verstelleinheit und kurbelgetriebe mit der freilaufeinheit und verstelleinheit - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D41/086—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action the intermediate members being of circular cross-section and wedging by rolling
- F16D41/088—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action the intermediate members being of circular cross-section and wedging by rolling the intermediate members being of only one size and wedging by a movement not having an axial component, between inner and outer races, one of which is cylindrical
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- F16H29/00—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action
- F16H29/02—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts
- F16H29/04—Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts in which the transmission ratio is changed by adjustment of a crank, an eccentric, a wobble-plate, or a cam, on one of the shafts
Definitions
- the invention relates to a freewheel unit and an adjusting unit for the freewheel unit and a crank mechanism with the freewheel unit and adjusting unit.
- Such freewheel units are suitable for various applications, in particular for applications of automotive technology, which provide one-way blocking or reversible freewheels. They are preferably used in transmissions but also in hybrid drives.
- DE 102 43 535 A1 shows a drive unit comprising a crank mechanism and a hybrid drive, in which several freewheels of the type are installed.
- the drive unit is formed by an internal combustion engine, an electric machine and a transmission.
- the crank gear has a driving shaft, which is usually the transmission input shaft.
- the transmission has a driven shaft (also referred to as the output shaft), which is usually a transmission output shaft.
- the two shafts are aligned parallel to each other and rotatably mounted in a transmission housing.
- the shafts are geared together.
- the geared connection is characterized by at least one eccentric drive on the drive shaft and at least one freewheel unit on the driven shaft and a connecting rod-like connection between the eccentric drive and the freewheel unit made.
- the contemplated embodiment of the eccentric drive has a plurality of juxtaposed on the drive shaft eccentric units, of which one is connected to a freewheel device. Therefore, the freewheel device has a plurality of freewheel units arranged side by side on the driven shaft.
- the rotatably mounted output shaft is externally provided with a polygonal profile. On this polygon profile sit the freewheel units.
- the respective free-running units have clamping bodies, which are designed as rollers, for example.
- the polygonal profile is formed on an inner ring which sits on the output shaft.
- the clamp bodies sit between the inner ring and an outer ring. A relative rotation between inner and outer ring in a direction of rotation can be blocked with the clamping bodies. In the other direction of rotation is achieved in one-way freewheels no blocking effect.
- the clamping bodies are acted upon by spring elements in the reverse direction and are guided in a cage.
- the drive shaft is driven by the internal combustion engine and / or by an electric machine.
- the electric machine can be designed as a motor and / or generator. Alternatively, the engine designed as a prime mover can also serve as a starter for the internal combustion engine.
- the electric machine is arranged, for example, coaxially with the transmission input shaft.
- the connection of the electric machine to the transmission input shaft is realized via couplings.
- the clutches can be designed as generic freewheels, which possibly also enable a temporary decoupling of the electric machine from the internal combustion engine. In other words, in certain operating conditions, the internal combustion engine can be shut down even while driving the motor vehicle.
- the electric machine is then a hybrid drive.
- a geared connection In the transmission described in DE 102 43 535 A1 exists between the electric machine and both the transmission input shaft and the Output shaft a geared connection. Both gear connections are each provided with at least one freewheel.
- the electric machine works as a generator, engages the geared connection between the driven shaft and the rotor.
- the corresponding freewheel in the geared connection between the rotor and the output shaft is locked.
- the rotor is driven electric machine at a speed which is at least equal to or greater than the rotational speed of the internal combustion engine.
- Another freewheel is in geared connection to the transmission input shaft and secures the free running separation of the connection between the rotor and the transmission input shaft, ie in this case no direct drive between the transmission input shaft and the rotor is connected.
- the freewheel When the electric machine is operated as a drive motor or starter, the freewheel interrupts the geared connection to the output shaft.
- the freewheels also lock when the electric machine and internal combustion engine are driving at the same time and in overrun mode, for example when the electric machine and the internal combustion engine act as a brake.
- these freewheels are switchable with respect to the lockable or non-lockable relative rotational direction of the outer ring against the inner ring.
- Such switchable freewheel units can be changed in the transmission, the direction of rotation of the output shaft and, for example, a reverse gear can be realized.
- Such switchable freewheels are switchable in three positions. In a neutral position, the relative rotation between the inner and outer ring is possible. In a first blocking position, the two rings are locked by means of the clamping body and formed on at least one of the rings ramps or otherwise designed blocking surfaces in a first rotational direction against each other against relative movement. In a second locking position, the rings are blocked in the opposite direction of rotation in the same way.
- a freewheel device has an outer ring and a freewheel star, clamping body, a cage and damping elements arranged concentrically to the outer ring.
- the outer ring is a freewheel star.
- the freewheel star can be formed on the input or output shaft directly or on a separate part, for example as an inner or outer star.
- This freewheel star is designed as the polygon profile.
- This polygonal profile has a plurality of pairs of flanks of opposing blocking surfaces. Between the outer ring and the freewheel star several roles are arranged as a clamping body. Each roller is arranged between a pair of the aforementioned flanks (blocking surfaces).
- the freewheel device also has a spring per clamping body as a clamping element. The clamping body is pressed by means of the spring in a gap between the freewheel star and the outer ring. In this position, the clamping body are held as clamping elements in contact with the outer ring and freewheel star.
- the clamp bodies are held in a cage.
- the cage has side windows and bars.
- the cage has on one side a radially extending side window with radially outwardly of the side plate axially angled webs.
- a through hole of the side window is provided with an inner profile which corresponds to the polygonal profile, so that the side window is arranged rotationally fixed on the freewheel star.
- the webs are arranged on the outside of the running surface of the outer ring and center the outer ring. Each web is circumferentially arranged in each case between two of the clamping body.
- the side window with webs is provided with holes for storage of switching mechanisms of an adjustment.
- Each switching mechanism is formed by a profiled bar, a double leg spring and a washer per circumferential gap between the clamping bodies.
- the profile bar is mounted in the disc and the disc is rotatably disposed in the side window.
- the double leg spring is in a receptacle of the profile bar on orderly.
- a clamping body is thus freed by the pivoting movement of its clamping contact to the outer ring and the locking surface on the freewheel star and the other clamping body is biased in the opposite direction in the gap between the outer ring and locking surface, so that the reverse direction is switched.
- the switching mechanism can be switched to the neutral position in which none of the legs of the double leg spring is in contact with the clamping bodies.
- the rods can reach axially through all freewheels and thus all freewheel units are switched simultaneously.
- Another side window whose inner profile of a through hole also corresponds to the polygonal profile, closes the cage down to the other side, so that the rollers (clamping bodies) are held axially between the discs.
- the adjustment unit is described in DE 10 2005 0 48 611 A1.
- the adjustment unit is provided for adjusting or switching over a plurality of axially arranged one behind the other freewheel units of a crank mechanism.
- the freewheel units are seated on the output shaft of the crank gear and are bordered by connecting rod connecting rods similar connecting elements between the input and output shaft.
- the object of the invention is to provide a simple, inexpensive to produce freewheel unit that works safely even at high switching frequencies.
- a further object of the invention is therefore to provide an adjusting unit for the freewheel unit according to the invention, with which any switching mechanism or coupling mechanism can be actuated.
- This adjustment unit should be robust and inexpensive to produce.
- the freewheel unit according to the invention has at least one freewheel ring and at least one freewheel star, clamping body between the freewheel ring and the freewheel star and at least the directly switchable cage.
- the freewheel ring is either an inner ring, a shaft or an outer ring.
- the freewheel star is either integrated in an outer ring or is preferably an inner star.
- the freewheel star has a plurality of pairs of flanks of opposing blocking surfaces. Between the freewheel ring and the freewheel star at least one row circumferentially spaced from each other clamp body is arranged.
- the invention also applies to freewheel units in which at least two rows of clamping bodies are arranged. Clamping bodies are preferably rollers, but also balls or other suitable body.
- Each clamping body is arranged between a pair of the aforementioned flanks (blocking surfaces).
- the freewheel device also has at least one clamping element per clamping body.
- the clamping body is pressed by means of the clamping element in a gap between the freewheel star and the outer ring, so that the clamping body are clamped in this position between freewheel ring and freewheel star.
- When switching the cage around the center axis of the freewheel device is pivoted against the clamped or in neutral position clamping body.
- the clamp bodies are either taken into the neutral position or moved against the opposite ramp (blocking surface) and thus clamped there again.
- the clamp bodies are held circumferentially by means of the cage at a distance.
- the clamping elements are preferably supported on the cage.
- the clamping elements are supported on suitable structures of the freewheel star.
- the tensioning element is for example a spring of any suitable shape.
- the clamping element has a U-shaped base body.
- the distance between the legs of the U-profile is slightly narrower than the tangential or circumferential dimension of the web at the point at which the clamping element sits.
- the distance between the legs at at least one point between the legs is so narrowed that the body can be clamped onto the web and / or engages behind corresponding undercuts on the cage.
- the spring legs of a page are at least then biased against the respective clamping body when the clamping body is clamped on this same side in the blocking position between the freewheel star and the freewheel ring. If the cage is moved when switching the freewheel against the clamping body, the spring element is first compressed so far until the spring element terminates with the web or is biased between the clamping body and cage to block. Then the web meets the clamp body or on the block and moves the clamp body.
- the spring elements are compressed in a block. Therefore, at least one protruding in the direction of the respective clamping body stop are formed either on the main body of the clamping element or on the web.
- the base of the spring element, from which it leaves the base body, is set back in the direction away from the respective clamping body from the respective stop.
- the base is set back against the stop so far that the respective compressed at the level of the stop spring element between stop and base is not yet on block.
- the cage is preferably pivoted with the adjustment unit according to the invention described below.
- the adjustment unit (the actuator) is alternatively single-sided or double-acting and therefore has at least one or two functions.
- a pivoting movement is generated, for example, the cage of the freewheel switched.
- an axial stroke is generated and, for example, a clutch is actuated via the end face of the adjusting unit.
- the biasing unit gives at least one mechanical impulse with which the clutch is disengaged.
- the adjustment unit has a cup-shaped housing.
- at least one backdrop is formed in or on the housing.
- a backdrop is formed at least from a first guideway.
- the first guideway is continuous in the sheath of the sheet metal th housing introduced.
- the adjustment is provided with a sliding sleeve.
- the sliding sleeve is axially, ie rectified with the central axis of the Ab- drive shaft, slidably mounted on a peripheral toothing of a base plate of the adjustment.
- the peripheral toothing is fixed to the base plate.
- the sliding sleeve is indeed axially displaceable in the direction of the central shaft of the adjusting but rotationally fixed in the circumferential direction to the base plate.
- a guide sleeve is mounted at least pivotably about the central axis of the adjustment.
- a slide bearing serves to support the guide sleeve on the sliding sleeve.
- the base plate is, for example, sleeve-shaped, engages around the pin of a shaft and sits on this fixed or rotatable or displaceable.
- At least one first guide pin projects radially out of the guide sleeve.
- the first guide pin is either formed integrally with the guide sleeve made of sheet metal or attached thereto.
- the first guide pin engages radially into the housing formed on the first guideway (backdrop).
- the first guide track is aligned at a first guide section substantially in the circumferential direction about the central axis of the output shaft, however, deflects obliquely at least at a second guide section, extending simultaneously in the axial direction and the circumferential direction.
- the second guide section then again adjoins a third guide section aligned in the circumferential direction.
- the housing is axially fixed by means of at least one rolling bearing but rotatably supported radially about the central axis of the adjusting unit on the base plate.
- the housing can be driven to pivot at least about the central axis with a suitable geared engagement device.
- the attack device is, for example, an outer toothing for the toothed engagement with a drive toothing.
- the engagement device may also be a seat for a belt, a chain or any other driving element.
- the housing is pot-shaped and formed from sheet metal. The bottom of the pot is perforated. Through the bottom of the pot grip the base plate and a pin of the output shaft. The lateral surface of the pot is stepped with respect to the diameter. On a hollow cylindrical portion with a small diameter of the bearing seat is formed for the outer ring of the rolling bearing, with which the pot is mounted on the base plate.
- the first guideway is introduced in a hollow cylindrical section with a larger diameter.
- the larger diameter section is followed by an edge of the pot, so that the case resembles a hat with brim. At the edge of the brim outside the outer toothing is formed.
- the peripheral teeth, the sliding sleeve and the guide sleeve are arranged inside the hollow cylindrical portion with the larger diameter.
- the sliding sleeve sits concentrically on the peripheral teeth and the guide sleeve concentrically on the sliding sleeve.
- the first guide pin is at least partially radially into the first guide track.
- At least one guide element which engages in a second guideway of an adjustable machine part, is fastened to the sliding sleeve.
- the second guide track is independent of the first guide track on the machine part and therefore not formed on the housing.
- the machine part is pivotally actuated by means of the guide element about the central axis of the output shaft.
- the guide element engages radially in the second guideway of the machine part.
- the second guide track on the machine part runs at a first guide track section substantially axially rectified with the central axis of the adjustment unit, but deflects at a second guide track section in the axial direction and obliquely in the circumferential direction.
- a third guideway section then connects, which again runs rectified axially with the central axis.
- the locking device has at least one spring-loaded locking element, which is biased in a radial direction against the sliding sleeve.
- the locking element is supported in the other radial direction on the base plate.
- the sliding sleeve has per locking at least one first detent recess in which the locking element is locked at least in an initial position of the sliding sleeve. In this position, the sliding sleeve is held by the bias of at least one spring on the locking element and can be moved accordingly only against the resistance of the spring from this position.
- the sliding sleeve sits on the peripheral teeth in a position from which the sliding sleeve must be moved axially to pivot the machine parts on the peripheral teeth.
- the initial position corresponds, for example, to the operating state forward drive into the crank gear.
- the housing is driven via the engagement device and pivots about the central axis in a first circumferential direction.
- the first guide track moves relative to the guide sleeve in the circumferential direction about the central axis.
- the first guide pin passes through the first guide track without being axially loaded because it moves in the first guide section aligned only in the circumferential direction.
- the sliding sleeve is moved from the initial position and moved axially on the peripheral teeth.
- the latching element springs in and out of the first latching recess and releases the sliding sleeve.
- the maximum axial travel around the guide sleeve can be shifted is determined by the proportion of the axial deflection of the circumferential direction of the inclined second guide portion.
- the guide track moves with the third guide section relative to the first guide pin. Since the third guide section is again aligned in the circumferential direction, the axial adjustment is movement of the guide sleeve and thus the sliding sleeve is completed and this, although the housing is still pivotable over the entire length of the third guide portion in the first circumferential direction.
- the spring-biased locking element is also suitable in cooperation with one or more ramps on the sliding sleeve to generate targeted adjustment forces.
- the sliding sleeve must be moved against the spring force of the respective ramp on or descending locking element.
- the adjusting force increases or decreases depending on the increase in the ramp.
- the guide element moves in the axial direction.
- the guide element is for example a second guide pin which engages in the second guide track on the machine parts.
- the second guide pin passes through the second guide track without exerting an adjusting force on the guide track until the second guide pin strikes from an axially extending first guide track section of the guide track to the second guide track section of the second guide track which is obliquely deflected in the circumferential direction.
- a force directed in the circumferential direction or in the tangential direction is exerted on the machine element, so that the machine element is pivoted about the central axis.
- the machine element can be pivoted maximally by the amount by which the obliquely extending second guide track section is deflected overall in the circumferential direction.
- the sliding sleeve z. B. by the bias of the spring on the locking element and by locking the locking element in one held axially to the first detent recess second detent recess in a second operating state until the housing is driven via the engagement device in a direction opposite to the first circumferential direction second circumferential direction and pivoted about the central axis at least until the first guide pin back to the second guide section the first guideway meets in the housing and the sliding sleeve is thereby moved back to the starting position.
- the second operating state is in the crank gear, for example, the reverse drive.
- the adjustment unit is double-acting. It has already been mentioned that to switch the freewheels the power flow between the output shaft and the differential must be separated. Only then can the freewheels be switched over.
- the housing has circumferentially on the non-perforated part of the bottom a ramp contour, which is formed from at least one but preferably from three axially rising from the ground and falling again ramps. At the bottom are on an imaginary circular circumferential path, which extends over the ramps, at least one but preferably three Axialverstellemia.
- the Axialverstellium are actuated by axial stroke. The axial stroke is applied to the Axialverstellium over the ramp contour as described below.
- the ramp contour moves relative to the Axialverstellelement along the Axialverstellelement.
- the axial adjustment element rises on a ramp and thus alters its position axially, that is, it generates a stroke with which, for example, a clutch can be disconnected.
- This clutch is, for example, a multi-plate clutch between the output shaft of the crank gear and a differential.
- the ramp contour does not increase axially, but remains constant over a circumferential arc portion corresponding to the pivoting path of the first guide pin in the second guide portion, and moves with respect to the now not axial- stroke movable Axialverstellelement.
- an embodiment of the invention provides that a damping element is arranged and supported separately from the cage. Irrespective of this, an embodiment of the invention provides that the damping element is formed at least temporarily by at least one damping element acted upon by the clamping body, which is arranged in a limited and relatively movable manner between the clamping bodies and a contact surface of the freewheel star, preferably the inner star. In this case, at least one damping element is provided either axially or radially between the respective clamping body and a contact surface of the freewheel star or the shaft. With an embodiment, it is provided that the damping element is resilient.
- the clamping body are arranged in a separate cage to the cage, and wherein the damping cage with at least damping element is engaged, wherein the damping element between the damping cage and the surrounding structure is resiliently clamped.
- the damping cage and the damping element are positively engaged, alternatively frictionally engaged or via a mixed form of positive and frictional engagement with each other.
- the damping element is positively and / or frictionally engaged in one direction with the damping cage and is elastically biased directly or indirectly supported on the contact surface in the direction axially of the damping element pioneering direction.
- the damping element is supported directly or indirectly on the surrounding structure, for example on a radially at least axially connected to the freewheel star radial disc section from. Direct to the surrounding construction means, for example, that there is frictional engagement between the damping element and the surrounding construction.
- the damping element Indirectly means that between the damping element and surrounding structure, for example, discs and / or spring elements are arranged, with which the damping element is in the form and / or frictional connection and but at least pass on part of the energy to the surrounding construction.
- the disc section can also be used separately formed the freewheel star and be held at least axially thereto.
- the damping element is supported on a shaft shoulder or on the damping element of an adjacent freewheel unit. If the damping element is supported on an adjacent freewheeling element, it is possible that the damping element with the adjacent freewheeling element, preferably also with a damping element form and or frictionally engaged.
- a further embodiment of the invention provides that the damping element has elastically yielding ramps which are supported on the surrounding structure separately from the damping cage.
- the ramps all rise in the same direction with an increase preferably over the circumferential direction and thereby in a circumferentially directed locking direction of the freewheel.
- the ramps may increase in the radial direction over a circumferential line or preferably in the axial direction.
- the two directions ramps are formed so that when switching from one locking direction to the other or from the neutral position is selectively damped in any reverse direction of the impact of the clamping body.
- FIG 1 - Figure 1 shows a freewheel device 34 on an output shaft 14 of a crank mechanism otherwise not shown.
- the freewheel device 34 is formed from a plurality of freewheel units 1.
- the picture shows a total of six pieces of the freewheel units 1.
- the respective freewheel star 3 of each freewheel unit 1 is formed directly on the output shaft 14.
- the respective freewheel ring 2 is in each case an outer ring 15.
- the individual clamping bodies 4 of the freewheel units 1 are guided in a common cage 5.
- the cage 5 of the freewheel device 34 is coupled to the adjustment unit 35.
- the adjusting unit 35 connects axially to an unspecified coupling 36.
- Figure 2 shows the adjustment unit 35 in a longitudinal section along the central axis 37 of the output shaft 14.
- Figure 3 shows an overall view of the adjustment unit 35 and its connection to the cage 5.
- Figure 4 also shows an overall view the adjusting unit 35, but from the other side.
- the adjusting unit 35 has a cup-shaped housing 38. In or on the housing 38 at least one gate is formed.
- the backdrop is formed at least from a first guide track 39.
- FIG. 2 - The adjusting unit 35 is provided with a sliding sleeve 40.
- the sliding sleeve 40 is axially, ie rectified with the central axis 37 of the output shaft 14, slidably mounted on a peripheral teeth 41 of a base plate 42 of the adjustment.
- the peripheral teeth 41 is fixed to the base plate 42.
- On the sliding sleeve 40 is seated a guide sleeve 43.
- the guide sleeve 43 is at least pivotally mounted around the central axis 37 of the adjusting unit 35.
- To the central axis 37 circumferentially pivotable mounting of the guide sleeve 43 on the sliding sleeve 40 is a sliding bearing 45.
- the base plate 42 is, for example, sleeve-shaped, surrounds the pin 52 of the output shaft 14 and sits on this fixed or rotatable or displaceable. From the guide sleeve 43 is radially a first guide pin 44 protrudes. The first guide pin 44 is formed integrally with the guide sleeve 43 made of sheet metal and engages radially in the formed on the housing 38 first guide track 39 (backdrop).
- the housing 38 is axially fixed by means of at least one rolling bearing 49 but mounted radially on the base plate 42 so as to be rotatable about the central axis 37 of the adjusting unit 35.
- the housing 38 can be driven in a pivotable manner at least about the center axis 37 with a suitable geared engagement device.
- the engagement device is an outer toothing 50 for the toothed engagement of a drive, not shown.
- the first guide track 39 is aligned at a first guide portion 46 substantially in the circumferential direction about the central axis 37 of the output shaft 14, but deflects at least at a second guide portion 47 obliquely, in the axial direction and circumferential direction simultaneously, from.
- the second guide section 47 is then followed by a third guide section 48 aligned again in the circumferential direction.
- FIG 5 The housing is shown in Figure 5 as a single part and pot-shaped.
- the bottom 51 of the pot is perforated. Through the bottom 51 of the pot, the base plate 42 and the pin 52 of the output shaft 14 pass through.
- the shell of the pot is stepped with respect to the diameter.
- On a hollow cylindrical section 53 with a small diameter of the bearing seat is formed for the outer ring 55 of the rolling bearing 49, with which the pot is mounted on the base plate 42 ( Figure 2).
- the first guide track 39 is introduced.
- the section with the larger diameter is followed by an edge 56 of the pot.
- the outer teeth 50 is formed on the outside.
- Figures 2 and 3 - inside the hollow cylindrical portion 54 with the larger diameter, the peripheral teeth 41, the sliding sleeve 40 and the guide sleeve 43 are arranged.
- Three guide elements 57 are attached to the sliding sleeve 40 on the circumference, of which only one is visible in the illustrations.
- the respective guide element can be formed only from a radially directed pin, projection or other or is, as can be seen in particular from Figure 2, formed by a radially directed pin and a radial bearing in the form of a needle bearing.
- the cage 5 is actuated pivotably about the central axis 37 of the output shaft 14 by means of the guide element 57.
- the guide element 57 engages radially into the second guide track 58.
- the guideways 58 are formed on axial extensions 59 of the cage 5.
- FIG. 6 - The cage 5 according to the invention is shown in FIG. 6 as an individual part without prestressing elements and has in each case one of the guideways 58 on three axial extensions 59 distributed uniformly in the circumferential direction.
- the second guideway 58 extends at a short first guideway portion 60 substantially axially rectified with the central axis of the adjustment, but deflects at a second guideway portion 61 in the axial direction and in the circumferential direction obliquely.
- the second guideway section 61 is then followed by a third guideway section 62, which again runs rectified axially with the central axis 37.
- FIG. 2 - A locking device 63 is furthermore arranged in the adjusting unit 35.
- the locking device 63 has at least one spring-loaded locking element 64 in the form of a ball, which is biased in a radial direction against the sliding sleeve 40.
- the sliding sleeve 40 has per locking element 64 at least one latching recess 65 in which the locking element 64 is latched at least in an initial position of the sliding sleeve 40.
- the housing 38 has at the bottom 51 circumferentially a ramp contour 65, the at least one, but preferably from three axially out the floor 51 uplifting and sloping ramps 66 is formed.
- FIG. 4 and 1 - At the bottom 51 are on an imaginary circular peripheral line extending over the ramps 66, at least one, but preferably three Axialverstellieri 67 in the form of rollers.
- the operative connection between the adjusting unit 35 and the coupling 36 is shown in FIG.
- the Axialverstellium 67 run in one direction on the ramp contour 65 from. In the other axial direction are the Axialverstellium against the clutch 36 at. Relative movements of the adjusting unit 35 and the Axialverstelletti 67 relative to the clutch 36 in the circumferential direction are possible by a thrust bearing 68 with low friction.
- FIG. 6 - The cage 5 is provided with all rows of cage pockets 24 all freewheeling units 1 of the freewheel device 34, which are separated from each other in the circumferential direction by the webs 10.
- this is formed of a plurality of mutually coupled items.
- FIG 7 - Figure 7 shows a section of a freewheel device 1, which is designed as a reversible roller freewheel.
- the freewheel unit 1 according to the invention has a freewheel ring 2, which is designed as an outer ring 15, a freewheel star 3, which is an inner star, clamping body 4 between the freewheel ring 2 and the freewheel star 3, a cage 5 and a damping cage 11.
- the freewheel star 3 is formed in this case directly on a shaft 7, for example on an output shaft 14.
- the freewheel star 3 has a plurality of pairs of flanks of opposing blocking surfaces 8. Between the freewheel ring 2 and the freewheel star 3, a series of peripherally spaced apart clamping body 4 is arranged.
- the clamping body 4 are formed as rollers. Each clamping body 4 is arranged between a pair of the aforementioned flanks (blocking surfaces 8).
- the freewheel device 1 also has at least one clamping element 9 per clamping body 4.
- the respective clamping element 9 is in each case a spring, which is supported and held on the webs 10 of the cage 5.
- the clamping body 4 is pressed by means of the clamping element 9 in a gap between the freewheel star 3 and the outer ring.
- the clamping body 4 are held by the cage 5 circumferentially by the webs 10 at a distance.
- the damping cage 11 is arranged separately from the cage 5 and formed with webs 12.
- the webs 12 have ramp-like sections 13, each of which faces a clamp body 4.
- FIG 8 - Figure 8 the freewheel device 1 is shown on an output shaft 14 of a crank mechanism not shown in a partial section through the outer rings 15.
- Figure 9 shows a section of this freewheel assembly.
- Each outer ring 15 is a freewheel device 1 is used.
- the outer rings 15 are in this case the freewheel rings 2 (outer rings) and hingedly connected to a connecting rod.
- the freewheel units 1 are arranged axially next to each other on the output shaft 14 and supported one another axially.
- the outer freewheel units 1 in the arrangement are supported axially on shoulders 16 and 17 of the freewheel star 3.
- the freewheel units 1 are not completely shown in the illustrations according to FIGS. 8 and 9.
- the cage 5 is almost completely missing in the illustration. Instead, the originally radially and coaxially disposed within the cage 5 damping cages 11 is visible. However, the tensioning elements 9, which are detached from the cage 5, are also visible.
- the tensioning elements 9 consist of a main body 115 and two spring elements 116.
- the two spring elements are each two obliquely spread in the axial direction leg 117.
- the legs 117 each of a spring element 116 are biased against the clamping body.
- each one or two damping elements 6 in the form of corrugated springs 21 are arranged.
- the damping cages 11 are on the respective corrugated springs 21 and the corrugated springs 21 in turn are either axially supported on thrust surfaces 18 of the paragraphs 16 or 17 of the freewheel star 3 or have frontally even axially facing thrust surfaces 19 and are limited relativbeweglich between the clamping bodies 4 and arranged the contact surfaces 18 and 19 respectively.
- Each damping cage 11 has a plurality of peripherally adjacent notches 20.
- the corrugated springs 21 are each separated by a disc 22 from each other or from the paragraphs 16 and 17, which may alternatively have contact surfaces.
- the respective disc 22 is, for example, a circlip on the output shaft 14 and the freewheel star 3.
- the arranged between the corrugated springs 21 discs 22 have at the same time facing away from each other two of the contact surfaces 19, which alternatively, if two corrugated springs are directly adjacent to each other can be formed on the corrugated springs.
- the damping element is resilient.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinheit (1) mit wenigstens einem Freilaufstern (3), einem Freilaufring (2) und Klemmkörpern (4) zwischen dem Freilaufstern und dem Freilaufring (2) sowie mit einem Käfig (5), indem die Klemmkörper (4) geführt sind, wobei die Klemmkörper (4) zum Umschalten der Freilaufeinheit (1) mittels einer Umschaltmechanismus beaufschlagbar sind.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Freilaufeinheit und Verstelleinheit und Kurbelgetriebe mit der Freilaufeinheit und Verstelleinheit
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinheit und eine Verstelleinheit für die Freilaufeinheit sowie ein Kurbelgetriebe mit der Freilaufeinheit und Verstelleinheit.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Freilaufeinheiten sind für verschiedene Anwendungen geeignet, insbesondere für Anwendungen der Kraftfahrzeugtechnik, die einseitig sperrende oder umschaltbare Freiläufe vorsehen. Sie sind vorzugsweise in Getrieben aber auch in Hybridantrieben eingesetzt.
DE 102 43 535 A1 zeigt eine Antriebseinheit aus einem Kurbelgetriebe und einem Hybridantrieb, in dem mehrere Freiläufe der Gattung verbaut sind. Die Antriebseinheit ist durch einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und ein Getriebe gebildet. Das Kurbelgetriebe weist eine antreibende Welle auf, die in der Regel die Getriebeeingangswelle ist. Weiterhin weist das Getriebe eine angetriebene Welle (auch als Abtriebswelle bezeichnet) auf, die in der Regel eine Getriebeausgangswelle ist. Die beiden Wellen sind parallel zueinander ausgerichtet und drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert. Außerdem sind die Wellen getrieblich miteinander verbunden. Die getriebliche Verbindung ist durch mindestens einen Exzenterantrieb auf der Antriebswelle und mindestens eine Freilaufeinheit auf der angetriebenen Welle sowie eine
pleuelartige Verbindung zwischen dem Exzenterantrieb und der Freilaufeinheit hergestellt. Die betrachtete Ausführung des Exzenterantriebs weist mehrere nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnete Exzentereinheiten auf, von denen jeweils eine mit einer Freilaufeinrichtung verbunden ist. Deshalb weist die Freilaufeinrichtung mehrere auf der angetriebenen Welle nebeneinander angeordnete Freilaufeinheiten auf.
Die drehbar gelagerte Abtriebswelle ist außen mit einem Polygonprofil versehen. Auf diesem Polygonprofil sitzen die Freilaufeinheiten. Die jeweiligen Frei- laufeinheiten besitzen Klemmkörper, die zum Beispiel als Rollen ausgebildet sind. Das Polygonprofil ist an einem Innenring ausgebildet, der auf der Abtriebswelle sitzt. Die Klemmkörper sitzen zwischen dem Innenring und einem Außenring. Eine Relativverdrehung zwischen Innen- und Außenring in eine Drehrichtung ist mit den Klemmkörpern blockierbar. In die andere Drehrichtung wird bei einseitig wirkenden Freiläufen keine Sperrwirkung erzielt. Die Klemmkörper werden durch Federelemente in Sperrrichtung beaufschlagt und sind in einem Käfig geführt.
Die Antriebswelle wird durch den Verbrennungsmotor und/oder auch durch eine elektrische Maschine angetrieben. Die elektrische Maschine kann als Motor und/oder Generator ausgelegt sein. Alternativ kann die als Motor ausgelegte Antriebsmaschine auch als Anlasser für den Verbrennungsmotor dienen. Die elektrische Maschine ist beispielsweise koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnet. Die Verbindung der elektrischen Maschine mit der Getriebeein- gangswelle ist über Kupplungen realisiert. Die Kupplungen können als gattungsgemäße Freiläufe ausgebildet sein, die gegebenenfalls auch eine zeitweise Entkopplung der elektrischen Maschine von der Brennkraftmaschine ermöglichen. Anders gesagt, in bestimmten Betriebszuständen kann die Brennkraftmaschine auch während der Fahrt des Kraftfahrzeuge stillgesetzt werden. Die elektrische Maschine ist dann ein Hybridantrieb.
In dem in DE 102 43 535 A1 beschriebenen Getriebe besteht zwischen der elektrischen Maschine und sowohl der Getriebeeingangswelle als auch der
Abtriebswelle eine getriebliche Verbindung. Beide getrieblichen Verbindungen sind mit jeweils mindestens einem Freilauf versehen. Im Falle, dass die elektrische Maschine als Generator arbeitet, greift die getriebliche Verbindung zwischen der angetriebenen Welle und dem Rotor. Der entsprechende Freilauf in der getrieblichen Verbindung zwischen Rotor und Abtriebswelle ist gesperrt. In dem Fall wird der Rotor elektrischen Maschine mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die zumindest gleich groß oder größer ist als die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Ein andere Freilauf steht in getrieblichen Verbindung zur Getriebeeingangswelle und sichert freilaufend die Trennung der Verbindung zwischen Rotor und Getriebeeingangswelle ab, d.h. in diesem Fall ist kein direkter Antrieb zwischen der Getriebeeingangswelle und dem Rotor geschaltet.
Wenn die elektrische Maschine als Antriebsmotor oder Anlasser betrieben wird, unterbricht der Freilauf die getrieblichen Verbindung zur Abtriebswelle. Die Freiläufe sperren auch, wenn elektrische Maschine und Verbrennungsmotor zugleich antreiben und im Schubbetrieb, beispielsweise wenn die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor als Bremse wirken.
Denkbar ist, dass diese Freiläufe hinsichtlich der sperrbaren bzw. nicht sperrbaren relativen Drehrichtung des Außenrings gegen den Innenring umschaltbar sind. Durch Verwendung derartiger schaltbarer Freilaufeinheiten kann in dem Getriebe die Drehrichtung der Abtriebswelle geändert und beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden. Derartige schaltbare Freiläufe sind in drei Stellungen schaltbar. In einer Neutralstellung ist die Relativdrehung zwischen Innen und Außenring möglich. In einer ersten Sperrpositionen sind die beiden Ringe mittels der Klemmkörper und an zumindest einem der Ringe ausgebildete Rampen oder anders gestaltete Sperrflächen in eine erste Drehrichtung gegeneinander gegen Relativbewegung gesperrt. In einer zweiten Sperrposition sind die Ringe in die entgegengesetzte Drehrichtung auf gleiche Weise aneinander blockiert.
Eine Freilaufeinrichtung weist einen Außenring und einen konzentrisch zu dem Außenring angeordneten Freilaufstern, Klemmkörper, einen Käfig und Dämp- fungselemente auf. Es gibt auch Anwendungen, in denen der Außenring ein Freilaufstern ist. Der Freilaufstern kann an der An- oder Abtriebswelle direkt oder an einem separaten Teil z.B. als Innen- oder Außenstern ausgebildet sein.
In DE 10 2005 048 611A1 ist eine derartige Freilaufeinrichtung der Gattung näher beschrieben. Dieser Freilaufstern ist als das Polygonprofil gestaltet. Die- ses Polygonprofil weist mehrere Paare an Flanken einander gegenüberliegender Sperrflächen auf. Zwischen dem Außenring und dem Freilaufstern sind mehrere Rollen als Klemmkörper angeordnet. Jede Rolle ist zwischen einem Paar der zuvor genannten Flanken (Sperrflächen) angeordnet. Die Freilaufeinrichtung weist außerdem eine Feder pro Klemmkörper als Spannelement auf. Der Klemmkörper wird mittels der Feder in einen Spalt zwischen dem Freilaufstern und dem Außenring gedrückt. In dieser Stellung werden die Klemmkörper als Klemmelemente in Kontakt zum Außenring und Freilaufstern gehalten.
Die Klemmkörper sind in einem Käfig gehalten. Der Käfig weist Seitenscheiben und Stege auf. Der Käfig weist an einer Seite eine sich radial erstreckende Seitenscheibe mit radial außen von der Seitenscheibe axial abgewinkelte Stegen auf. Ein Durchgangsloch der Seitenscheibe ist mit einem Innenprofil versehen, das mit dem Polygonprofil korrespondiert, so dass die Seitenscheibe verdrehfest auf dem Freilaufstern angeordnet ist. Die Stege sind außen an der Lauffläche des Außenrings angeordnet und zentrieren den Außenring. Jeder Steg ist umfangsseitig jeweils zwischen zwei der Klemmkörper angeordnet.
Die Seitenscheibe mit Stegen ist mit Löchern zur Lagerung von Umschaltmechanismen einer Verstelleinheit versehen. Jeder Umschaltmechanismus ist durch einen profilierten Stab, eine Doppelschenkelfeder und eine Scheibe pro umfangsseitige Lücke zwischen den Klemmkörpern gebildet. Der Profilstab ist in der Scheibe gelagert und die Scheibe ist drehbar in der Seitenscheibe angeordnet. Die Doppelschenkelfeder ist in einer Aufnahme des Profilstabes an-
geordnet. Beim Umschalten wird die Scheibe um ihre Drehachsen gedreht und somit der profilierten Stab mit der Feder in eine Schwenkbewegung versetzt. Dabei löst sich ein in eine Richtung gegen einen Klemmkörper vorgespannter Schenkel der Doppelschenkelfeder von dem Klemmkörper. Der andere Schen- kel spannt in die entgegengesetzte Richtung gegen denjenigen Klemmkörper vor, der an der umfangsseitigen Lücke gegenüberliegt. Ein Klemmkörper wird somit durch die Schwenkbewegung von seinem Klemmkontakt zum Außenring und der Sperrfläche am Freilaufstern befreit und der andere Klemmkörper wird in die entgegengesetzte Richtung in den Spalt zwischen Außenring und Sperr- fläche vorgespannt, so dass die Sperrrichtung umgeschaltet ist. Außerdem kann der Umschaltmechanismus in die Neutralstellung geschaltet werden, in der keiner der Schenkel der Doppelschenkelfeder mit den Klemmkörpern in Berührung steht.
Da mehrere Freiläufe axial nebeneinander angeordnet sind, können die Stäbe axial durch alle Freiläufe hindurch greifen und somit alle Freilaufeinheiten gleichzeitig geschaltet werden.
Eine weitere Seitenscheibe, deren Innenprofil eines Durchgangsloches eben- falls mit dem Polygonprofil korrespondiert schließt den Käfig zur anderen Seite hinab, so dass die Rollen (Klemmkörper) axial zwischen den Scheiben gehalten sind.
Eine Verstelleinheit ist in DE 10 2005 0 48 611 A1 beschrieben. Die Verstell- einheit ist zum Verstellen bzw. zum Umschalten von mehreren axial hintereinander angeordneten Freilaufeinheiten eines Kurbelgetriebes vorgesehen. Die Freilaufeinheiten sitzen auf der Abtriebswelle des Kurbelgetriebes und sind von Pleuelaugen pleuelstangenähnlicher Verbindungselemente zwischen der An- und Abtriebswelle eingefasst.
Ein derartige Verstelleinheit kann allerdings auch für einen einzelnen umschaltbaren Freilauf eingesetzt werden oder für mehrere in einer Freilaufeinrichtung axial hintereinander angeordnete Freiläufe.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine einfache, kostengünstig herzustellende Freilaufeinheit zu schaffen, die auch bei hohen Umschaltfrequenzen sicher funktioniert.
Die Anforderungen an eine Freilaufeinheit und deren Verstelleinheit sind Robustheit und geringe Kosten für ihre Herstellung. Außerdem muss zum Um- schalten der Freiläufe der Kraftfluss zwischen der Abtriebswelle und dem Differential getrennt werden. Erst dann lassen sich die Freiläufe umschalten. Es sind drei Betriebszustände vorgesehen: Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt und die Neutralstellung. Die Kupplung schaltet bei einer Differenzdrehzahl gleich Null. Unabhängig von der eigentlichen Funktion wird die Kupplung gleichzeitig als Überlastkupplung verwendet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verstelleinheit für den erfindungsgemäße Freilaufeinheit zu schaffen, mit der ein beliebiger Schaltmechanismus oder Kupplungsmechanismus betätigt werden kann. Diese Verstell- einheit soll robust ausgebildet sein und sich kostengünstig herstellen lassen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe ist gemäß des Gegenstands der Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Freilaufeinheit weist wenigstens einen Freilaufring und mindestens einen Freilaufstern, Klemmkörper zwischen dem Freilaufring und dem Freilaufstern und zumindest den direkt umschaltbaren Käfig auf. Der Freilaufring ist entweder ein Innenring, eine Welle oder ein Außenring. Der Frei- laufstern ist entweder in einen Außenring integriert oder ist vorzugsweise ein Innenstern.
Der Freilaufstern weist mehrere Paare an Flanken einander gegenüberliegender Sperrflächen auf. Zwischen dem Freilaufring und dem Freilaufstern ist mindestens eine Reihe umfangsseitig zueinander auf Abstand gehaltener Klemmkörper angeordnet. Die Erfindung gilt auch für Freilaufeinheiten, in denen min- destens zwei Reihen der Klemmkörper angeordnet sind. Klemmkörper sind vorzugsweise Rollen, aber auch Kugeln oder andere geeignete Körper.
Jeder Klemmkörper ist zwischen einem Paar der zuvor genannten Flanken (Sperrflächen) angeordnet. Die Freilaufeinrichtung weist außerdem mindestens ein Spannelement pro Klemmkörper auf. Der Klemmkörper wird mittels des Spannelements in einen Spalt zwischen dem Freilaufstern und dem Außenring gedrückt, so dass die Klemmkörper in dieser Stellung zwischen Freilaufring und Freilaufstern eingeklemmt sind. Beim Umschalten wird der Käfig um die Mittelachse der Freilaufeinrichtung gegen die eingeklemmten oder in Neutral- Stellung stehenden Klemmkörper geschwenkt. Die Klemmkörper werden entweder in die Neutralstellung mitgenommen oder gegen die gegenüberliegende Rampe (Sperrfläche) verschoben und dort somit wieder eingeklemmt.
Die Klemmkörper sind mittels des Käfigs umfangsseitig auf Abstand gehalten. Die Spannelemente sind vorzugsweise an dem Käfig abgestützt. Alternativ sind die Spannelemente an geeigneten Strukturen des Freilaufsterns abgestützt. Das Spannelement ist beispielsweise eine Feder beliebiger geeigneter Form.
Vorzugsweise ist weist das Spannelement einen U-förmigen Grundkörper auf. Der Abstand der Schenkel des U-Profils ist geringfügig enger als die tangentiale bzw. umfangsseitige Abmessung des Steges an der Stelle, auf der das Spannelement sitzt. Alternativ dazu ist der Abstand zwischen den Schenkeln an mindestens einer Stelle zwischen den Schenkeln so eingeengt, dass der Grundkörper auf den Steg geklemmt werden kann und/oder entsprechende Hinterschnitte an dem Käfig hintergreift.
Von den Schenkeln des Grundkörpers steht nach außen das eigentliche Federelement ab, das beispielsweise durch zwei voneinander gespreizte Feder-
schenke! gebildet ist. Die Federschenkel einer Seite sind zumindest dann gegen den jeweiligen Klemmkörper vorgespannt, wenn der Klemmkörper an dieser gleichen Seite in Sperrstellung zwischen dem Freilaufstern und dem Freilaufring eingeklemmt ist. Wenn der Käfig beim Umschalten des Freilaufs gegen die Klemmkörper verschoben wird, wird zunächst das Federelement soweit komprimiert, bis das Federelement mit dem Steg abschließt oder zwischen Klemmkörper und Käfig auf Block vorgespannt ist. Dann trifft der Steg auf den Klemmkörper oder auf den Block und bewegt den Klemmkörper.
Es kann unter Umständen nachteilig sein, dass die Federelemente auf Block zusammengedrückt werden. Deshalb sind entweder an dem Grundkörper des Spannelementes oder an dem Steg wenigstens ein in Richtung des jeweiligen Klemmkörpers hervorstehender Anschlag ausgebildet. Die Basis des Federelements, von der aus diese vom Grundkörper abgeht, ist in die von dem jewei- ligen Klemmkörper abgewandte Richtung gegenüber dem Anschlag zurückgesetzt angeordnet. Die Basis ist gegenüber dem Anschlag soweit zurückgesetzt, dass das das jeweilige auf Höhe des Anschlags zusammengedrückte Federelement zwischen Anschlag und Basis noch nicht auf Block liegt. Der Käfig wird bevorzugt mit nachfolgend beschriebener erfindungsgemäßer Verstelleinheit verschwenkt.
Die Verstelleinheit (der Aktuator) ist alternativ einseitig oder doppeltwirkend und hat deshalb mindestens eine oder zwei Funktionen. Auf der einen Seite wird eine Schwenkbewegung erzeugt, beispielsweise der Käfig des Freilaufs umgeschaltet. Auf der anderen Seite wird ein Axialhub erzeugt und beispielsweise eine Kupplung über die Stirnseite der Verstelleinheit angesteuert. Die Vorspanneinheit gibt zumindest einen mechanischen Impuls mit dem die Kupplung ausgerückt wird.
Unabhängig davon weist die Verstelleinheit ein topfartig ausgebildetes Gehäuse auf. In oder an dem Gehäuse ist mindestens eine Kulisse ausgebildet. Eine Kulisse ist mindestens aus einer ersten Führungsbahn gebildet. Die erste Führungsbahn ist zum Beispiel durchgängig in den Mantel des aus Blech gefertig-
ten Gehäuses eingebracht. Weiterhin ist die Verstelleinheit mit einer Schiebe- muffe versehen.
Die Schiebemuffe sitzt axial, also gleichgerichtet mit der Mittelachse der Ab- triebswelle, verschiebbar auf einer Umfangsverzahnung einer Grundplatte der Verstelleinheit. Die Umfangsverzahnung ist an der Grundplatte fest. Demnach ist die Schiebemuffe zwar axial in Richtung der Mittelwelle der Verstelleinheit verschiebbar aber in Umfangsrichtung verdrehfest zur Grundplatte. Auf der Schiebemuffe ist eine Führungshülse um die Mittelachse der Verstelleinheit zumindest schwenkbeweglich gelagert. Zur Lagerung der Führungshülse auf der Schiebemuffe dient beispielsweise eine Gleitlagerung. Die Grundplatte ist zum Beispiel hülsenförmig ausgebildet, umgreift den Zapfen einer Welle und sitzt auf diesem fest- oder verdrehbar bzw. verschiebbar.
Aus der Führungshülse steht radial mindestens ein erster Führungsstift hervor. Der erste Führungsstift ist entweder einteilig mit der Führungshülse aus Blech ausgebildet oder an dieser befestigt. Der erste Führungsstift greift radial in die an dem Gehäuse ausgebildete erste Führungsbahn (Kulisse) ein. Die erste Führungsbahn ist an einem ersten Führungsabschnitt im wesentlichen in Um- fangsrichtung um die Mittelachse der Abtriebswelle ausgerichtet lenkt jedoch zumindest an einem zweiten Führungsabschnitt schräg, in axiale Richtung und Umfangsrichtung gleichzeitig verlaufend, aus. Den zweiten Führungsabschnitt schließt sich dann wieder ein in Umfangsrichtung ausgerichteter dritter Führungsabschnitt an.
Das Gehäuse ist mittels wenigstens eines Wälzlagers axial fest aber radial um die Mittelachse der Verstelleinheit drehbar auf der Grundplatte gelagert. Außerdem ist das Gehäuse mit einer geeigneten getrieblichen Angriffseinrichtung zumindest um die Mittelachse schwenkbeweglich antreibbar. Die Angriffsein- richtung ist beispielsweise eine Außenverzahnung für den verzahnten Eingriff mit einer Antriebsverzahnung. Alternativ kann die Angriffseinrichtung auch ein Sitz für einen Riemen, eine Kette oder für jedes beliebige andere antreibende Element sein.
Das Gehäuse ist topfartig ausgebildet und ein Umformteil aus Blech. Der Boden des Topfes ist gelocht. Durch den Boden des Topfes greifen die Grundplatte und ein Zapfen der Abtriebswelle hindurch. Die Mantelfläche des Topfes ist bezüglich der Durchmesser abgestuft. An einem hohlzylindrischen Abschnitt mit kleinem Durchmesser ist der Lagersitz für den Außenring des Wälzlagers ausgebildet, mit dem der Topf auf der Grundplatte gelagert ist.
In einen hohlzylindrischen Abschnitt mit größerem Durchmesser ist die erste Führungsbahn eingebracht. Dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser schließt sich ein Rand des Topfes an, so dass das Gehäuse einem Hut mit Krempe ähnelt. An dem Rand der Krempe ist außen die Außenverzahnung ausgebildet.
Im Inneren des hohlzylindrischen Abschnittes mit dem größeren Durchmesser sind die Umfangsverzahnung, die Schiebemuffe und die Führungshülse angeordnet. Dabei sitzt die Schiebemuffe konzentrisch auf der Umfangsverzahnung und die Führungshülse konzentrisch auf der Schiebemuffe. Der erste Führungsstift steht zumindest teilweise radial in die erste Führungsbahn hinein.
An der Schiebemuffe ist mindestens ein Führungselement befestigt, das in eine zweite Führungsbahn eines verstellbaren Maschinenteils eingreift. Die zweite Führungsbahn ist zur ersten Führungsbahn unabhängig an dem Maschinenteil und demnach nicht an dem Gehäuse ausgebildet. Das Maschinenteil ist mittels des Führungselements um die Mittelachse der Abtriebswelle schwenkbar betätigt. Dazu greift das Führungselement radial in die zweite Führungsbahn des Maschinenteils ein. Die zweite Führungsbahn an dem Maschinenteil verläuft an einem ersten Führungsbahnabschnitt im wesentlichen axial mit der Mittelachse der Verstelleinheit gleichgerichtet, lenkt an einem zweiten Führungsbahnab- schnitt jedoch in axiale Richtung und in Umfangsrichtung schräg verlaufend, aus. Im zweiten Führungsbahnabschnitt schließt sich dann ein dritter Führungsbahnabschnitt an, der wieder gleichgerichtet axial mit der Mittelachse verläuft.
In der Verstelleinheit ist weiterhin eine Arretiervorrichtung angeordnet. Die Arretiervorrichtung weist zumindest ein federbelastetes Arretierelement auf, das in eine radiale Richtung gegen die Schiebemuffe vorgespannt ist. Dazu stützt sich das Arretierelement in die andere radiale Richtung an der Grundplatte ab. Die Schiebemuffe weist pro Arretierelement mindestens eine erste Rastvertiefung auf, in der das Arretierelement zumindest in einer Ausgangsstellung der Schiebemuffe verrastet ist. In dieser Stellung wird die Schiebemuffe durch die Vorspannung mindestens einer Feder auf das Arretierelement gehalten und kann dementsprechend nur gegen den Widerstand der Feder aus dieser Stellung bewegt werden. In der Ausgangsstellung sitzt die Schiebemuffe auf der Umfangsverzahnung in einer Position, aus der heraus die Schiebemuffe zum Schwenken des Maschinenteile auf der Umfangsverzahnung axial verschoben werden muss. Die Ausgangsstellung entspricht z.B. dem Betriebszustand Vor- wärtsfahrt in den Kurbelgetriebe.
Zum Verstellen des Maschinenteils, das heißt beispielsweise zum Schwenken des Maschinenteils um eine mit der Verstelleinheit gemeinsame Mittelachse, wird das Gehäuse über die Angriffseinrichtung angetrieben und schwenkt da- bei um die Mittelachse in eine erste Umfangsrichtung. Die erste Führungsbahn bewegt sich dabei relativ zur Führungshülse in Umfangsrichtung um die Mittelachse. Der erste Führungsstift durchläuft dabei die erste Führungsbahn ohne axial beaufschlagt zu sein, weil dieser sich in mit dem nur in Umfangsrichtung ausgerichteten ersten Führungsabschnitt bewegt.
Sobald der von der Umfangsrichtung in axiale Richtung schräg auslenkende zweite Führungsabschnitt der ersten Führungsbahn auf den ersten Führungsstift trifft, wird auf den ersten Führungsstift eine Axialkraft ausgeübt, über die die Führungshülse axial, also gleichgerichtet mit der Mittelachse, mitgenom- men wird. Über die Führungshülse wird die Schiebemuffe aus der Ausgangsstellung bewegt und axial auf der Umfangsverzahnung verschoben. Dabei federt das Rastelement ein und aus der ersten Rastvertiefung heraus und gibt die Schiebemuffe frei. Der maximale axiale Weg, um den die Führungshülse
verschoben werden kann, ist durch den Anteil der axialen Auslenkung von der Umfangsrichtung des schräg verlaufenden zweiten Führungsabschnitts bestimmt. Nach dem der erste Führungsstift den zweiten Führungsabschnitt durchlaufen hat, bewegt sich die Führungsbahn mit dem dritten Führungsab- schnitt gegenüber dem ersten Führungsstift. Da der dritte Führungsabschnitt wieder in Umfangsrichtung ausgerichtet ist, ist die axiale Verstell beweg ung der Führungshülse und damit der Schiebemuffe beendet und dieses, obwohl das Gehäuse noch über die gesamte Länge des dritten Führungsabschnitts weiter in die erste Umfangsrichtung schwenkbar ist.
Das federvorgespannte Rastelement ist auch im Zusammenwirken mit einer oder mehreren Rampen an der Schiebemuffe geeignet, um gezielt Verstellkräfte zu erzeugen. Dabei muss die Schiebemuffe gegen die Federkraft des an der jeweiligen Rampe auf oder absteigenden Rastelements verschoben werden. Die Verstellkraft erhöht oder verringert sich je nach Anstieg der Rampe.
Mit der Schiebemuffe bewegt sich das Führungselement in axiale Richtung. Das Führungselement ist beispielsweise ein zweiter Führungsstift, der in die zweite Führungsbahn an dem Maschinenteile eingreift. Der zweite Führungs- stift durchläuft die zweite Führungsbahn so lange ohne eine Verstellkraft auf die Führungsbahn auszuüben, bis der zweite Führungsstift aus einem axial verlaufenden ersten Führungsbahnabschnitt der Führungsbahn auf den in Umfangsrichtung schräg ausgelenkten zweiten Führungsbahnabschnitt der zweiten Führungsbahn trifft. Wenn der zweite Führungsstift den schräg verlaufen- den zweiten Führungsbahnabschnitt durchfährt, wird eine in Umfangsrichtung bzw. in tangentiale Richtung gerichtete Kraft auf das Maschinenelement ausgeübt, so dass das Maschinenelement um die Mittelachse geschwenkt wird. Das Maschinenelement kann maximal um den Betrag verschwenkt werden, um den der schräg verlaufende zweite Führungsbahnabschnitt insgesamt in Um- fangsrichtung ausgelenkt ist.
In dieser Stellung wird die Schiebemuffe z. B. durch die Vorspannung der Feder auf das Arretierelement und durch Verrasten des Arretierelementes in einer
axial zu der ersten Rastvertiefung entfernten zweiten Rastvertiefung in einem zweiten Betriebszustand solange gehalten, bis das Gehäuse über die Angriffseinrichtung in eine zur ersten Umfangsrichtung entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung angetrieben und um die Mittelachse zumindest solange ge- schwenkt wird, bis der erste Führungsstift wieder auf den zweiten Führungsabschnitt der ersten Führungsbahn im Gehäuse trifft und die Schiebemuffe dadurch in die Ausgangsstellung zurück bewegt wird. Der zweite Betriebszustand ist in dem Kurbelgetriebe beispielsweise die Rückwärtsfahrt.
Es ist weiterhin noch eine dritte Stellung der Schiebemuffe vorgesehenen, die einer Neutralstellung entspricht und die deshalb auf dem Weg zwischen Ausgangsstellung und geschalteten Stellung an der Schiebemuffe ausgeführt ist.
Wie anfangs erwähnt, ist die Verstelleinheit doppelt wirkend. Es wurde dabei schon erwähnt, dass zum Umschalten der Freiläufe der Kraftfluss zwischen der Abtriebswelle und dem Differential getrennt werden muss. Erst dann lassen sich die Freiläufe umschalten. Das Gehäuse weist dazu am nicht gelochten Teil des Bodens umlaufend eine Rampenkontur auf, die aus mindestens einer vorzugsweise jedoch aus drei sich axial aus dem Boden erhebenden und wie- der abfallend verlaufenden Rampen gebildet ist. An dem Boden liegen auf einer gedachten kreisförmigen Umfangsbahn, die über die Rampen verläuft, mindestens ein vorzugsweise jedoch drei Axialverstellelemente an. Die Axialverstellelemente sind mittels axialem Hub betätigt. Der axiale Hub wird wie nachfolgend beschrieben über die Rampenkontur auf die Axialverstellelemente aufgebracht.
Wenn das Gehäuse zum Verstellen des Maschinenteils über die Angriffseinrichtung angetrieben wird und dabei schwenkt, fährt die Rampenkontur relativ zu dem Axialverstellelement an dem Axialverstellelement entlang. Das Axial- verstellelement steigt auf einer Rampe auf und verändert damit axial seine Lage, das heißt, es erzeugt einen Hub, mit dem beispielsweise eine Kupplung getrennt werden kann. Diese Kupplung ist zum Beispiel eine Lamellenkupplung zwischen der Abtriebswelle des Kurbelgetriebes und einem Differenzial. Diese
Bewegung ist von der Bewegung des Führungsstiftes in der ersten Führungsbahn unabhängig, da der axiale Hub ausschließlich über die in axialer Richtung ansteigende Rampenkontur des axial unbeweglich gelagerten Gehäuses erzeugt wird. Der Beginn dieser Bewegung ist jedoch so ausgerichtet, das der Hub, das heißt das Trennen der Kupplung, solange und nur dann ausgeführt wird, wenn der erste Führungsstift den ersten Führungsabschnitt durchläuft. In diesem Betriebszustand wird die Schiebemuffe noch nicht axial betätigt und somit der Freilauf noch nicht geschaltet.
Wenn der erste Führungsstift in den zweiten Führungsabschnitt eintritt, muss das Ausrücken der Kupplung beendet sein, dann beginnt das Schwenken des Maschinenelements. Die Rampenkontur steigt deshalb axial nicht weiter an, sondern bleibt über einen Umfangsbogenabschnitt, der mit dem Schwenkweg des ersten Führungsstiftes in dem zweiten Führungsabschnitt korrespondiert, konstant gleich hoch und bewegt sich gegenüber dem nunmehr nicht axial- hubbeweglichen Axialverstellelement.
Wenn das Schwenken des Maschinenteils beendet ist, d.h. wenn der erste Führungsstift den zweiten Führungsabschnitt verlassen hat, ist das Schwenken des Maschinenteils beendet und die Kupplung muss wieder eingerückt werden. Der erste Führungsstift tritt in den dritten Führungsabschnitt der ersten Führungsbahn ein. Das Gehäuse wird weiter in die erste Umfangsrichtung verdreht, ohne dass die Verstell beweg ung die Lage des Maschinenteils beein- flusst. Mit dem Verlauf des dritten Führungsabschnitts korrespondiert eine in Richtung Boden abfallende Rampenkontur, auf der sich das Axialverstellelement um den Hub wieder axial zurück bewegt und damit die Kupplung wieder eingerückt wird.
In die Freilaufeinheit sind verschiedene Elemente integriert, die die Folgen schlagartigen Umschaltens verhindern sollen. In dem zuvor beschriebenen Beispiel wird durch das Umschalten bei hohen Drehzahlen viel kinetische Energie frei. Außerdem gilt es auch dann dämpfend zu wirken, wenn die Klemmkörper aufgrund ungünstiger kinematischer Verhältnisse durchrutschen.
In dem Fall, in dem ein zuvor beschriebener Käfig in dem Freilauf angeordnet ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass ein Dämpfungselement separat zu dem Käfig angeordnet und abgestützt ist. Davon unabhängig sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Dämpfungselement ein zeit- weise durch zumindest einen der Klemmkörper beaufschlagtes Dämpfungselement gebildet ist, welches begrenzt relativbeweglich zwischen den Klemmkörpern und einer Anlauffläche des Freilaufsterns, vorzugsweise des Innensterns angeordnet ist. Dabei ist mindestens ein Dämpfungselement entweder axial oder radial zwischen dem jeweiligen Klemmkörper und einer Anlauffläche des Freilaufsterns oder der Welle vorgesehen. Mit einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement federelastisch ausgebildet ist.
Davon unabhängig ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Klemmkörper in einem zu dem Käfig separaten Dämpfungskäfig angeordnet sind, und wobei der Dämpfungskäfig mit wenigstens Dämpfungselement im Eingriff steht, wobei das Dämpfungselement zwischen dem Dämpfungskäfig und der Umgebungskonstruktion federelastisch eingespannt ist.
Der Dämpfungskäfig und das Dämpfungselement stehen formschlüssig, alter- nativ reibschlüssig oder über eine Mischform von Form- und Reibschluss miteinander im Eingriff. Das Dämpfungselement steht in der einen Richtung mit dem Dämpfungskäfig form- und/oder reibschlüssig im Eingriff und ist in die von dem Dämpfungselement axial wegweisende Richtung elastisch vorgespannt direkt oder indirekt an der Anlauffläche abgestützt. Das Dämpfungselement stützt sich dabei direkt oder indirekt an der Umgebungskonstruktion, beispielsweise an einem zumindest axial mit dem Freilaufstern fest verbundenen radialen Scheibenabschnitt, ab. Direkt zur Umgebungskonstruktion heißt beispielsweise, dass Reibschluss zwischen dem Dämpfungselement und der Umgebungskonstruktion besteht. Indirekt heißt, dass zwischen Dämpfungselement und Umgebungskonstruktion beispielsweise Scheiben und/oder Federelemente angeordnet sind, mit denen das Dämpfungselement im Form- und/oder Reibschluss steht und die aber zumindest einen Teil der Energie an die Umgebungskonstruktion weitergeben. Der Scheibenabschnitt kann auch separat zu
dem Freilaufstern ausgebildet und zumindest axial an diesem gehalten sein. Alternativ dazu ist das Dämpfungselement an einem Wellenabsatz oder an dem Dämpfungselement einer benachbarten Freilaufeinheit abgestützt. Wenn das Dämpfungselement sich an einem benachbarten Freilaufelement abstützt, ist es möglich, dass das Dämpfungselement auch mit dem benachbarten Freilaufelement, bevorzugt ebenfalls mit einem Dämpfungselement form- und oder reibschlüssig im Eingriff steht.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungsele- ment elastisch nachgiebige Rampen aufweist, die separat zu dem Dämpfungskäfig an der Umgebungskonstruktion abgestützt sind. Die Rampen steigen alle in die gleiche Richtung mit einem Anstieg vorzugsweise über der Umfangsrich- tung und dabei in eine umfangsgerichtete Sperrrichtung des Freilaufs an. Die Rampen können dabei in radiale Richtung über einer Umfangslinie ansteigen oder vorzugsweise in axiale Richtung.
Bei umschaltbaren Freilaufeinrichtungen sind die beide Richtungen Rampen ausgebildet, so dass beim Umschalten von der einen Sperrrichtung in die andere oder aus der Neutralstellung wahlweise in eine beliebige Sperrrichtung der Aufprall der Klemmkörper gedämpft ist.
Vorteile der Erfindung:
- robuster Aufbau - einfacher Aufbau
- kostengünstige Herstellung
- Erhöhung der Lebensdauer des Freilaufs
- Geräuschreduzierung
Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 - Figur 1 zeigt eine Freilaufeinrichtung 34 auf einer Abtriebswelle 14 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kurbelgetriebes. Die Freilaufeinrich- tung 34 ist aus mehreren Freilaufeinheiten 1 gebildet. Im Bild sind insgesamt sechs Stück der Freilaufeinheiten 1 abgebildet. Der jeweilige Freilaufstern 3 einer jeden Freilaufeinheit 1 ist direkt an der Abtriebswelle 14 ausgebildet. Der jeweilige Freilaufring 2 ist jeweils ein Außenring 15. Die einzelnen Klemmkörper 4 der Freilaufeinheiten 1 sind in einem gemeinsamen Käfig 5 geführt. Der Käfig 5 der Freilaufeinrichtung 34 mit der Verstelleinheit 35 gekoppelt. Der Verstelleinheit 35 schließt sich axial eine nicht näher beschriebene Kupplung 36 an.
Figuren 2, 3, 4 und 5 - Figur 2 zeigt die Verstelleinheit 35 in einem Längs- schnitt entlang der Mittelachse 37 der Abtriebswelle 14. Figur 3 zeigt eine Gesamtansicht der Verstelleinheit 35 und deren Verbindung mit den Käfig 5. Figur 4 zeigt auch eine Gesamtansicht der Verstelleinheit 35, jedoch von der anderen Seite.
Die Verstelleinheit 35 weist ein topfartig ausgebildetes Gehäuse 38 auf. In oder an dem Gehäuse 38 ist mindestens eine Kulisse ausgebildet. Die Kulisse ist mindestens aus einer ersten Führungsbahn 39 gebildet.
Figur 2 - Die Verstelleinheit 35 ist mit einer Schiebemuffe 40 versehen. Die Schiebemuffe 40 sitzt axial, also gleichgerichtet mit der Mittelachse 37 der Abtriebswelle 14, verschiebbar auf einer Umfangsverzahnung 41 einer Grundplatte 42 der Verstelleinheit. Die Umfangsverzahnung 41 ist an der Grundplatte 42 fest. Auf der Schiebemuffe 40 sitzt eine Führungshülse 43. Die Führungshülse 43 ist um die Mittelachse 37 der Verstelleinheit 35 zumindest schwenkbeweg- lieh gelagert. Zur Mittelachse 37 umfangsgerichteten schwenkbaren Lagerung der Führungshülse 43 auf der Schiebemuffe 40 dient eine Gleitlagerung 45. Die Grundplatte 42 ist zum Beispiel hülsenförmig ausgebildet, umgreift den Zapfen 52 der Abtriebswelle 14 und sitzt auf diesem fest- oder verdrehbar bzw.
verschiebbar. Aus der Führungshülse 43 steht radial ein erster Führungsstift 44 hervor. Der erste Führungsstift 44 ist einteilig mit der Führungshülse 43 aus Blech ausgebildet und greift radial in die an dem Gehäuse 38 ausgebildete erste Führungsbahn 39 (Kulisse) ein.
Das Gehäuse 38 ist mittels wenigstens eines Wälzlagers 49 axial fest aber radial um die Mittelachse 37 der der Verstelleinheit 35 drehbar auf der Grundplatte 42 gelagert. Außerdem ist das Gehäuse 38 mit einer geeigneten getrieblichen Angriffseinrichtung zumindest um die Mittelachse 37 schwenkbe- weglich antreibbar. Die Angriffseinrichtung ist eine Außenverzahnung 50 für den verzahnten Eingriff eines nicht dargestellten Antriebs.
Figuren 3, 4 und 5 - Die erste Führungsbahn 39 ist an einem ersten Führungsabschnitt 46 im wesentlichen in Umfangsrichtung um die Mittelachse 37 der Abtriebswelle 14 ausgerichtet, lenkt jedoch zumindest an einem zweiten Führungsabschnitt 47 schräg, in axiale Richtung und Umfangsrichtung gleichzeitig verlaufend, aus. Dem zweiten Führungsabschnitt 47 schließt sich dann ein wieder in Umfangsrichtung ausgerichteter dritter Führungsabschnitt 48 an.
Figur 5 - Das Gehäuse ist in Figur 5 als Einzelteil dargestellt und topfartig ausgebildet. Der Boden 51 des Topfes ist gelocht. Durch den Boden 51 des Topfes greifen die Grundplatte 42 und der Zapfen 52 der Abtriebswelle 14 hindurch. Der Mantel des Topfes ist bezüglich der Durchmesser abgestuft. An einem hohlzylindrischen Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser ist der Lager- sitz für den Außenring 55 des Wälzlagers 49 ausgebildet, mit dem der Topf auf der Grundplatte 42 gelagert ist (Figur 2).
In einen hohlzylindrischen Abschnitt 54 mit größerem Durchmesser ist die erste Führungsbahn 39 eingebracht. Dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser schließt sich ein Rand 56 des Topfes an. An dem Rand 56 ist außen die Außenverzahnung 50 ausgebildet.
Figuren 2 und 3 - Im Inneren des hohlzylindrischen Abschnittes 54 mit dem größeren Durchmesser sind die Umfangsverzahnung 41 , die Schiebemuffe 40 und die Führungshülse 43 angeordnet. An der Schiebemuffe 40 sind umfangs- seitig drei Führungselemente 57 befestigt, von denen nur eines in den Darstel- lungen sichtbar ist. Das jeweilige Führungselement kann nur aus einem radial gerichteten Stift, Vorsprung oder anderem gebildet sein bzw. ist, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, durch einen radial gerichteten Stift und ein Radiallager in Form eines Nadellagers gebildet. Der Käfig 5 ist mittels des Führungselements 57 um die Mittelachse 37 der Abtriebswelle 14 schwenkbar be- tätigt. Dazu greift das Führungselement 57 radial in die zweite Führungsbahn 58 ein. Die Führungsbahnen 58 sind an axialen Verlängerungen 59 des Käfigs 5 ausgebildet.
Figur 6 - Der erfindungsgemäße Käfig 5 ist in Figur 6 als Einzelteil ohne Vor- spannelemente dargestellt und weist an drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten axialen Verlängerungen 59 jeweils eine der Führungsbahnen 58 auf. Die zweite Führungsbahn 58 verläuft an einem kurzen ersten Führungsbahnabschnitt 60 im wesentlichen axial mit der Mittelachse der Verstelleinheit gleichgerichtet, lenkt an einem zweiten Führungsbahnabschnitt 61 jedoch in axiale Richtung und in Umfangsrichtung schräg verlaufend aus. Dem zweiten Führungsbahnabschnitt 61 schließt sich dann ein dritter Führungsbahnabschnitt 62 an, der wieder gleichgerichtet axial mit der Mittelachse 37 verläuft.
Figur 2 - In der Verstelleinheit 35 ist weiterhin eine Arretiervorrichtung 63 an- geordnet. Die Arretiervorrichtung 63 weist zumindest ein federbelastetes Arretierelement 64 in Form einer Kugel auf, das in eine radiale Richtung gegen die Schiebemuffe 40 vorgespannt ist. Die Schiebemuffe 40 weist pro Arretierelement 64 mindestens eine Rastvertiefung 65 auf, in der das Arretierelement 64 zumindest in einer Ausgangsstellung der Schiebemuffe 40 verrastet ist.
Figur 5 - Das Gehäuse 38 weist am Boden 51 umlaufend eine Rampenkontur 65 auf, die aus mindestens einer vorzugsweise jedoch aus drei sich axial aus
dem Boden 51 erhebenden und wieder abfallend verlaufenden Rampen 66 gebildet ist.
Figuren 4 und 1 - An dem Boden 51 liegen auf einer gedachten kreisförmigen Umfangslinie, die über die Rampen 66 verläuft, mindestens ein, vorzugsweise jedoch drei Axialverstellelemente 67 in Form von Rollen an. Die Wirkverbindung zwischen der Verstelleinheit 35 und der Kupplung 36 geht aus Figur 1 hervor. Die Axialverstellelemente 67 laufen in die eine Richtung an der Rampenkontur 65 ab. In die andere axiale Richtung liegen die Axialverstellelemente gegen die Kupplung 36 an. Relativbewegungen der Verstelleinheit 35 bzw. der Axialverstellelemente 67 gegenüber der Kupplung 36 in Umfangsrichtung sind durch ein Axiallager 68 mit geringer Reibung möglich.
Figur 6 - Der Käfig 5 ist mit allen Reihen Käfigtaschen 24 aller Freilaufeinheiten 1 der Freilaufeinrichtung 34 versehen, die in Umfangsrichtung durch die Stege 10 voneinander getrennt sind. Alternativ zu der einteilig ausgebildeten Variante des Käfigs 5 ist es denkbar, dass dieser aus mehreren miteinander gekoppelten Einzelteilen gebildet ist.
Figur 7 - Figur 7 zeigt einen Ausschnitt einer Freilaufeinrichtung 1 , die als umschaltbarer Rollenfreilauf ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Freilaufeinheit 1 weist einen Freilaufring 2, der als Außenring 15 ausgeführt ist, einen Freilaufstern 3, der ein Innenstern ist, Klemmkörper 4 zwischen dem Freilaufring 2 und dem Freilaufstern 3, einen Käfig 5 und einen Dämpfungskäfig 11 auf. Der Freilaufstern 3 ist in diesem Fall direkt an einer Welle 7 beispielsweise an einer Abtriebswelle 14 ausgebildet.
Der Freilaufstern 3 weist mehrere Paare Flanken einander gegenüberliegender Sperrflächen 8 auf. Zwischen dem Freilaufring 2 und dem Freilaufstern 3 ist eine Reihe umfangsseitig zueinander auf Abstand gehaltener Klemmkörper 4 angeordnet. Die Klemmkörper 4 sind als Rollen ausgebildet.
Jeder Klemmkörper 4 ist zwischen einem Paar der zuvor genannten Flanken (Sperrflächen 8) angeordnet. Die Freilaufeinrichtung 1 weist außerdem mindestens ein Spannelement 9 pro Klemmkörper 4 auf. Das jeweilige Spannelement 9 ist jeweils eine Feder, die an den Stegen 10 des Käfigs 5 abgestützt und gehalten ist. Der Klemmkörper 4 wird mittels des Spannelements 9 in einen Spalt zwischen dem Freilaufstern 3 und dem Außenring gedrückt. Die Klemmkörper 4 sind mittels des Käfigs 5 umfangsseitig durch die Stege 10 auf Abstand gehalten.
Der Dämpfungskäfig 11 ist separat zu dem Käfig 5 angeordnet und mit Stegen 12 ausgebildet. Die Stege 12 weisen rampenartig ausgebildete Abschnitte 13 auf, von denen jeder einen Klemmkörper 4 zugewandt ist.
Figur 8 - Figur 8 ist die Freilaufeinrichtung 1 auf einer Abtriebswelle 14 eines nicht weiter dargestellten Kurbelgetriebes in einem Teilschnitt durch die Außenringe 15 gezeigt. Figur 9 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Freilaufanordnung. Pro Außenring 15 kommt eine Freilaufeinrichtung 1 zur Anwendung. Die Außenringe 15 sind in diesem Falle die Freilaufringe 2 (Außenringe) und gelenkig mit jeweils einem Pleuel verbunden.
Die Freilaufeinheiten 1 sind axial nebeneinander auf der Abtriebswelle 14 angeordnet und untereinander axial aneinander abgestützt. Die in der Anordnung äußeren Freilaufeinheiten 1 sind axial an Absätzen 16 und 17 des Freilaufsterns 3 abgestützt. Die Freilaufeinheiten 1 sind in den Darstellungen nach Figur 8 und 9 nicht vollständig dargestellt. Der Käfig 5 fehlt in der Darstellung nahezu vollständig. Stattdessen ist der ursprünglich radial und koaxial innerhalb des Käfigs 5 angeordnete Dämpfungskäfige 11 sichtbar. Sichtbar sind jedoch auch noch die vom Käfig 5 losgelöst dargestellten Spannelemente 9. Die Spannelemente 9 bestehen aus einem Grundkörper 115 und zwei Feder- elementen 116 gebildet. Die zwei Federelemente sind jeweils zwei schräg in axiale Richtung voneinander gespreizte Schenkel 117. Die Schenkel 117 jeweils eines Federelements 116 sind gegen die Klemmkörper vorgespannt.
In der Freilaufanordnung sind insgesamt sechs der Dämpfungskäfige 11 nebeneinander angeordnet. Zwischen den Stirnseiten der Dämpfungskäfige 11 und den Absätzen. 16 und 17 sowie zwischen den Stirnseiten der aneinander abstützenden Dämpfungskäfige 11 ist jeweils eine oder sind zwei Dämpfungs- elemente 6 in Form von Wellfedern 21 angeordnet. Die Dämpfungskäfige 11 sind über die jeweilige Wellfedern 21 und die Wellfedern 21 wiederum sind entweder an Anlaufflächen 18 der Absätze 16 oder 17 des Freilaufsterns 3 axial abgestützt oder weisen stirnseitig selbst einander axial zugewandte Anlaufflächen 19 auf und sind begrenzt relativbeweglich zwischen den Klemmkör- pern 4 und den Anlaufflächen 18 bzw. 19 angeordnet. Jeder Dämpfungskäfig 11 weist mehrere umfangsseitig zueinander benachbarte Kerben 20 auf. Die Wellfedern 21 sind jeweils durch eine Scheibe 22 voneinander oder von den Absätzen 16 bzw. 17 getrennt, die alternativ Anlaufflächen aufweisen können. Die jeweilige Scheibe 22 ist beispielsweise ein Sicherungsring auf der Ab- triebswelle 14 bzw. dem Freilaufstern 3. Die zwischen den Wellfedern 21 angeordneten Scheiben 22 weisen gleichzeitig zwei voneinander weg gewandte der Anlaufflächen 19 auf, die alternativ, wenn zwei Wellfedern direkt aneinander liegen, auch an den Wellfedern ausgebildet sein können. Durch die Wellfedern 21 ist das Dämpfungselement federelastisch ausgebildet.
Bezugszeichenliste
Claims
1. Freilaufeinheit (1 ) mit wenigstens einem Freilaufstern (3), einem Frei- laufring (2) und Klemmkörpern (4) zwischen dem Freilaufstern und dem
Freilaufring (2) sowie mit einem Käfig (5), indem die Klemmkörper (4) geführt sind, wobei die Klemmkörper (4) zum Umschalten der Freilaufeinheit (1 ) mittels einer Umschaltmechanismus beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltmechanismus durch den Käfig (5) selbst und durch mindestens eine mit dem Käfig (5) gekoppelte
Verstelleinheit (35) gebildet ist, wobei der Käfig (5) mittels der Verstelleinheit (35) schwenkantreibbar ist.
2. Freilaufeinrichtung (34) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (34) aus mehreren der Freilaufeinheiten (1 ) gebildet ist, wobei der Käfig mehrere Reihen axial nebeneinander angeordneter Klemmkörpern (4) aufnimmt, wobei jeder der Reihen Bestandteil einer der Freilaufeinheiten (1 ) ist.
3. Kurbelgetriebe mit wenigstens einer Freilaufeinheit (1 ) nach Anspruch 1 , wobei jeder Freilaufring (2) jeder der Freilaufeinheiten (1 ) gelenkig mit einem Pleuel des Kurbelgetriebes verbunden ist.
4. Verstelleinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (35) ist doppeltwirkend ist und dabei auf der einen Seite der Verstelleinheit (35) eine Schwenkbewegung und auf der anderen Seite der Verstelleinheit (35) ein Axialhub erzeugbar ist.
5. Verstelleinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (35) aus einem drehbar antreibbaren Gehäuse (38) mit wenigstens einer umfangsorientierten und in ihrem Verlauf von der Um- fangsrichtung abweichende Führungsbahn (39), aus einer Schiebemuffe (40), welche axial verschiebbar auf einer Umfangsverzahnung (41 ) sitzt, wobei die Umfangsverzahnung (41 ) zu einer Basis (14) fest ist, aus einer Führungshülse (43), welche drehbar auf der Schiebemuffe (40) gelagert ist, wobei die Schiebemuffe (40) mittels der Führungshülse axial betätigbar ist, aus einem Führungsstift (44), welcher in die Führungs- bahn (39) eingreift, aus einem Führungselement (57), welches axial durch die Schiebemuffe (40) verschiebbar ist und welches in eine zweite Führungsbahn (58) des Käfigs (5) eingreift, gebildet
6. Verstelleinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- Stelleinheit mit mindestens einer Arretiervorrichtung (63) versehen ist, wobei die Arretiervorrichtung (63) federnd nachgiebig in ein schwenkbares Element der Verstelleinheit (35) verrastbar und ist, wodurch die Verstelleinheit (35) zumindest in einer Ausgangsstellung nicht schwenkbar verrastbar ist.
7. Kurbelgetriebe mit wenigstens einer Freilaufeinheit und wenigstens einer Verstelleinheit (35) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verstelleinheit (35) auf der einen Seite eine Schwenkbewegung auf wenigstens die Freilaufeinheit (1 ) und auf der anderen Seite ein axialer Hub auf eine Kupplung (36) ausübbar ist, wobei das Kurbelgetriebe und die Freilaufeinheit (1 ) mittels der Kupplung (36) wieder einrückbar voneinander trennbar sind.
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