DE102015205386A1

DE102015205386A1 - Sprag freewheel

Info

Publication number: DE102015205386A1
Application number: DE102015205386.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörper-Freilauf (5) zur kraftschlüssigen Kupplung einer Antriebswelle (6, 6‘) an eine Abtriebswelle (7, 7‘), umfassend einen der Antriebswelle (6, 6‘) zugeordneten kreisquerschnittförmigen Innenring (8), an dessen Umfangsringfläche (15) mindestens ein Klemmkörper (11) zur Anlage kommt, und einen der Abtriebswelle (7, 7‘) zugeordneten Außenstern (9) mit mindestens einer profilierten Klemmkörperausnehmung (10a, 10b, 10c) zur Aufnahme des zugeordneten Klemmkörpers (11) in verschiedenen Schaltpositionen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für eine in beide Drehrichtungen (V, R) wirkenden kraftschlüssigen Kupplung der Antriebswelle (6; 6‘) mit der Abtriebswelle (7; 7‘) die profilierte Klemmkörperausnehmung (10a, 10b, 10c) einen ersten randseitigen Klemmabschnitt (12) zur Klemmung des Klemmkörpers (11) in die erste Drehrichtung (V) und einen in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten randseitigen Klemmabschnitt (13) zur Klemmung des Klemmkörpers (11) in die zweite Drehrichtung (R) aufweist, wobei zwischen den beiden randseitigen Klemmabschnitten (12, 13) ein sich von hier aus nach radial außen erstreckender mittlerer Freilaufabschnitt (14) angeordnet ist, in den der Klemmkörper (11) aufgrund von Fliehkraft bei relativ zur Antriebswelle (6; 6‘) schneller drehender Abtriebswelle (7; 7‘) gelangt, um zur Entkupplung von der Umfangsringfläche (15) abzuheben.The invention relates to a sprag freewheel (5) for non-positive coupling of a drive shaft (6, 6 ') to an output shaft (7, 7'), comprising one of the drive shaft (6, 6 ') associated circular cross-section inner ring (8), at the Peripheral ring surface (15) at least one clamping body (11) comes to rest, and one of the output shaft (7, 7 ') associated outer star (9) with at least one profiled Klemmkörperausnehmung (10a, 10b, 10c) for receiving the associated clamping body (11) different switching positions. According to the invention, for a force-locking coupling of the drive shaft (6; 6 ') acting in both directions of rotation (V, R), the profiled sprag recess (10a, 10b, 10c) has a profiled clamping body recess (7; 12) for clamping the clamping body (11) in the first rotational direction (V) and a circumferentially opposite second edge-side clamping portion (13) for clamping the clamping body (11) in the second direction of rotation (R), wherein between the two edge-side clamping portions ( 12, 13) is arranged from here radially outwardly extending middle freewheeling section (14) into which the clamping body (11) due to centrifugal force relative to the drive shaft (6; 6 ') faster rotating output shaft (7; 7') passes to lift for decoupling from the peripheral annular surface (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörper-Freilauf zur kraftschlüssigen Kupplung einer Antriebswelle an eine Abtriebswelle, umfassend einen der Antriebswelle zugeordneten kreisquerschnittförmigen Innenring, an dessen Umfangsringfläche der mindestens eine Klemmkörper zur Anlage kommt, und einen der Abtriebswelle zugeordneten Außenstern mit mindestens einer profilierten Klemmkörperausnehmung zur Aufnahme des zugeordneten Klemmkörpers in verschiedenen Schaltpositionen. Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher einen solchen Klemmkörper-Freilauf beinhaltet.The invention relates to a sprag freewheel for non-positive coupling of a drive shaft to an output shaft comprising a drive shaft associated circular cross-section inner ring, at the peripheral annular surface of at least one clamping body comes to rest, and one of the output shaft associated outer star with at least one profiled Klemmkörperausnehmung for receiving the associated Clamping body in different switching positions. Furthermore, the invention also relates to a drive train of a motor vehicle, which includes such a sprag freewheel.

Gebiet der ErfindungField of the invention

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Kraftfahrzeugtechnik und wird bevorzugt im radnahen Bereich des Antriebsstrangs eingesetzt, in welchem hohe Drehmomente bei relativ geringen Drehzahlen zu übertragen sind. Daneben ist es auch möglich, den erfindungsgegenständlichen Klemmkörper-Freilauf in anderer Stelle eines Kraftfahrzeugantriebes oder dergleichen einzusetzen. The field of application of the invention extends to motor vehicle technology and is preferably used in the vicinity of the wheel of the drive train in which high torques are to be transmitted at relatively low rotational speeds. In addition, it is also possible to use the inventive sprag freewheel in another place of a motor vehicle drive or the like.

Normalerweise stellt ein Freilauf als Maschinenelement eine nur in eine Drehrichtung wirkende Kupplung dar. Bei Drehrichtungsumkehr wird die Verbindung selbsttätig gelöst, so dass die Abtriebswelle frei weiterläuft. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt ein Klemmkörper-Freilauf zum Einsatz, der einen zylindrischen, also unprofilierten Innenring aufweist, der mit einen zugeordneten innenprofilierten Außenring, dem sogenannten Außenstern, über die Klemmkörper zusammenwirkt. Die Momentenübertragung erfolgt durch ein keilartiges Verklemmen von vorzugsweise rotationssymmetrischen Klemmkörpern zwischen einer entsprechend profilierten Klemmkörperausnehmung des Außensterns und dem Innenring. In entgegengesetzter Drehrichtung gelangt der Klemmkörper von der Klemmposition in eine Freilaufposition, so dass die kraftschlüssige Verbindung gelöst wird. Normally, a freewheel as a machine element is acting only in one direction of rotation coupling. When reversing the connection is released automatically, so that the output shaft continues to run freely. In the context of the present invention, a sprag freewheel is used, which has a cylindrical, ie non-profiled inner ring, which cooperates with an associated internally profiled outer ring, the so-called outer star, via the clamping body. The torque is transmitted by a wedge-like clamping of preferably rotationally symmetrical clamping bodies between a correspondingly profiled Klemmkörperausnehmung the outer star and the inner ring. In the opposite direction of rotation of the clamping body passes from the clamping position in a freewheeling position, so that the frictional connection is released.

Derartige Klemmkörper-Freiläufe sind dank der robusten kraftschlüssigen Verbindung recht langlebig und gewährleisten die Übertragung hoher Drehmomente. Allerdings ist deren Kupplungswirkung lediglich auf eine Drehrichtung beschränkt, wogegen in die andere Drehrichtung den Freilauf gewährleistet. Such sprag freewheels are quite durable thanks to the robust frictional connection and ensure the transmission of high torques. However, their coupling action is limited only to one direction of rotation, whereas the other direction of rotation ensures the freewheel.

Ein derartiger Klemmköper-Freilauf geht aus der DE 10 2011 108 413 A1 hervor. dieser umfasst einen Innenring, einen konzentrisch hierzu angeordneten Außenring sowie dazwischen angeordnete und in einem Freilauf-Käfigring gehaltene Klemmkörper. Zusätzlich sind die Klemmkörper in Axialrichtung beidseits von Wälzlagern begrenzt, welche eine Wälzlagerung des Außenrings gegenüber des Innenrings sicherstellen. In der Kupplungsposition stellen die Klemmelemente eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenring und dem Außenring her. In der Freilaufposition werden die Klemmkörper durch die einwirkende Fliehkraft nach radial außen gedrückt und dadurch vom Innenring oder vom Außenring – je nach Fliehkraftabhebungsart – abgehoben. Es kommen hier unsymmetrische Klemmkörper zum Einsatz um eine Versetzung des Klemmkörper-Schwerpunkts gegenüber der Klemmkörper-Schwenkachse zu erzielen. Dies führt zu einem erhöhten fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung der Klemmkörper. Such a sprag freewheel goes out of the DE 10 2011 108 413 A1 out. this comprises an inner ring, an outer ring arranged concentrically therewith, as well as a clamping body arranged therebetween and held in a freewheel cage ring. In addition, the clamping body are limited in the axial direction on both sides of rolling bearings, which ensure a rolling bearing of the outer ring relative to the inner ring. In the coupling position, the clamping elements produce a frictional connection between the inner ring and the outer ring. In the freewheeling position, the clamping bodies are pressed by the centrifugal force acting radially outward and thereby from the inner ring or the outer ring - depending on centrifugal lifting - lifted. Unbalanced clamp bodies are used here in order to achieve a displacement of the clamp body center of gravity relative to the clamp body pivot axis. This leads to an increased manufacturing complexity for the production of the clamping body.

Aus der DE 10 2013 206 811 A1 geht ein anderer Klemmkörper-Freilauf hervor, der einen Außenring mit innenumfänglichen Klemmrampen aufweist, in dem ein Käfig mit Klemmrollen vorgesehen ist, welche mit Federelementen zusammenwirken. Die Klemmkörper haben hier zwar eine einfache rotationssymmetrische Geometrie; allerdings führt der Einsatz weiterer Bauelemente, insbesondere der Federelemente, zu einem erhöhten Herstellungsaufwand für einen solchen Klemmkörper-Freilauf.From the DE 10 2013 206 811 A1 shows another sprag freewheel, which has an outer ring with innenumfbaren clamping ramps, in which a cage is provided with pinch rollers, which cooperate with spring elements. Although the clamp body have a simple rotationally symmetric geometry here; However, the use of other components, in particular the spring elements, leads to an increased production cost for such a sprag freewheel.

Aufgabenstellungtask

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Klemmkörper-Freilauf zur kraftschlüssigen Kupplung einer Antriebswelle an einer Abtriebswelle zu schaffen, welcher fertigungstechnisch einfach herzustellen ist und eine Kupplung in beide Drehrichtungen während des aktiven Antriebsbetrieb, insbesondere in Vorwärts- und Rückwärtsfahrrichtung eines Kraftfahrzeuges, sicherstellt.It is therefore an object of the present invention to provide a sprag freewheel for non-positive coupling of a drive shaft to an output shaft, which is easy to manufacture and ensures a clutch in both directions during the active drive operation, in particular in the forward and reverse directions of a motor vehicle.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Klemmkörper-Freilauf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor.The object is achieved on the basis of a sprag freewheel according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. Advantageous developments of the invention will become apparent from the following dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass für eine in beide Drehrichtungen wirkende kraftschlüssige Kupplung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle die profilierte Klemmkörperausnehmung einen ersten randseitigen Klemmabschnitt zur Klemmung des Klemmkörper in die eine Drehrichtung und einen in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten randseitigen Klemmabschnitt zur Klemmung des Klemmkörpers in die andere Drehrichtung aufweist, wobei zwischen den beiden randseitigen Klemmabschnitten ein sich von hier aus nach radial außen erstreckender mittlerer Freilaufabschnitt angeordnet ist, in den der Klemmkörper aufgrund von Fliehkraft bei relativ zur Antriebswelle schneller drehender Abtriebswelle gelangt, um insbesondere im Schubbetrieb eines Kraftfahrzeuges zur Entkupplung vom Antriebsstrang von der Innenringoberfläche abzuheben. The invention includes the technical teaching that for a force acting in both directions frictional coupling of the drive shaft with the output shaft, the profiled Klemmkörperausnehmung a first edge clamping portion for clamping the clamp body in a direction of rotation and a circumferentially opposite second edge clamping portion for clamping the clamp body in the other direction of rotation, wherein between the two edge-side clamping portions is arranged from here radially outwardly extending middle freewheeling portion, in which the clamping body due to centrifugal force relative to the drive shaft faster rotating output shaft passes, in particular in the overrun mode of a motor vehicle for uncoupling from the drive train to lift off the inner ring surface.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass auf geometrisch kompliziert gestaltete Klemmkörper verzichtet werden kann. Die kraftschlüssige Kupplung lässt sich durch einfach gestaltete Klemmkörper, beispielsweise kugeloder rollenförmige Klemmkörper, in Verbindung mit der speziell profilierten Klemmkörperausnehmung seitens des Außensterns erzielen, und zwar in beide Drehrichtungen. Erst wenn beispielsweise im Schubbetrieb die Abtriebswelle viel schneller als die Antriebswelle dreht, gelangt der Klemmkörper aufgrund der dann zunehmend einsetzenden Fliehkraft in den sich nach radial außen erstreckenden mittleren Freilaufabschnitt, so dass dieser von der Innenringoberfläche abhebt, um die kraftschlüssige Kupplung zu trennen. Die erfindungsgemäße Lösung verzichtet vollständig auf einen Käfig zur Aufnahme der Klemmkörper und kommt somit mit wenigen Einzelteilen aus.The advantage of the solution according to the invention is in particular that can be dispensed with geometrically complicated designed clamping body. The non-positive coupling can be achieved by simply designed clamping body, such as ball or roller-shaped clamping body, in conjunction with the specially profiled Klemmkörperausnehmung part of the outer star, in both directions. Only when, for example, in overrun operation, the output shaft rotates much faster than the drive shaft, the clamping body passes due to the then increasingly onset of centrifugal force in the radially outwardly extending middle freewheeling section, so that it lifts from the inner ring surface to separate the non-positive coupling. The inventive solution completely dispenses with a cage for receiving the clamping body and thus comes with few items.

Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass die beiden einander gegenüberliegenden Klemmabschnitte über abgerundete Kantenbereiche in den mittleren Freilaufabschnitt übergehen. Hierdurch wird ein zuverlässiges Umschalten des Klemmkörper-Freilaufs von der Klemmposition in die Freilaufposition gewährleistet.According to a measure improving the invention, it is provided that the two opposite clamping sections pass over rounded edge regions into the middle freewheeling section. This ensures a reliable switching of the sprag freewheel from the clamping position to the freewheeling position.

Zur axialen Lagebegrenzung der innerhalb der Klemmkörperausnehmungen untergebrachten Klemmkörper wird vorgeschlagen, dass beidseits der Klemmkörperausnehmung Wälzlager angeordnet sind, um den Innenring gegenüber dem Außenstern zu lagern. Stattdessen können auch einfache Deckelscheiben diese Funktion ausüben. Ferner wird vorgeschlagen, die axiale Begrenzung der Klemmkörperausnehmung durch entsprechende randseitige Materialanformungen stirnseitig des Außensterns herzustellen. Es ist auch denkbar, solche Anschlagsanformungen in Verbindung mit einem Wälzlager und/oder einer Deckelscheibe auf der gegenüberliegenden Stirnseite zu kombinieren, um die Montage der innenliegenden Klemmkörper zu erleichtern.For the axial position limitation of accommodated within the Klemmkörperausnehmungen clamping body is proposed that on both sides of the Klemmkörperausnehmung roller bearings are arranged to support the inner ring relative to the outer star. Instead, even simple cover discs can perform this function. It is also proposed to produce the axial boundary of the Klemmkörperausnehmung by corresponding marginal Materialanformungen the front side of the outer star. It is also conceivable to combine such Anschlagsanformungen in conjunction with a roller bearing and / or a cover plate on the opposite end face to facilitate the assembly of the inner clamping body.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens drei Klemmkörper in je zu geordneten Klemmkörperausnehmungen im Außenstern des Klemmkörper-Freilaufs angeordnet. Diese Anordnung erfolgt vorteilhafterweise in umfänglich äqidistanten Abständen zueinander, um eine gleichmäßige Momentenübertragung zu gewährleisten. Je nach Höhe des zu übertragenden Drehmoments können entsprechend viele Klemmkörperausnehmungen am Umfang des Klemmkörper-Freilaufs mit je zugeordneten Klemmkörpern vorgesehen werden. According to a preferred embodiment of the invention, at least three clamping bodies are arranged in each case to parent Klemmkörperausnehmungen in the outer star of the sprag freewheel. This arrangement is advantageously carried out in circumferentially equidistant distances from each other to ensure a uniform torque transmission. Depending on the height of the torque to be transmitted, a corresponding number of clamping body recesses can be provided on the circumference of the sprag freewheel with associated clamping bodies.

Gemäß einem bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung wird vorgeschlagen, den Klemmkörper-Freilauf der vorstehend beschriebenen Art im radnahen Bereich eines Kraftfahrzeuges einzusetzen. Vorzugsweise führt die Abtriebswelle des Klemmkörper-Freilaufs zu einem nachfolgenden Fahrzeugrad. Die Antriebswelle des Klemmkörper-Freilauf kann in Verbindung damit von einem vorgeschalteten Raddifferenzialgetriebe, vorzugsweise der Hinterachse des Kraftfahrzeuges, ausgehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Antriebswelle direkt von einem Gangwahlgetriebe eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen ausgeht. According to a preferred application of the invention it is proposed to use the sprag freewheel of the type described above in the near-wheel region of a motor vehicle. Preferably, the output shaft of the sprag freewheel leads to a subsequent vehicle wheel. The drive shaft of the sprag freewheel can go out in connection therewith from an upstream Raddifferenziagetriebe, preferably the rear axle of the motor vehicle. However, it is also conceivable that the drive shaft originates directly from a gear selector gear of a motor vehicle or the like.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges mit hierin integrierten Klemmkörper-Freiläufen, 1 a schematic representation of a drive train of a motor vehicle with integrated therein sprag freewheels,

2 eine schematische Seitenansicht des Klemmkörper-Freilaufs aus 1 mit Kupplungswirkung in die eine Drehrichtung (Vorwärtsfahrt), 2 a schematic side view of the sprag freewheel 1 with coupling action in one direction of rotation (forward drive),

3 eine schematische Seitenansicht des Klemmkörper-Freilaufs mit Kupplungswirkung der andere Drehrichtung (Rückwärtsfahrt), 3 a schematic side view of the clamp body freewheel with coupling action of the other direction of rotation (reverse drive),

4 eine schematische Seitenansicht des Klemmkörper-Freilaufs beim Übergang in die Freilaufposition, und 4 a schematic side view of the sprag freewheel on the transition to the freewheeling position, and

5 eine schematische Seitenansicht des Klemmkörper-Freilaufs in vollständig eingenommener Freilaufposition. 5 a schematic side view of the sprag freewheel in fully assumed freewheeling position.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Nach 1 ist im Rahmen eines Antriebsstrangs eines – nicht weiter dargestellten – Kraftfahrzeuges ein Verbrennungsmotor 1 vorgesehen, an dem ein Gangwahlgetriebe 2 angeflanscht ist. Hierüber werden die vorderen Fahrzeugräder 3a und 3b des Kraftfahrzeuges angetrieben. Die hinteren Fahrzeugräder 3c und 3d des Kraftfahrzeuges werden über ein der Hinterachse zugeordnetes Raddifferenzialgetriebe 4 angetrieben. To 1 is in the context of a drive train of a - not shown - motor vehicle, an internal combustion engine 1 provided on which a gear selector gear 2 is flanged. This is the front vehicle wheels 3a and 3b driven by the motor vehicle. The rear vehicle wheels 3c and 3d of the motor vehicle are assigned via one of the rear axle associated Raddifferenzialgetriebe 4 driven.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der Hinterachse zwischen dem Raddifferenzialgetriebe 4 und den beiden hinteren Fahrzeugrädern 3c und 3d je ein Klemmkörper-Freilauf 5 bzw. 5‘ angeordnet. Jeder Klemmkörper-Freilauf 5, 5‘ wird eingangsseitig von einer vom Raddifferenzialgetriebe 4 ausgehenden Antriebswelle 6 bzw. 6‘ angetrieben und ausgangsseitig des Klemmkörper-Freilaufs 5 und 5‘ ist je eine Abtriebswelle 7 bzw. 7‘ vorgesehen, welche an das nachgeschaltete hintere Fahrzeugrad 3c bzw. 3d führt, um das Antriebsdrehmoment auf die hinteren Fahrzeugräder 3c und 3d zu übertragen.In this embodiment is at the rear axle between the Raddifferenziagetriebe 4 and the two rear vehicle wheels 3c and 3d one sprag freewheel each 5 respectively. 5 ' arranged. Each sprag freewheel 5 . 5 ' is the input side of a Raddifferenziagetriebe 4 outgoing drive shaft 6 respectively. 6 ' driven and output side of the sprag freewheel 5 and 5 ' is ever an output shaft 7 respectively. 7 ' provided, which to the downstream rear vehicle 3c respectively. 3d leads to the drive torque on the rear vehicle wheels 3c and 3d transferred to.

Bei normaler Vorwärtsfahrt und auch bei Rückwärtsfahrt gelangt der Klemmkörper-Freilauf 5; 5‘ in eine Kupplungsposition, so dass das Drehmoment an die Fahrzeugräder 3c, 3d übertragen wird. Dagegen gelangt der Klemmkörper-Freilauf 5; 5‘ im Schubbetrieb, wie dieser beispielsweise bei motorantriebslosem Hangabfahrten auftreten kann, in die Freilaufposition, so dass die über die hinteren Fahrzeugräder 3c und 3d erzeugten Antriebsdrehmomente nicht zum Raddifferenzialgetriebe 4 und dem weiteren Antriebsstrang durchwirken können.During normal forward travel and also during reverse travel, the sprag freewheel is reached 5 ; 5 ' in a clutch position, allowing the torque to the vehicle wheels 3c . 3d is transmitted. In contrast, the sprag freewheel passes 5 ; 5 ' in overrun mode, as this can occur, for example, in motor-driven downhill slopes, in the freewheeling position, so that the rear vehicle wheels 3c and 3d generated driving torque not to Raddifferenzialgetriebe 4 and the other drive train can work through.

Der detailliert in 2 schematisch dargestellte Klemmkörper-Freilauf 5 befindet sich in der Kupplungsposition während der Vorwärtsfahrt. Hierbei steht die – nicht weiter dargestellte – Antriebswelle 6 mit einem kreisquerschnittförmigen Innenring 8 des Klemmkörper-Freilaufs 5 in Verbindung. Die – ebenfalls nicht dargestellte – Abtriebswelle 7 steht dagegen mit einem Außenstern 9 des Klemmkörper-Freilaufs 5 in Verbindung, der insofern den Abtrieb bildet. Der Außenstern 9 enthält drei äquidistant zueinander um den Umfang herum verteilt angeordnete profilierte Klemmkörperausnehmungen 10a bis 10c. Jede der Klemmkörperausnehmungen 10a bis 10c dient der Aufnahme eines je zugeordneten Klemmkörpers 11 (exemplarisch).The detailed in 2 schematically illustrated sprag freewheel 5 is in the clutch position during forward travel. Here is the - not shown - drive shaft 6 with a circular cross-section-shaped inner ring 8th of the sprag freewheel 5 in connection. The - also not shown - output shaft 7 stands against it with an outer star 9 of the sprag freewheel 5 in connection, which forms the output in this respect. The outer star 9 contains three equidistant distributed around the circumference distributed profiled Klemmkörperausnehmungen 10a to 10c , Each of the sprag recesses 10a to 10c serves to receive a respective associated clamping body 11 (Exemplary).

Der Innenring 8 wird in die angegebene Pfeilrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben und verschiebt die Klemmkörper 11 in seine Drehrichtung, so dass diese in einen ersten randseitigen Klemmabschnitt 12 der Klemmkörperausnehmung 10 gelangen und dort eine kraftschlüssige Klemmung des Innenrings 8 gegenüber dem Außenstern 9 durch Keilwirkung zwischen dem Klemmabschnitt 12 des Außensterns 9 und der Umfangsringfläche 15 des Innenrings 8 bewirken. Der Außenstern 9 wird in die Drehrichtung V für die Vorwärtsfahrt mitgenommen. The inner ring 8th is driven in the indicated direction of the arrow counterclockwise and moves the clamp body 11 in its direction of rotation, so that these in a first edge-side clamping section 12 the Klemmkörperausnehmung 10 arrive and there a non-positive clamping of the inner ring 8th opposite the outer star 9 by wedging action between the clamping portion 12 of the outer star 9 and the circumferential ring surface 15 of the inner ring 8th cause. The outer star 9 is taken in the direction of rotation V for the forward drive.

Die 3 illustriert die Kupplungsposition des Klemmkörper-Freilaufs 5 in der anderen Drehrichtung R für die Rückwärtsfahrt. Hierbei wird der Innenring 8 in die angegebene Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn angetrieben und verschiebt die Klemmkörper 11 in seine Drehrichtung. Die Klemmkörper 11 gelangen hierdurch in einen zweiten randseitigen Klemmabschnitt 13, der dem ersten randseitigen Klemmabschnitt 12 der Klemmkörperausnehmung 10a bis 10c gegenüberliegt. Hier findet eine kraftschlüssige Klemmung des Innenrings 8 gegenüber dem Außenstern 9 durch Keilwirkung zwischen dem Klemmabschnitt 13 und dem Außenstern 9 statt. In Folge dessen wird der Außenstern 9 in die Drehrichtung R für die Rückwärtsfahrt mitgenommen.The 3 illustrates the coupling position of the sprag freewheel 5 in the other direction of rotation R for the reverse drive. Here, the inner ring 8th driven in the specified direction of the arrow clockwise and moves the clamp body 11 in his direction of rotation. The clamp body 11 thereby reach into a second edge-side clamping section 13 , the first edge clamping portion 12 the Klemmkörperausnehmung 10a to 10c opposite. Here is a force-locking clamping of the inner ring 8th opposite the outer star 9 by wedging action between the clamping portion 13 and the outer star 9 instead of. As a result, the outer star becomes 9 taken in the direction of rotation R for the reverse drive.

Dreht gemäß 4 der Außenstern 9 im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges viel schneller als der Innenring 8, so hebt der Klemmkörper 11 aufgrund zunehmender Fliehkraftwirkung von der Umfangsringfläche 15 des Innenrings 8 ab. Der Klemmkörper-Freilauf 5 gelangt von der Kupplungsposition in die Freilaufposition.Turn according to 4 the outer star 9 in overrun mode of the motor vehicle much faster than the inner ring 8th , so raises the clamp body 11 due to increasing centrifugal force from the peripheral ring surface 15 of the inner ring 8th from. The sprag freewheel 5 passes from the coupling position to the freewheeling position.

Gemäß 5 ist die Freilaufposition des Klemmkörper-Freilaufs 5 erreicht, wenn der Klemmkörper 11 aufgrund weiter steigender Fliehkraftwirkung in dem sich nach radial außen erstreckenden mittleren Freilaufabschnitt 14 der jeweiligen Klemmkörperausnehmungen 10a bis 10c zur Anlage kommt. Die Verschiebung der Klemmkörper 11 in die Freilaufposition wird begünstigt durch abgerundete Kantenbereiche 16 und 17 zwischen den benachbarten Abschnitten 12 bis 14.According to 5 is the freewheeling position of the sprag freewheel 5 achieved when the clamp body 11 due to further increasing centrifugal force in the radially outwardly extending middle freewheel section 14 the respective Klemmkörperausnehmungen 10a to 10c comes to the plant. The displacement of the clamp body 11 in the freewheeling position is favored by rounded edge areas 16 and 17 between the adjacent sections 12 to 14 ,

Wird aufgrund einer sich verringernden Drehzahl des Außensterns 9 die Fliehkrafteinwirkung auf die Klemmkörper 11 wieder geringer, dann fallen die Klemmkörper 11 in Scheitelposition wieder auf den Innenring 8 in Folge ihrer der Fliehkraft entgegenwirkenden Schwerkraft. Es kann anschließend durch Drehung des angetriebenen Innenrings 8 in die Drehrichtung V für die Vorwärtsfahrt oder in die Drehrichtung R für die Rückwärtsfahrt wieder eine Einkupplung des Klemmkörper-Freilaufs 5 erreicht werden.Will due to a decreasing speed of the outer star 9 the centrifugal force on the clamp body 11 again lower, then fall the clamp body 11 in top position again on the inner ring 8th as a result of their centrifugal force counteracting gravity. It can then by rotation of the driven inner ring 8th in the direction of rotation V for the forward drive or in the direction of rotation R for the reverse drive again an engagement of the sprag freewheel 5 be achieved.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, mehr oder weniger als genau drei Klemmkörper im Rahmen des erfindungsgegenständlichen Klemmkörper-Freilaufs 5 vorzusehen. Dies richtet sich in erster Linie nach den geometrischen Abmessungen und den zu übertragenden Drehmomenten. Ferner sind nicht allein kugelförmige Klemmkörper 11 geeignet, sondern auch andere rotationssymmetrische Klemmkörper, wie beispielsweise auch Klemmzylinder. Neben dem Einsatz des Klemmkörper-Freilaufs 5 in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges kann dieser auch beispielsweise innerhalb von Getrieben, Radnaben oder dergleichen genutzt werden.The invention is not limited to the preferred embodiment described above. On the contrary, modifications are conceivable which are included within the scope of the following claims. For example, it is also possible, more or less than exactly three clamping body in the context of the invention sprag freewheel 5 provided. This depends primarily on the geometric dimensions and the torques to be transmitted. Furthermore, not only spherical clamp body are 11 suitable, but also other rotationally symmetrical clamping body, such as clamping cylinder. In addition to the use of sprag freewheel 5 in a drive train of a motor vehicle this can also be used for example within transmissions, hubs or the like.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verbrennungsmotor internal combustion engine
22: Gangwahlgetriebe Transmission gear selection
33: Fahrzeugrad vehicle
44: Raddifferenzialgetriebe Raddifferenzialgetriebe
55: Klemmkörper-Freilauf Sprag freewheel
66: Antriebswelle drive shaft
77: Abtriebswelle output shaft
88th: Innenring inner ring
99: Außenstern outside star
1010: Klemmkörperausnehmung Klemmkörperausnehmung
1111: Klemmkörper clamping bodies
1212: erster randseitiger Klemmabschnitt first edge-side clamping section
1313: zweiter randseitiger Klemmabschnitt second edge-side clamping section
1414: Freilaufabschnitt Freewheeling section
1515: Umfangsringfläche Peripheral ring surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011108413 A1 [0005] DE 102011108413 A1 [0005]
DE 102013206811 A1 [0006] DE 102013206811 A1 [0006]

Claims

Klemmkörper-Freilauf zur kraftschlüssigen Kupplung einer Antriebswelle (6; 6‘) an eine Abtriebswelle (7; 7‘), umfassend einen der Antriebswelle (6; 6‘) zugeordneten kreisquerschnittförmigen Innenring (8), an dessen Umfangsringfläche (15) mindestens ein Klemmkörper (11) zur Anlage kommt, und einen der Abtriebswelle (7) zugeordneten Außenstern (9) mit mindestens einer profilierten Klemmkörperausnehmung (10a–10c) zur Aufnahme des je zugeordneten Klemmkörpers (11) in verschiedenen Schaltpositionen, dadurch gekennzeichnet, dass für eine in beide Drehrichtungen (V, R) wirkenden kraftschlüssigen Kupplung der Antriebswelle (6; 6‘) mit der Abtriebswelle (7; 7‘) die profilierte Klemmkörperausnehmung (10a–10c) einen ersten randseitigen Klemmabschnitt (12) zur Klemmung des Klemmkörpers (11) in die erste Drehrichtung (V) und einen in Umfangsrichtung gegenüberliegenden zweiten randseitigen Klemmabschnitt (13) zur Klemmung des Klemmkörpers (11) in die zweite Drehrichtung (R) aufweist, wobei zwischen den beiden randseitigen Klemmabschnitten (12, 13) ein sich von hier aus nach radial außen erstreckender mittlerer Freilaufabschnitt (14) angeordnet ist, in den der Klemmkörper (11) aufgrund von Fliehkraft bei relativ zur Antriebswelle (6; 6‘) schneller drehender Abtriebswelle (7; 7‘) gelangt, um zur Entkupplung von der Umfangsringfläche (15) abzuheben.Clamping freewheel for frictional coupling of a drive shaft ( 6 ; 6 ' ) to an output shaft ( 7 ; 7 ' ), comprising one of the drive shaft ( 6 ; 6 ' ) associated circular cross-section-shaped inner ring ( 8th ), at its peripheral ring surface ( 15 ) at least one clamping body ( 11 ) comes to the plant, and one of the output shaft ( 7 ) associated outer star ( 9 ) with at least one profiled Klemmkörperausnehmung ( 10a - 10c ) for receiving the respective associated clamping body ( 11 ) in different switching positions, characterized in that for a force acting in both directions of rotation (V, R) non-positive coupling of the drive shaft ( 6 ; 6 ' ) with the output shaft ( 7 ; 7 ' ) the profiled Klemmkörperausnehmung ( 10a - 10c ) a first edge-side clamping portion ( 12 ) for clamping the clamping body ( 11 ) in the first direction of rotation (V) and a circumferentially opposite second edge-side clamping portion ( 13 ) for clamping the clamping body ( 11 ) in the second direction of rotation (R), wherein between the two edge-side clamping portions ( 12 . 13 ) extending from here radially outwardly extending middle freewheel section ( 14 ) is arranged, in which the clamping body ( 11 ) due to centrifugal force relative to the drive shaft ( 6 ; 6 ' ) faster rotating output shaft ( 7 ; 7 ' ) to disengage from the peripheral annular surface ( 15 ).

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmabschnitte (12, 13) über abgerundete Kantenbereiche (16, 17) in den mittleren Freilaufabschnitt (14) übergehen. Clamping freewheel according to claim 1, characterized in that the two clamping sections ( 12 . 13 ) over rounded edges ( 16 . 17 ) in the middle freewheel section ( 14 ) pass over.

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörperausnehmung (10a–10c) in Axialrichtung von Anschlagmitteln für de Klemmkörper (11) begrenzt ist. Clamping freewheel according to claim 1, characterized in that the Klemmkörperausnehmung ( 10a - 10c ) in the axial direction of stop means for the clamping body ( 11 ) is limited.

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Klemmkörper (11) in je zugeordneten Klemmkörperausnehmungen (10a, 10b, 10c) im Außenstern (9) angeordnet sind. Clamping freewheel according to claim 1, characterized in that at least three clamping bodies ( 11 ) in each associated Klemmkörperausnehmungen ( 10a . 10b . 10c ) in the outer star ( 9 ) are arranged.

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörperausnehmungen (10a, 10b, 10c) in äquidistanten Abständen zueinander am Innenumfang des Außensterns (9) angeordnet sind. Clamping freewheel according to claim 4, characterized in that the Klemmkörperausnehmungen ( 10a . 10b . 10c ) at equidistant intervals on the inner circumference of the outer star ( 9 ) are arranged.

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkörper (11) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.Clamping freewheel according to claim 1, characterized in that the at least one clamping body ( 11 ) is rotationally symmetrical.

Klemmkörper-Freilauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkörper (11) zylinderförmig oder kugelförmig ausgebildet ist.Clamping freewheel according to claim 6, characterized in that the at least one clamping body ( 11 ) is cylindrical or spherical.

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Klemmkörper-Freilauf (5; 5‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (7) zu einem dem Klemmkörper-Freilauf (5; 5‘) nachgeschalteten Fahrzeugrad (3c; 3d) führt. Drive train of a motor vehicle, comprising a sprag freewheel ( 5 ; 5 ' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft ( 7 ) to a sprag freewheel ( 5 ; 5 ' ) downstream vehicle wheel ( 3c ; 3d ) leads.

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Klemmkörper-Freilauf (5, 5‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) von einem dem Klemmkörper-Freilauf (5; 5‘) vorgeschalteten Raddifferentialgetriebe (4) oder von einem Gangwahlgetriebe (2) ausgeht. Drive train of a motor vehicle, comprising a sprag freewheel ( 5 . 5 ' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 6 ) of a sprag freewheel ( 5 ; 5 ' ) upstream Raddifferentialgetriebe ( 4 ) or by a gear selector ( 2 ).