DE102014200477A1

DE102014200477A1 - Fine stamped ring element for a freewheel

Info

Publication number: DE102014200477A1
Application number: DE102014200477.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Reimchen; Frieder Altmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Ringelements (3, 4; 23) einer als Klemmrollenfreilauf (1, 21) ausgeführten Einwegkupplung, die angefederte, mit einer Rampengeometrie (8, 28) und einer Klemmbahn (11) zusammenwirkende Klemmrollen (7, 27) umfasst. Zumindest die einstückig mit dem Ringelement (3, 23) verbundene Rampengeometrie (8, 28) wird mittels eines als Feinschneiden oder Feinstanzen bezeichneten Stanzverfahrens hergestellt.The invention relates to a method for producing a rotationally symmetrical ring element (3, 4, 23) of a one-way clutch designed as a clamping roller freewheel (1, 21), the spring-loaded clamping rollers (7, 7) cooperating with a ramp geometry (8, 28) and a clamping track (11). 27). At least the ramp geometry (8, 28) connected in one piece with the ring element (3, 23) is produced by means of a stamping process called fine blanking or fine blanking.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Ringelements einer als Klemmrollen- oder Klemmkörperfreilauf ausgeführten Freilauf- oder Einwegkupplung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a rotationally symmetrical ring element of a freewheel or one-way clutch designed as a pinch roller or sprag freewheel clutch according to the features of the preamble of claim 1.

Derartig aufgebaute Freiläufe weisen üblicherweise an der Innenfläche des äußeren Ringelementes Klemmrampen auf, die mit Klemmrollen oder Klemmkörpern in Wirkverbindung stehen. Alternativ dazu ist es möglich, auf der Außenfläche des inneren Ringelementes Klemmrampen anzuordnen. Den Klemmrampen gegenüberliegend sind die Klemmrollen auf einer ebenen glatten Oberfläche des zugehörigen weiteren Ringelementes oder unmittelbar auf einer Welle abgestützt. Aufgrund von hohen auftretenden Kräften bei derartigen Freiläufen sind insbesondere die äußeren Ringelemente aus Fertigkeitsgründen entsprechend stark dimensioniert. Dazu werden üblicherweise durch Sintern hergestellte äußere Ringelemente eingesetzt.Such freewheels usually have on the inner surface of the outer ring element clamping ramps, which are in operative connection with pinch rollers or sprags. Alternatively, it is possible to arrange clamping ramps on the outer surface of the inner ring member. The clamping ramps opposite the clamping rollers are supported on a flat smooth surface of the associated further ring element or directly on a shaft. Due to high forces occurring in such freewheels especially the outer ring elements are adequately dimensioned for reasons of skill. For this purpose, usually produced by sintering outer ring elements are used.

Aus der DE 40 15 790 A1 ist ein Freilauf bekannt, der durch ein spangebendes oder spanloses Verfahren hergestellte Ringelemente umfasst. Als Maßnahme zur Verbesserung der Freilaufbelastung und Verschleißminderung sind die Ringelemente gehärtet. Die DE 195 14 506 A1 offenbart einen Klemmrollenfreilauf mit zwei ineinander angeordneten und einander zugewandten Mantelflächen aufweisenden, spanlos hergestellten Ringelementen. Eine Mantelfläche schließt eine Klemmbahn und die weitere Mantelfläche in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Klemmrampen ein. Zwischen den Mantelflächen eingebrachte angefederte Klemmrollen sind an der zylindrischen Klemmbahn und den Klemmrampen abgestützt.From the DE 40 15 790 A1 a freewheel is known which comprises ring elements produced by a cutting or non-cutting process. As a measure to improve the freewheeling load and wear reduction, the ring elements are hardened. The DE 195 14 506 A1 discloses a clamping roller freewheel with two nested and facing each other facing lateral surfaces having, produced without cutting ring elements. A lateral surface encloses a clamping track and the further lateral surface distributed in the circumferential direction arranged clamping ramps. Between the lateral surfaces introduced spring-loaded clamping rollers are supported on the cylindrical clamping track and the clamping ramps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Ringelemente des Freilaufs unter Einhaltung der Qualitätsanforderungen einfach und kostengünstig herstellbar sind.The invention has for its object to provide a method by which the ring elements of the freewheel are simple and inexpensive to produce in compliance with quality requirements.

Die Lösung dieser Problemstellung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Erfindungsgemäß wird ein als Feinschneiden oder Feinstanzen bezeichnetes Stanzverfahren eingesetzt, mit dem zumindest die Rampengeometrie hergestellt wird, die einstückig mit dem auch als Freilaufaußenring oder Freilaufinnenring zu bezeichnenden Ringelement verbunden ist.The solution of this problem is solved by the features of claim 1. The dependent claims referring back to claim 1 give advantageous developments of the invention again. According to the invention, a stamping process known as fine blanking or fine blanking is used, with which at least the ramp geometry is produced, which is connected in one piece with the annular element, which can also be referred to as a freewheel outer ring or freewheel inner ring.

Durch das Feinstanzen oder Feinschneiden ist gegenüber dem herkömmlichen Stanzen eine höhere Oberflächengüte der Schnittflächen erzielbar. Vorteilhaft können mit diesem Verfahren glatte sowie ein- und abrissfreie Schnittflächen erzeugt werden. Dieser glatte und ohne Abrisse gebildete Schnittflächenbereich, der im Wesentlichen parallel zur Stanzrichtung verläuft, wird Glattschnittanteil genannt und erstreckt sich beim Feinstanzen über die gesamte Schnittfläche. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Freilaufringe bzw. Ringelemente ermöglicht vorteilhaft schmale, d. h. bauraum- und gewichtsoptimierte Klemmrollenfreiläufe im Vergleich zu bisherigen Lösungen, bei denen Freilaufringe aus Sintermetall oder aus Stahl eingesetzt wurden. Außerdem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kostenvorteil realisiert werden.By fine blanking or fine blanking a higher surface quality of the cut surfaces can be achieved compared to conventional punching. Advantageously, this method can be used to produce smooth and tear-free cut surfaces. This smooth and without tears formed cut surface area, which runs substantially parallel to the punching direction, is called smooth cut portion and extends during fine blanking over the entire cut surface. The inventive method for producing the freewheel rings or ring elements advantageously allows narrow, d. H. Space-and weight-optimized clamping roller freewheels compared to previous solutions, in which freewheel rings made of sintered metal or steel were used. In addition, a cost advantage can be realized with the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mittels der Feinstanztechnik hergestellte, auch als Klemmrampen zu bezeichnende Rampengeometrie sich über die gesamte Breite bzw. Bauteilstärke des Ringelements erstreckt. Durch diese Auslegung sind die Klemmrollen bzw. Klemmkörper im Einbauzustand des Freilaufs über eine maximale Kontaktfläche an den Ringelementen abgestützt.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the ramp geometry produced by means of the fine-stamping technique, also referred to as clamping ramps, extends over the entire width or component thickness of the ring element. By this design, the pinch rollers or clamping body are supported in the installed state of the freewheel over a maximum contact surface on the ring elements.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft auf die Herstellung bzw. Gestaltung des gesamten Ringelementes übertragbar. Mittels des Feinstanzens kann beispielsweise eine umfangsseitige Struktur oder Profilierung an dem äußeren Ringelement geschaffen werden, wodurch das Ringelement beispielsweise formschlüssig in eine Aufnahme eingesetzt werden kann. Außerdem bietet das Verfahren die Möglichkeit, ein inneres Ringelement mit außenseitigen Klemmrampen herzustellen.The method according to the invention can advantageously be transferred to the production or design of the entire ring element. By means of the fine blanking, for example, a peripheral structure or profiling can be created on the outer ring element, whereby the ring element can be used for example in a form-fitting manner in a receptacle. In addition, the method offers the possibility to produce an inner ring element with outside clamping ramps.

Als Maßnahme, um die gesamte Breite bzw. Bauteilstärke des Ringelements zur Führung der Klemmkörper oder Klemmrollen zu nutzen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der zur Aufnahme der Klemmrollen bestimmte Klemmrollenkäfig an beiden Außenseiten des Ringelements geführt ist.As a measure to use the entire width or component thickness of the ring member for guiding the clamping body or pinch rollers, it is provided according to the invention that the designated for receiving the pinch rollers clamping roller cage is guided on both outer sides of the ring member.

Hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung bietet es sich an, die Ringelemente aus einem Metallband, insbesondere aus einem Endlosband herzustellen. Um den Herstellungsprozess zu vereinfachen, kann vorzugsweise als Metallband ein aus einem legierten Stahl hergestelltes Warmband verwendet werden.With regard to cost-effective production, it makes sense to produce the ring elements from a metal strip, in particular from an endless belt. In order to simplify the manufacturing process, a hot strip made of an alloy steel may preferably be used as the metal strip.

Zur Herstellung des Ringelements ist bevorzugt als Vorrichtung ein Stufenwerkzeug auf einer Feinschneidpresse vorgesehen. Dabei wird vor Beginn des Schneidvorganges das Metallband als Werkstück zwischen einer Schneid- und einer Führungs- oder Halteplatte eingespannt, bevor mittels eines Schnitt- oder Formstempels und eines zugehörigen Auswerfers die Bearbeitung des Ringelementes erfolgt. Durch diese Technik wird das beim herkömmlichen Stanzen unvermeidliche Durchbiegen vermieden und es entstehen abrissfreie Glattschnitte, die eine enge Toleranz der Werkstücke garantieren, wobei eine zusätzliche Nacharbeit der Schnittflächen, wie beispielsweise ein Schleifen, entfällt. Folglich kann durch Anwendung des Feinstanzens vorteilhaft eine kostengünstige Herstellung der Ringelemente realisiert werden, wobei gleichzeitig auch bei erhöhten Stückzahlen in der Serienfertigung die Qualitätsanforderungen eingehalten werden.To produce the ring element, a stepped tool is preferably provided as a device on a fineblanking press. In this case, the metal strip is clamped as a workpiece between a cutting and a guide or holding plate before the cutting process by means of a cutting or forming punch and an associated ejector, the processing of the ring element. This technique makes bending unavoidable during conventional stamping avoided and there are tear-free smooth cuts, which guarantee a close tolerance of the workpieces, with an additional reworking of the cut surfaces, such as a grinding eliminated. Consequently, by applying the fine blanking advantageously a cost-effective production of the ring elements can be realized, at the same time the quality requirements are met even with increased quantities in series production.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:Further features of the invention will become apparent from the following description of the figures, in which embodiments of the invention are shown, wherein the invention is not limited to these embodiments. Showing:

1 in einer Vorderansicht einen Klemmrollenfreilauf, der ein äußeres sowie ein inneres, eine Welle umschließendes Ringelement umfasst; 1 in a front view of a clamping roller freewheel comprising an outer and an inner, a shaft enclosing ring member;

2 in einer Perspektive einen Klemmrollenfreilauf, bestehend aus einem äußeren Ringelement sowie Klemmrollen, die in einem Käfig eingesetzt sind; 2 in a perspective, a clamping roller freewheel, consisting of an outer ring member and pinch rollers, which are inserted in a cage;

3 das äußere Ringelement des Freilaufs gemäß 2 in einer Perspektive; und 3 the outer ring member of the freewheel according to 2 in a perspective; and

4 in einer Schnittansicht das Ringelement gemäß 3. 4 in a sectional view of the ring element according to 3 ,

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Klemmrollenfreilauf 1 gezeigt, der auf einer Antriebswelle 2 einer nicht näher dargestellten Antriebsmaschine drehfest angeordnet ist. Der Klemmrollenfreilauf 1 weist ein äußeres Ringelement 3 oder eine Ringhülse und ein inneres Ringelement 4 auf, die radial einen Ringspalt 5 begrenzen, in dem in einem Klemmrollenkäfig 6 eingesetzte und geführte Klemmrollen 7 angeordnet sind. Das äußere Ringelement 3 bildet innenseitig für jede Klemmrolle 7 eine Rampengeometrie 8 und das innere Ringelement 4 eine zylindrische Klemmbahn 11. Von einer lokalen Ausnehmung 9 der Rampengeometrie 8 ausgehend verengt sich jeweils der Ringspalt 5 soweit, dass die Klemmrolle 7, wie in 1 gezeigt, blockiert ist. Dies hat zur Folge, dass sich eine Drehmomentübertragung von dem inneren Ringelement 4 auf das äußere Ringelement 3 einstellt, und sich damit eine übereinstimmende Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn zwischen dem Klemmrollenfreilauf 1 und der Antriebswelle 2 einstellt. Bei einer Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle 2 verlagern sich die Klemmrollen 7 in die Ausnehmungen 9 mit der Folge, dass die Antriebsverbindung zwischen den Ringelementen 3, 4 unterbrochen ist. Weiterhin zeigt die 1, dass die Klemmrollen 7 mittels Druckfedern 10 in Richtung des sich verengenden Ringspaltes 5 beaufschlagt werden, der von der zylindrischen Klemmbahn 11 des inneren Ringelements 4 und der auch als Klemmrampen zu bezeichnenden Rampengeometrie 8 des äußeren Ringelements 3 begrenzt ist. Die Klemmrollen 7 und die Druckfedern 10 sind in Taschen 12 des Klemmrollenkäfigs 6 eingesetzt. Erfindungsgemäß wird zumindest zur Herstellung des äußeren Ringelements 3 in Verbindung mit der Rampengeometrie 8 ein als Feinschneiden oder Feinstanzen bezeichnetes Stanzverfahren vorgesehen.In 1 is an inventive clamping roller freewheel 1 shown on a drive shaft 2 a non-illustrated engine is arranged rotationally fixed. The clamping roller freewheel 1 has an outer ring element 3 or an annular sleeve and an inner ring member 4 on, the radially an annular gap 5 limit, in which in a pinch roller cage 6 inserted and guided pinch rollers 7 are arranged. The outer ring element 3 forms inside for each pinch roller 7 a ramp geometry 8th and the inner ring member 4 a cylindrical clamping track 11 , From a local recess 9 the ramp geometry 8th The annular gap narrows in each case 5 far enough that the pinch roller 7 , as in 1 shown is blocked. This has the consequence that a torque transmission from the inner ring member 4 on the outer ring element 3 adjusts, and thus a matching direction of rotation in the counterclockwise direction between the clamping roller freewheel 1 and the drive shaft 2 established. When the direction of rotation of the drive shaft is reversed 2 the pinch rollers shift 7 in the recesses 9 with the result that the drive connection between the ring elements 3 . 4 is interrupted. Furthermore, the shows 1 that the pinch rollers 7 by means of compression springs 10 in the direction of the narrowing annular gap 5 be acted upon by the cylindrical clamping track 11 of the inner ring element 4 and the ramp geometry, which can also be referred to as clamping ramps 8th of the outer ring element 3 is limited. The pinch rollers 7 and the compression springs 10 are in bags 12 of the clamping roller cage 6 used. According to the invention, at least for the production of the outer ring element 3 in connection with the ramp geometry 8th a punching process called fine blanking or fine blanking is provided.

Die 2 zeigt den Klemmrollenfreilauf 21 in einer Perspektive, der ein äußeres Ringelement 23 einschließt und deren Klemmrollen 27 im Einbauzustand des Klemmrollenfreilaufs 21 innenseitig unmittelbar auf der Klemmbahn einer Welle (nicht gezeigt) abgestützt sind. Die durch ein Feinschneiden oder Feinstanzen in das Ringelement 23 eingebrachte Rampengeometrie 28 für die Klemmrollen 27 erstreckt sich über die gesamte Breite des relativ dünnwandigen Ringelements 23. Somit ist der Klemmrollenkäfig 26 der Klemmrollen 27 außenseitig an den Seitenflächen 22 des Ringelements 23 geführt.The 2 shows the clamping roller freewheel 21 in a perspective, an outer ring element 23 includes and their pinch rollers 27 in the installed state of the clamping roller freewheel 21 inside directly on the clamping track of a shaft (not shown) are supported. The by a fine blanking or fine blanking in the ring element 23 introduced ramp geometry 28 for the pinch rollers 27 extends over the entire width of the relatively thin-walled ring element 23 , Thus, the pinch roller cage 26 the pinch rollers 27 outside on the side surfaces 22 of the ring element 23 guided.

Die 3 und 4 zeigen das Ringelement 23 als Einzelteil in unterschiedlichen Abbildungen. Umfangsseitig weist das Ringelement 23 eine Profilierung 24 auf, über die der Klemmrollenfreilauf 21 beispielsweise in einer Aufnahme eines Maschinenteils (nicht gezeigt) kraft- und/oder formschlüssig fixiert eingesetzt werden kann. Vorzugsweise wird die Profilierung 24 ebenfalls durch ein Feinschneiden oder Feinstanzen hergestellt. Versetzt zur Profilierung 24 schließt das Ringelement 23 eine Ringnut 25 ein. In 4 ist das Querschnittprofil des Ringelements 23 gezeigt, das eine Bauteilstärke bzw. Breite S aufweist sowie eine sich über die gesamte Breite S erstreckende Rampengeometrie 28.The 3 and 4 show the ring element 23 as an item in different pictures. On the circumference, the ring element 23 a profiling 24 on, over which the pinch roller freewheel 21 For example, in a recording of a machine part (not shown) force and / or positively fixed fixed can be used. Preferably, the profiling 24 also produced by fine blanking or fine blanking. Offset for profiling 24 closes the ring element 23 an annular groove 25 one. In 4 is the cross-sectional profile of the ring element 23 shown, which has a component thickness or width S and a over the entire width S extending ramp geometry 28 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KlemmrollenfreilaufClamping roller freewheel
22: Antriebswelledrive shaft
33: Ringelement (außen)Ring element (outside)
44: Ringelement (innen)Ring element (inside)
55: Ringspaltannular gap
66: KlemmrollenkäfigPinch roller cage
77: Klemmrollepinch roller
88th: Rampengeometrieramp geometry
99: Ausnehmungrecess
1010: Druckfedercompression spring
1111: Klemmbahnclamping track
1212: Taschebag
2121: KlemmrollenfreilaufClamping roller freewheel
2222: Seitenflächeside surface
2323: Ringelement (außen)Ring element (outside)
2424: Profilierungprofiling
2525: Ringnutring groove
2626: KlemmrollenkäfigPinch roller cage
2727: Klemmrollepinch roller
2828: Rampengeometrieramp geometry
SS: Breite RingelementWide ring element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4015790 A1 [0003]
DE 19514506 A1 [0003]

Claims

Method for producing a rotationally symmetrical ring element ( 3 . 4 ; 23 ) as a clamping roller freewheel ( 1 . 21 ) designed one-way clutch, the sprung, with a ramp geometry ( 8th . 28 ) and a clamping track ( 11 ) cooperating pinch rollers ( 7 . 27 ), characterized in that at least the one-piece with the ring element ( 3 . 23 ) associated ramp geometry ( 8th . 28 ) is produced by means of a stamping process called fine blanking or fine blanking.

Method according to Claim 1, characterized in that a length of the ramp geometry (also referred to as a clamping ramp) ( 8th . 28 ) about a component thickness or width (S) of the ring element ( 28 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an outer ring element ( 3 . 23 ) and / or an inner ring element ( 4 ) is completely produced by means of a fine blanking.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fine blanking for producing an external profiling ( 24 ) of the outer ring element ( 23 ) is provided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a for guiding the pinch rollers ( 27 ) certain clamping roller cage ( 26 ) on both sides of the ring element ( 23 ) to be led.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the ring element ( 3 . 4 ; 23 ) is made of a metal strip.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the fine blanking for the production of the ring element ( 3 . 4 ; 23 ) is performed in a step tool on a fine blanking press.

Apparatus according to claim 1, characterized in that before the beginning of the cutting process, the ring element ( 3 . 4 ; 23 ) is clamped between a cutting plate and a guide or holding plate before, by means of a cutting or forming punch and an associated ejector, the processing of the ring element ( 3 . 4 ; 23 ) he follows.