Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FREE-RUNNING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/068839
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a free-running device which is provided with a first element (2) that has a circular clamping track (4). A second element (1) is provided with several clamping ramps (3) that are distributed around its periphery. The clamping ramps (3), together with the circular clamping track (4), delimit clamping gaps (5). Clamping bodies (6) that are to be clamped in the clamping gaps (5) are provided between the first element (2) and the second element (1). The clamping bodies (6) in the free-running position are disengaged from the circular clamping track (4) of the first element (2). A delay device (14) is provided to delay the carrying of the clamping bodies (6) by the second element (1), in such a way that the clamping bodies (6) are shifted into the clamping gap (5) with the rotation of the second element (1).

Inventors:
HOCHMUTH HARALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/000535
Publication Date:
September 06, 2002
Filing Date:
January 19, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
HOCHMUTH HARALD (DE)
International Classes:
F16D41/067; (IPC1-7): F16D41/06
Foreign References:
EP0554138A11993-08-04
US6123183A2000-09-26
US4438836A1984-03-27
DE3615005A11987-11-05
US4030581A1977-06-21
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestr. 1-3 Herzogenaurach, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Freilaufeinrichtung, mit einem ersten Element (2), das eine kreisförmige Klemmbahn (4) aufweist, mit einem zweiten Element (1), das mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen (3) aufweist, wobei die Klemmrampen (3) zusammen mit der kreisförmigen Klemmbahn (4) Klemm spalte (5) begrenzen, und mit zwischen dem ersten Element (2) und dem zweiten Element (1) angeordneten Klemmkörpern (6) zum Einklemmen in den Klemmspalten (5), wobei die Klemmkörper (6) in Freilaufstellung außer Eingriff mit der kreisförmigen Klemmbahn (4) des ersten Elementes (2) sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung (14) zum Verzögern einer Mitnahme der Klemmkörper (6) durch das zweite Element (1) derart vorgesehen ist, daß unter einer Drehung des zweiten Elementes (1) die Klemmkörper (6) in die Klemmspalte (5) verlagert werden.
2. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Käfig (7) vorgesehen ist, in dessen Taschen (8) die Klemmkörper (6) angeordnet sind.
3. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Verzögerungseinrichtung (14) miteinander in Reibkontakt stehende Reibflächen (17,18) umfaßt, von denen die eine dem Käfig (7) und von denen die andere einem dritten Ele ment (13) zugeordnet ist.
4. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Reibflächen (17,18) unter einer Magnetkraft aneinander gedrückt sind.
5. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Magnet (15) an dem dritten Element (13) und ein eisenhaltiges Teil (16) an dem Käfig (7)oder umge kehrtvorgesehen ist.
6. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Rückstelleinrichtung für die Klemmkörper (6) vorgesehen ist, um bei lastfreiem zweiten Element (1) die Klemmkörper (6) aus einer Klemmposition zurück in die Freilaufstellung rückzustellen.
7. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 6, bei der erste Federn (9) einerseits an dem Käfig (7) abgestützt sind und andererseits an den Klemmkörpern (6) angreifen.
8. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 6, bei der der Käfig (7) und das zweite Element (1) beide mit Anschlägen füreinander versehen sind, die einen Drehwinkel zwischen dem Käfig (7) und dem zweiten Element (1) form schlüssig begrenzen.
9. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 8, bei der wenigstens eine zweite Feder (12) vorgesehen ist, die den Käfig (7) in eine Grundstellung zwischen den beiden DrehwinkelEndlagen anfedern, in welcher Grundstellung die Klemmkörper (6) außer Eingriff mit der zylindrischen Klemmbahn (4) des ersten Elementes (2) sind.
10. Verwendung der Freilaufeinrichtung nach einem der vorangegangenen An sprüche als Notentkopplung zwischen einem Elektromotor und einer Ab deckung wie Schiebetür, Schwenktür oder Heckklappe eines Kraftfahr zeugs, zum Zweck des Verringerns des Öffnungsoder Schließwiderstan des der Abdeckung bei abgeschaltetem Elektromotor.
Description:
Freilaufeinheit Beschreibung Gebiet der Erfindung Die folgende Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung, die beispielsweise in einem Antriebsstrang angeordnet sein kann. Derartige Freilaufeinrichtungen haben eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite, wobei eine Leistungsübertra- gung von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite erfolgt. Eine Leistungsüber- tragung von der Abtriebsseite auf die Antriebsseite kann freigeschaltet werden, so dass eine Drehbewegung an der Abtriebsseite ungehindert erfolgen kann.

Aus US 4,030,581-A beispielsweise ist eine Freilaufeinrichtung bekannt, bei der zwischen einer angetriebener Welle und einem treibenden holzylindrischen Gehäuse Klemmrollen in Klemmspalten angeordnet sind, die von einer kreis- förmigen Klemmbahn des treibenden holzylindrischen Teils und von Klemm- rampen der getriebenen Welle begrenzt sind. Über einen Elektromagneten betätigbare Schaltfinger greifen zwischen umfangseitig einander benachbarte Klemmrollen ein. In einer Freilaufstellung der Freilaufeinrichtung sind die Klemmrollen derart in der Mitte von zwei gegenläufigen keilförmigen Klemm- spalten angeordnet, dass die Klemmrollen außer Eingriff mit der zylindrischen Klemmbahn sind. Mit anderen Worten, in der Freilaufstellung kann im vorlie- genden Fall eine Relativverdrehung zwischen dem holzylindrischen treibenden Teil und dem getriebenen Teil stattfinden, ohne das eine Reibung infolge eines Klemmkörperkontaktes erfolgen würde.

Nachteilig bei dieser Freilaufeinrichtung ist jedoch, dass eine separate Ein- richtung-hier ein Elektromagnet-vorzusehen ist, die unabhängig von der Freilaufeinrichtung betätigt werden muss, um die Klemmrollen zu schalten.

Aufgabe der folgenden Erfindung ist es daher, eine Freilaufeinrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, die einfach zu schalten ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Verzöge- rungseinrichtung zum Verzögern einer Mitnahme der Klemmkörper durch das mit den Klemmrampen versehene zweite Element derart vorgesehen ist, das unter einer Drehung des zweiten Elementes die Klemmkörper in die Klemm- spalte verlagert werden.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine separate Betätigung beispielsweise eines Elektromagneten nicht länger erforderlich ist. Ausgehend von einer Freilaufstellung, in der die Klemmkörper außer Klemmeingriff mit ihren keilförmigen Klemmspalten sind, werden die Klemmkörper in den Klemmeingriff lediglich dadurch gebracht, dass das zweite Element-bei- spielsweise an Elektromotor-in Drehung versetzt wird.

Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung kann in günstiger Weise Teil einer Betätigungseinrichtung zum Öffnen bzw. Schließen einer Schwingtür oder einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs sein : bei modernen Kraftfahrzeugen, insbe- sondere Personenkraftwagen die mit Schiebetüren ausgerüstet sind, kann die Schiebetür mittels eines Elektromotors geöffnet bzw. geschlossen werden. Fällt der Antrieb durch den Elektromotor aus, beispielsweise weil die Bordspannung zu gering ist, muss eine Notentkopplung vorgesehen sein, so dass die Türe von Hand geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung ist in diesem Fall in dem Antriebsstrang derart angeordnet, dass bei manueller Betätigung der Schiebetür die Klemmkörper in Freilaufstel- lung sind. Das manuelle Betätigen erfolgt besonders leichtgängig, da die Klemmkörper außer Klemmeingriff-also ohne Reibkontakt-mit der zylindri- schen Klemmbahn sind. Eine unerwünschte Reibung entfällt, wie sie beispiels- weise vorliegen würde, wenn die Klemmkörper in ihre Klemmspalte hinein- also in Klemmbereitschaft-gefedert wären. In dieser Verwendung übernimmt

die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung demzufolge die Funktion einer No- tentkopplung zum Zweck des Verringerns eines Öffnungs-oder Schließwider- standes unter einer manuellen Betätigung der Schiebetür. Die erfindungsge- mäße Verzögerungseinrichtung ist in der vorliegenden Anwendung selbsttätig eingeschaltet, sobald der Elektromotor betätigt wird. Dann wird das zweite Element in Drehung versetzt gegenüber dem ersten Element, wobei die Klemmkörper dieser Drehbewegung nur verzögert folgen und demzufolge in ihre Klemmspalte hinein gezwängt werden. Unter einer weiteren Drehung des zweiten Elementes stellt sich eine kraftschlüssige Verbindung über die Klemm- körper zwischen dem ersten und dem zweiten Element ein, so dass die Schie- betür problemlos elektromotorisch geöffnet bzw. geschlossen werden kann.

Die Klemmkörper können in Taschen eines Käfigs angeordnet sein. Derartige Käfige können unter anderem zu dem Zweck vorgesehen sein, die Klemmkör- per einwandfrei zwischen dem ersten und dem zweiten Element zu positionier- nen.

Die Verzögerungseinrichtung kann miteinander in Reibkontakt stehende Reib- flächen umfassen, von denen die eine dem Käfig und von denen die andere einem dritten Element zugeordnet ist. Das dritte Element kann beispielsweise gestellfest sein. In diesem Fall ist eine besonders zweckmäßige erfindungsge- mäße Freilaufeinrichtung ausgebildet : wenn das beispielsweise von einem Elektromotor angetriebene zweite Element in Drehung versetzt wird kann eine gemeinsame Drehung mit den Klemmkörpern nur über einen geringen Schwenkwinkel-wenn überhaupt-erfolgen : Denn die Klemmkörper werden in Umfangsrichtung durch Taschenwände des Käfigs an einer weiteren umfangs- seitigen Verlagerung zunächst gehindert. Allerdings dreht das zweite Element weiter, so dass die Klemmkörper entlang der Klemmrampen des zweiten Ele- mentes verlagert werden, bis sie schließlich in Klemmeingriff einerseits mit den Klemmrampen und andererseits mit der zylindrischen Klemmbahn sind. In die- ser Situation drehen nun das erste und das zweite Element, der Käfig, und die Klemmkörper gemeinsam. Der Käfig übernimmt hier zwei Funktionen : einer-

seits trägt er zur einwandfreien Ausrichtung der Klemmkörper bei ; andererseits ist er Teil der Verzögerungseinrichtung.

Die Reibkraft, unter der die Reibflächen gegeneinander gedrückt werden kann beispielsweise durch eine Feder aufgebracht werden. Eine besonders preis- werte erfindungsgemäße Weiterbildung sieht allerdings vor, das die Reibflä- chen unter einer Magnetkraft aneinander gedrückt sind. Zu diesem Zweck kann an dem dritten Element ein Magnet und an dem Käfig ein eisenhaltiges Teil- oder umgekehrt-vorgesehen sein.

Um sicher zustellen, dass die Klemmkörper in einer neutralen Freilaufstellung angeordnet sind, in der sie außer Klemmeingriff mit ihren keilförmigen Klemm- spalten sind, ist es zweckmäßig eine Rückstelleinrichtung für die Klemmkörper vorzusehen, um bei lastfreiem zweiten Element die Klemmkörper aus einer Klemmpositon zurück in die Freilaufstellung rückzustellen.

Diese Rückstelleinrichtung kann Federn umfassen, die einerseits an dem Käfig abgestützt sind und die andererseits an den Klemmkörpern angreifen. Die Fe- dern können beispielsweise in den Taschen angeordnet sein und den darin angeordneten Klemmkörper mittig halten. Weiter oben wurde bereits erwähnt, dass während des Antriebs der Käfig gemeinsam mit dem zweiten Element dreht. Zu diesem Zweck können der Käfig und das zweite Element beide mit Anschlägen für einander versehen sein, die einen bestimmten Drehwinkel zwi- schen dem Käfig und dem zweiten Element formschlüssig begrenzen. In ande- ren Worten : es ist ein gewissen Drehspiel zwischen dem Käfig und dem zwei- ten Element möglich, um die Klemmkörper entlang der Klemmrampen des zweiten Elementes zu verlagern.

Die Rückstelleinrichtung kann eine zweite Feder umfassen, die den Käfig in eine Grundstellung zwischen den beiden Drehwinkelendlagen anfedert, in wel- cher Grundstellung die Klemmkörper außer Eingriff mit zylindrischen Klemm- bahn des ersten Elementes sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Freilaufein- richtung, Figur 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrich- tung aus Figur 1 und Figur 3 eine Einzelheit der Freilaufeinrichtung gemäß Figur 2.

Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung weist eine Antriebswelle 1 und eine Abtriebswelle 2 auf, die beide konzentrisch in- einander angeordnet sind. Die Antriebswelle 1 weist mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen 3 auf. Die Abtriebswelle 2 ist hohlzylin- drisch ausgebildet und weist an ihrem Innenumfang eine kreisförmige Klemm- bahn 4 auf. Die kreisförmige Klemmbahn 4 und die Klemmrampen 3 begrenzen keilförmige Klemmspalten 5. Zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebs- welle 2 sind mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrollen 6 angeordnet. Zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 ist ein Käfig 7 angeordnet, in dessen Taschen 8 die Klemmrollen 6 angeordnet sind. Figur 2 zeigt die Klemmrollen 6 in einer Freilaufstellung. In dieser Position sind die Klemmrollen 6 mittig zwischen zwei gegenläufig orientierten keilförmigen Klemmspalten 5 derart gehalten, dass sie außer Kontakt mit der kreisförmigen Klemmbahn 4 gehalten sind. Blattfedern 9 sind einerseits an dem Käfig 7 ab- gestützt und greifen andererseits an den Klemmrollen 6 an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Blattfedern 9 derart in den Taschen 8 angeord- net, dass die resultierende Kraft FR radial einwärts gerichtet ist.

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus Figur 2, aller- dings lediglich die Abtriebswelle 2, die Antriebswelle 1 und eine dazwischen

angeordnete Klemmrolle 6. Die Vektordarstellung der Federkräfte zeigt, dass die Klemmrolle 6 in Richtung auf die Antriebswelle 1 angedrückt ist. Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass die Klemmrollen 6 in der Freilaufstellung beab- standet von der kreisförmigen Klemmbahn 4 gehalten sind.

Der Käfig 7 weist zwei nach radial innen vorspringende Zähne 10 auf, die je- weils in eine Ausnehmung 11 der Antriebswelle 1 mit Spiel in den Umfangs- richtungen eingreifen. Schraubenfedern 12 sind einerseits an der Antriebswelle 1 und andererseits an den Zähnen 10 abgestützt. Die Kraft dieser Schrauben- federn 12 wirkt in den Umfangsrichtungen derart, dass die Taschen 8 des Kä- figs 7 mittig über zwei einander benachbarte Klemmrampen 3 angeordnet sind.

An der linken Stirnseite der Freilaufeinrichtung ist eine Getriebescheibe 13 angeordnet, die beispielsweise gestellfest bzw. ortsfest sein kann. Zwischen der Getriebescheibe 13 und dem Käfig 7 ist eine Verzögerungseinrichtung 14 angeordnet : an der Getriebescheibe 13 ist ein Permanentmagnet 15 befestigt.

Der Käfig 7 ist mit einem Metallring 16 derart versehen, dass eine Magnetkraft des Permanentmagneten 15 den Käfig 7 axial in Richtung auf die Getriebe- scheibe 13 zieht. Die Getriebescheibe 13 und der Käfig 7 weisen an einander zugewandten Seiten Reibflächen 17,18 auf. Unter der wirksamen Magnetkraft sind die Reibflächen 17,18 gegeneinander angedrückt.

Zur einwandfreien Lagerung ist die Abtriebswelle 2 über ein Kugellager 19 auf der Antriebswelle 1 drehbar gelagert.

An der Antriebswelle 1 kann beispielsweise ein hier nicht dargestellter Elek- tromotor angreifen. An der Abtriebswelle 2 bzw. nachgeschalteten Elementen kann beispielsweise ein Getriebe zum Betätigen einer Schiebetür angreifen.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Freilaufeinrich- tung näher erläutert. In der in der Figur 2 dargestellten Freilaufstellung kann die Abtriebswelle 2 gegenüber der Antriebswelle 1 frei gedreht werden. Eine Reibung der Klemmrollen 6 an der kreisförmigen Klemmbahn 4 findet nicht

statt. Für die Drehung muss lediglich die Reibung des Kugellagers 19 über- wunden werden. Das Kugellager 19 ist gleichzeitig eine Abstützung der Frei- laufeinrichtung.

Wenn die Antriebswelle 1 wahlweise nach links oder nach rechts gedreht wird, findet zunächst eine Relativdrehung zwischen der Antriebswelle 1 und dem Käfig 7 statt, da eine Drehbewegung des Käfig 7 verzögert wird durch die Rei- bung zwischen der Getriebescheibe 13 und dem Käfig 7. Unter dieser Relativ- drehung werden die Klemmrollen 6 entlang der nun in Eingriff kommenden Klemmrampen 3 verlagert, bis sie schließlich in Kontakt mit der kreisförmigen Klemmbahn 4 der Abtriebswelle 2 gelangen. Schließlich ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 über die eingeklemmten Klemmrollen 6 hergestellt. Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 drehen nun gemeinsam. Steht die Antriebswelle 1 wieder still, geht das System wieder in die Grundstellung zurück. Dafür sorgen die Blattfedern 9 und die Schraubenfedern 12, die die Klemmrollen 6 und den Käfig 7 wieder in ein Kräftegleichgewicht rücken, in dem der Käfig 7 und die Klemmrollen 6 ein- wandfrei zu den Klemmrampen 3 ausgerichtet sind.

Bezugszahlenliste 1 Antriebswelle 2 Abtriebswelle 3 Klemmrampe 4 kreisförmige Klemmbahn 5 keilförmiger Klemmspalt 6 Klemmrolle 7 Käfig 8 Tasche 9 Blattfeder 10 Zahn 11 Ausnehmung 12 Schraubenfeder 13 Getriebescheibe 14 Verzögerungseinrichtung 15 Permanentmagnet 16 Metallring 17 Reibfläche 18 Reibfläche 19 Kugellager