DE19616664A1 - Freilaufgetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Freilaufgetriebe zur Übertragung einer Dreh­ bewegung in einem oder beiden Drehsinnen, bei welchem ein gesperrtes Rad und ein Freischaltrad derart zusammenwirken, daß eine Drehung des Freischaltrads das Sperrad freigibt.

Bekannte Freilaufgetriebe verwenden radial auf einer Innenwelle liegende Klemmkörper, die vom Sperrad umfaßt und von Klauen gehalten werden, wobei das außen liegende Sperrad Keilflächen (Schrägflächen) aufweist, über die Kraft­ schluß zwischen Welle und Sperrad herstellbar ist. Die Klauen können die Klemmkörper aus der Klemmung freigeben, d. h. aus den Keilen drücken, um Frei­ lauf herzustellen, siehe z. B. die EP 0 497 007 A1.

Nachteilig an einer solchen Lösung ist unter anderem die Tatsache, daß die Klemmkräfte lediglich radial wirken, so daß Festigkeitsprobleme am Sperrad auf­ treten können. Zum weiteren ist ein komplizierter, kostenaufwendiger Aufbau mit ineinandergreifenden Teilen erforderlich.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein derartiges Freilaufgetriebe zu schaffen, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist, das insbesondere einfach aufgebaut ist und lediglich einfach herzustellende Teile erfordert und wobei die Klemmkräfte im wesentlichen axial aufgenommen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem in mindestens einer Drehrichtung freilaufenden und sperrbaren Getriebe, bestehend aus einer Welle, einem Frei­ schaltrad und einem Sperrad mit Keilflächen sowie mit diesen zusammenwirken­ den ausgerundeten Klemmkörpern, erfindungsgemäß dadurch, daß in mindestens einer Ausnehmung des Freischaltrades als Sperrelement mindestens ein Klemm­ körper liegt, wobei dessen Mittelachsen parallel zur Radebene angeordnet sind. Das Sperrad ist neben dem Freischaltrad angeordnet und die Keilflächen sind den Klemmkörpern zugekehrt wobei die Keilflächen zusammen mit den Klemmkörpern bzw. mit deren runden Oberflächenbereichen Sperrkeile bilden. Gegen die Klemmkörper liegen Federn an, die diese gegen die Seitenflanken der Ausneh­ mung und die Keilflächen drücken.

Die Klemmkörper sind dabei walzenförmig oder auch halbwalzenförmig gestaltet, d. h. sie wirken über eine Ausrundung mit den bei beidseitiger Ausführung dach­ förmigen Keilflächen zusammen, wobei die Gegenseite der Ausrundung grund­ sätzlich eine andere Ausrundung oder eine Abflachung aufweisen können.

Die wesentlichen Teile sind sehr einfach und kostengünstig herstellbar. Das Frei­ schaltrad ist eine Scheibe mit z. B. eingefrästen Vertiefungen, die Klemmelemente sind als Walzen einfache Rundprofilabschnitte, das Sperrad kann wiederum eine einfache Scheibe sein in die die Keilflächen eingesenkt sind.

Soll ein Klemmen nur in einer Drehrichtung bewirkt werden, so ist auch lediglich nur eine Keilfläche und ein Klemmkörper erforderlich. Der häufigste Anwendungs­ fall bezieht sich jedoch auf das Sperren und Freischalten in beiden Drehsinnen.

Soll das Freischaltrad lediglich an das Sperrad gekuppelt und bei Bedarf freigege­ ben werden, so können die Klemmkörper gegen eine in der Ausnehmung lie­ gende Basis des Freischaltrades geklemmt werden um Kraftschluß zwischen bei­ den Rädern herzustellen.

Vorgezogen wird jedoch eine Lösung, bei welcher die Ausnehmungen Durchbrü­ che sind und die Klemmkörper von den Keilflächen gegen eine Klemmscheibe gedrückt werden.

Zwischen Freischaltrad und Sperrad können Mitnehmer angeordnet sein, die ein geringes Spiel zwischen den Rädern lassen. Wird bei einer solchen Lösung daher das Freischaltrad gedreht, so drücken die Seitenflanken der Ausnehmung des Freischaltrades die Klemmkörper gegen die Feder aus dem Klemmkeil und entsperren das Sperrad, wonach die Mitnehmer das Sperrad im gleichen Drehsinn mitnehmen, wie das Freischaltrad gedreht wird. Derart hergestellte Getriebe kön­ nen daher z. B. in der Automobilindustrie bei der Herstellung von Sitzen verwendet werden, da ein solches Getriebe selbsthemmend ist, d. h. eine Verstellung z. B. der Rückenlehne lediglich das Drehen des Freischaltrades erfordert, nach dessen Stillstand diese jedoch fest bleibt. Derartige selbsthemmende Getriebe sind nach dem Stand der Technik nur wesentlich aufwendiger herzustellen. Dabei ist die Klemmscheibe auf der Welle freidrehend gelagert und mit dem Sitzrahmen oder dergleichen Halterung verbunden, denen gegenüber eine Verstellung vorge­ nommen werden soll.

Die Mitnehmer können in einfacher Weise Laschen sein, die durch Einschlitzen in das Freischaltrad oder das Sperrad und rechtwinkliges Umbiegen gebildet wer­ den, wobei die Umbiegung in Taschen des gegenüberliegenden Rades eingreifen. Das Sperrad ist dabei vorzugsweise mit der Welle drehfest verbunden. Um die übertragbaren Momente wesentlich zu erhöhen, kann die Klemmkraft dadurch gesteigert werden, daß das Sperrad an beiden Seiten Klemmkeile aufweist, gegen die dann beidseitig Freischalträder und Klemmscheiben anliegen. Die Klemmflächen schließen unter einem spitzen Winkel von vorzugsweise etwa 10° an die Seitenflächen des Sperrades an, sie bilden unter Sperrwirkung in beiden Drehsinnen eine dachförmige Vertiefung.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung von ihrer Schmalseite und

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1,

Fig. 3 eine gedoppelte Ausführung.

Fig. 1 zeigt auf einer Welle 1 eine erste Scheibe 6 und auf einem Endgewinde 4 eine Mutter 17 mit einer Scheibe 18, zwischen denen das erfindungsgemäße Freilaufgetriebe gehalten ist. Dieses besteht aus dem Sperrad 5, in das für eine Sperrung in beiden Drehsinnen Paare von Keilflächen 10 eingeformt sind, die zusammen eine dachförmige Vertiefung 9 bilden. Das Sperrad 5 besitzt weiterhin periphere Taschen 12.

Neben dem Sperrad 5 liegt das Freischaltrad 2, das mit einer Zahnung 19 verse­ hen sein kann. Dieses weist in seinem Inneren Ausnehmungen 3 mit Seitenflan­ ken 14 auf, zwischen denen die Klemmkörper 7 ruhen, die von einer Feder 11 distanziert und sowohl gegen die Keilflächen 10, als auch beim Freischalten gegen die Seitenflanken 14 gedrückt werden.

Wie dargestellt, sind die Ausnehmungen 3 vorzugsweise durchbrochen und neben dem Freischaltrad 2 ist eine Klemmscheibe 16 angeordnet, so daß die Klemmkör­ per 7 von den Keilflächen 10 beim Klemmen gegen deren Innenfläche 20 gedrückt werden, wobei die Klemmscheibe 16 ortsfest verbliebt, d. h. z. B. mit dem Rahmen eines Kraftfahrzeugsitzes über Streben 21 verbunden ist. Das Sperrad 5 ist weiterhin drehfest an die Welle 1 angeschlossen.

Aus dem Freischaltrad 2 sind Laschen 15 ausgebogen, die mit seitlichem Spiel in die in das Sperrad 5 eingeformten Taschen 12 eingreifen. Beim Verdrehen des Sperrades 5 sperrt dieses sofort und damit die Welle 1 bei paarweiser Anordnung der Klemmkörper 7 und der Keilflächen 10 in beiden Richtungen. Läßt man hinge­ gen ein Drehmoment auf das Freischaltrad 2 einwirken, so lösen die in Drehrich­ tung anliegenden Seitenflanken 14 der Ausnehmungen 3 die Klemmkörper 7 aus der Verkeilung und die Sperre wird aufgehoben. Hierzu ist zwischen Freischaltrad 2 und Sperrad 5 ein geringes Spiel erforderlich, so daß erst nach dessen Über­ windung die Laschen 15 über die in das Sperrad 5 eingelassenen Taschen 12 das Drehmoment vom Freischaltrad 2 auf das Sperrad und wenn dieses drehfest mit der Welle 1 verbunden ist auf diese übertragen.

Fig. 2 zeigt das Sperrad 5 mit den in dessen Seitenfläche 22 eingeformten dachförmigen, durch die Keilflächen 10 gebildeten Vertiefungen sowie den hier peripher angeordneten Taschen 12 in die die Laschen 15 des dahinter liegenden Freischaltrades 2 mit seitlichem Spiel eingreifen. Die Sperrscheibe 5 ist mit der Welle 1 verzahnt oder auf andere Weise mechanisch verbunden.

In der gewählten Ansicht des Schnittes A-A ist über dem Sperrad 5 das Freischalt­ rad 2 erkennbar, das die Ausnehmungen 3 besitzt, in denen als Klemmkörper 7 jeweils Paare in Form von Walzen liegen, die durch die Federn 11 auseinander­ gehalten werden, wobei deren Mittelachsen parallel zur Seitenfläche 22 des Sper­ rades 5 liegen. Das Freischaltrad 2 ist gegenüber der Welle 1 frei drehbar. Die Walzenpaare sowie die Keilflächen 10 sind symmetrisch über die Anordnung ver­ teilt, vorzugsweise sind drei Walzenpaare und Keilflächen 10 vorgesehen.

Da der Winkel zwischen der Kniefläche und der Radseitenfläche gering ist (vorzugsweise etwa 10°) wird somit nahezu die gesamte, zum Sperren erforderli­ che Kraft axial vom Sperrad 5 aufgefangen und ebenso über die Endmutter 17 (Fig. 1) an die Welle 1 abgegeben. Die Konstruktion ist ausgesprochen robust, unaufwendig und somit kostengünstig.

Fig. 3 zeigt, daß man auch zur Erhöhung der übertragbaren Momente zwei Frei­ schalträder 2 gegen ein Sperrad 5 anlegen kann, wobei dann vorteilhaft die Laschen 15 die beiden Freischalträder 2 ebenfalls miteinander verbinden, so daß nur eines betätigt zu werden braucht um das Sperrad zu drehen. Die Klemmkör­ per 7 wirken hier auf zwei Klemmscheiben 16 ein. Insgesamt zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion dadurch aus, daß bei sehr kleiner Bauweise sehr hohe Kräfte übertragen werden können.

Bezugszeichenliste

1 Welle
2 Freischaltrad
3 Ausnehmungen
4 Endgewinde
5 Sperrad
6 erste Scheibe
7 Klemmkörper
8 Mittelachsen
9 Vertiefung
10 Keilflächen
11 Federn
12 Taschen
13 Mitnehmer
14 Seitenflanken
15 Laschen
16 Klemmscheibe
17 Mutter
18 zweite Scheibe
19 Zahnung
20 Innenfläche
21 Streben
22 Seitenfläche

Claims (8)

1. In mindestens einer Drehrichtung freilaufendes und sperrbares Getriebe, bestehend aus einer Welle (1), einem Freischaltrad (2) und einem Sperrad (5) mit Keilflächen (10) sowie mit diesen zusammenwirkenden ausgerundeten Klemmkörpern (7), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) in mindestens einer Ausnehmung (3) des Freischaltrades (2) liegt als Sperrelement mindestens ein Klemmkörper (7), wobei dessen Mittelach­ sen (8) parallel zur Radebene angeordnet sind;
• b) das Sperrad (5) ist neben dem Freischaltrad angeordnet und die Keilflä­ chen sind den Klemmkörpern (7) zugekehrt wobei die Keilflächen zusam­ men mit den Klemmkörpern (7) bzw. mit deren runden Oberflächenberei­ chen Sperrkeile bilden;
• c) gegen die Klemmkörper (7) liegen Federn (11) an, die diese gegen die Seitenflanken (14) der Ausnehmung (3) und die Keilflächen (10) drücken.

2. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ nehmung (3) im Freischaltrad (2) offen ist und die Klemmkörper (7) gegen eine Klemmscheibe (16) anliegen.

3. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmscheibe freidrehend auf der Welle 1 gehalten ist.

4. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sperrad (5) und dem Freischaltrad (2) Mitnehmer (13) angeordnet sind, die mit Spiel die beiden Räder (2, 5) verbinden.

5. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mit­ nehmer (13) durch Einschlitzen und Umbiegen hergestellte Laschen (15) sind, die in gegenüberliegende Taschen (12) eingreifen.

6. Freilaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrad (5) mit der Welle (1) verbunden ist.

7. Freilaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrad (5) auf beiden Seiten gegenüberliegende Keilflächen (10) aufweist und daß an das Sperrad (5) zwei Freischalträder (2) anliegen.

8. Freilaufgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Dachfläche und der Seitenflä­ che des Sperrades (5) etwa 10° beträgt.