DE102009030991A1

DE102009030991A1 - Schaltbare Freilaufeinrichtung und Kurbel-CVT-Getriebe mit einer schaltbaren Freilaufeinrichtung

Info

Publication number: DE102009030991A1
Application number: DE102009030991A
Authority: DE
Inventors: Andreas Triller; Bernhard Walter; Dirk Hofstetter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Eine schaltbare Freilaufeinrichtung enthält eine profilierte Innenwelle, mindestens eine gegenüber der Innenwelle in mehrere Schaltpositionen verstellbare Freilaufeinheit mit mehreren in einem Käfig angeordneten Klemmkörpern und eine Schalteinrichtung für die Freilaufeinheit, wobei die Schalteinrichtung mit dem Käfig drehfest angeordnet ist und am Käfig eine gemeinsam für die Klemmkörper wirkende Anfederung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Freilaufeinrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Kurbel-CVT-Getriebe, und ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer solchen schaltbaren Freilaufeinrichtung.
Ein Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der DE 102 43 533 A1 bekannt. Bei diesem Getriebe ist auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, eine verstellbare Exzenterantriebsanordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe eine Ausgangs- oder Abtriebswelle bildet. Die getriebene Welle wird durch die Übertragung des Hubs der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die Welle angetrieben, die zwischen den pleuelartigen Verbindungselementen und dieser Welle vorgesehen sind. Die antreibende Kurbelwelle und die Abtriebswelle sind zueinander parallel ausgerichtet und in einem Gehäuse 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 Abtriebswelle verändert, wodurch der von dem 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.
In der Regel sind in einem Kurbel-CVT-Getriebe in Axialrichtung der Kurbelwelle hintereinander mehrere Exzentereinheiten angeordnet, die jeweils pleuelartige Verbindungselemente aufweisen, die mit einer entsprechenden Anzahl von Freilaufeinheiten auf der Abtriebsseite des Getriebes in Verbindung stehen.
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 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. Da durch kann die Drehrichtung der Abtriebswelle verändert werden, so dass mittels der umschaltbaren Freiläufe beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden kann.
Eine umschaltbare Freilaufeinrichtung ist in der WO 03/026911 beschrieben. Der Außenumfang der Abtriebswelle weist ein polygonartiges Profil auf und ist derart ausgebildet, dass die das polygonartige Profil bildenden Flächen in Bezug auf die Sperrfunktion bzw. Freilauffunktion des Freilaufs, der mittels Klemmkörpern, die zwischen dem polygonartigen Profil und einem Außenring liegen, realisiert wird, symmetrisch ausgebildet sind. Zur Umschaltung der Sperrfunktion des Freilaufs ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen, die mehrere Umschalteinheiten besitzt, die jeweils zwischen benachbarten Klemmkörpern angeordnet sind. Die Umschalteinheiten sind synchron betätigbar und besitzen Umschaltmittel mit jeweils einem verdrehbaren scheibenförmigen Bereich und einem aus einem profilierten Stab bestehenden profilierten Bereich. An diesem profilierten Bereich ist eine Feder vorgesehen, die mittels eines Schenkels der Feder einen Klemmkörper in die entsprechende Sperrrichtung beaufschlagen kann. Das Federelement und die profilierten Bereiche sind gegenüber der Rotationsachse des scheibenförmigen Bereichs exzentrisch angeordnet, so dass bei einer Rotation des scheibenförmigen Bereichs eine umfangsmäßige Verlagerung der Federelemente und der profilierten Bereiche stattfindet. Durch Verdrehung der scheibenförmigen Bereiche, beispielsweise ca. 180°, ändert sich die Verspannungsrichtung bzw. Kraftrichtung des Federelements bzw. des Federschenkels im Bezug auf die Klemmkörper. Die Federung ist für jeden Klemmkörper separat ausgebildet. Eine gemeinsame Verdreheinrichtung, die sich axial durch alle Freilaufeinheiten erstreckt, kann vorgesehen sein.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine schaltbare Freilaufeinrichtung vorzusehen, die kompakt ist und wenig Einzelbauteile benötigt.
Diese Aufgabe wird mit einer schaltbaren Freilaufeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer schaltbaren Freilaufeinrichtung ist in Anspruch 16 angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Anfederung der Klemmkörper in einen Käfig für die Klemmkörper zu integrieren, wobei gleichzeitig die Schalteinrichtung zur Umschaltung des Gangs bzw. zwischen Freilaufposition, gemeinsamen Verdrehen in eine Richtung oder gemeinsamen Verdrehen in die andere Richtung mit dem Käfig zusammenwirkt, und so eine Umschaltung der Klemmkörper zum Erzielen unterschiedlicher Positionen der Klemmkörper bezüglich der profilierten Innenwelle und damit unterschiedliche Sperr- und Freilaufrichtungen vorsieht.
Dazu enthält die schaltbare Freilaufeinrichtung insbesondere eine profilierte Innenwelle, beispielsweise mit einem polygonartigen Profil, das vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die dieses Profil bildenden Flächen im Bezug auf die Sperrfunktion bzw. Freilauffunktion der Freilaufeinheiten symmetrisch ausgebildet sind. Weiter ist eine Freilaufeinheit vorgesehen, die gegenüber der Innenwelle in mehrere Schaltpositionen verstellbar ist und mehrere in einem Käfig angeordnete Klemmkörper zum Erzielen der Sperr- und Freilaufrichtungen aufweist. Eine Schalteinrichtung für die Freilaufeinrichtung ist mit dem Käfig drehfest angeordnet, so dass durch Betätigen der Schalteinrichtung, insbesondere Verdrehen der Schalteinrichtung, die Position der Klemmkörper auf den jeweiligen polygonartigen Flächen der Innenwelle verändert werden kann und somit die unterschiedlichen Positionen zur Getriebeschaltung vorgesehen werden können. Am Käfig ist gleichzeitig eine gemeinsam für die Klemmkörper wirkende Anfederung angeordnet, so dass durch den Käfig und die damit bewirkte Anfederung alle Klemmkörper gemeinsam gleichzeitig angefedert werden. Dadurch kann die Anzahl von Bauteilen gegenüber dem Eingangs beschriebenen Stand der Technik deutlich verringert werden, insbesondere da keine einzelnen Umschalteinrichtungen und Anfederungselemente für jeden der Klemmkörper vorgesehen werden müssen.
Die Anfederung ist vorzugsweise als den Käfig und die darin angeordneten Klemmkörper radial außen umgreifender Federungsring vorgesehen. Dies bildet eine kompakte Ausgestaltung der gemeinsamen Anfederung für die in dem Käfig angeordneten Klemmkörper.
Vorzugsweise sind zur Positionierung des Anfederungsrings am Käfig Vorsprünge vorgesehen, die mit entsprechenden Ausnehmungen am Anfederungsring zur Festlegung der Drehposition des Anfederungsrings gegenüber dem Käfig in Eingriff sind. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, am Käfig die Ausnehmungen und entsprechende Vorsprünge am Anfederungsring vorzusehen oder andere Positionier- und Befestigungselemente zu verwenden. Dies gewährleistet auf einfache Weise eine Verdrehsicherung des Anfederungsrings und des Käfigs zueinander.
Vorzugsweise ist eine zusätzliche Klemmkörperanfederung in Umfangsrichtung für jeden der Klemmkörper am Anfederungsring vorgesehen. Diese Klemmkörperanfederung kann bei spielsweise durch in jeweils eine der Radialrichtungen wirkende lappenartige Federn vorgesehen sein. Vorzugsweise ist für jeden Klemmkörper in jede der Umfangsrichtungen eine Klemmkörperanfederung bereitgestellt.
Die Klemmkörper sind vorzugsweise Rollen. Rollenfreiläufe sind an sich robust und zuverlässig.
Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung durch ein gegenüber der Innenwelle bezüglich der Umfangsposition zur Innenwelle drehbares Schaltgestänge, das mit der bzw. den Freilaufeinheiten in Eingriff ist, vorgesehen. Das Schaltgestänge ist dabei in der Regel entlang eines Umfangsteilbereichs der Innenwelle drehbar, nämlich soweit, um die gewünschten Schaltpositionen durch Verschieben der Klemmkörper auf den polygonartigen Flächen der profilierten Innenwelle einstellen zu können. Wird das Schaltgestänge durch einen geeigneten Mechanismus bezüglich der Innenwelle verdreht, so verdreht sich aufgrund des Eingriffs der Schalteinrichtung mit dem Käfig, die zueinander drehfest angeordnet sind, der Käfig mit den darin vorgesehenen Klemmkörpern bezüglich der Innenwelle.
Das Schaltgestänge kann nach einer bevorzugten Ausführungsform durch eine mit dem Käfig drehfest verbundene Schaltstange und einen Schaltring gebildet sein, der bezüglich der Schaltstange fixiert ist. Der Schaltring ist in einer Nut der Innenwelle verdrehbar und axial ortsfest dazu gehalten. Die Schaltstange liegt in einer dafür vorgesehenen Nut, die sich in axialer Richtung der Innenwelle erstreckt und eine Breite aufweist, dass die sich mit dem Käfig in Eingriff befindliche Schaltstange um den vorgegebenen Umfangsbereich zur Einstellung der Schaltpositionen verdreht werden kann.
Vorzugsweise ist am Schaltgestänge ein mit diesem lagefest verbundenes Eingriffsgleitelement vorgesehen, das in einer konturierten Schaltnut der Schalteinrichtung in Eingriff ist, wobei die Konturierung den Schaltpositionen entspricht und vorzugsweise sowohl durch eine Konturierung in Längs- als auch in Umfangsrichtung erzielt wird. So kann in Abhängigkeit von der Position eines in Längs- bzw. Axialrichtung verschieblichen Schaltelements eine Umfangsposition des Schaltgestänges festgelegt werden. Beispielsweise ist die Schaltnut ungleichmäßig S-förmig gestaltet, wobei die verschiedenen Schaltpositionen an den Scheitelpunkten des S und an Anfangs- und Endpunkten der Nut gebildet sind.
Vorzugsweise ist an der Schalteinrichtung weiter ein in der Innenwelle drehfest aber axial verschiebbare Innenschieber vorgesehen, der in einem Hohlraum der Innenwelle gebildet ist. Zur Verdrehsicherung weisen beispielsweise die Innenwelle und der Innenschieber jeweils ein Zahnprofil oder Nut-Feder-Profil auf, die miteinander in Eingriff stehen. Durch den Innenschieber und die Innenwelle wird ein Hydraulikraum in der Innenwelle vorzugsweise definiert, in den Hydraulikfluid derart zu- und abführbar ist, dass die Axialposition des Innenschiebers gegenüber der Innenwelle veränderbar ist. Statt der Verwendung von Hydraulikfluid und einer Hydraulikeinrichtung ist zur Verschiebung des Innenschiebers auch eine mechanische Betätigung, beispielsweise Zugseile, denkbar.
Vorzugsweise ist die konturierte Schaltnut im Innenschieber gebildet, so dass durch eine Verschiebung des Innenschiebers in Axialrichtung gegenüber den zur Innenwelle axial fest angeordneten Eingriffsgleitelementen des Schaltgestänges eine Verdrehung des Schaltgestänges hervorgerufen wird, die wiederum die Klemmkörper der Freilaufeinheiten in die unterschiedlichen Schaltpositionen führt.
Vorzugsweise ist bei Verwendung einer Hydraulikeinrichtung zur Verstellung des Innenschiebers gegenüber der Innenwelle der Innenschieber durch eine Federeinrichtung in Axialrichtung vorbelastet, so dass im mit Hydraulikfluid nicht beaufschlagten Zustand der Innenschieber und die Innenwelle eine definierte axiale Position zueinander einnehmen, die beispielsweise einer neutralen Schaltposition oder Ähnlichem entspricht. Die Federeinrichtung zur Vorbelastung des Innenschiebers in einer Axialrichtung kann entsprechend auch bei mechanischen Verstellmitteln des Innenschiebers zum Einsatz kommen.
Vorzugsweise sind mehrere in Axialrichtung der Innenwelle hintereinander vorgesehene Freilaufeinheiten vorgesehen, die durch eine gemeinsame Schalteinrichtung, z. B. gemeinsame Schaltstangen, verstellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
1 in perspektivischer Ansicht eine schaltbare Freilaufeinrichtung zeigt;
2 in perspektivischer Ansicht eine Baugruppe aus Innenwelle und Schalteinrichtung zeigt, wobei die Innenwelle in einem Umfangsteilbereich aufgeschnitten ist;
3 eine Längsschnittansicht durch die Baugruppe gemäß 2 ist;
4 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht des bei der Baugruppe gemäß 2 und 3 verwendeten Innenschiebers ist;
5 eine perspektivische Ansicht des Innenschiebers ist;
6 eine perspektivische Ansicht des Schaltgestänges ist;
7 eine perspektivische Ansicht der Innenwelle ist;
8 eine aufgeschnittene Ansicht in Längsrichtung der Innenwelle ist;
9 eine Baugruppe aus Innenschieber und Schaltgestänge zeigt;
10 eine Ansicht einer Freilaufeinheit ist;
11 in perspektivischer Ansicht den Käfig der Freilaufeinheit aus 10 zeigt;
12 in perspektivischer Ansicht den Anfederungsring der Freilaufeinheit aus 10 zeigt;
13 in perspektivischer Ansicht, teilweise aufgebrochen, eine Gesamtansicht der schaltbaren Freilaufeinrichtung ist; und
14 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der schaltbaren Freilaufeinrichtung ist.
Die umschaltbare Freilaufeinrichtung 100, die in perspektivischer Ansicht in 1 dargestellt ist, enthält eine Innenwelle 3, die, wie in 2 erkennbar ist, an ihrem Umfang mehrere identisch ausgebildete polygonartige Profile oder Polygonprofile 41 aufweist. Die Polygonprofile 41 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet, wobei zwei Gruppen mit je drei Polygonprofilen 41 vorgesehen sind. Auf die Innenwelle 3, insbesondere die polygonartigen Profile, sind Freilaufeinheiten 1 aufgesetzt. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind insgesamt sechs Freilaufeinheiten 1 vorgesehen, die in axialer Richtung hintereinander in zwei Gruppen zu je drei Freilaufeinheiten 1 vorgesehen sind. Nach Bedarf können mehr oder weniger Freilaufeinheiten 1 und eine entsprechende Anzahl Polygonprofile 41 vorgesehen werden.
Außerdem enthält die schaltbare Freilaufeinrichtung 100 eine Schalteinrichtung 2 für die Freilaufeinheiten 1, wobei durch die Schalteinrichtung 2 alle Freilaufeinheiten 1 gemeinsam betätigt werden können und in unterschiedliche Schaltpositionen gebracht werden können. Unterschiedliche Schaltpositionen bedeutet, dass die Freilaufeinheiten 1 gegenüber der profilierten Innenwelle 3 derart verdreht werden können, dass die Innenwelle 3 mit den Freilaufeinheiten 1 in eine erste Drehrichtung oder eine zweite Drehrichtung gemeinsam verdreht werden kann oder eine Freilaufposition vorgesehen wird, in der keine Blockierung zwischen der Innenwelle 3 und den Freilaufeinheiten 1 vorgesehen ist und somit sich die Freilaufeinheiten 1 relativ zur Innenwelle 3 zur Herstellung der Freilauffunktion drehen.
Wie in 2 erkennbar ist, ist die Innenwelle 3 hohl gestaltet. Der Hohlraum der Innenwelle 3 ist mit einem Deckel 5, der fest mit der Innenwelle 3 verbunden ist, auf einer Seite verschlossen. Am gegenüberliegenden Ende der Innenwelle 3 ist eine Kolbenstange 7 eines hydraulischen Zylinders eingesetzt, die ebenfalls fest, sowohl in Axial- als auch Drehrichtung, mit der Innenwelle 3 verbunden ist, wodurch ein geschlossener Hohlraum definiert wird. In diesem Hohlraum ist ein Innenschieber 6 angeordnet, der in der Innenwelle 3 drehfest aber axial verschieblich gelagert ist. Ein in seiner Größer veränderbarer Hydraulikraum 9 wird in der Innenwelle 3 durch die Kolbenstange 7 des Hydraulikzylinders und den Innenschieber 6 geformt. In den Hydraulikraum 9 kann durch Zu- und Abfuhreinrichtungen Hydraulikfluid zugeführt werden und so seine Größe verändert werden. Der Innenschieber 6 ist durch eine Feder 4 in einer axialen Richtung (nach rechts in 3) vorbelastet, so dass ohne Zufuhr von Hydraulikfluid an den Hydraulikraum 9 sich der Innenschieber 6 bezüglich der Innenwelle 3 in einer axial definierten Position befindet. Um den Innenschieber 6 axial verschieblich aber drehfest in der Innenwelle 3 zu lagern, ist, wie 4 bzw. 8 entnehmbar ist, die Innenwelle mit einer Verzahnung 44 und der Innenschieber 6 mit einer entsprechenden Außenverzahnung 22 versehen. Der Innenschieber 6 hat ferner einseitig eine Führungsfläche 20 für die Feder 4 (siehe 4), die aufgrund dessen, dass die Feder 4 in der dargestellten Ausführungsform als Torsionsschraubenfeder gestaltet ist, im Wesentlichen durch einen Innenzylinder gebildet wird, der am gleichen axialen Ende des Innenschiebers 6 vorgesehen ist wie die Außenverzahnung 22. Am abgewandten axialen Ende des Innenschiebers 6 ist eine Führungsfläche 21 für den hydraulischen Zylinder 7 geformt, so dass der Innenschieber 6 entlang der Führungsfläche 21 des hydraulischen Zylinders 7 beim Verändern des Volumens des Hydraulikraums 9 gleiten kann.
Die Zufuhrmittel zum Zu- und Abführen von Hydraulikfluid in den Hydraulikraum 9 können beispielsweise durch eine Verbindungsleitung im Innenschieber 7 gebildet sein.
Wie am besten 5 entnehmbar ist, ist im Innenschieber 6 in dessen Zylinderoberfläche eine Schaltnut 23 ausgebildet, die sich relativ zur Axialrichtung und Umfangsrichtung des Innenschiebers 6 bzw. der Innenwelle 3 jeweils konturiert erstreckt. Insbesondere hat die Schaltnut 23, wie beispielsweise aus 5 entnehmbar ist, eine S-artige Form, so dass in ihren Endlagen jeweils eine Schaltposition und an den Scheitelpunkten des S ebenfalls jeweils eine Schaltposition definiert wird.
An der Innenwelle 3 ist, wie 7 entnehmbar ist, ferner eine Ringnut 45 und eine sich in Axialrichtung erstreckende Nut 43, in denen jeweils kein Polygonprofil 41 mit sternförmiger Kontur ausgebildet ist, vorgesehen. In die Ringnut 45 und in die sich in Axialrichtung erstreckende Nut 43, die vorzugsweise zweifach entlang des Umfangs der Innenwelle 3 ausgebildet ist, kann ein Schaltgestänge 8, insbesondere ein Schaltring 34 und Schaltstangen 31 eingesetzt werden. Das in 6 im Einzelnen dargestellte Schaltgestänge 8 ist aus dem Schaltring 34 und den damit fest verbundenen Schaltstangen 31 gebildet, wobei die Schaltstangen 31 einander diametral gegenüberliegend am Schaltring 34 durch Befestigungseinheiten 32 fest angebracht sind. Das Schaltgestänge 8 weist ferner Schaltrollen 33 auf, die an den Kreuzungspunkten zwischen Schaltstange 31 und Schaltring 34 vorgesehen sind und durch die Befestigungseinheiten 32 daran befestigt sind. Wie in 9 gezeigt, können die Schaltrollen 33 in die Schaltnut 23 des Innenschiebers 6 eingreifen. Aufgrund dessen, dass die Ringnut 45 an der Innenwelle 3 vorgesehen ist, ist das Schaltgestänge 8 gegenüber der Innenwelle 3 axial fest. Wie 9 entnehmbar ist, ist jedoch aufgrund der Verschiebbarkeit in axialer Richtung des Innenschiebers 6 gegenüber der Innenwelle 3 und der Führung der Schaltrollen 33 in der Schaltnut 23 der Innenschieber 6 gegenüber dem Schaltgestänge 8 axial verschiebbar und ist das Schaltgestänge 8 gegenüber der Innenwelle 3 und gegenüber dem Innenschieber 6 aufgrund der Konturierung der Schaltnut 23, soweit es die Konturierung der Schaltnut 23 zulässt, verdrehbar.
Ferner sind die Schaltstangen 31 in Eingriff mit Ausnehmungen bzw. Nuten 54 für die Schaltstangen 31, die am Käfig 51 des Rollenfreilaufs vorgesehen sind (siehe 10 bis 12). Bei einem Verschwenken bzw. Verdrehen des Schaltgestänges 8 bezüglich der Innenwelle 3 werden somit die Käfige 51 mitbewegt und bewegen sich entlang der Umfangsrichtung der Innenwelle 3.
Die Ringnut 45 an der Innenwelle 3 ist zwischen jeweils drei aneinander angrenzend in axialer Richtung vorgesehenen Polygonprofilen 41 vorgesehen, so dass jeweils drei benachbarte Freilaufeinheiten 1 auf den jeweiligen Polygonprofilen vorgesehen werden können.
Die genauer in 10 bis 12 dargestellten Freiläufe sind als Rollenfreiläufe mit Rollen 52 als Klemmkörpern gestaltet. Die Rollen 52 sind in einen Käfig 51 eingesetzt, der an seinen beiden axial abschließenden Ringelementen jeweils Nasen 55 zur Aufnahme einer Anfederung 61 aufweist. Die Anfederung 61 (12) ist mit entsprechend gestalteten Aussparungen 62 versehen, so dass die Anfederung 61 gegenüber dem Käfig 51 verdrehsicher und ortsfest gehalten ist. Der Käfig 51 und die Anfederung 61 weisen jeweils mehrere Ausnehmungen auf, in die die Rollen 52 als Klemmkörper eingesetzt werden können. Am Käfig 51 sind ferner Vorsprünge 53 zur Rollenpositionierung vorgesehen. An der zusammen mit dem Käfig 51 gehaltenen Anfederung 61 sind entsprechende Aussparungen vorgesehen, so dass die Rollen durch sie hindurchragen können.
Die Anfederung 61 weist zusätzlich Rollenanfederungen 63 auf, die an den beiden Rändern in Umfangsrichtung der jeweiligen Aussparungen für die Rollen 52 vorgesehen sind. Die Rollenanfederungen 63 sind als weiche Federlappen gestaltet und sorgen für eine definierte Lage der als Klemmkörper eingesetzten Rollen 52. Somit erfolgt die Gesamtanfederung der Freilaufrollen 52 durch die Rollenanfederung 63 und die Feder 61. Die Rollenanfederungen 63 könnten alternativ auch als beispielsweise gefaltete Feder oder separates Teil ausgeführt werden. Durch die Anfederung 61 wird somit eine Federung und Dämpfung der Rollen 52 als Klemmkörper erzielt.
In 13 ist die Gesamtanordnung gezeigt, wobei Außenringe 71 der Freilaufeinheit teilweise aufgeschnitten sind.
Mit der in den Figuren dargestellten Freilaufeinheit können vier unterschiedliche Schaltstufen (Bereich P (zur Einlegung einer Parksperre), N als Neutral, beide ohne Sperrwirkung, sowie die Bereiche R und D mit jeweils gegengerichteter Sperrwirkung für einen Vorwärts- und einen Rückwärtsgang) erzielt werden.
Um die einzelnen Gänge zu schalten, müssen die Rollenklemmkörper 52 in bestimmte Bereiche im Spalt zwischen Polygonprofil 41 und Außenring 71 des Freilaufs gebracht werden. Dazu wird mittels einer Hydraulikeinrichtung in den Hydraulikraum 9, der zwischen der Innenwelle 3, dem Innenschieber 6 und der Kolbenstange 7 gebildet ist, Hydraulikfluid zu- oder abgeführt. Ein definiert eingeleitetes Volumen des Hydraulikfluids bestimmt die axiale Position des Innenschiebers 6 gegenüber der Innenwelle 3. Da die Nut 23 des Innenschiebers 6 über die Rollen 33 des Schaltgestänges 8 in Eingriff ist, kann somit erreicht werden, dass die Schaltrollen 33 in eine der gewünschten Schaltstellung entsprechende Position in der Schaltnut 23 gelangen (siehe 5).
Wie 14 entnehmbar ist, entsprechen die Schaltpositionen definierten Positionen der Rollen 52 auf einer der polygonartigen Flächen der Innenwelle 3.
Wenn Hydraulikfluid in den Hydraulikraum 9 eingeführt wird, verschiebt sich somit der Innenschieber 6 eine definierte Strecke in axialer Richtung gegen die Kraft der Feder 4. Dadurch wird das Schaltgestänge 8 einschließlich der Schaltrollen 33 in der Schaltnut 23 geführt verschoben und führt zu einer Verdrehung des Schaltgestänges 8 gegenüber der Innenwelle 3, da das Schaltgestänge 8 in axialer Richtung der Innenwelle 3 festgelegt ist. Zusammen mit dem Schaltgestänge 8 werden die Käfige 51 der Freilaufeinheiten 1 mitbewegt, d. h. gegenüber der Innenwelle 3 verdreht. Dadurch werden die Rollen 52 in die gewünschten Positionen am Polygonprofil 41 gebracht, so dass in den Bereichen D und R durch die Anfederungen 61 und Rollenanfederungen 63 eine Sperrwirkung erzeugt wird (in jeweils gegengerichteten Richtungen) und in den anderen Bereichen (P und N) keine Sperrwirkung durch die Rollen 52 als Klemmkörper erzeugt wird.
Statt der in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen vier Schaltbereiche könnte die Freilaufeinrichtung auch beispielsweise mit nur zwei Schaltbereichen oder drei Schaltbereichen realisiert werden.

1: Freilaufeinheit
2: Schalteinrichtung
3: Innenwelle
4: Feder
5: Deckel
6: Innenschieber
7: Kolbenstange
8: Schaltgestänge
9: Hydraulikraum
20: Führungsfläche
21: Führungsfläche
22: Außenverzahnung
23: Schaltnut
31: Schaltstange
32: Befestigungseinheit
33: Schaltrolle
34: Schaltring
41: Polygonprofil
43: Nut
44: Verzahnung
45: Ringnut
51: Käfig
52: Rollenklemmkörper
53: Vorsprung
54: Nut
55: Nase
61: Anfederung
62: Aussparung
63: Rollenanfederung
71: Außenring
100: Freilaufeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10243533 A1 [0002]
- WO 03/026911 [0005]

Claims

Schaltbare Freilaufeinrichtung (100), enthaltend eine profilierte Innenwelle (3), mindestens eine gegenüber der Innenwelle (3) in mehrere Schaltpositionen verstellbare Freilaufeinheit (1) mit mehreren in einem Käfig (51) angeordneten Klemmkörpern (52), und eine Schalteinrichtung (2) für die Freilaufeinheit (1), wobei die Schalteinrichtung (2) mit dem Käfig (51) drehfest angeordnet ist und am Käfig (51) eine gemeinsam für die Klemmkörper (52) wirkende Anfederung (61) angeordnet ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfederung als den Käfig (51) und die darin angeordneten Klemmkörper (52) radial außen umgreifender Anfederungsring (61) vorgesehen ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Käfig (51) Vorsprünge (55) vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ausnehmungen (62) am Anfederungsring (61) zur Festlegung der Drehposition des Anfederungsrings (61) gegenüber dem Käfig (51) in Einriff sind.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Anfederungsring (61) für jeden der Klemmkörper (52) eine Klemmkörperanfederung (63) in Umfangsrichtung vorgesehen ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Klemmkörper (52) einen Klemmkörperanfederung (63) in jede Umfangsrichtung vorgesehen ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörperanfederung (63) als Federlappen gestaltet ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (52) Rollen sind.
Freilaufeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) ein gegenüber der Innenwelle (3) bezüglich ihrer Umfangsposition zur Innenwelle (3) zumindest über einen Umfangsteilbereich drehbares Schaltgestänge (8) enthält, das mit der Freilaufeinheit (1) in Eingriff ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgestänge (8) eine mit dem Käfig (51) drehfest verbundene Schaltstange (31) aufweist und die Schaltstange (31) lagefest mit einem Schaltring (34) verbunden ist, der in einer Nut (45) der Innenwelle (3) verdrehbar und axial ortsfest dazu gehalten ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaltgestänge (8) ein Eingriffsgleitelement (33) vorgesehen ist, das in einer entsprechend den Schaltpositionen in Längs- und Umfangsrichtung der Innenwelle (3) konturierten Schaltnut (23) der Schalteinrichtung (2) in Eingriff ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (2) einen in der Innenwelle (3) drehfest, aber axial verschiebbaren Innenschieber (6) aufweist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschieber (6) und die Innenwelle (3) einen Hydraulikraum (9) in der Innenwelle (3) definieren, in den Hydraulikfluid derart zu- und abführbar ist, dass die Axialposition des Innenschiebers (6) gegenüber der Innenwelle (3) veränderbar ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschieber (6) durch eine Federeinrichtung (4) in eine Axialrichtung zur Definition des Hydraulikraums (9) vorbelastet ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltnut (23) nach Anspruch 10 im Innenschieber (6) vorgesehen ist.
Freilaufeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, durch die Schalteinrichtung (2) gemeinsam schaltbare Freilaufeinheiten (1) in Axialrichtung der Innenwelle (3) hintereinander vorgesehen sind.
Kurbel-CVT-Getriebe (100) mit einer Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.