DE102012221022A1

DE102012221022A1 - Freilaufeinrichtung

Info

Publication number: DE102012221022A1
Application number: DE201210221022
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, mit mehreren auf einer Innenwelle in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Freiläufen, die Freilaufkörper umfassen, denen Rampenbahnen zugeordnet sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Innenwelle und den Freilaufkörpern mehrere Rampenbahnelemente mit den Rampenbahnen angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, mit mehreren auf einer Innenwelle in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Freiläufen, die Freilaufkörper umfassen, denen Rampenbahnen zugeordnet sind.
Gattungsgemäße Freiläufe sind aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2009 036 880 A1 und DE 10 2009 042 819 A1 bekannt. Derartige Freiläufe werden insbesondere in Antriebsanordnungen eingesetzt, wie sie zum Beispiel in der internationalen Veröffentlichung WO 03/026911 A1 offenbart sind. Derartige Antriebsanordnungen werden auch als Kurbel-CVT-Getriebe bezeichnet, wobei die Buchstaben CVT für Continuously Variable Transmission stehen, also ein stufenlos verstellbares Getriebe bezeichnen. Bei der Herstellung der Rampenbahnen sind im Hinblick auf deren Abmessungen enge Toleranzen zu beachten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Freilaufeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Freilaufeinrichtung, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, mit mehreren auf einer Innenwelle in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Freiläufen, die Freilaufkörper umfassen, denen Rampenbahnen zugeordnet sind, dadurch gelöst, dass zwischen der Innenwelle und den Freilaufkörpern mehrere Rampenbahnelemente mit den Rampenbahnen angeordnet sind. Die Freiläufe sind vorzugsweise als Rollenfreiläufe mit einem Freilaufkäfig ausgeführt. Zum Einsatz in einem Kurbel-CVT-Getriebe sind die Freiläufe vorzugsweise umschaltbar ausgeführt. Dabei kann die Innenwelle eine Abtriebswelle des Kurbel-CVT-Getriebes darstellen. Bei herkömmlichen Freilaufeinrichtungen sind die Rampenbahnen, beispielsweise durch Schleifen in Längsrichtung, direkt in die Innenwelle oder Abtriebswelle eingebracht. Als Längsrichtung wird eine Richtung bezeichnet, die parallel zu einer Längsachse oder Drehachse der Innenwelle beziehungsweise Abtriebswelle ist. Je länger die Rampenbahnen sind, desto schwieriger gestaltet sich deren Herstellung im Hinblick auf die engen Toleranzen, die insbesondere bei einer Verwendung der Freilaufeinrichtung in einem Kurbel-CVT-Getriebe einzuhalten sind. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden die Rampenbahnen nicht in axialer Richtung durchgehend ausgeführt, sondern in axialer Richtung oder Längsrichtung unterteilt. Dadurch wird die Herstellung der Rampenbahnen erheblich vereinfacht beziehungsweise können hohe Anforderungen im Hinblick auf die Genauigkeit leichter erfüllt werden. Die bei der Verwendung der Freilaufeinrichtung in einem Kurbel-CVT-Getriebe einzuhaltenden engen Toleranzen können mit einem geringeren Fertigungsaufwand eingehalten werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Freilauf ein Rampenbahnelement mit Rampenbahnen aufweist. Vorzugsweise ist jeweils genau ein Rampenbahnelement mit Rampenbahnen für die Freilaufkörper des jeweiligen Freilaufs ausgestattet. Alternativ kann ein Rampenbahnelement auch Rampenbahnen für zwei oder drei Freiläufe aufweisen. Wesentlich ist, dass die Rampenbahnen bei der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung eine deutlich geringere Ausdehnung in axialer Richtung oder Längsrichtung aufweisen als bei herkömmlichen Freilaufeinrichtungen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente im Wesentlichen die Gestalt von hohlen Kreiszylinderabschnitten aufweisen. Die Rampenbahnelemente sind zum Beispiel hülsenartig ausgeführt. Radial außen an den Rampenbahnelementen sind die Rampenbahnen vorgesehen. Radial innen sind die Rampenbahnelemente auf der Innenwelle abgestützt. Dabei sind die Rampenbahnelemente, zumindest die meisten der Rampenbahnelemente, vorzugsweise als Gleichteile ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente radial innen jeweils mindestens zwei Stützabschnitte aufweisen, mit denen sich das jeweilige Rampenbahnelement auf der Innenwelle abstützt. Das hat den Vorteil, dass nicht die ganze Innenfläche der Rampenbahnelemente, beispielsweise durch Schleifen, bearbeitet werden muss. Die Rampenbahnelemente weisen bevorzugt jeweils genau zwei Stützabschnitte auf, die innen an den in Längsrichtung entgegengesetzten Enden der Rampenbahnelemente vorgesehen sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente aus Metallblech vorgeformt sind. Die vorgeformten Rampenbahnelemente werden dann, insbesondere im Bereich der Rampenbahnen und/oder im Bereich der Stützabschnitte, weiter bearbeitet, zum Beispiel geschliffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente drehfest miteinander beziehungsweise mit der Innenwelle verbunden sind. Die Rampenbahnelemente sind vorzugsweise formschlüssig, zum Beispiel durch ineinander greifende Verzahnungen, miteinander beziehungsweise mit der Innenwelle verbunden. Vorzugsweise sind jeweils zwei Rampenbahnelemente drehfest miteinander verbunden. Ein, in Längsrichtung betrachtet, letztes Rampenelement ist drehfest mit der Innenwelle verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente an ihren Stirnseiten formschlüssig miteinander beziehungsweise mit der Innenwelle verbunden sind. Der Formschluss in axialer Richtung hat sich unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten als vorteilhaft erwiesen. Alternativ können die Rampenbahnelemente auch in radialer Richtung formschlüssig mit der Innenwelle verbunden sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Rampenbahnelemente jeweils durch ein sich in axialer Richtung erstreckendes Formschlusselement formschlüssig miteinander verbunden sind, das in eine Formschlussausnehmung, insbesondere in eine von mehreren Formschlussausnehmungen, greift. An den Rampenbahnelementen ist vorzugsweise nur ein Formschlusselement vorgesehen, das sich von einer Stirnfläche des Rampenbahnelements zu einem benachbarten Rampenbahnelement erstreckt. Dieses eine Formschlusselement greift vorzugsweise in eine von mehreren Formschlussausnehmungen, um den Formschluss zwischen den benachbarten Rampenbahnelementen herzustellen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Drehmomentübertragung zwischen zwei benachbarten Rampenbahnelementen ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Freilaufeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnen der Rampenbahnelemente in axialer Richtung fluchtend angeordnet sind. Um dies auf einfache Art und Weise sicherzustellen, kann die Anzahl der Formschlussausnehmungen der Anzahl der Rampenbahnen entsprechen. Die Anzahl der Formschlussausnehmungen kann aber auch einem geraden Vielfachen oder einer geraden teilbaren Anzahl der Rampenbahnen des Rampenbahnelements entsprechen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer vorab beschriebenen Freilaufeinrichtung. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Freilaufeinrichtung, insbesondere in einem Kurbel-CVT-Getriebe, wie es in der internationalen Veröffentlichung WO 03/026911 A1 offenbart und als Antriebsanordnung bezeichnet ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein separat handelbares Rampenbahnelement für eine vorab beschriebene Freilaufeinrichtung, insbesondere in einem Kurbel-CVT-Getriebe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung mit sechs Freiläufen auf einer Innenwelle im Längsschnitt;
2 einen der Freiläufe aus 1 im Querschnitt und
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1.
In den 1 bis 3 ist eine Freilaufeinrichtung 1 mit insgesamt sechs Freiläufen 3, 4, 5, 6, 7, 8 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Freiläufe 3 bis 8 sind auf einer Abtriebswelle 10 eines Kurbel-CVT-Getriebes in axialer Richtung nebeneinander angeordnet. Die axiale Richtung wird durch eine Drehachse 9 der Abtriebswelle 10 definiert, die auch als Innenwelle bezeichnet wird. Axial oder in Längsrichtung bedeutet in Richtung oder parallel zu der Drehachse 9.
Der allgemeine Aufbau und die Funktion einer Freilaufeinrichtung, wie sie in 1 im Längsschnitt dargestellt ist, ist zum Beispiel in den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2009 036 880 A1 und DE 10 2009 542 819 A1 offenbart. In diesen Druckschriften sind auch der allgemeine Aufbau und die Funktion von Freiläufen in Kurbelwellen-CVT-Getrieben beschrieben.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind auf einem Wellenabschnitt 20 der Abtriebswelle oder Innenwelle 10 sechs Rampenbahnelemente 11, 12, 13, 14, 15, 16 in axialer Richtung nebeneinander angeordnet. Durch einen Doppelpfeil 22 ist die Ausdehnung des Rampenbahnelements 11 in axialer Richtung angedeutet. Vorteilhaft sind die Rampenbahnelemente 11 bis 16 als Gleichteile mit der gleichen Ausdehnung in Längsrichtung ausgeführt.
In 2 ist der Freilauf 31 aus 1 im Querschnitt dargestellt. In einer Zusammenschau der 1 und 2 sieht man, dass das Rampenelement 11 in radialer Richtung zwischen insgesamt zwölf Freilaufkörpern 24, 25 und der Innenwelle oder Abtriebswelle 10 angeordnet ist.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind Rampenbahnen 26, 27 für die Freilaufkörper 24, 25 in dem Rampenbahnelement 11 vorgesehen, und nicht in der Innenwelle 10. So weist jedes Rampenelement 11 bis 16 insgesamt zwölf Rampenbahnen 26, 27 auf, die gleichmäßig über einen Umfang des jeweiligen Rampenelements verteilt sind.
Jeder Freilauf 3 bis 8 umfasst des Weiteren einen Außenring 31, 32, 33, 34, 35, 36, der radial außerhalb der Freilaufkörper 24, 25 angeordnet ist. Die Außenringe 31 bis 36 weisen radial innen die Gestalt von geraden Kreiszylindern auf. Radial außen sind die Außenringe 31 bis 36 mit jeweils einer Pleuelanbindungsstelle 40 zum Anlenken eines Pleuels ausgestattet. Die Pleuel dienen zum Beispiel zur Drehmomentübertragung in einem Kurbel-CVT-Getriebe.
Die Rampenbahnelemente 11 bis 16, die radial außen mit den Rampenbahnen 26, 27 ausgestattet sind, weisen radial innen jeweils zwei Stützabschnitte 41, 42 auf, die dazu dienen, das jeweilige Rampenbahnelement 11 bis 16 auf der Innenwelle oder Abtriebswelle 10 abzustützen.
Die Stützabschnitte 41, 42 der Rampenbahnelemente 11 bis 16 dienen gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung nicht dazu, ein Drehmoment zwischen den Rampenbahnelementen 11 bis 16 und der Innenwelle 10 zu übertragen. Die Drehmomentübertragung erfolgt gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung in axialer Richtung jeweils zwischen zwei benachbarten Rampenbahnelementen 11, 12; 12, 13; 13, 14; 14, 15; 15, 16. Die Drehmomenteinleitung in die Innenwelle 10 erfolgt über das in 1 rechts angeordnete Rampenbahnelement 16.
Die axiale Drehmomentübergabe zwischen zwei benachbarten Rampenbahnelementen erfolgt an stirnseitigen Drehmomentübergabestellen 45. Die Drehmomenteinleitung in die Innenwelle 10 erfolgt an einer stirnseitigen Drehmomentübergabestelle 46.
Die Drehmomentübergabe an der stirnseitigen Drehmomentübergabestelle 45, 46 erfolgt zum Beispiel über stirnseitige axiale Verzahnungen. Die axialen Verzahnungen liefern den Vorteil, dass die inneren Durchmesserbereiche der Rampenbahnelemente 11 bis 16 nur eine Stützund Zentrierfunktion erfüllen müssen. Zudem vereinfacht die stirnseitige Drehmomentübergabe die Montage der Freilaufeinrichtung 1.
Zur sicheren Positionierung der Rampenbahnen 26, 27 der Rampenbahnelemente 11 bis 16 ist an jeweils einer Stirnseite oder Stirnfläche der Rampenbahnelemente 11 bis 16 vorzugsweise nur ein axiales Formschlusselement, wie eine Nase oder ein Zahn, vorgesehen. Die daran anliegende Stirnseite oder Stirnfläche des benachbarten Rampenelements 11 bis 16 weist vorzugsweise so viele Ausnehmungen, insbesondere Nuten, auf, wie Rampenbahnen vorhanden sind.
Die Anzahl der Nuten oder Ausnehmungen kann auch ein gerades Vielfaches der Anzahl der Rampenbahnen betragen. Die Anzahl der Nuten oder Ausnehmungen kann auch einer geraden Zahl entsprechen, die durch die Anzahl der Rampenbahnen teilbar ist.
Durch die Verwendung von nur einem axialen Formschlusselement, wie einer Nase oder einem Zahn, in Kombination mit der vorab beschriebenen Anzahl der Ausnehmungen oder Nuten, kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass die Rampenbahnen der Rampenbahnelemente 11 bis 16 in axialer Richtung fluchten.
Die Innenwelle 10 kann in dem Wellenabschnitt 20, der zur Aufnahme der Rampenbahnelemente 11 bis 16 dient, einfach rund geschliffen sein. Die mit ihren Stützabschnitten 41, 42 darauf abgestützten Rampenbahnelemente 11 bis 16 können in den Stützabschnitten 41, 42 auf einfache Art und Weise sehr genau geschliffen werden. Dadurch können die Rampenbahnelemente 11 bis 16 besonders vorteilhaft aus vorgeformten Blechhülsen gefertigt werden.
In 3 sieht man des Weiteren, dass in axialer Richtung zwischen zwei benachbarten Freiläufen 6, 7 jeweils eine Lagereinrichtung 50 angeordnet ist. Die Lagereinrichtung 50 ist radial außerhalb der den Freiläufen 6, 7 zugeordneten Rampenbahnelementen 14, 15 angeordnet. Dabei sind die Lagereinrichtungen 50 vorzugsweise in axialer Richtung überlappend zu den Stützabschnitten (41, 42 in 1) angeordnet. Radial außerhalb der Freilaufkörper können diese mit der Federkraft einer Ringfeder 54 beaufschlagt sein.
Bezugszeichenliste

1: Freilaufeinrichtung
3: Freilauf
4: Freilauf
5: Freilauf
6: Freilauf
7: Freilauf
8: Freilauf
9: Drehachse
10: Abtriebswelle
11: Rampenbahnelement
12: Rampenbahnelement
13: Rampenbahnelement
14: Rampenbahnelement
15: Rampenbahnelement
16: Rampenbahnelement
20: Wellenabschnitt
22: Doppelpfeil
24: Freilaufkörper
25: Freilaufkörper
26: Rampenbahn
27: Rampenbahn
31: Außenring
32: Außenring
33: Außenring
34: Außenring
35: Außenring
36: Außenring
40: Pleuelanbindungsstelle
41: Stützabschnitt
42: Stützabschnitt
45: stirnseitige Drehmomentübergabestelle
46: stirnseitige Drehmomentübergabestelle
50: Lagereinrichtung
54: Ringfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036880 A1 [0002, 0020]
DE 102009042819 A1 [0002]
WO 03/026911 A1 [0002, 0013]
DE 102009542819 A1 [0020]

Claims

Freilaufeinrichtung, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, mit mehreren auf einer Innenwelle (10) in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Freiläufen (3–8), die Freilaufkörper (24, 25) umfassen, denen Rampenbahnen (26, 27) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwelle (10) und den Freilaufkörpern (24, 25) mehrere Rampenbahnelemente (11–16) mit den Rampenbahnen (26, 27) angeordnet sind.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Freilauf (3–8) ein Rampenbahnelement (11–16) mit Rampenbahnen (26, 27) aufweist.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente (11–16) im Wesentlichen die Gestalt von hohlen Kreiszylinderabschnitten aufweisen.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente (11–16) radial innen jeweils mindestens zwei Stützabschnitte (41, 42) aufweisen, mit denen sich das jeweilige Rampenbahnelement (11–16) auf der Innenwelle (10) abstützt.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente (11–16) aus Metallblech vorgeformt sind.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente (11–16) drehfest miteinander beziehungsweise mit der Innenwelle (10) verbunden sind.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnelemente (11–16) an ihren Stirnseiten formschlüssig miteinander beziehungsweise mit der Innenwelle (10) verbunden sind.
Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Rampenbahnelemente (11, 12; 12, 13; 13, 14; 14, 15; 15, 16) jeweils durch ein sich in axialer Richtung erstreckendes Formschlusselement formschlüssig miteinander verbunden sind, das in eine Formschlussausnehmung, insbesondere in eine von mehreren Formschlussausnehmungen, greift.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenbahnen (26, 27) der Rampenbahnelemente (11–16) in axialer Richtung fluchtend angeordnet sind.
Kurbel-CVT-Getriebe mit einer Freilaufeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.