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Die
Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung mit einer Dämpfung,
insbesondere zur Verwendung in einem Kurbel-CVT-Getriebe, und ein
Kurbel-CVT-Getriebe mit einer solchen Freilaufeinrichtung mit Dämpfung.
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Ein
Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der
EP 1 650 071 A2 bekannt.
Auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug
auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, ist eine verstellbare
Exzenterantriebsordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über
pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen
Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe eine Ausgangs-
oder Abtriebswelle bildet. Durch die Übertragung des Hubs
der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die getriebene
Welle wird diese angetrieben, wobei die Freilaufeinrichtungen zwischen
den pleuelartigen Verbindungselementen und der getriebenen Welle
vorgesehen sind. Die antreibende Kurbelwelle und die Abtriebswelle
bzw. getriebene Welle sind zueinander parallel ausgerichtet und
in einem Getriebegehäuse jeweils verdrehbar gelagert. Von
einem Verbrennungsmotor wird Drehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet
und durch das Kurbel-CVT-Getriebe an die Abtriebswelle übertragen.
Je nach Position der Exzenterbauteile bezüglich der Drehachse
der Antriebswelle wird die Exzentrizität der Exzenterbauteile
und damit deren Drehachse gegenüber der Antriebswelle verändert,
wodurch der von den pleuelartigen Verbindungselementen auf die Abtriebswelle übertragene
Hub und damit die Übersetzung des Getriebes eingestellt
werden kann. An der Abtriebswelle kann das Drehmoment beispielsweise
zum Antreiben von Rädern eines Fahrzeugs abgegriffen werden.
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In
der Regel sind in einem Kurbel-CVT-Getriebe in Axialrichtung der
Kurbelwelle hintereinander mehrere Exzentereinheiten angeordnet,
an denen jeweils pleuelartige Verbindungselemente angebracht sind
und die mit einer entsprechenden Anzahl von Freilaufeinheiten auf
der Abtriebsseite des Getriebes in Verbindung stehen.
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Die
Freilaufeinheiten können als nicht schaltbare oder umschaltbare
Freiläufe vorgesehen sein. Im ersteren Fall wird in einer
Relativrotationsrichtung eines Außenrings einer Freilaufeinheit
und der Abtriebswelle bzw. eines damit fest verbundenen Innenrings
eine Sperrwirkung erzielt und in der anderen Relativrotationsrichtung
keine Sperrwirkung erzielt. Bei umschaltbaren Freiläufen
sind zwei Blockierpositionen vorgesehen, in denen die beiden Bauteile in eine
erste bzw. eine zweite Relativdrehrichtung blockieren und somit
in die erste und zweite Drehrichtung gemeinsam verdreht werden.
Dadurch kann die Drehrichtung der Abtriebswelle verändert
werden, so dass mittels der umschaltbaren Freiläufe beispielsweise
ein Rückwärtsgang realisiert werden kann.
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Eine
solche Freilaufeinrichtung weist in der Regel einen Außenring
auf, der konzentrisch um ein polygonartiges Profil der Abtriebswelle
vorgesehen ist. Zwischen dem polygonartigen Profil und dem Außenring
sind Roll- bzw. Klemmkörper vorgesehen, die bezüglich
des Innenrings, der das polygonartige Profil aufweist, und dem Außenring
zumindest zwei Positionen in Umfangsrichtung einnehmen können, nämlich
eine erste Position, in der sie eine Verdrehung des Innenrings und
des Außenrings zueinander blockieren, und eine zweite Position,
in der der Innenring und der Außenring relativ zueinander
frei verdreht werden können (Freilauf). Die erste Position wird
im Folgenden auch als Klemm- oder Sperrposition bezeichnet.
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Bei
einer in der
EP 1 650
071 A2 beschriebenen Freilaufeinrichtung sind zur Anpressung
und Dämpfung der Rollen an den Innen- bzw. Außenring V-förmige
Blattfedern, die an einem Stift gelagert sind, vorgesehen, mit denen
die Freilaufrollen oder Klemmkörper an den Innenring mit
dem polygonartigen Profil bzw. den Außenring angepresst
werden. Durch das Vorsehen der V-förmigen Feder werden Eigenbewegungen
und Schwingungen der Freilaufrollen vermieden, damit die Rollen
stets ideal an den Spalt angepresst werden und Zustände
vermieden werden, in denen Schlupf entsteht, wenn die Rollen mit
dem Außenring nicht in Eingriff gelangen. Die V-förmige
Blattfeder stützt sich jeweils mit ihren beiden Schenkeln
an einer Rolle und somit an zwei gegenüberliegenden bzw.
benachbarten Rollen ab. Somit werden auf jede Rolle zwei Kraftkomponenten ausgeübt,
da zwei benachbarten Blattfedern auf eine Rolle wirken. Die resultierende
Kraft ist derart gewählt, dass sie nahe der Selbsthemmung
der Rollen wirkt, um eine hohe Reibkraft zu erzielen, ohne die Rolle
einzuklemmen. Alternativ kann die Anpressung nahe der Selbsthemmungsgrenze
bei der in der
EP 1 650
071 A2 beschriebenen Ausführungsform auch mittels
einer einseitig wirkenden Feder geschehen. Bei der Verwendung der
Freilaufdämpfung, die in der Nähe der Selbsthemmungsgrenze
arbeitet, besteht jedoch die Gefahr, dass bei hohem Reibwert die
Rolle bzw. der Klemmkörper in der Bremseinrichtung stecken
bleibt und somit nicht in die Freilaufposition des Freilaufs zurückbewegt
wird. Bei kleinem Reibwert ist es möglich, dass die Dämpfung
insgesamt nicht ausreicht.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Freilauf mit einer
Dämpfungseinrichtung vorzusehen, bei dem die Gefahr der
Selbsthemmung minimiert ist und der somit zuverlässig arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Freilaufeinrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein
Kurbel-CVT-Getriebe mit einer Freilaufeinrichtung ist durch Anspruch
12 definiert.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, neben einer Dämpfungseinrichtung
eine separat davon ausgebildete Grundvorspannungseinrichtung in der
Dämpfungseinrichtung vorzusehen, mit der der Rollkörper
in einer ersten Umfangsrichtung, nämlich der Sperrrichtung
des Freilaufs, vorbelastet wird und Richtung Klemmspalt der Freilaufeinrichtung
gedrückt wird. Die Dämpfungseinrichtung weist
weiter einen separat davon ausgebildeten Dämpfungsmechanismus
auf, der nur dann oder verstärkt dann auf die Rollkörper
wirkt, wenn die Rollkörper aus der Sperrposition des Freilaufs
in die Freilaufposition bewegt werden, und dabei die Bewegung der
Rollkörper dämpft. Somit muss die Anpressung durch
den Dämpfungsmechanismus und/oder der Grundvorspannungseinrichtung
nicht in der Nähe der Selbsthemmungsgrenze liegen, sondern
ist vielmehr entsprechend den tatsächlich auftretenden
Kräften im jeweiligen Betriebszustand angepasst.
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Insbesondere
wird somit eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die einen Außenring,
einen Innenring und mehrere zwischen dem Außenring und
dem Innenring angeordnete Rollkörper aufweist. Der Innenring
ist vorzugsweise mit einem polygonartigen Profil versehen, so dass
die Rollkörper zwischen dem Außenring und dem
Innenring eine Freilaufeinrichtungssperrposition und eine Freilaufposition
einnehmen können. Weiter ist zwischen benachbarten Rollkörpern
(in Umfangsrichtung) eine Dämpfungseinrichtung angeordnet,
wobei die Dämpfungseinrichtung eine Grundvorspannungseinrichtung
zum Vorbelasten eines Rollkörpers in einer ersten Umfangsrichtung
(Sperrrichtung des Freilaufs) und einen Dämpfungsmechanismus
zum Dämpfen der Bewegung des Rollkörpers in einer
zweiten Umfangsrichtung (Bewegung aus der Sperrposition in die Freilaufposition)
aufweist. Somit wird die Grundvorspannung über die Grundvorspannungseinrichtung
erzeugt, und wirkt auf den Rollkörper, beispielsweise eine
Rolle, dass dieser stets in einer Anpressposition zwischen Außenring
und Innenring gehalten wird. Im Augenblick des Lösens der
Sperrposition des Rollkörpers entsteht eine Differenzgeschwindigkeit
zwischen dem Rollkörper und dem Innenring mit dem polygonartigen
Profil. Diese Differenzgeschwindigkeit, die zu einem Schwingen des
Rollkörpers führen kann, wird durch den Dämpfungsmechanismus weggedämpft,
so dass der Rollkörper beim nächsten Eingriff
in den Spalt des Freilaufs (Sperrposition) beruhigt vor dem Spalt,
d. h. in einer definierten Ausgangsposition, liegt. Somit sorgt
der Dämpfungsmechanismus dafür, dass die kinetische
Differenzenergie zwischen dem Rollkörper und dem polygonartigen
Profil des Innenrings absorbiert wird, z. B. indem sie in Reibungsenergie
(Wärme) umgewandelt und abgeführt wird.
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Bevorzugter
Weise ist zwischen jedem Paar von in Umfangsrichtung benachbarten
Rollkörpern eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen.
Damit kann auf jeden Rollkörper eine Dämpfungseinrichtung
wirken und jeder Rollkörper gedämpft werden. Dies
gewährleistet einen gleichmäßigen Betrieb
der Freilaufeinrichtung. Dabei sind bevorzugt alle Dämpfungseinrichtungen
gleich gestaltet, wobei jedoch innerhalb eines Freilaufs grundsätzlich
auch verschiedene Dämpfungseinrichtungen zum Einsatz kommen
können oder nur ein Teil der Rollkörper gedämpft
sein kann.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform wird die Grundvorspannungseinrichtung
durch eine Federeinrichtung gebildet, die entweder direkt oder indirekt über
ein Zwischenelement auf den Rollkörper drückt.
Durch die Federeinrichtung kann somit jeder Rollkörper
mit einer geeigneten Federkraft (beispielsweise etwa das 5 bis 30-fache
des Rollengewichts bei tangential wirkender Kraft) in den Spalt
(Klemmspalt) zwischen Außenring und Innenring der Freilaufeinrichtung
gedrückt werden. Dabei können, je nach Ausbildung
des Kontakts zwischen dem Rollkörper und der Federeinrichtung
Schraubenfedern, Blattfedern oder Ähnliches als Grundvorspannungsfeder
zum Einsatz kommen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform weist der Dämpfungsmechanismus
eine Reibeinrichtung auf, die vorzugsweise ihrerseits federbelastet ist.
Insbesondere wird durch die Reibeinrichtung die kinetische Energie,
die es abzudämpfen gilt, in Reibenergie (Wärme)
umgewandelt und somit die Bewegung des Rollkörpers gedämpft.
Beispielsweise kann eine Federeinrichtung (Dämpfungsfeder)
in Reibkontakt mit dem Rollkörper sein, wobei beispielweise
ein an einer Schraubenfeder vorgesehener Hebel, ein Blattfederbereich
oder Ähnliches dafür verwendet werden können.
Je nach Ausgestaltung kann das andrückende Element und
damit das Reibelement am Rollkörper das gleiche oder ein
anderes sein, das auch zum Aufbringen der Grundvorspannung auf den Rollkörper
mit diesem Eingriff ist.
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Vorzugsweise
ist die Dämpfungsfeder über eine Freilaufeinrichtung,
beispielsweise Freilaufrollen gelagert, so dass sie in einer Dreh-
bzw. Bewegungsrichtung die Bewegung des Roll körpers nicht
blockiert oder behindert und in der anderen Richtung gegen den Rollkörper
reibt, um die Dämpfungswirkung aufzubringen. Somit kann
durch die Freilaufeinrichtung in diesem Fall die Dämpfungsfeder
in einer ersten Position gehalten werden, in der sie die Bewegung
der Rollkörper dämpft, oder in einer zweiten Position
gehalten werden, in der sie zumindest soweit beweglich ist, dass
die Rollkörper nicht gedämpft werden und auf sie
keine Kraft aufgebracht wird.
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Alternativ
ist die Dämpfungsfeder mit der Dämpfungsfreilaufeinrichtung
derart in Wechselwirkung, dass beispielsweise ein Bremshebel an
einem Innenring einer Dämpfungsfreilaufeinrichtung fest angebracht
ist, während die Dämpfungsfeder mit einem Außenring
der Dämpfungsfreilaufeinrichtung über einen Reibkörper
in Reibkontakt steht. Bei der Bewegung des Rollkörpers
aus der Sperrposition in die Freilaufposition wird der Bremshebel
in einer Drehrichtung verschwenkt, in der die Dämpfungsfreilaufeinrichtung
blockiert, so dass Innenring und Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung
zusammen verdreht werden und somit die Dämpfungswirkung
der Reibeinrichtung, die auf den Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung
wirkt, genutzt wird. In der anderen Drehrichtung drehen der Innen-
und der Außenring der Dämpfungsfreilaufeinrichtung
relativ zueinander, so dass durch die Grundvorspannungseinrichtung
auf den Bremshebel ohne Dämpfung durch die Reibeinrichtung
die Grundvorspannungskraft aufgebracht werden kann, da der mit dem
Reibkörper in Reibkontakt stehend Außenring der
Dämpfungsfreilaufeinrichtung bei einer Drehung des Innenrings
nicht mitgedreht wird.
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Nach
einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Dämpfungseinrichtung
durch eine Hydraulikeinrichtung gebildet. Dazu ist die gesamte Freilaufeinrichtung
mit Hydraulikfluid gefüllt. Insbesondere ist vorzugsweise
der Rollkörper der Freilaufeinrichtung in einem Rollenkäfig
gelagert, der seinerseits einen Kolben einer Hydraulikeinrichtung
bildet und durch die Grundvorspannungseinrichtung vorbelastet wird.
Der Kolben vergrößert bzw. verkleinert einen Ölraum
durch seine Kolbenbewegung, die mit der Bewegung des Rollkörpers
einhergeht, wobei bei einer Verringerung des Volumens des Ölraums
Hydraulikfluid, das sich im Ölraum befindet, über
eine Blende abgeführt werden kann und somit die Bewegung
des Kolbens und des Rollkörpers gedämpft wird.
Zur Herstellung des Hydraulikkreislaufs ist zur Blende vorzugsweise
parallel geschaltet ein Rückschlagventil vorgesehen, so
dass eine richtungsabhängige Dämpfung erreicht
wird. Wird der Kolben mit dem Rollkörper in Richtung Klemmspalt,
d. h. Sperrposition des Freilaufs, bewegt, so ist das Rückschlagventil
offen und damit die Dämpfung ausgeschaltet. Bei einer Bewegung
in der anderen Richtung ist das Rückschlagventil geschlossen
und somit die Dämpfung eingeschaltet.
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Die
Dämpfungseinrichtung kann an einem mit dem Innenring fest
verbundenen oder einstückig damit gebildeten Gleitlagerkörper
ausgebildet sein. Der Gleitlagerkörper kann an der Innenfläche
des Außenrings gleiten.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten
Figuren beschrieben, in denen:
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1 eine
Schnittansicht senkrecht zur Axialrichtung durch eine erste Ausführungsform
der Freilaufeinrichtung ist;
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2 einen
Ausschnitt aus 1 zeigt, wobei die Rollkörper
in einer Sperrposition sind;
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3 den
Ausschnitt aus 2 zeigt, wobei die Rollkörper
bei einer Bewegung aus der Sperrposition in die Freilaufposition
sind;
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4 eine
zweite Ausführungsform der Freilaufeinrichtung in einer
Ansicht entsprechend 1 ist;
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5 ein
Ausschnitt aus der Freilaufeinrichtung gemäß 4 ist,
wobei die Rollkörper in einer Sperrposition sind;
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6 der
Ausschnitt aus 5 ist, wobei die Rollkörper
in einer Bewegungsposition zwischen Sperrposition und Freilaufposition
sind;
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7 eine
dritte Ausführungsform der Freilaufeinrichtung in einer
Ansicht entsprechend 1 ist;
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8 einen
Ausschnitt aus 7 zeigt, wobei die Rollkörper
in einer Sperrposition sind; und
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9 den
Ausschnitt aus 8 zeigt, wobei die Rollkörper
in einer Freilaufposition sind.
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1 zeigt
in einer Ansicht im Schnitt senkrecht zur Axialrichtung einer Abtriebswelle
eines Kurbel-CVT-Getriebes eine erste Ausführungsform einer Freilaufeinrichtung 10.
Die Freilaufeinrichtung enthält einen Außenring 12,
an dem ein Pleuelauge 14 zum Anlenken von pleuelartigen
Verbindungselementen (nicht dargestellt) zur Herstellung eines Übertragungsmechanismus
von der Eingangswelle des Getriebes auf eine Ausgangswelle gebildet
ist. Der Außenring 12 weist eine im Wesentlichen
zylindrische (kreiszylindrische) Innenfläche 13 auf.
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Konzentrisch
zum Außenring 12 ist ein Innenring 16 vorgesehen,
der einstückig mit der Abtriebswelle eines Getriebes beispielsweise
gebildet sein kann oder durch Verklemmen bzw. Verspannen mehrerer
Freilaufeinheiten die Abtriebswelle des Getriebes bildet. Der Innenring 16 weist
an seinem Außenumfang ein polygonartiges Profil 17 auf.
Zwischen dem Innenring 16 und dem Außenring 12 sind mehrere
(sechs in dieser Ausführungsform) Rollkörper 18 vorgesehen,
die in einem gemeinsamen Käfig gehalten und geführt
sein können. Die Rollkörper 18 sind mit
der Innenfläche 13 des Außenrings 12 und der
polygonartigen Fläche 17 des Innenrings 16 in Anlage
und können entlang der polygonartigen Flächen
des Innenrings 16 relativ dazu derart in Umfangsrichtung
durch Abwälzen auf dem Innen- bzw. Außenring verschoben
werden, dass sie eine Sperrposition zwischen dem Außenring 12 und
dem Innenring 16 oder eine Freigabeposition zwischen dem
Außenring 12 und dem Innenring 16 vorsehen,
so dass der Innenring 16 und der Außenring 12 nur
gemeinsam miteinander verdreht werden können bzw. in einer
Freilaufposition sind, in der sie relativ zueinander drehbar sind.
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Der
Innenring 16 ist ferner jeweils in den Bereichen zwischen
zwei benachbarten Rollkörpern 18 in Umfangsrichtung
mit einem Gleitlagerkörper 20 versehen. Der Gleitlagerkörper 20 ist
in der 1 dargestellten Ausführungsform einstückig
mit dem Innenring 16 gestaltet und erstreckt sich vom polygonartigen
Profil 17 des Innenrings 16 radial nach außen.
Der Gleitlagerkörper 20 zentriert den Außenring 12 bezüglich
des Innenrings 16. In den Gleitlagerkörper 20 ist
ferner eine Dämpfungseinrichtung (allgemein mit 22 bezeichnet)
für die Rollkörper 18 eingebracht. Die
Dämpfungseinrichtung 22 beinhaltet ihrerseits
sowohl eine Grundvorspannungseinrichtung 24, mit welcher
die Rollkörper 18 in den Klemmspalt zwischen dem
Außenring 12 und dem Innenring 16 vorbelastet
werden (in den Figuren entgegen dem Uhrzeigersinn), sowie einen
Dämpfungsmechanismus 26, welcher die Bewegung
der Rollkörper 18, wenn sie aus den Klemmspalt
in die Freilaufposition bewegt werden, dämpft.
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Die
Grundvorspannungseinrichtung 24 weist in der in 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform eine Schraubenfeder als Grundvorspannungsfeder 28 auf,
die in einer Ausnehmung 29 am Gleitlagerkörper 20 gelagert
ist. Die Grundvorspannungsfeder 28 wirkt in einer im Wesentlichen
radialen Richtung gegen den Rollkörper 18, wobei
in der dargestellten Ausführungsform kein Übertragungs-
oder Zwischenelement zwischen der Grundvorspannungsfeder 28 und
dem Rollkörper 18 vorgesehen ist. Nach Bedarf
kann ein solches Übertragungselement zwischengeschaltet
werden. Für jeden der Rollkörper 18 ist
eine Grundvorspannungsfeder 28 vorgesehen.
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Der
Dämpfungsmechanismus 26 der Dämpfungseinrichtung 22 weist
eine Blattfeder 30 als Dämpfungsfeder auf, die
in einer Ausnehmung des Gleitlagerkörpers 20 lose
gehalten ist und durch eine Freilaufrollenanordnung 32 in
eine gespannt, d. h. nicht lose bewegliche Lage gebracht werden
kann. Die Blattfeder 30 weist eine Reibfläche 31 auf,
mit der sie in Anlage gegen einen der Rollkörper 18 ist
bzw. gebracht werden kann. Die Reibfläche 31 bildet
eine Reibeinrichtung. Statt wie in der in 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform diese Blattfeder 30 jeweils als
Element auszubilden, das zwischen benachbarten Rollkörpern 18 angeordnet
ist, können die Blattfedern 30 auch einstückig
durch einen Käfig für die Rollkörper 18 gebildet
sein.
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Dabei
hat die Dämpfung einen Winkel, bis die Rollkörper 18 die
Blattfedern 30 verspannen, wenn sie aus ihrer Sperrposition
in die Freilaufposition bewegt werden, und am Anschlag anliegen.
Ab dann reibt die Blattfeder 30 jeweils an dem zugeordneten
Rollkörper 18 und vernichtet dabei die kinetische
Energie des Rollkörpers 18.
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Der
Freiwinkel, d. h. zurückgelegter Winkel der Rollkörper 18 ohne
Dämpfung, wird in der in 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform über die Lagerung der Blattfeder 30 mittels
der Freilaufrollen 32 erreicht. Wie in 3 dargestellt,
gelangt ein Rollkörper 18 in Anlage mit der Anlagefläche 31 der Blattfeder 30 bei
der Bewegung aus dem Spalt in die Freilaufposition und gelangt somit
in Reibanlage. Gleichzeitig werden die Freilaufrollen der Freilaufrollenanordnung 32,
die eine Dämpfungsfreilaufeinrichtung bildet, in Ausnehmungen
im Gleitlagerkörper 20 verschoben, bis sie in
einer Blockierposition sind und somit die Blattfeder 30 sich
nicht mehr bewegen oder ihre Lage verändern kann. Somit
reibt die Blattfeder 30 an den Rollkörpern 18.
Wenn sich ein Rollkörper 18 weg aus der Reibposition
mit der Blattfeder 30 bewegt (entgegen dem Uhrzeigersinn
in 1 bis 3), gelangen auch die Freilaufrollen 32 in
eine Freilaufposition, die Dämpfungsfreilaufeinrichtung wird
wirksam und die Vorspannkraft der Blattfeder 30 baut sich
ab. 2 zeigt die Position, in der die Dämpfungsfreilaufeinrichtung
mittels der Freilaufrollen 32 in der Freilaufposition ist.
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Zum
Ausbilden der Dämpfungsfreilaufeinrichtung sind die Freilaufrollen 32 in
entsprechenden Ausnehmungen im Gleitlagerkörper 20 gelagert.
In der dargestellten Ausführungsform sind drei U-förmig angeordnete,
die Blattfeder 30 zwischen ihnen aufnehmende Freilaufrollen 32 vorgesehen.
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In 4 bis 6 ist
eine weitere Ausführungsform der Freilaufeinrichtung 10 dargestellt.
Es werden nur diejenigen Bauteile beschrieben, die sich von denen
der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die anderen Bauteile
sind im Wesentlichen gleich und funktionsgleich.
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Insbesondere
ist in der in 4 bis 6 dargestellten
Ausführungsform der Gleitlagerkörper 20 mit
dem Innenring 16 nicht einstückig gebildet sondern
separat gebildet und fest verbunden. In den Gleitlagerkörper 20 ist
wiederum eine Dämpfungseinrichtung 22 integriert,
die eine Grundvorspannungseinrichtung 24 sowie einen Dämpfungsmechanismus 26 enthält.
Dabei werden jedoch einige Bauteile sowohl von der Grundvorspannungseinrichtung 24 als
auch der Dämpfungseinrichtung 26 gemeinsam benutzt.
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Insbesondere
ist die Grundvorspannungseinrichtung 24 aus einem an einem
Innenring 41 einer Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 drehfest
gelagerten Hebel 42 gebildet, der durch eine Grundvorspannungsfeder 43,
die sich am Gleitlagerkörper 20 abstützt,
in Anlage mit dem Rollkörper 18 vorbelastet ist.
Die Grundvorspannungsfeder 43 ist beispielsweise als Schraubenfeder
gestaltet. Der Hebel 42 weist somit eine Anlagefläche
gegen den Rollkörper 18 auf und drückt
diesen mit der Kraft der Grundvorspannungsfeder 43 in Richtung
des Innenrings 16 und Klemmspalts. Der tangentiale Anteil
der Federkraft beträgt beispielsweise das 5 bis 30-fache
des Gewichts des Rollkörpers 18.
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Die
Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 weist ferner einen
Außenring 44 und zwischen dem Innenring 41 und
dem Außenring 44 angebrachte Klemmkörper 45 auf.
Ein Verdrehen des Hebels 42 und damit des Innenrings 41 der
Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 entgegen der Uhrzeigerrichtung
in 4 bis 6 entspricht der Freilaufrichtung
der Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 und ist somit
ohne gemeinsames Verdrehen des Innenrings 41 und des Außenrings 44 möglich;
vielmehr wird der Innenring 41 relativ zum Außenring 44 verdreht
bzw. verschwenkt. Der Außenring 44 ist in Anlage
mit einer Reibeinrichtung 48, die aus einer Feder 49 und
einem Kontaktelement 50 zum Außenring 44 der
Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 besteht. Das Kontaktelement 50 drückt
ständig gegen den Außenring 44 der Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40,
so dass bei einer Verdrehung des Außenrings 44 die
Drehbewegung des Außenrings 44 und gegebenenfalls
des gemeinsam damit gedrehten Innenrings 41 gedämpft
werden.
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Wird
der Rollkörper 18 aus dem Klemmspalt zwischen
Innenring 16 und Außenring 12 bewegt,
so drückt er den Hebel 42 in Richtung im Uhrzeigersinn in 4 bis 6 und
damit in Sperrrichtung der Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40,
so dass neben dem mit dem Hebel 42 fest verbundenen Innenring 41 der
Außenring 44 mitgedreht wird, welcher wiederum
in Reibkontakt mit der Reibeinrichtung 48 ist. Dadurch
wird die beim Lösen der Sperrung des Freilaufs 10 auftretende
Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Innenring 16 und
dem Außenring 12 durch die Reibeinrichtung 48,
insbesondere die Dämpfung der Drehung des Hebels 42,
weggedämpft.
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Wird
der abgebremste Rollkörper 18 wieder durch die
Grundvorspannungseinrichtung 24 gegen den Spalt (gegen
den Uhrzeigersinn in 4 bis 6) gedrückt,
reicht eine kleine Kraft aus, da die Dämpfungsfreilaufeinrichtung 40 in
dieser Richtung frei läuft.
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Eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Freilaufeinrichtung 10 ist in 7 bis 9 gezeigt.
Wiederum werden nur diejenigen Bauteile beschrieben, die sich von
denen der vorherigen Ausführungsformen unterscheiden.
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Bei
der in 7 bis 9 dargestellten Ausführungsform
ist der Gleitlagerkörper 20 wiederum einstückig
mit dem Innenring 16 gestaltet. Der Gleitlagerkörper 20 weist
eine Ausnehmung auf, die als Ölraum 60 dient.
In diese Ausnehmung ist ein kolbenartig gebildeter Fortsatz 62 eines
Rollenkäfigs 61, in dem einer der Rollkörper 18 gelagert
ist, eingesetzt, der in der Ausnehmung derart beweglich bzw. verschiebbar
ist, dass der kolbenartige Fortsatz 62 durch seine Bewegung
das Volumen des Ölraums vergrößern oder
verkleinern kann (Bewegung nach links in 8 und 9:
Vergrößerung, Bewegung nach rechts: Verkleinerung).
Der Ölraum 60 steht ferner über eine
Blende 64 mit dem benachbarten Raum zur Aufnahme der Rollkörper 18,
der ebenfalls einen Ölraum 69 bildet, in Verbindung.
Parallel zur Ausnehmung 60 und Blende 64 ist in
dem Gleitlagerkörper 20 eine Ausnehmung 65 vorgesehen,
die mit einem Stopfen 66 verschlossen ist und in die ein Rückschlagventil 67 eingesetzt
ist. Die Ausnehmung 65 steht über einen Durchgang 68 mit
dem Ölraum 60 in Verbindung. Dadurch ist zwischen
dem Ölraum 60 und dem Ölraum 69 einerseits über
die Blende 64 und andererseits über das Rückschlagventil 67 und den
Durchgang 68 jeweils eine Verbindung hergestellt. Ist der
Druck im Ölraum 60 verhältnismäßig niedrig,
so öffnet das Rückschlagventil 67 und
Hydraulikfluid kann vom Ölraum 69 (Raum des benachbarten
Rollkörpers 18) über das Rückschlagventil
in den Ölraum fließen. Nimmt der Druck im Ölraum 60 zu,
so kann Hydraulikfluid aus dem Ölraum 60 nur über
die Blende 64 abgeführt werden. Das Rückschlagventil 67 ist
geschlossen.
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In
der Ausnehmung, die den Ölraum 60 bildet, ist
ferner eine Grundvorspannungsfeder 70 vorgesehen, die die
Grundvorspannungseinrichtung 24 bildet, indem sie auf den
Rollenkäfig 61 und damit den Rollkörper 18 drückt
und diesen (in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn) in den Klemmspalt
zwischen Innenring 16 und Außenring 12 drückt.
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In
der 9 ist der Zustand gezeigt, in dem der Rollkörper 18 aus
der Klemmposition gelöst wird. Dabei bewegt sich der Rollkörper 18 in
der Richtung im Uhrzeigersinn mit dem Rollenkäfig 61,
so dass der kolbenartige Fortsatz 62 des Rollenkäfigs 61 in
der Ausnehmung verschoben wird und den Ölraum 60 verkleinert.
Dadurch wird der Druck des Hydraulikfluids in dem Ölraum 60 erhöht
und das Hydraulikfluid wird über die Blende 64 in
den angrenzenden Ölraum 69, der den benachbarten
Rollkörper 18 umgibt, gedrückt. Das Rückschlagventil 67 ist
aufgrund des erhöhten Öldrucks im Ölraum 60 dabei
geschlossen. Somit wird eine richtungsabhängige Dämpfung
der Bewegung des Rollkörpers 18 erreicht. Wird
der kolbenartige Fortsatz 62 mit dem Rollkörper 18 Richtung Spalt
bewegt, so ist das Rückschlagventil 67 offen und
damit die Dämpfung ausgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform
ist der Freilaufraum vollständig mit Hydraulikfluid bzw. Öl
gefüllt.
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Durch
die dargestellten Ausführungsformen kann somit eine richtungsabhängige
Dämpfung bei einer Bewegung des Rollkörpers 18 vom
Spalt weg erzeugt werden. Die Dämpfung erfolgt entweder
mit Coulomb'scher Reibung oder durch Flüssigkeitsdämpfung,
d. h. durch Vorsehen einer Hydraulikeinrichtung. Die Dämpfung
kann dabei auf jeden einzelnen Rollkörper 18 wirken,
so dass jeder einzelne Rollkörper gedämpft werden
kann, oder auf einen Rollenkäfig für die Rollkörper
gemeinsam wirken, wenn diese in einem Käfig vorgesehen
sind. Parallel zur Dämpfung ist eine Grundvorspannung für
die Rollkörper (den Rollenkäfig) vorgesehen.
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Wenn
Klemmkörperfreiläufe (nicht dargestellt) vorgesehen
sind, kann die Dämpfungseinrichtung mit dem dafür
vorgesehenen Käfig verbunden sein.
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Die
Grundvorspannung kann, wie in den dargestellten Ausführungsformen
gezeigt, direkt auf den Rollkörper 18 wirken oder
indirekt über die Dämpfungseinrichtung, d. h.
zusammen mit dem Dämpfungsmechanismus, wirksam sein. Dabei
beträgt die tangentiale Dämpfungskraft jeweils
ein Vielfaches der Grundvorspannung.
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Bei
einer richtungsschaltbaren Freilaufeinrichtung kann die Dämpfung
schließlich für beide Dreh- bzw. Fahrtrichtungen
oder nur für Vorwärtsfahrtrichtung vorgesehen
sein, da bei Rückwärtsfahrt nur geringe zu dämpfende
Kräfte auftreten.
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- 10
- Freilaufeinrichtung
- 12
- Außenring
- 13
- Innenfläche
- 14
- Pleuelauge
- 16
- Innenring
- 17
- polygonartiges
Profil
- 18
- Rollkörper
- 20
- Gleitlagerkörper
- 22
- Dämpfungseinrichtung
- 24
- Grundvorspannungseinrichtung
- 26
- Dämpfungsmechanismus
- 28
- Grundvorspannungsfeder
- 29
- Ausnehmung
- 30
- Blattfeder
- 31
- Reibfläche
- 32
- Freilaufrollenanordnung
- 40
- Dämpfungsfreilaufeinrichtung
- 41
- Innenring
- 42
- Hebel
- 43
- Grundvorspannungsfeder
- 44
- Außenring
- 45
- Klemmkörper
- 48
- Reibeinrichtung
- 49
- Feder
- 50
- Kontaktelement
- 60
- Ölraum
- 61
- Rollenkäfig
- 62
- Fortsatz
- 64
- Blende
- 65
- Ausnehmung
- 66
- Stopfen
- 67
- Rückschlagventil
- 68
- Durchgang
- 69
- Ölraum
- 70
- Grundvorspannungsfeder
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1650071
A2 [0002, 0006, 0006]