DE102020121909A1

DE102020121909A1 - Sprag freewheel with support element for limiting a tilting movement of a sprag and internal combustion engine with a sprag freewheel

Info

Publication number: DE102020121909A1
Application number: DE102020121909.1A
Authority: DE
Inventors: Philipp Peter Fuerst
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf, zum Koppeln eines ersten Antriebselements mit einem zweiten Antriebselement, welcher zumindest einen Klemmkörper mit einander in Radialerstreckungsrichtung des Klemmkörperfreilaufs gegenüberliegenden Klemmkörperenden und zumindest ein Federelement umfasst, mittels welchem eine Vorspannkraft auf den zumindest einen Klemmkörper ausübbar ist. Der Klemmkörper gibt in einer ersten Stellung eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen frei und unterbindet die Drehmomentübertragung in einer zweiten Stellung. Der Klemmkörperfreilauf umfasst zudem ein erstes Käfigelement mit einer ersten Ausnehmung, in welche der Klemmkörper wenigstens bereichsweise eingeführt ist. Der Klemmkörperfreilauf umfasst zumindest ein in der ersten Ausnehmung angeordnetes und mit dem wenigstens einen ersten Käfigelement verbundenes erstes Stützelement, welches zum Begrenzen einer Kippbewegung des zumindest einen Klemmkörpers in die erste Stellung und relativ zu dem ersten Käfigelement ausgebildet ist.

The invention relates to a sprag freewheel for coupling a first drive element to a second drive element, which comprises at least one sprag with opposite sprag ends in the radial direction of extension of the sprag freewheel and at least one spring element, by means of which a pretensioning force can be exerted on the at least one sprag. In a first position, the clamping body enables torque transmission between the drive elements and, in a second position, prevents the torque transmission. The sprag freewheel also includes a first cage element with a first recess into which the sprag is inserted at least in some areas. The sprag freewheel comprises at least one first support element arranged in the first recess and connected to the at least one first cage element, which is designed to limit a tilting movement of the at least one sprag into the first position and relative to the first cage element.

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf, zum Koppeln eines ersten Antriebselements mit einem zweiten Antriebselement, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Klemmkörperfreilauf.The invention relates to a sprag freewheel for coupling a first drive element to a second drive element, according to the preamble of patent claim 1.
A further aspect of the invention relates to an internal combustion engine with such a sprag freewheel.

Bei Freiläufen kann eine Drehmomentübertragung zwischen verschiedenen Antriebselementen in eine Drehrichtung erfolgen und in entgegengesetzter Drehrichtung selbsttätig unterbrochen werden. Wird eine Drehzahl eines anzutreibenden Antriebselements, beispielsweise einer Riemenscheibe einer Verbrennungskraftmaschine, größer als eine Drehzahl eines treibenden Antriebselements, beispielsweise einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, so wird die Drehmomentübertragung anhand des Freilaufs zwischen diesen Antriebselementen unterbrochen. Bei Klemmkörperfreiläufen werden Klemmkörper genutzt, welche die Drehmomentübertragung zwischen derartigen Antriebselementen in einer ersten Stellung freigeben und damit ermöglichen und in einer zweiten Stellung unterbinden. Im Gegensatz zur ersten Stellung ist also die Drehmomentübertragung in der zweiten Stellung unterbrochen. Ein Übergang zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung kann durch eine Kippbewegung der Klemmkörper erfolgen.In the case of freewheels, torque can be transmitted between different drive elements in one direction of rotation and can be automatically interrupted in the opposite direction of rotation. If the rotational speed of a drive element to be driven, for example a pulley of an internal combustion engine, is greater than the rotational speed of a driving drive element, for example a crankshaft of the internal combustion engine, then the torque transmission is interrupted by freewheeling between these drive elements. In the case of sprag freewheels, sprags are used which release and thus enable the torque transmission between such drive elements in a first position and prevent it in a second position. In contrast to the first position, the torque transmission is interrupted in the second position. A transition between the first position and the second position can take place by a tilting movement of the clamping bodies.

Aus der WO 2011/023157 A1 ist ein Schwungrad, das auf einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine fest aufgenommen ist, mit einem Anlasserzahnkranz zum Starten der Brennkraftmaschine mittels eines Anlassers bekannt. Der Anlasserzahnkranz ist axial zwischen einem Gehäuse der Brennkraftmaschine und dem Schwungrad verdrehbar auf dem Gehäuse gelagert und abhängig von der Richtung eines vom Anlasser über den Anlasserzahnkranz auf die Abtriebswelle übertragenen Moments und/oder abhängig von der Drehzahl der Abtriebswelle antriebsfest mit der Abtriebswelle gekoppelt. Der Anlasserzahnkranz ist mittels eines Freilaufs von der Abtriebswelle abkoppelbar. Der Freilauf ist ein Klemmkörperfreilauf, wobei Klemmkörper drehzahlabhängig eine Momentenübertragung zwischen dem Anlasserzahnkranz und der Abtriebswelle bewirken. From the WO 2011/023157 A1 discloses a flywheel, which is firmly accommodated on an output shaft of an internal combustion engine, with a starter ring gear for starting the internal combustion engine by means of a starter. The starter ring gear is rotatably mounted axially between a housing of the internal combustion engine and the flywheel on the housing and is coupled to the output shaft in a drive-fixed manner depending on the direction of a torque transmitted from the starter via the starter ring gear to the output shaft and/or depending on the speed of the output shaft. The starter ring gear can be decoupled from the output shaft by means of a freewheel. The freewheel is a sprag freewheel, with sprags causing a torque transmission between the starter ring gear and the output shaft depending on the speed.

Vor allem bei dynamischen Drehzahländerungen der über den Klemmkörperfreilauf miteinander gekoppelten Antriebselemente kann es zu einem erhöhten Verschleiß der Klemmkörper, insbesondere in der ersten Stellung, in welcher die Drehmomentübertragung erfolgt, kommen.Especially with dynamic speed changes of the drive elements coupled to one another via the sprag freewheel, increased wear of the sprags can occur, particularly in the first position in which the torque is transmitted.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Klemmkörperfreilauf sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders ausfallsicher betrieben werden können.Against this background, it is the object of the present invention to create a sprag clutch and an internal combustion engine of the type mentioned at the outset, which can be operated in a particularly fail-safe manner.

Diese Aufgabe wird durch einen Klemmkörperfreilauf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a sprag freewheel with the features of patent claim 1 and by an internal combustion engine with the features of patent claim 9 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf, zum Koppeln eines ersten Antriebselements mit einem zweiten Antriebselement, welcher zumindest einen Klemmkörper mit einander in Radialerstreckungsrichtung des Klemmkörperfreilaufs gegenüberliegenden Klemmkörperenden und zumindest ein Federelement umfasst, mittels welchem eine Vorspannkraft auf den zumindest einen Klemmkörper ausübbar ist. Der zumindest eine Klemmkörper gibt in einer ersten Stellung eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen frei und unterbindet die Drehmomentübertragung in einer zweiten Stellung. Der Klemmkörperfreilauf umfasst zudem wenigstens ein erstes Käfigelement mit zumindest einer ersten Ausnehmung, in welche der zumindest eine Klemmkörper wenigstens bereichsweise eingeführt ist. In der ersten Stellung kann der Klemmkörper beispielsweise an den Klemmkörperenden eingeklemmt sein und dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen ermöglichen. Mit anderen Worten kann in der ersten Stellung des zumindest einen Klemmkörpers somit die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Antriebselementen und über den Klemmkörper erfolgen. Im Gegensatz dazu kann in der zweiten Stellung des Klemmkörpers keine Drehmomentübertragung über den Klemmkörper erfolgen, da kein Einklemmen des Klemmkörpers vorliegt und dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen über den Klemmkörper unterbrochen und damit unterbunden ist.A first aspect of the invention relates to a sprag freewheel for coupling a first drive element to a second drive element, which comprises at least one sprag with opposite sprag ends in the radial direction of extension of the sprag freewheel and at least one spring element, by means of which a pretensioning force can be exerted on the at least one sprag. The at least one clamping body enables torque transmission between the drive elements in a first position and prevents torque transmission in a second position. The sprag freewheel also includes at least one first cage element with at least one first recess, into which the at least one sprag is inserted at least in regions. In the first position, the clamping body can be clamped, for example, at the ends of the clamping body and thereby enable the transmission of torque between the drive elements. In other words, in the first position of the at least one clamping body, the torque can be transmitted between the two drive elements and via the clamping body. In contrast, in the second position of the clamping body, no torque transmission can take place via the clamping body, since the clamping body is not jammed and the torque transmission between the drive elements via the clamping body is thus interrupted and thus prevented.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klemmkörperfreilauf zumindest ein in der ersten Ausnehmung angeordnetes und mit dem wenigstens einen ersten Käfigelement verbundenes erstes Stützelement umfasst, welches zum Begrenzen einer Kippbewegung des zumindest einen Klemmkörpers in die erste Stellung und relativ zu dem ersten Käfigelement ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, da das erste Stützelement somit als Anschlag für den Klemmkörper dient, wodurch die Kippbewegung des Klemmkörpers in Richtung der ersten Stellung durch das erste Stützelement begrenzt werden kann. Das erste Stützelement kann also beispielsweise einen zur Freigabe der Drehmomentübertragung zurückzulegenden, auch Aufstellwinkel genannten, Kippwinkel des Klemmkörpers bei dessen Kippbewegung von der zweiten Stellung in die erste Stellung begrenzen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein sogenanntes Überkippen des Klemmkörpers ausgeschlossen und dementsprechend mit dem Überkippen des Klemmkörpers einhergehende Schäden vermieden werden.According to the invention, it is provided that the sprag freewheel comprises at least one first support element which is arranged in the first recess and is connected to the at least one first cage element and which is designed to limit a tilting movement of the at least one sprag into the first position and relative to the first cage element. This is advantageous since the first supporting element thus serves as a stop for the clamping body, as a result of which the tilting movement of the clamping body in the direction of the first position can be limited by the first supporting element. The first support element can therefore, for example, return a torque transmission release legends, also known as installation angles, limit the tilting angle of the clamping body during its tilting movement from the second position into the first position. As a result, a so-called tipping over of the clamping body can be ruled out in an advantageous manner and damage associated with the tipping over of the clamping body can accordingly be avoided.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Betrieb des Klemmkörperfreilaufs zu dessen Dezentrierung, also zu einer Exzentrizität im Klemmkörperfreilauf und einer damit verbundenen Wechselbelastung des Klemmkörpers oder mehrerer Klemmkörper des Klemmkörperfreilaufs kommen kann. Zudem wurde erkannt, dass kein ausreichender Schutz vor Dezentrierung gegeben ist, selbst wenn der Klemmkörperfreilauf Lagerringe, beispielsweise einen Innenring und einen Außenring, zwischen welchen der zumindest eine Klemmkörper in Radialerstreckungsrichtung des Klemmkörperfreilaufs angeordnet ist, umfasst. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass diese Lagerringe selbst bei einer engen Toleranzlage des Klemmkörperfreilaufs häufig nicht dazu imstande sind, die Dezentrierung zu verhindern, also eine Zentrierung des Klemmkörperfreilaufs sicherzustellen. Die Dezentrierung bzw. die Exzentrizität kann zu einem erhöhten Verschleiß des Klemmkörperfreilaufs und in weiterer Folge zum Überkippen der Klemmkörper im Klemmkörperfreilauf führen. Durch dieses Überkippen kann ein besonders hohes Reibmoment am Klemmkörper generiert werden, welches beim Betrieb des Klemmkörperfreilaufs zu einer starken Temperaturerhöhung und damit verbundenen Folgeschäden führen kann. Durch das mit dem ersten Käfigelement verbundene, erste Stützelement kann dieses Überkippen vermieden und damit einhergehende Folgeschäden verhindert werden, wodurch ein besonders ausfallsicherer Betrieb des Klemmkörperfreilaufs gewährleistet werden kann.The invention is based on the finding that during operation of the sprag freewheel, it can become decentered, ie eccentricity in the sprag freewheel and an associated alternating load on the sprag or on several sprags of the sprag freewheel. In addition, it was recognized that there is insufficient protection against decentering, even if the sprag freewheel includes bearing rings, for example an inner ring and an outer ring, between which the at least one sprag is arranged in the radial direction of extension of the sprag freewheel. In particular, it has been shown that these bearing rings are often not able to prevent decentering, ie to ensure centering of the sprag freewheel, even when the tolerance position of the sprag freewheel is narrow. The decentering or the eccentricity can lead to increased wear of the sprag clutch and subsequently to the sprags tipping over in the sprag clutch. As a result of this tipping over, a particularly high friction torque can be generated on the sprag, which can lead to a sharp increase in temperature and associated consequential damage during operation of the sprag freewheel. This tipping over can be avoided by the first supporting element connected to the first cage element and the associated consequential damage can be prevented, as a result of which a particularly fail-safe operation of the sprag freewheel can be ensured.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen das zumindest eine erste Stützelement und das wenigstens eine erste Käfigelement unterschiedliche Werkstoffe. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders an den jeweiligen Belastungsfall des Stützelements und des Käfigelement angepasste Werkstoffe ausgewählt werden können. Mit anderen Worten ist dadurch eine besonders gezielte belastungsgerechte Werkstoffauswahl ermöglicht. Beispielsweise kann der Werkstoff des ersten Käfigelement ein Kunststoff und der Werkstoff des ersten Stützelements ein faserverstärkter Kunststoff sein. Im Unterschied zum ersten Käfigelement kann also das erste Stützelement beispielsweise Fasern, insbesondere Glasfasern, umfassen.In an advantageous development of the invention, the at least one first support element and the at least one first cage element comprise different materials. This is advantageous because it allows the selection of materials that are particularly adapted to the respective load case of the support element and the cage element. In other words, this enables a particularly targeted selection of materials appropriate to the load. For example, the material of the first cage element can be a plastic and the material of the first support element can be a fiber-reinforced plastic. In contrast to the first cage element, the first support element can therefore comprise fibers, in particular glass fibers, for example.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das zumindest eine erste Stützelement eine größere Kerbschlagzähigkeit auf, als das wenigstens eine erste Käfigelement. Dies ist von Vorteil, da das erste Stützelement damit einem etwaigen Aufschlagen des Klemmkörpers bei dessen Bewegung von der zweiten Stellung in die erste Stellung auf das erste Stützelement standhalten kann, ohne dass es zu einer Beschädigung des ersten Stützelements kommt.In a further advantageous development of the invention, the at least one first support element has a higher notched impact strength than the at least one first cage element. This is advantageous because the first support element can withstand any impact of the clamping body when it moves from the second position into the first position on the first support element, without the first support element being damaged.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das zumindest eine erste Stützelement wenigstens einen, einem dem ersten Stützelement zugeordneten ersten Klemmkörperende der Klemmkörperenden zugewandten und abgerundeten ersten Stützelementbereich auf. Mit anderen Worten ist also der erste Stützelementbereich in Richtung des ersten Klemmkörperendes abgerundet. Der erste Stützelementbereich kann insbesondere derart abgerundet sein, dass der erste Stützelementbereich in Richtung des ersten Klemmkörperendes gewölbt ist. Unter dem Ausdruck „zugeordnet“ kann im Rahmen der Offenbarung verstanden werden, dass der erste Stützelementbereich dem ersten Klemmkörperende nahe liegend angeordnet ist, also einen geringeren Abstand zum ersten Klemmkörperende aufweist, als zum zweiten Klemmkörperende. Vorteilhaft an dieser Weiterbildung ist insbesondere, dass der Klemmkörper bei dessen Kippbewegung (von der zweiten Stellung) in die erste Stellung zumindest bereichsweise über diesen abgerundeten ersten Stützelementbereich abrollen und damit abwälzen kann, wodurch eine schlagartige Lasteinleitung beim Auftreffen des Klemmkörpers auf das erste Stützelement zumindest weitgehend verhindert werden kann. Dadurch kann die Dauerhaltbarkeit des ersten Stützelements erhöht werden. Der abgerundete erste Stützelementbereich ermöglicht insgesamt eine gleichmäßige, homogene Kraftverteilung, wodurch ein Auftreten von Kraftspitzen beim Kontakt zwischen dem ersten Klemmkörper und dem ersten Stützelement vermieden werden kann.In a further advantageous development of the invention, the at least one first support element has at least one rounded first support element region which faces a first clamping body end of the clamping body ends and is assigned to the first support element. In other words, the first support element area is rounded in the direction of the first clamping body end. The first support element area can in particular be rounded in such a way that the first support element area is curved in the direction of the first clamping body end. The expression “associated” can be understood within the scope of the disclosure to mean that the first support element region is arranged close to the first end of the clamping body, ie is at a smaller distance from the first end of the clamping body than from the second end of the clamping body. A particular advantage of this development is that during its tilting movement (from the second position) into the first position, the clamping body can roll over this rounded first support element region at least in certain areas and thus roll off, which means that a sudden load application when the clamping body hits the first support element is at least largely prevented can be prevented. As a result, the durability of the first supporting element can be increased. The rounded first support element area enables a uniform, homogeneous force distribution overall, as a result of which the occurrence of force peaks during contact between the first clamping body and the first support element can be avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zumindest eine erste Stützelement als Steg ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da das erste Stützelement somit eine besonders einfache herzustellende Gestalt aufweist und aufwandsarm mit dem ersten Käfigelement verbunden werden kann.In a further advantageous development of the invention, the at least one first support element is designed as a web. This is advantageous because the first support element thus has a shape that is particularly simple to produce and can be connected to the first cage element with little effort.

Allgemein gilt, dass das erste Stützelement und das erste Käfigelement bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden sein können. Dadurch ist eine gleichzeitig sichere und platzsparende Verbindung zwischen dem ersten Käfigelement und dem ersten Stützelement geschaffen. Das erste Stützelement und das erste Käfigelement können also beispielsweise miteinander verklebt oder miteinander verschweißt sein. Besonders vorteilhaft ist eine gemeinsame Herstellung des ersten Stützelements und des ersten Käfigelements durch ein Spritzgussverfahren, durch welches das erste Stützelement und das erste Käfigelement bereits bei deren Herstellung stoffschlüssig miteinander verbunden werden können.In general, the first support element and the first cage element can preferably be connected to one another in a materially bonded manner. This creates a simultaneously secure and space-saving connection between the first cage element and the first support element. The first support element and the first cage element can therefore be glued or welded to one another, for example. Joint manufacture of the first support element is particularly advantageous and of the first cage element by an injection molding process, by means of which the first support element and the first cage element can already be connected to one another in a cohesive manner during their manufacture.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Klemmkörperfreilauf ein in Radialerstreckungsrichtung des Klemmkörperfreilaufs relativ zu dem ersten Käfigelement versetzt angeordnetes, zweites Käfigelement mit zumindest einer zweiten Ausnehmung, in welche der zumindest eine Klemmkörper wenigstens bereichsweise eingeführt ist und der Klemmkörperfreilauf umfasst zumindest ein in der zweiten Ausnehmung angeordnetes und mit dem wenigstens einen zweiten Käfigelement verbundenes zweites Stützelement, welches zum Begrenzen der Kippbewegung des zumindest einen Klemmkörpers relativ zu den Käfigelementen ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, da somit sowohl das erste Stützelement als auch das zweite Stützelement zum Begrenzen der Kippbewegung beitragen, wodurch eine besonders gleichmäßige und bauteilschonende Lastaufteilung auf die beiden Stützelemente beim Abstützen des Klemmkörpers in der ersten Stellung erfolgen kann.In a further advantageous development of the invention, the sprag freewheel comprises a second cage element, which is arranged offset in the radial extension direction of the sprag freewheel relative to the first cage element and has at least one second recess, into which the at least one sprag is inserted at least in regions, and the sprag freewheel comprises at least one in the second Recess arranged and connected to the at least one second cage element second support element, which is designed to limit the tilting movement of the at least one clamping body relative to the cage elements. This is advantageous because both the first support element and the second support element thus contribute to limiting the tilting movement, as a result of which the load can be distributed particularly evenly and component-friendly to the two support elements when supporting the clamping body in the first position.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zumindest eine Klemmkörper in Umfangsrichtung des Klemmkörperfreilaufs zumindest bereichsweise zwischen dem ersten Stützelement und dem zweiten Stützelement angeordnet. Dies ist von Vorteil, da der Klemmkörper sich bei dessen Kippbewegung aneinander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Klemmkörperseiten des Klemmkörpers an den jeweiligen Stützelementen abstützen kann. Durch die in Radialerstreckungsrichtung des Klemmkörperfreilaufs versetzte Anordnung des zweiten Käfigelements relativ zum ersten Käfigelement können sich das erste Stützelement und das zweite Stützelement in Umfangsrichtung diagonal gegenüberliegen, wodurch eine besonders wirksame beidseitige Abstützung des Klemmkörpers und Begrenzung der Kippbewegung in Richtung der ersten Stellung erzielt werden kann.In a further advantageous development of the invention, the at least one sprag is arranged at least in regions between the first support element and the second support element in the circumferential direction of the sprag freewheel. This is advantageous because the clamping body can be supported on the respective support elements during its tilting movement on clamping body sides of the clamping body lying opposite one another in the circumferential direction. Due to the offset arrangement of the second cage element in the radial extension direction of the sprag freewheel relative to the first cage element, the first support element and the second support element can be located diagonally opposite one another in the circumferential direction, as a result of which particularly effective support on both sides of the sprag and limitation of the tilting movement in the direction of the first position can be achieved.

Das erste Käfigelement kann in Radialerstreckungsrichtung weiter innen liegend angeordnet sein als das zweite Käfigelement. Dementsprechend kann das erste Käfigelement als Innenkäfig ausgebildet sein, wohingegen das zweite Käfigelement als Außenkäfig ausgebildet sein kann.The first cage element can be arranged further inward than the second cage element in the direction of radial extension. Accordingly, the first cage element can be designed as an inner cage, whereas the second cage element can be designed as an outer cage.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die Käfigelemente jeweils voneinander verschiedene Werkstoffe. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders flexible Anpassung der jeweiligen Werkstoffe an die jeweilige Belastung der Käfigelemente erfolgen kann.In a further advantageous development of the invention, the cage elements each comprise different materials. This is advantageous because it allows the respective materials to be adapted particularly flexibly to the respective load on the cage elements.

Das erste Käfigelementkann bevorzugt das Material PA46 umfassen, also beispielsweise aus PA 46 gebildet sein. Die Abkürzung PA steht dabei für Polyamid. Das zweite Käfigelement kann bevorzugt das Material PA46-GF30 umfassen, also beispielsweise aus PA 46-GF30 gebildet sein. Die Abkürzung GF steht dabei für Glasfaser. Dementsprechend kann der Außenkäfig mit einem Faservolumenanteil an Glasfasern von 30% verstärkt sein.The first cage element can preferably comprise the material PA46, i.e. it can be formed from PA 46, for example. The abbreviation PA stands for polyamide. The second cage element can preferably comprise the material PA46-GF30, that is to say it can be formed from PA 46-GF30, for example. The abbreviation GF stands for glass fiber. Accordingly, the outer cage can be reinforced with a fiber volume fraction of glass fibers of 30%.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem drehbar gelagerten ersten Antriebselement, mit einem zweiten Antriebselement und mit einem Klemmkörperfreilauf gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Über den Klemmkörperfreilauf sind das erste Antriebselement und das zweite Antriebselement miteinander drehmomentübertragend koppelbar. Die mit dem Klemmkörperfreilauf ausgestattete Verbrennungskraftmaschine kann besonders ausfallsicher betrieben werden.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, with a rotatably mounted first drive element, with a second drive element and with a sprag freewheel according to the first aspect of the invention. The first drive element and the second drive element can be coupled to one another in a torque-transmitting manner via the sprag freewheel. The internal combustion engine equipped with the sprag freewheel can be operated in a particularly fail-safe manner.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Antriebselement als Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und das zweite Antriebselement als Riemenscheibe der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Beim Antreiben der Riemenscheibe durch die Kurbelwelle können besonders hohe mechanische Wechselbelastungen auftreten. Durch Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe über den Klemmkörperfreilauf (in der ersten Stellung) kann dennoch ein besonders ausfallsicherer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt werden.In an advantageous development of the invention, the first drive element is designed as a crankshaft of the internal combustion engine and the second drive element is designed as a belt pulley of the internal combustion engine. Particularly high alternating mechanical loads can occur when the belt pulley is driven by the crankshaft. Torque transmission between the crankshaft and the belt pulley via the sprag clutch (in the first position) can nevertheless ensure particularly fail-safe operation of the internal combustion engine.

Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.The preferred embodiments presented in relation to one of the aspects and their advantages apply correspondingly to the respective other aspects of the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt die einzige Fig. eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines Teilbereichs eines Klemmkörperfreilaufs, welcher einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zugeordnet ist.The invention is explained again below using a specific exemplary embodiment. For this purpose, the single figure voltage engine is assigned for a motor vehicle.

Die einzige Fig. zeigt in ausschnittsweiser Darstellung einen Klemmkörperfreilauf 10, welcher zum Koppeln eines ersten Antriebselements 80 mit einem zweiten Antriebselement 90 einer vorliegend stark abstrahiert dargestellten Verbrennungskraftmaschine 100 ausgebildet ist. Das erste Antriebselement 80 ist vorliegend als Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet, wohingegen das zweite Antriebselement 90 vorliegend als Riemenscheibe der Verbrennungskraftmaschine 100 ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 100 umfasst den Klemmkörperfreilauf 10 ebenso wie die beiden Antriebselemente 80, 90. Die Verbrennungskraftmaschine 100 ist einem ebenfalls stark abstrahiert dargestellten Kraftfahrzeug K zugeordnet und dient zum Antreiben des Kraftfahrzeugs K. Das Kraftfahrzeug K umfasst also die Verbrennungskraftmaschine 100.The only figure shows a fragmentary representation of a sprag freewheel 10, which is designed for coupling a first drive element 80 to a second drive element 90 of an internal combustion engine 100, which is shown in a highly abstracted manner here. The first drive element 80 is presently designed as a crankshaft of the internal combustion engine, whereas the second drive element 90 is presently designed as a pulley of the internal combustion engine 100 . Internal combustion engine 100 includes sprag clutch 10 as well as the two drive elements 80, 90. Internal combustion engine 100 is assigned to motor vehicle K, which is also shown in highly abstracted form, and is used to drive motor vehicle K. Motor vehicle K therefore includes internal combustion engine 100.

Das erste Antriebselement 80 (hier: Kurbelwelle) ist an einem ersten Koppelbereich 82 mit dem Klemmkörperfreilauf 10 gekoppelt, wohingegen das zweite Antriebselement 90 an einem zweiten Koppelbereich 92 mit dem Klemmkörperfreilauf 10 gekoppelt ist. Das erste Antriebselement 80 kann beispielsweise mittelbar oder unmittelbar drehfest mit einem Innenring I_R des Klemmkörperfreilaufs 10 gekoppelt sein. Das zweite Antriebselement 90 kann beispielsweise mittelbar oder unmittelbar drehfest mit einem Außenring A_R des Klemmkörperfreilaufs 10 gekoppelt sein. Der Innenring I_R ist in Radialerstreckungsrichtung R des Klemmkörperfreilaufs 10 relativ zu dem Außenring A_R weiter innen und damit näher an einer in der Fig. nicht weiter gezeigten Drehachse der Kurbelwelle (erstes Antriebselement 80) angeordnet. Dementsprechend ist der Innenring I_R in Radialerstreckungsrichtung R zwischen dem Außenring A_R und der Drehachse der Kurbelwelle angeordnet. Die Drehachse des ersten Antriebselements 80 (hier: Kurbelwelle) verläuft parallel zu einer Axialerstreckungsrichtung x des Klemmkörperfreilaufs 10.The first drive element 80 (here: crankshaft) is coupled to the sprag freewheel 10 at a first coupling area 82 , whereas the second drive element 90 is coupled to the sprag freewheel 10 at a second coupling area 92 . The first drive element 80 can, for example, be coupled directly or indirectly in a rotationally fixed manner to an inner ring I_R of the sprag freewheel 10 . The second drive element 90 can, for example, be coupled directly or indirectly in a rotationally fixed manner to an outer ring A_R of the sprag freewheel 10 . The inner ring I_R is arranged further inward in the radial extension direction R of the sprag freewheel 10 relative to the outer ring A_R and thus closer to an axis of rotation of the crankshaft (first drive element 80) not shown in detail in the figure. Accordingly, the inner ring I_R is arranged in the radial extension direction R between the outer ring A_R and the axis of rotation of the crankshaft. The axis of rotation of the first drive element 80 (here: crankshaft) runs parallel to a direction of axial extension x of the sprag freewheel 10.

Der Klemmkörperfreilauf 10 umfasst eine Mehrzahl an Klemmkörpern 20, welche in Radialerstreckungsrichtung R des Klemmkörperfreilaufs 10 zwischen dem Innenring I_R und dem Außenring A_R angeordnet sind.The sprag freewheel 10 comprises a plurality of sprags 20 which are arranged in the radial direction R of the sprag freewheel 10 between the inner ring I_R and the outer ring A_R.

Die Axialerstreckungsrichtung x, die Radialerstreckungsrichtung R sowie eine Umfangsrichtung U des Klemmkörperfreilaufs 10 sind in der einzigen Fig. durch jeweilige Pfeile angedeutet. Die Pfeilspitze des die Axialerstreckungsrichtung x verdeutlichenden Pfeils ist dabei senkrecht zur Zeichnungsebene orientiert.The direction of axial extent x, the direction of radial extent R and a circumferential direction U of sprag freewheel 10 are indicated in the only figure by respective arrows. The arrowhead of the arrow that illustrates the direction of axial extension x is oriented perpendicularly to the plane of the drawing.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Fig. lediglich ein einzelner Klemmkörper 20 der Klemmkörper 20 dargestellt, auf welchen im Folgenden Bezug genommen wird. Die Ausführungen betreffend den einzelnen Klemmkörper 20 gelten jedoch für sämtliche Klemmkörper 20 des Klemmkörperfreilaufs 10.For reasons of clarity, only a single clamping body 20 of the clamping bodies 20 is shown in the figure, to which reference is made below. However, the statements relating to the individual sprags 20 apply to all sprags 20 of the sprag freewheel 10.

Der Klemmkörper 20 umfasst einander in Radialerstreckungsrichtung R gegenüberliegende Klemmkörperenden 22, 24, nämlich ein erstes Klemmkörperende 22 und ein zweites Klemmkörperende 24. Der Klemmkörper 20 ist anhand eines Federelements 40 des Klemmkörperfreilaufs 10 federbelastet, wobei das Federelement 40 eine durch einen Pfeil verdeutlichte Vorspannkraft F auf den Klemmkörper 20 ausübt. Dadurch drückt das Federelement 40, welches vorliegend als Federzunge oder Federband ausgestaltet ist, in eine erste Stellung 12, welche in der Fig. gezeigt ist, und in welcher eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen 80, 90 freigegeben ist. In der ersten Stellung 12 kann also die Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle (erstes Antriebselement 80) über den Innenring I_R, die Klemmkörper 20 und den Außenring A_R an die Riemenscheibe (zweites Antriebselement 90) übertragen werden.The clamping body 20 comprises opposite clamping body ends 22, 24 in the radial direction of extension R, namely a first clamping body end 22 and a second clamping body end 24. The clamping body 20 is spring-loaded by means of a spring element 40 of the clamping body freewheel 10, the spring element 40 having a prestressing force F illustrated by an arrow the sprag 20 exerts. As a result, the spring element 40, which in the present case is designed as a spring tongue or spring strip, presses into a first position 12, which is shown in the figure and in which a torque transmission between the drive elements 80, 90 is enabled. In the first position 12, the torque can be transmitted from the crankshaft (first drive element 80) via the inner ring I_R, the clamping bodies 20 and the outer ring A_R to the belt pulley (second drive element 90).

Kommt es beim dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 zu einem Zustand, in welchem die Riemenscheibendrehzahl (Drehzahl der Riemenscheibe, bzw. des zweiten Antriebselement 90) größer ist als die Kurbelwellendrehzahl (Drehzahl der Kurbelwelle, bzw. des ersten Antriebselements 80), so werden die Klemmkörper 20 von der in der Fig. gezeigten ersten Stellung 12 in eine (nicht gezeigte) zweite Stellung gekippt, in welcher die Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen 80, 90 unterbunden ist. Die beiden Antriebselemente 80, 90 sind also in der zweiten Stellung voneinander entkoppelt, sodass eine Relativdrehung zwischen dem ersten Antriebselement 80 und dem zweiten Antriebselement 90 freigegeben ist und das zweite Antriebselement 90 (hier: Riemenscheibe) das erste Antriebselement 80 (hier: Kurbelwelle) sozusagen überholen kann. In der zweiten Stellung ist die Drehmomentübertragung zwischen Innenring I_R, Klemmkörpern 20 und Außenring A_R unterbrochen, da die Klemmkörper 20 entgegen der Vorspannkraft F umgekippt sind. Die Klemmkörper 20 sind in der vorliegend nicht gezeigten zweiten Stellung somit entgegen einer Pfeilrichtung eines eine Kippbewegung 16 der Klemmkörper 20 von der zweiten Stellung in die erste Stellung 12 verdeutlichenden Pfeils und damit vorliegend nach rechts und im Uhrzeigersinn umgekippt. Die Kippbewegung 16 von der zweiten Stellung in die erste Stellung 12 erfolgt dementsprechend entgegen dem Uhrzeigersinn (nach links) und gemäß der Pfeilrichtung des die Kippbewegung 16 verdeutlichenden, gebogen dargestellten Pfeils. Die Drehmomentübertragung kann in der ersten Stellung erfolgen, da die Klemmkörper an deren erstem Klemmkörperende 22 in der ersten Stellung 12 an den Innenring I_R und an deren zweitem Klemmkörperende 24 in der ersten Stellung 12 an den Außenring A_R angedrückt sind, wobei die Drehmomentübertragung infolge von in der ersten Stellung 12 auftretenden Reibungskräften zwischen den ersten Klemmkörperenden 22 und dem Innenring I_R sowie zwischen den zweiten Klemmkörperenden 24 und dem Außenring A_R erfolgen kann.If, during dynamic operation of internal combustion engine 100, a state occurs in which the pulley speed (speed of the belt pulley or of the second drive element 90) is greater than the crankshaft speed (speed of the crankshaft or of the first drive element 80), then the sprags 20 is tilted from the first position 12 shown in the figure to a second position (not shown) in which the torque transmission between the drive elements 80, 90 is prevented. The two drive elements 80, 90 are therefore decoupled from one another in the second position, so that relative rotation between the first drive element 80 and the second drive element 90 is released and the second drive element 90 (here: pulley) controls the first drive element 80 (here: crankshaft), so to speak can overtake. In the second position, the torque transmission between the inner ring I_R, sprags 20 and outer ring A_R is interrupted, since the sprags 20 have tilted against the prestressing force F. In the second position (not shown here), the clamping bodies 20 are thus tilted counter to an arrow direction of an arrow illustrating a tilting movement 16 of the clamping bodies 20 from the second position to the first position 12 and thus in the present case to the right and clockwise. The tilting movement 16 from the second position to the first position 12 accordingly takes place counterclockwise (to the left) and in a curved manner in accordance with the direction of the arrow that illustrates the tilting movement 16 shown arrow. The torque can be transmitted in the first position, since the sprags are pressed at their first sprag end 22 in the first position 12 on the inner ring I_R and at their second sprag end 24 in the first position 12 on the outer ring A_R, with the torque being transmitted as a result of in the first position 12 occurring frictional forces between the first sprag ends 22 and the inner ring I_R and between the second sprag ends 24 and the outer ring A_R.

Vorliegend nicht weiter gezeigt sind jeweilige Wälzkörper des Klemmkörperfreilaufs 10, welche eine reibungsarme Relativbewegung zwischen den Antriebselementen 80, 90 in der zweiten Stellung ermöglichen. Die Wälzkörper können beispielsweise als Kugeln ausgebildet sein. Dementsprechend kann der Klemmkörperfreilauf 10 zumindest in der zweiten Stellung als Kugelrollenlager betrieben werden.Not shown in detail here are the respective rolling elements of the sprag freewheel 10, which allow a low-friction relative movement between the drive elements 80, 90 in the second position. The rolling bodies can be designed as balls, for example. Accordingly, the sprag freewheel 10 can be operated at least in the second position as a ball roller bearing.

Der Klemmkörperfreilauf 10 umfasst des Weiteren ein erstes Käfigelement 50 welches für jeden der Klemmkörper 20 jeweils eine erste Ausnehmung 52 umfasst. Die jeweiligen Klemmkörper 20 sind in die jeweiligen ersten Ausnehmungen 52 bereichsweise eingeführt wie auch am einzelnen Klemmkörper 20 anhand der Fig. zu erkennen ist. In Radialerstreckungsrichtung R relativ zu dem ersten Käfigelement 50 versetzt angeordnet ist ein zweites Käfigelement 70, welches für jeden der Klemmkörper 20 jeweils eine zweite Ausnehmung 72 umfasst. Die jeweiligen Klemmkörper 20 sind auch in die jeweiligen zweiten Ausnehmungen 72 bereichsweise eingeführt wie anhand der Fig. zu erkennen ist. Das erste Käfigelement 50 kann auch als Innenkäfig bezeichnet werden, wohingegen das in Radialerstreckungsrichtung R außen liegende, zweite Käfigelement 70 auch als Außenkäfig bezeichnet werden kann.The sprag freewheel 10 also includes a first cage element 50 which includes a first recess 52 for each of the sprags 20 . The respective clamping bodies 20 are partially introduced into the respective first recesses 52, as can also be seen on the individual clamping bodies 20 with reference to the figure. A second cage element 70 , which comprises a second recess 72 for each of the clamping bodies 20 , is arranged offset in the direction of radial extension R relative to the first cage element 50 . The respective clamping bodies 20 are also partially introduced into the respective second recesses 72, as can be seen from the figure. The first cage element 50 can also be referred to as an inner cage, whereas the second cage element 70 lying on the outside in the radial extension direction R can also be referred to as an outer cage.

Um die durch den gebogenen Pfeil verdeutlichte Kippbewegung 16 relativ zu dem ersten Käfigelement 50 sowie relativ zu dem zweiten Käfigelement 70 und von der zweiten Stellung in die erste Stellung 12 zu begrenzen und insbesondere ein sogenanntes, zur Schädigung des Klemmkörperfreilaufs 10 führendes Überkippen der Klemmkörper 20 zu vermeiden, umfasst der Klemmkörperfreilauf 10 jeweilige, in den ersten Ausnehmungen 52 angeordnete und mit dem ersten Käfigelement 50 verbundene erste Stützelemente 30, von welchen in der Fig. ein einziges erstes Stützelement 30 gezeigt ist. Dabei ist jeweils eines der ersten Stützelemente 30 in jeweils einer der ersten Ausnehmungen 52 angeordnet. Zum Begrenzen der Kippbewegung 16 umfasst der Klemmkörperfreilauf 10 zudem jeweilige, in den zweiten Ausnehmungen 72 angeordnete und mit dem zweiten Käfigelement 70 verbundene zweite Stützelemente 60, von welchen in der einzigen Fig. ein einziges zweites Stützelement 60 gezeigt ist. Jeweils eines der zweiten Stützelemente 60 ist in jeweils einer der zweiten Ausnehmungen 72 angeordnet.In order to limit the tilting movement 16 illustrated by the curved arrow relative to the first cage element 50 and relative to the second cage element 70 and from the second position to the first position 12, and in particular to limit a so-called overturning of the clamping body 20, which could damage the sprag freewheel 10 To avoid this, the sprag freewheel 10 comprises respective first support elements 30, which are arranged in the first recesses 52 and are connected to the first cage element 50, of which a single first support element 30 is shown in the figure. In this case, one of the first support elements 30 is arranged in each case in one of the first recesses 52 . To limit the tilting movement 16, the sprag freewheel 10 also includes respective second support elements 60 arranged in the second recesses 72 and connected to the second cage element 70, of which a single second support element 60 is shown in the single figure. One of the second support elements 60 is arranged in one of the second recesses 72 in each case.

Jeweils einer der Klemmkörper 20 ist in Umfangsrichtung U zumindest bereichsweise zwischen jeweils einem der ersten Stützelemente 30 und einem der zweiten Stützelemente 60 angeordnet, wie in der Fig. zu erkennen ist. Bei der Kippbewegung 16 des Klemmkörpers 20 von der zweiten Stellung in die erste Stellung 12 werden einander in Umfangsrichtung U diagonal gegenüberliegende Klemmkörperseiten 26, 28, nämlich eine erste Klemmkörperseite 26 und eine zweite Klemmkörperseite 28 an den jeweiligen Stützelementen 30, 60 abgestützt, wodurch das Überkippen des Klemmkörpers 20 vermieden wird. Der einzelne Klemmkörper 20 wird in der ersten Stellung 12 an dessen erster Klemmkörperseite 26 am ersten Stützelement 30 abgestützt, und an dessen zweiter Klemmkörperseite 28 am zweiten Stützelement 60.One of the clamping bodies 20 is arranged in the circumferential direction U at least in regions between one of the first support elements 30 and one of the second support elements 60, as can be seen in the figure. During the tilting movement 16 of the clamping body 20 from the second position to the first position 12, clamping body sides 26, 28 that are diagonally opposite one another in the circumferential direction U, namely a first clamping body side 26 and a second clamping body side 28, are supported on the respective support elements 30, 60, thereby preventing the tipping over of the clamping body 20 is avoided. In the first position 12, the individual clamping body 20 is supported on its first clamping body side 26 on the first support element 30 and on its second clamping body side 28 on the second support element 60.

Die ersten Stützelemente 30 und das erste Käfigelement 50 umfassen voneinander verschiedene Werkstoffe. Ebenso umfassen die zweiten Stützelemente 60 und das zweite Käfigelement 70 voneinander verschiedene Werkstoffe. Das erste Käfigelement 50 (Innenkäfig) kann beispielsweise aus dem Werkstoff PA46 gebildet sein, wohingegen das zweite Käfigelement 70 (Außenkäfig) aus dem Werkstoff PA 46-GF30 gebildet sein kann. Um eine besonders belastungsgerechte Ausgestaltung des Klemmkörperfreilaufs 10 zu gestatten, können das erste Käfigelement 50 und das zweite Käfigelement 70 also vorzugsweise voneinander verschiedene Werkstoffe umfassen.The first support members 30 and the first cage member 50 comprise different materials from each other. Likewise, the second support members 60 and the second cage member 70 include different materials from each other. The first cage element 50 (inner cage) can be formed from the material PA46, for example, whereas the second cage element 70 (outer cage) can be formed from the material PA 46-GF30. In order to allow a design of the sprag freewheel 10 that is particularly suitable for the load, the first cage element 50 and the second cage element 70 can preferably comprise different materials from one another.

Die ersten Stützelemente 30 sowie die zweiten Stützelemente 60 können vorzugsweise aus thermoplastischem Polyester Elastomer, kurz TPC-ET, gebildet sein, besonders bevorzugt aus Hytrel 5526 oder Hytrel 8838. Thermoplastisches Polyester Elastomer zeichnet sich durch eine besonders hohe Energieabsorption sowie eine hohe Temperaturbeständigkeit aus.The first support elements 30 and the second support elements 60 can preferably be formed from thermoplastic polyester elastomer, TPC-ET for short, particularly preferably from Hytrel 5526 or Hytrel 8838. Thermoplastic polyester elastomer is characterized by particularly high energy absorption and high temperature resistance.

Die ersten Stützelemente 30 weisen eine größere Kerbschlagzähigkeit auf als das erste Käfigelement 50. Darüber hinaus weisen die zweiten Stützelemente 60 eine größere Kerbschlagzähigkeit auf als das zweite Käfigelement 70.The first support elements 30 have a higher notched impact strength than the first cage element 50. In addition, the second support elements 60 have a higher notched impact strength than the second cage element 70.

Die ersten Stützelemente 30 weisen jeweils einen, einem dem jeweiligen ersten Stützelement 30 zugeordneten ersten Klemmkörperende 22 zugewandten und abgerundeten ersten Stützelementbereich 32 auf. Die zweiten Stützelement der 60 weisen jeweils einen, einem dem jeweiligen zweiten Stützelement 60 zugeordneten zweiten Klemmkörperende 24 zugewandten und abgerundeten zweiten Stützelementbereich 62 auf.The first support elements 30 each have a rounded first support element region 32 facing a first clamping body end 22 associated with the respective first support element 30 . The second support element 60 each have a second clamping body assigned to the respective second support element 60 rende 24 facing and rounded second support element area 62 on.

Sämtliche Stützelemente 30, 60 können vorzugsweise als jeweilige Stege ausgebildet sein. Die Stützelemente 30, 60 können vorzugsweise zusammen mit den Käfigelementen 50, 70 hergestellt werden. So können die ersten Stützelemente 30 zusammen mit dem ersten Käfigelement 50 hergestellt und bei deren Herstellung einteilig miteinander verbunden werden. Gleiches gilt für die zweiten Stützelemente 60, welche zusammen mit dem zweiten Käfigelement 70 hergestellt und einteilig mit diesem verbunden werden können. Die gemeinsame Herstellung des ersten Käfigelements 50 und der ersten Stützelemente 30 sowie des zweiten Käfigelements 70 und der zweiten Stützelemente 60 durch ein Spritzgussverfahren ist dabei besonders effizient.All support elements 30, 60 can preferably be designed as respective webs. The support members 30,60 can preferably be manufactured together with the cage members 50,70. Thus, the first support elements 30 can be manufactured together with the first cage element 50 and can be connected to one another in one piece during their manufacture. The same applies to the second support elements 60, which can be manufactured together with the second cage element 70 and connected to it in one piece. The joint production of the first cage element 50 and the first support elements 30 and of the second cage element 70 and the second support elements 60 by an injection molding process is particularly efficient.

Zusammenfassend werden beim vorliegenden Klemmkörperfreilauf 10 die Klemmkörper 20 durch die jeweiligen Käfigelemente 50, 70 (Innenkäfig, Außenkäfig) in Position gehalten und mit dem vorliegend als Federband oder Federzunge ausgebildeten Federelement 40 zwischen den Käfigelementen 50, 70 einerseits in Radialerstreckungsrichtung R gegenüber dem zweiten Antriebselement 90 (hier: Riemenscheibe) und andererseits gegenüber dem ersten Antriebselement (hier: Kurbelwelle) verspannt. In der zweiten Stellung der Klemmkörper, welche auch als Offenstellung bezeichnet werden kann, kann die Riemenscheibe die Kurbelwelle überholen, das zweite Antriebselement 90 kann also eine höhere Drehzahl als das erste Antriebselement 80 aufweisen und sich dadurch relativ zum ersten Antriebselement 80 drehen. In der ersten Stellung hingegen, welche auch als Schließstellung bezeichnet werden kann, ist die Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen 80, 90 hergestellt (freigegeben) sodass sich die beiden Antriebselementen 80, 90 mit der gleichen Drehzahl und damit gleich schnell drehen. Die Drehmomentübertragung ist also in Richtung der Motordrehrichtung, also im Uhrzeigersinn bei rechts drehender Kurbelwelle ermöglicht. Der Klemmkörperfreilauf 10 ermöglicht durch Trumkraftabsenkung an einem mit der Riemenscheibe gekoppelten Riemen der Verbrennungskraftmaschine 100 eine CO₂-Reduktion beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100. Der Innenring I_R und der Außenring A_R dienen als jeweilige Lagerringe des Klemmkörperfreilaufs 10 zu dessen Zentrierung.In summary, in the present sprag freewheel 10, the sprags 20 are held in position by the respective cage elements 50, 70 (inner cage, outer cage) and with the spring element 40, which is embodied here as a spring strip or spring tongue, between the cage elements 50, 70 on the one hand in the radial direction of extension R opposite the second drive element 90 (here: belt pulley) and on the other hand clamped against the first drive element (here: crankshaft). In the second position of the clamping bodies, which can also be referred to as the open position, the belt pulley can overtake the crankshaft, so the second drive element 90 can have a higher speed than the first drive element 80 and can therefore rotate relative to the first drive element 80. In the first position, however, which can also be referred to as the closed position, the torque transmission between the drive elements 80, 90 is established (released) so that the two drive elements 80, 90 rotate at the same speed and thus at the same speed. The torque transmission is thus made possible in the direction of engine rotation, ie clockwise when the crankshaft rotates to the right. The sprag freewheel 10 enables a CO ₂ reduction during the operation of the internal combustion engine 100 by reducing the strand force on a belt of the internal combustion engine 100 coupled to the belt pulley. The inner ring I_R and the outer ring A_R serve as respective bearing rings of the sprag freewheel 10 for its centering.

Bezugszeichenlistereference list

1010: Klemmkörperfreilaufsprag freewheel
1212: erste Stellungfirst position
1616: Kippbewegungtilting movement
2020: Klemmkörperclamping body
2222: erstes Klemmkörperendefirst sprag end
2424: zweites Klemmkörperendesecond sprag end
2626: erste Klemmkörperseitefirst clamp body side
2828: zweite Klemmkörperseitesecond clamp body side
3030: erstes Stützelementfirst support element
3232: erster Stützelementbereichfirst support member area
4040: Federelementspring element
5050: erstes Käfigelementfirst cage element
5252: erste Ausnehmungfirst recess
6060: zweites Stützelementsecond support element
6262: zweiter Stützelementbereichsecond support member area
7070: zweites Käfigelementsecond cage element
7272: zweite Ausnehmungsecond recess
8080: erstes Antriebselementfirst drive element
8282: erster Koppelbereichfirst coupling area
9090: zweites Antriebselementsecond drive element
9292: zweiter Koppelbereichsecond coupling area
100100: Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
Ff: Vorspannkraftpreload force
I_RI_R: Innenringinner ring
A_RA_R: Außenringouter ring
KK: Kraftfahrzeugmotor vehicle
RR: Radialerstreckungsrichtungradial extension direction
Uu: Umfangsrichtungcircumferential direction
xx: Axialerstreckungsrichtungdirection of axial extension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2011/023157 A1 [0003]WO 2011/023157 A1 [0003]

Claims

Klemmkörperfreilauf (10), zum Koppeln eines ersten Antriebselements (80) mit einem zweiten Antriebselement (90), welcher zumindest einen Klemmkörper (20) mit einander in Radialerstreckungsrichtung (R) des Klemmkörperfreilaufs (10) gegenüberliegenden Klemmkörperenden (22, 24) und zumindest ein Federelement (40) umfasst, mittels welchem eine Vorspannkraft (F) auf den zumindest einen Klemmkörper (20) ausübbar ist, wobei der zumindest eine Klemmkörper (20) in einer ersten Stellung (12) eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebselementen (80, 90) freigibt und in einer zweiten Stellung unterbindet und wobei der Klemmkörperfreilauf (10) wenigstens ein erstes Käfigelement (50) mit zumindest einer ersten Ausnehmung (52) umfasst, in welche der zumindest eine Klemmkörper (20) wenigstens bereichsweise eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörperfreilauf (10) zumindest ein in der ersten Ausnehmung (52) angeordnetes und mit dem wenigstens einen ersten Käfigelement (50) verbundenes erstes Stützelement (30) umfasst, welches zum Begrenzen einer Kippbewegung (16) des zumindest einen Klemmkörpers (20) in die erste Stellung (12) und relativ zu dem ersten Käfigelement (50) ausgebildet ist.Sprag freewheel (10), for coupling a first drive element (80) to a second drive element (90), which has at least one sprag (20) with opposite sprag ends (22, 24) in the radial extension direction (R) of the sprag freewheel (10) and at least one Spring element (40), by means of which a prestressing force (F) can be exerted on the at least one clamping body (20), the at least one clamping body (20) releasing torque transmission between the drive elements (80, 90) in a first position (12). and in a second position and wherein the sprag freewheel (10) comprises at least one first cage element (50) with at least one first recess (52) into which the at least one sprag (20) is inserted at least in regions, characterized in that the sprag freewheel (10) at least one arranged in the first recess (52) and connected to the at least one first cage element (50). enes first support element (30) which is designed to limit a tilting movement (16) of the at least one clamping body (20) into the first position (12) and relative to the first cage element (50).

Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Stützelement (30) und das wenigstens eine erste Käfigelement (50) voneinander verschiedene Werkstoffe umfassen.Sprag freewheel (10) after claim 1 , characterized in that the at least one first support element (30) and the at least one first cage element (50) comprise different materials.

Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Stützelement (30) eine größere Kerbschlagzähigkeit aufweist, als das wenigstens eine erste Käfigelement (50).Sprag freewheel (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one first support element (30) has a greater notched impact strength than the at least one first cage element (50).

Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Stützelement (30) wenigstens einen, einem dem ersten Stützelement (30) zugeordneten ersten Klemmkörperende (22) der Klemmkörperenden (22, 24) zugewandten und abgerundeten ersten Stützelementbereich (32) aufweist.Sprag freewheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first support element (30) has at least one rounded first support element region which faces a first sprag end (22) of the sprag ends (22, 24) and is assigned to the first support element (30). (32).

Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Stützelement (30) als Steg ausgebildet ist.Sprag freewheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first support element (30) is designed as a web.

Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörperfreilauf (10) ein in Radialerstreckungsrichtung (R) des Klemmkörperfreilaufs (10) relativ zu dem ersten Käfigelement (50) versetzt angeordnetes, zweites Käfigelement (70) mit zumindest einer zweiten Ausnehmung (72) umfasst, in welche der zumindest eine Klemmkörper (20) wenigstens bereichsweise eingeführt ist und der Klemmkörperfreilauf (10) zumindest ein in der zweiten Ausnehmung (72) angeordnetes und mit dem wenigstens einen zweiten Käfigelement (70) verbundenes zweites Stützelement (60) umfasst, welches zum Begrenzen der Kippbewegung (16) des zumindest einen Klemmkörpers (20) relativ zu den Käfigelementen (50, 70) ausgebildet ist.Sprag freewheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sprag freewheel (10) has a second cage element (70) which is arranged offset in the radial extension direction (R) of the sprag freewheel (10) relative to the first cage element (50) and has at least a second Recess (72) into which the at least one clamping body (20) is inserted at least in regions and the clamping body freewheel (10) has at least one second support element (60 ) comprises, which is designed to limit the tilting movement (16) of the at least one clamping body (20) relative to the cage elements (50, 70).

Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Klemmkörper (20) in Umfangsrichtung (U) des Klemmkörperfreilaufs (10) zumindest bereichsweise zwischen dem ersten Stützelement (30) und dem zweiten Stützelement (60) angeordnet ist.Sprag freewheel (10) after claim 6 , characterized in that the at least one clamping body (20) in the circumferential direction (U) of the clamping body freewheel (10) is arranged at least in regions between the first support element (30) and the second support element (60).

Klemmkörperfreilauf (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Käfigelement (50) und das zweite Käfigelement (70) jeweils voneinander verschiedene Werkstoffe umfassen.Sprag freewheel (10) after claim 6 or 7 , characterized in that the first cage member (50) and the second cage member (70) each comprise different materials from each other.

Verbrennungskraftmaschine (100) für ein Kraftfahrzeug (K), mit einem drehbar gelagerten ersten Antriebselement (80), mit einem zweiten Antriebselement (90) und mit einem Klemmkörperfreilauf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, über welchen das erste Antriebselement (80) und das zweite Antriebselement (90) miteinander drehmomentübertragend koppelbar sind.Internal combustion engine (100) for a motor vehicle (K), with a rotatably mounted first drive element (80), with a second drive element (90) and with a sprag clutch (10) according to one of Claims 1 until 8th , via which the first drive element (80) and the second drive element (90) can be coupled to one another in a torque-transmitting manner.

Verbrennungskraftmaschine (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebselement (80) als Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine (100) und das zweite Antriebselement (90) als Riemenscheibe der Verbrennungskraftmaschine (100) ausgebildet ist.Internal combustion engine (100) after claim 9 , characterized in that the first drive element (80) is designed as a crankshaft of the internal combustion engine (100) and the second drive element (90) as a pulley of the internal combustion engine (100).