DE102023204492B3 - Freewheel arrangement and gearbox with such a freewheel arrangement - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufanordnung (1) mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), zwischen denen ein sich verjüngender Spalt (5) ausgebildet ist. Ferner umfasst die Freilaufanordnung (1) ein in dem Spalt (5) angeordnetes nockenförmiges Klemmelement (6). Bei einer Bewegung des Antriebselements (2) relativ zum Abtriebselement (3) in Verjüngungsrichtung (J) des Spalts (5) wird die Freilaufanordnung (1) durch das nockenförmige Klemmelement (6) gesperrt. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Getriebe mit solch einer Freilaufanordnung.The present invention relates to a freewheel arrangement (1) with a drive element (2) and an output element (3), between which a tapering gap (5) is formed. The freewheel arrangement (1) further comprises a cam-shaped clamping element (6) arranged in the gap (5). When the drive element (2) moves relative to the output element (3) in the tapering direction (J) of the gap (5), the freewheel arrangement (1) is locked by the cam-shaped clamping element (6). The present invention further relates to a transmission with such a freewheel arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufanordnung mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, zwischen denen ein sich verjüngender Spalt ausgebildet ist. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Getriebe mit solch einer Freilaufanordnung.The present invention relates to a freewheel arrangement with a drive element and an output element, between which a tapering gap is formed. Furthermore, the present invention relates to a transmission with such a freewheel arrangement.

In Antrieben für muskelbetriebene Fahrzeuge, beispielsweise Fahrrädern, sind häufig Freiläufe vorgesehen, welche eine Drehmomentübertragung in einer Richtung erlauben, diese jedoch in einer entgegengesetzten Richtung unterbinden.Drives for human-powered vehicles, such as bicycles, often feature freewheels that allow torque to be transmitted in one direction but prevent it from being transmitted in the opposite direction.

Aus der DE 10 2016 218 929 A1 ist solch ein Freilauf bekannt, bei dem ein als Kugel ausgebildetes Klemmelement einen Außen- und einen Innenring in eine drehmomentübertragene Konfiguration bringen kann.From the EN 10 2016 218 929 A1 Such a freewheel is known in which a clamping element designed as a ball can bring an outer and an inner ring into a torque-transmitting configuration.

DE 39 11 075 A1 betrifft eine lastschaltbare Freilaufkupplung, bestehend aus konzentrisch ineinander angeordneten Klemmringen mit einander gegenüberliegenden Klemmbahnen, zwischen denen Klemmelemente angeordnet sind, wobei auf einen der Klemmringe, welcher durchmesserveränderlich ausgebildet ist, unter Ausnutzung einer Keilflächenwirkung ein gleichachsig zum Klemmring angeordnetes Schaltteil einwirkt, so dass eine Relativdrehung des Schaltteils zum durchmesserveränderlichen Klemmring eine Abstandsänderung der Klemmbahnen hervorruft.
Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine zum Stand der Technik verbesserte Freilaufanordnung mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement zur Verfügung zu stellen, bei der die Funktionen des Freilaufs zuverlässig bereitgestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. DE 39 11 075 A1 relates to a power-switchable freewheel clutch, consisting of concentrically arranged clamping rings with opposing clamping tracks, between which clamping elements are arranged, wherein a switching part arranged coaxially to the clamping ring acts on one of the clamping rings, which is designed to be variable in diameter, using a wedge surface effect, so that a relative rotation of the switching part to the variable-diameter clamping ring causes a change in the distance of the clamping tracks.
Based on this, the object of the present invention is to provide a freewheel arrangement with a drive element and an output element that is improved over the prior art and in which the functions of the freewheel can be reliably provided. This object is achieved by the objects with the features of the independent patent claims. Advantageous further developments emerge from the subclaims.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufanordnung mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement. Die Freilaufanordnung kann ausgebildet sein, um in einem muskelbetriebenen Fahrzeug, beispielsweise einem Fahrrad, verwendet zu werden. In einer Ausführungsform ist die Freilaufanordnung in einem Antriebsstrang eines Fahrrads, beispielsweise eines E-Bikes oder eines Pedelecs, angeordnet. Der Antriebsstrang des Fahrrads kann eine Antriebseinrichtung zur zumindest zeitweisen elektrischen Unterstützung eines durch Muskelkraft erfolgenden Antriebs aufweisen. Die Muskelkraft kann durch eine Kurbeleinrichtung in die Antriebseinrichtung einleitbar sein und über ein Getriebe auf ein Ausgangselement der Antriebseinrichtung übertragbar sein. Dabei kann die Antriebseinrichtung eine elektrische Maschine zur Bereitstellung eines Antriebsmoments zur elektrischen Unterstützung aufweisen, wobei ein Drehmoment der elektrischen Maschine auf das Ausgangselement der Antriebseinrichtung aufbringbar sein kann.The present invention relates to a freewheel arrangement with a drive element and an output element. The freewheel arrangement can be designed to be used in a muscle-powered vehicle, for example a bicycle. In one embodiment, the freewheel arrangement is arranged in a drive train of a bicycle, for example an e-bike or a pedelec. The drive train of the bicycle can have a drive device for at least temporary electrical support of a drive that is provided by muscle power. The muscle power can be introduced into the drive device by a crank device and transmitted to an output element of the drive device via a gear. The drive device can have an electric machine for providing a drive torque for electrical support, wherein a torque of the electric machine can be applied to the output element of the drive device.

In einer Ausführungsform ist die Freilaufanordnung Teil eines Getriebes, welches Teil des Antriebsstrangs oder der Antriebseinrichtung sein kann. Das Getriebe kann mit einer elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise permanent drehfest verbunden ist. Das Getriebe kann neben der Freilaufanordnung eine oder mehrere Planetenstufen aufweisen. Die Planetenstufe kann koaxial zu der Freilaufanordnung vorgesehen sein. Ferner kann das Getriebe mit der Planetenstufe und der Freilaufanordnung koaxial zu der elektrischen Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Das Antriebselement und das Abtriebselement können koaxial zueinander ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist das Antriebselement der Freilaufanordnung mit einer elektrischen Maschine mechanisch wirkverbunden. In einer Ausführungsform wird diese mechanische Wirkverbindung über eine Planetenstufe bereitgestellt, welche eingangsseitig mit der elektrischen Maschine und ausgangsseitig mit der Freilaufanordnung mechanisch wirkverbunden ist.In one embodiment, the freewheel arrangement is part of a transmission, which can be part of the drive train or the drive device. The transmission can be mechanically operatively connected to an electrical machine, for example permanently connected in a rotationally fixed manner. In addition to the freewheel arrangement, the transmission can have one or more planetary stages. The planetary stage can be provided coaxially to the freewheel arrangement. Furthermore, the transmission with the planetary stage and the freewheel arrangement can be designed coaxially to the electrical drive device. The drive element and the output element can be designed coaxially to one another. According to one embodiment, the drive element of the freewheel arrangement is mechanically operatively connected to an electrical machine. In one embodiment, this mechanical operative connection is provided via a planetary stage, which is mechanically operatively connected on the input side to the electrical machine and on the output side to the freewheel arrangement.

Neben Planetenstufen sind auch andere Arten von Getriebe möglich, wie beispielsweise Harmonisches Getriebe mit Flex Spline, oder Zykloiden Getriebe mit exzentrischem Element zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite.In addition to planetary stages, other types of gears are also possible, such as harmonic gears with flex spline, or cycloid gears with eccentric element between the input side and output side.

Zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ist ein sich verjüngender Spalt ausgebildet. Zumindest im Bereich des Spaltes sind das Antriebselement und das Abtriebselement voneinander beabstandet vorgesehen und stehen demnach nicht miteinander in Kontakt. Der Umstand, dass sich dieser Spalt verjüngt bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement in Richtung der Verjüngung abnimmt. Die Verjüngung, also die Abnahme des Abstands zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement, kann dabei linear, exponentiell oder auf sonstige Art und Weise erfolgen. Das Antriebselement und/oder das Abtriebselement kann elastisch verformbar ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Antriebselement als elastisch verformbarer Stahlring ausgebildet, der in Radialrichtung verformbar ist.A tapered gap is formed between the drive element and the output element. At least in the area of the gap, the drive element and the output element are spaced apart from one another and are therefore not in contact with one another. The fact that this gap tapers means that the distance between the drive element and the output element decreases in the direction of the taper. The taper, i.e. the decrease in the distance between the drive element and the output element, can occur linearly, exponentially or in some other way. The drive element and/or the output element can be designed to be elastically deformable. For example, the drive element is designed as an elastically deformable steel ring that is deformable in the radial direction.

In dem Spalt ist ein nockenförmiges Klemmelement angeordnet. In einer Ausführungsform ist lediglich ein einziges Klemmelement in der Freilaufanordnung vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform ist eine Vielzahl von Klemmelementen, beispielsweise mehr als drei, fünf, zehn oder zwanzig Klemmelemente, in dem Spalt vorgesehen. Zumindest ein Klemmelement, in einer Ausführungsform aber auch alle Klemmelemente, weist dabei eine nockenförmige Gestalt auf. Unter einer Nockenform kann eine Form verstanden werden, die im Wesentlichen eine Kreisform mit einer zusätzlichen Nockenerhebung aufweist, wobei die Nockenerhebung am Umfang der Kreisform vorgesehen sein kann. Die Nockenerhebung kann dabei symmetrisch zu einer Mittelachse des Nockens ausgebildet sein und einen Nockenhub aufweisen, also eine Erstreckung vom Umfang des Kreises in Richtung der Mittelachse aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der Kreisform sein kann. In einer Ausführungsform ist der Nockenhub kleiner als der Radius der Kreisform. In einer alternativen Ausführungsform ist der Nockenhub größer als der Radius der Kreisform. Beispielsweise kann der Nockenhub auch im Wesentlichen dem Radius der Kreisform entsprechen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Nockenerhebung asymmetrisch zu einer Mittelachse des Nockens ausgebildet ist.A cam-shaped clamping element is arranged in the gap. In one embodiment, only a single clamping element is provided in the freewheel arrangement. In another embodiment, a plurality of clamping elements, for example more than three, five, ten or twenty Clamping elements are provided in the gap. At least one clamping element, but in one embodiment also all clamping elements, has a cam-shaped configuration. A cam shape can be understood to mean a shape that essentially has a circular shape with an additional cam elevation, wherein the cam elevation can be provided on the circumference of the circular shape. The cam elevation can be designed symmetrically to a central axis of the cam and have a cam lift, i.e. have an extension from the circumference of the circle in the direction of the central axis, which can be smaller than the diameter of the circular shape. In one embodiment, the cam lift is smaller than the radius of the circular shape. In an alternative embodiment, the cam lift is larger than the radius of the circular shape. For example, the cam lift can also essentially correspond to the radius of the circular shape. It is also possible for the cam elevation to be designed asymmetrically to a central axis of the cam.

Die Freilaufanordnung ist dabei derart ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement in Verjüngungsrichtung des Spalts die Freilaufanordnung durch das Klemmelement gesperrt wird. Dabei ruft die nockenförmige Gestalt des Klemmelements die Sperrfunktion hervor. Wird das Antriebselement hingegen relativ zum Abtriebselement entgegen der Verjüngungsrichtung des Spalts bewegt, kann die Freilaufanordnung so ausgebildet sein, dass diese durch das nockenförmige Klemmelement freigegeben wird. Auch hier kann die nockenförmige Gestalt des Klemmelements bewirken, dass es zu einer Freigabe der Freilaufanordnung kommt.The freewheel arrangement is designed in such a way that when the drive element moves relative to the output element in the tapering direction of the gap, the freewheel arrangement is locked by the clamping element. The cam-shaped design of the clamping element causes the locking function. If, however, the drive element is moved relative to the output element against the tapering direction of the gap, the freewheel arrangement can be designed in such a way that it is released by the cam-shaped clamping element. Here, too, the cam-shaped design of the clamping element can cause the freewheel arrangement to be released.

Die Freilaufanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung führt zu dem Vorteil, dass aufgrund des nockenförmigen Klemmelements die Funktionen des Freilaufs zuverlässig und im Wesentlichen unabhängig vom Verschleiß und von Herstellungstoleranzen bereitgestellt werden kann. Demnach wird eine Freilaufanordnung bereitgestellt, die ihre Funktion mit hoher Robustheit und in einfacher Art und Weise erzielt. Die Freilaufanordnung kann darüber hinaus derart ausgebildet sein, dass sie als Drehmomentbegrenzer fungiert. In anderen Worten kann aufgrund der Freilaufanordnung sichergestellt werden, dass über diese nicht mehr als ein bestimmtes Maximalmoment von dem Antriebselement zum Abtriebselement übertragen wird. Diese Drehmomentbegrenzungsfunktion kann durch das nockenförmige Klemmelement, beispielsweise im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten der Freilaufanordnung, bereitgestellt werden. Mittels der Freilaufanordnung kann damit sichergestellt werden, dass ein bestimmtes Maximalmoment von dem Antriebselement zu dem Abtriebselement nicht übertragen wird, und zwar im Wesentlichen unabhängig von Verschleiß und von Herstellungstoleranzen.The freewheel arrangement according to the present invention leads to the advantage that, due to the cam-shaped clamping element, the functions of the freewheel can be provided reliably and essentially independently of wear and manufacturing tolerances. Accordingly, a freewheel arrangement is provided which achieves its function with high robustness and in a simple manner. The freewheel arrangement can also be designed such that it acts as a torque limiter. In other words, due to the freewheel arrangement, it can be ensured that no more than a certain maximum torque is transmitted from the drive element to the output element. This torque limiting function can be provided by the cam-shaped clamping element, for example in interaction with other components of the freewheel arrangement. By means of the freewheel arrangement, it can be ensured that a certain maximum torque is not transmitted from the drive element to the output element, essentially independently of wear and manufacturing tolerances.

Durch die Nachgiebigkeit eines der Ringelemente und die begrenzte Schwenkbewegung des nockenförmigen Klemmelements ist eine Rutschfunktion in Sperrrichtung gewährleistet.The flexibility of one of the ring elements and the limited pivoting movement of the cam-shaped clamping element ensure a slip function in the locking direction.

Im Rahmen einer Ausführungsform erfolgt das Sperren der Freilaufanordnung bei der Bewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement in Verjüngungsrichtung derart, dass das nockenförmige Klemmelement in dem Spalt in Richtung der Verjüngung verstellt wird. Durch das Verstellen in Verjüngungsrichtung kann über das nockenförmige Klemmelement eine Kontaktkraft aufgebaut werden, welche aufgrund der mit ihr einhergehenden Reibung eine Drehmomentübertragung von dem Antriebselement zu dem Abtriebselement ermöglicht. Die Kontaktkraft kann beispielsweise dadurch erzielt oder erhöht werden, dass die Verstellung des nockenförmigen Klemmelements zu einer elastischen Verformung von einem des Antriebs- oder Abtriebselements führen kann. Dabei kann der sich verjüngende Abschnitt derart ausgebildet sein, dass dieser einen Winkel aufweist, welcher geringer als der Reibwinkel ist. In solch einer Ausführungsform kann die oben beschriebene Kontaktkraft zu einem Selbsthemmungszustand führen, der eine Übertragung von Drehmoment von dem Antriebselement zu dem Abtriebselement ermöglicht. Bei der Verstellung des nockenförmigen Klemmelements kann es sich dabei um eine translatorische Verschiebung des Klemmelements im Raum handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Verstellung um eine Rotation des Klemmelements um sich selbst und alternativ oder zusätzlich um eine von ihm beabstandete Drehachse im Raum handeln.In one embodiment, the freewheel arrangement is locked when the drive element moves relative to the output element in the tapering direction in such a way that the cam-shaped clamping element is adjusted in the gap in the direction of the taper. By adjusting in the tapering direction, a contact force can be built up via the cam-shaped clamping element, which enables torque to be transmitted from the drive element to the output element due to the friction associated with it. The contact force can be achieved or increased, for example, by the fact that the adjustment of the cam-shaped clamping element can lead to an elastic deformation of one of the drive or output elements. The tapered section can be designed in such a way that it has an angle that is smaller than the friction angle. In such an embodiment, the contact force described above can lead to a self-locking state that enables torque to be transmitted from the drive element to the output element. The adjustment of the cam-shaped clamping element can involve a translational displacement of the clamping element in space. Alternatively or additionally, the adjustment may involve a rotation of the clamping element around itself and, alternatively or additionally, around an axis of rotation spaced apart from it in space.

Im Rahmen einer Ausführungsform weist die Freilaufanordnung einen Rampenabschnitt zum Ausbilden des sich verjüngenden Spalts auf. Die Freilaufanordnung kann auch mehrere Rampenabschnitte zum Ausbilden mehrerer sich verjüngender Spalte aufweisen. Der Rampenabschnitt kann durch das Abtriebselement oder alternativ durch das Antriebselement ausgebildet werden. Zur Sperrung der Freilaufanordnung kann das nockenförmige Klemmelement dabei über den Rampenabschnitt verstellt, beispielsweise über diesen verschwenkt, werden. Das nockenförmige Klemmelement kann einen kreisförmigen Abschnitt und einen keilförmigen Abschnitt aufweisen. Der keilförmige Abschnitt kann eine Nockenerhebung gemäß der obigen Ausführungen ausbilden. In einer alternativen Ausführungsform ist der keilförmige Abschnitt jedoch andersartig ausgebildet.In one embodiment, the freewheel arrangement has a ramp section for forming the tapered gap. The freewheel arrangement can also have several ramp sections for forming several tapered gaps. The ramp section can be formed by the output element or alternatively by the drive element. To lock the freewheel arrangement, the cam-shaped clamping element can be adjusted via the ramp section, for example pivoted over it. The cam-shaped clamping element can have a circular section and a wedge-shaped section. The wedge-shaped section can form a cam elevation according to the above statements. In an alternative embodiment, however, the wedge-shaped section is designed differently.

Bei der Bewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement in Verjüngungsrichtung kann der kreisförmige Abschnitt des nockenförmigen Klemmelements über den Rampenabschnitt verschwenkt werden, wobei die Schwenkbewegung durch einen Anschlag des keilförmige Abschnitt an eine Kontaktfläche begrenzt wird. Dabei ist die Freilaufanordnung in einer Ausführungsform derart ausgebildet, dass die oben beschriebene Verstellung des nockenförmigen Klemmelements in dem Spalt durch die hier beschriebene Verschwenkbewegung des Klemmelements um den kreisförmigen Abschnitt herbeigeführt wird. In anderen Worten wird durch die Verschwenkbewegung die die Blockierung des Freilaufs hervorrufende Kontaktkraft aufgebaut, welche zu der Selbsthemmungsbedingung führen kann. Das Ausmaß dieser Kontaktkraft kann durch die Begrenzung der Schwenkbewegung aufgrund des Anschlags des keilförmigen Abschnitts an die Kontaktfläche begrenzt sein. Durch den Anschlag des keilförmigen Abschnitts an die Kontaktfläche kann somit die weitere Verstellung des nockenförmigen Klemmelements und damit auch die Verformung von dem Antriebs- oder Abtriebselement begrenzt werden. Folglich kann so auch die Selbsthemmungsbedingung beschränkt werden.When the drive element moves relative to the output element in the taper direction the circular section of the cam-shaped clamping element can be pivoted over the ramp section, the pivoting movement being limited by a stop of the wedge-shaped section on a contact surface. In one embodiment, the freewheel arrangement is designed such that the above-described adjustment of the cam-shaped clamping element in the gap is brought about by the pivoting movement of the clamping element around the circular section described here. In other words, the pivoting movement builds up the contact force which causes the freewheel to be blocked, which can lead to the self-locking condition. The extent of this contact force can be limited by limiting the pivoting movement due to the stop of the wedge-shaped section on the contact surface. The stop of the wedge-shaped section on the contact surface can thus limit the further adjustment of the cam-shaped clamping element and thus also the deformation of the drive or output element. Consequently, the self-locking condition can also be limited in this way.

In dieser Ausführungsform kann demnach das maximal übertragbare Moment von dem Antriebselement zu dem Abtriebselement durch den freien Winkel des nockenförmigen Klemmelements, dessen Durchmesser, dem Winkel, mit dem sich der Spalt verjüngt, die Steifigkeit von dem Antriebs- und/oder Abtriebselement sowie den Reibkoeffizienten der unterschiedlichen Komponenten definiert sein. Wird ein Drehmoment an das Antriebselement angelegt, welches größer als das maximal durch die Selbsthemmungsbedingung übertragbare Drehmoment ist, kommt es zu einem Rutschen zwischen dem nockförmigen Klemmelement und dem Antriebs- und/oder Abtriebselement. Wird der sich verjüngende Abschnitt beispielsweise durch das Abtriebselement ausgebildet, indem dieses den oben beschriebenen Rampenabschnitt aufweist, kann das Rutschen zwischen dem nockenförmigen Klemmelement und dem Antriebselement auftreten. In diesem Fall kann nämlich ein Winkel des Rampenabschnitts des Abtriebselements so vorgesehen sein kann, dass dieser ein Rutschen zwischen dem Klemmelement und dem Abtriebselement verhindert. Wird das Antriebselement relativ zum Abtriebselement hingegen entgegen der Verjüngungsrichtung des Spalts bewegt, kann das nockenförmige Klemmelement zurück in seine Ausgangsposition bewegt werden, also von der Kontaktfläche weg verschwenkt werden. Hierdurch kann die Kontaktkraft, welche zu der Selbsthemmungsbedingung geführt hat, wieder freigegeben werden.In this embodiment, the maximum transmittable torque from the drive element to the driven element can therefore be defined by the free angle of the cam-shaped clamping element, its diameter, the angle at which the gap tapers, the rigidity of the drive and/or driven element and the friction coefficient of the different components. If a torque is applied to the drive element which is greater than the maximum transmittable torque due to the self-locking condition, slipping occurs between the cam-shaped clamping element and the drive and/or driven element. If the tapered section is formed, for example, by the driven element in that it has the ramp section described above, slipping can occur between the cam-shaped clamping element and the drive element. In this case, an angle of the ramp section of the driven element can be provided in such a way that it prevents slipping between the clamping element and the driven element. However, if the drive element is moved relative to the output element against the tapering direction of the gap, the cam-shaped clamping element can be moved back to its starting position, i.e. pivoted away from the contact surface. This allows the contact force that led to the self-locking condition to be released again.

In einer Ausführungsform erstreckt sich der keilförmige Abschnitt entgegen der Verjüngungsrichtung des Spalts. Dies hat zur Folge, dass bei der Bewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement der keilförmige Abschnitt in Kontakt mit dem die Kontaktfläche ausbildenden Antriebselement verschwenkt wird. In einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der keilförmige Abschnitt in Verjüngungsrichtung. In dieser Ausführungsform wird bei der Bewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement der keilförmige Abschnitt in Kontakt mit dem die Kontaktfläche ausbildenden Abtriebselements verschwenkt. Weist das Abtriebselement den oben beschriebenen Rampenabschnitt auf, um den sich verjüngenden Spalt auszubilden, wird der keilförmige Abschnitt im Rahmen dieser Ausführungsform folglich in Kontakt mit diesem Rampenabschnitt bewegt. Beide Ausführungsformen ermöglichen in einfacher Art und Weise das Bereitstellen einer drehmomentbegrenzenden Freilaufanordnung mit den oben beschriebenen Vorteilen.In one embodiment, the wedge-shaped section extends in the opposite direction to the tapering direction of the gap. This means that when the drive element moves relative to the driven element, the wedge-shaped section is pivoted into contact with the drive element forming the contact surface. In an alternative embodiment, the wedge-shaped section extends in the tapering direction. In this embodiment, when the drive element moves relative to the driven element, the wedge-shaped section is pivoted into contact with the driven element forming the contact surface. If the driven element has the ramp section described above in order to form the tapering gap, the wedge-shaped section is consequently moved into contact with this ramp section within the scope of this embodiment. Both embodiments enable a torque-limiting freewheel arrangement with the advantages described above to be provided in a simple manner.

Die Freilaufanordnung kann ferner eine Federeinrichtung aufweisen. Beispielsweise handelt es sich bei der Federeinrichtung um ein Federelement, welches dem Klemmelement zugewiesen sein kann. Bei der Feder kann es sich um eine Drehfeder oder um eine andersartige Feder handeln. Die Federeinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass sie das nockenförmige Klemmelement in Richtung der Verjüngung des Spalts vorspannt. In anderen Worten kann die Federeinrichtung im Rahmen dieser Ausführungsform sicherstellen, dass das nockenförmige Klemmelement in einem Ausgangszustand in Richtung des sich verjüngenden Spalts vorgespannt ist, und zwar derart, dass das Klemmelement in Kontakt mit sowohl dem Antriebs- als auch dem Abtriebselement steht. Dies hat zur Folge, dass ein schnelles und sicheres Bereitstellen der Blockadefunktion der Freilaufanordnung ermöglicht wird. Daneben kann die Federeinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie das nockenartige Klemmelement bereits auf eine bestimmte Verschwenkstellung, beispielsweise auf eine bestimmte Drehstellung um dessen kreisförmigen Abschnitt, vorspannt. Letzteres ermöglicht ein Einstellen eines maximalen Verschwenkhubs des Klemmelements, bis dieses zum Anschlag mit der Kontaktfläche kommt. Folglich kann so über die Federeinrichtung ein Verstellweg eingestellt werden, bis die Freilaufanordnung vollständig blockiert ist.The freewheel arrangement can also have a spring device. For example, the spring device is a spring element that can be assigned to the clamping element. The spring can be a torsion spring or another type of spring. The spring device is designed such that it preloads the cam-shaped clamping element in the direction of the tapering of the gap. In other words, in the context of this embodiment, the spring device can ensure that the cam-shaped clamping element is preloaded in an initial state in the direction of the tapering gap, in such a way that the clamping element is in contact with both the drive and the driven element. This means that the blocking function of the freewheel arrangement can be provided quickly and safely. In addition, the spring device can be designed such that it preloads the cam-shaped clamping element to a certain pivoting position, for example to a certain rotational position around its circular section. The latter enables a maximum pivoting stroke of the clamping element to be set until it comes to a stop with the contact surface. Consequently, an adjustment path can be set via the spring device until the freewheel arrangement is completely blocked.

Im Rahmen einer Ausführungsform sind das Antriebselement und das Abtriebselement koaxial zueinander angeordnete Ringelemente und bilden zwischen ihnen einen Ringspalt aus. Der Ringspalt kann in Umfangsrichtung mindestens einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen. Der sich verjüngende Abschnitt kann durch einen Rampenabschnitt, wie oben beschrieben, ausgebildet sein. Der Rampenabschnitt kann durch das Antriebselement und alternativ oder zusätzlich durch das Abtriebselement ausgebildet werden. In einer Ausführungsform wird der Rampenabschnitt ausschließlich durch das Abtriebselement ausgebildet, welches diesen Rampenabschnitt auf seiner radialen Außenfläche aufweist. Der Ringspalt kann in Umfangsrichtung eine Vielzahl von im Wesentlichen äquidistant angeordneten und sich verjüngenden Abschnitten aufweisen. Jeder sich verjüngende Abschnitt kann durch einen Rampenabschnitt gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet sein. Beispielsweise weist das Abtriebselement eine Vielzahl derartiger Rampenabschnitte auf, um die Vielzahl von sich verjüngenden Abschnitten äquidistant entlang seines Umfangs auszubilden. In jedem der verjüngenden Abschnitte kann ein nockenförmiges Klemmelement gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein. Durch diese Ausführungsform wird eine Freilaufanordnung mit besonders kompakter Bauweise bereitgestellt, die sich einfach in Getriebe und Antriebseinrichtungen für beispielsweise Fahrräder integrieren lässt.In one embodiment, the drive element and the driven element are ring elements arranged coaxially to one another and form an annular gap between them. The annular gap can have at least one tapering section in the circumferential direction. The tapering section can be formed by a ramp section, as described above. The ramp section can be formed by the drive element and alternatively or additionally by the driven element. In one embodiment, the ramp section is formed exclusively by the Output element which has this ramp section on its radial outer surface. The annular gap can have a plurality of substantially equidistantly arranged and tapering sections in the circumferential direction. Each tapering section can be formed by a ramp section as described above. For example, the output element has a plurality of such ramp sections in order to form the plurality of tapering sections equidistantly along its circumference. A cam-shaped clamping element according to one of the embodiments described above can be provided in each of the tapering sections. This embodiment provides a freewheel arrangement with a particularly compact design that can be easily integrated into transmissions and drive devices for bicycles, for example.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Getriebe mit einer Freilaufanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Getriebe kann eine Planetenstufe aufweisen, die koaxial zu der Freilaufanordnung angeordnet sein kann. Daneben kann das Getriebe weitere Planetenstufen aufweisen und alternativ oder zusätzlich in eine Antriebseinrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen integriert sein. Hinsichtlich der Ausgestaltungen und Vorteile der einzelnen Komponenten wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Freilaufanordnung und der Verwirklichung anderer Getriebearten wie Harmonische Getriebe oder Zykloiden Getriebe verwiesen

• 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Getriebe mit einer Freilaufanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Getriebe aus 1.
• 3 zeigt eine Detailansicht eines Abschnitts der Freilaufanordnung des Getriebes aus 1 und 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 4 zeigt eine Detailansicht eines Abschnitts der Freilaufanordnung des Getriebes aus 1 und 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

The present invention further relates to a transmission with a freewheel arrangement according to one of the previously described embodiments. The transmission can have a planetary stage that can be arranged coaxially to the freewheel arrangement. In addition, the transmission can have further planetary stages and alternatively or additionally be integrated into a drive device according to the embodiments described above. With regard to the designs and advantages of the individual components, reference is made to the above statements in connection with the freewheel arrangement and the implementation of other types of transmission such as harmonic transmissions or cycloidal transmissions.

• 1 shows schematically a longitudinal section through a transmission with a freewheel arrangement according to an embodiment of the present invention.
• 2 shows a schematic cross section through the gearbox from 1 .
• 3 shows a detailed view of a section of the freewheel assembly of the gearbox from 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.
• 4 shows a detailed view of a section of the freewheel assembly of the gearbox from 1 and 2 according to another embodiment of the present invention.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein Getriebe 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 1 gezeigte Längsschnitt durch das Getriebe 50 erfolgt dabei entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie A-A. Das Getriebe 50 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Planetenstufe 49 sowie eine Freilaufanordnung 1 auf. Das Getriebe 50 ist dabei als Getriebe für den Antrieb eines muskelbetriebenen Fahrzeuges, beispielsweise eines Pedelecs oder eines E-Bikes, ausgebildet. Die Planetenstufe 49 und die Freilaufanordnung 1 sind in der vorliegenden Ausführungsform koaxial zueinander und Axialrichtung A der Planetenstufe 49 axial hintereinander angeordnet. 1 shows a schematic longitudinal section through a transmission 50 according to an embodiment of the present invention. The 1 The longitudinal section through the transmission 50 shown is taken along the 2 shown section line AA. The transmission 50 of the present embodiment has a planetary stage 49 and a freewheel arrangement 1. The transmission 50 is designed as a transmission for driving a human-powered vehicle, for example a pedelec or an e-bike. In the present embodiment, the planetary stage 49 and the freewheel arrangement 1 are coaxial to one another and arranged axially one behind the other in the axial direction A of the planetary stage 49.

Die Planetenstufe 49 umfasst ein Sonnenrad 48, das in der vorliegenden Ausführungsform permanent drehfest mit dem Rotor eines nicht gezeigten Elektromotors verbunden ist. Mit dem Sonnenrad 48 kämmen drei Planetenräder 47, die in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet sind, wie in der schematischen Querschnittsansicht von 2 gezeigt. Die in 2 gezeigte Querschnittsansicht erfolgt dabei entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie C-C. Die Planetenräder 47 der Planetenstufe 49 kämmen wiederum mit einer Hohlradanordnung 46, die in der vorliegenden Ausführungsform ein erstes Hohlrad 45 sowie ein zweites Hohlrad 2 aufweist. Das erste Hohlrad 45 ist in der vorliegenden Ausführungsform stationär vorgesehen. Das zweite Hohlrad 2, welches ebenfalls mit den Planetenrädern 47 kämmt, ist hingegen drehbar vorgesehen. Wie in 1 gezeigt, weist das zweite Hohlrad 2 eine Axialerstreckung auf, die solch ein Ausmaß aufweist, dass das zweite Hohlrad 2 sich axial über die sonstige Planetenstufe 49, also das Sonnenrad 48 und die Planetenräder 47, hinaus erstreckt, um so einen Bauraum für die dazu radial innen angeordnete und im Folgenden beschriebene Freilaufanordnung 1 bereitzustellen. Die Planetenstufe 49 und die Freilaufanordnung 1 sind in Axialrichtung A des Getriebes 50 also hintereinander vorgesehen, wobei die Freilaufanordnung 1 im Wesentlichen radial innerhalb des zweiten Hohlrads 2 angeordnet ist. Folglich weist das Getriebe 50 mit der Freilaufanordnung 1 besondere Kompaktheit auf.The planetary stage 49 comprises a sun gear 48, which in the present embodiment is permanently connected in a rotationally fixed manner to the rotor of an electric motor (not shown). Three planetary gears 47 mesh with the sun gear 48, which are arranged equidistantly from one another in the circumferential direction, as shown in the schematic cross-sectional view of 2 shown. The 2 The cross-sectional view shown is taken along the 1 shown section line CC. The planetary gears 47 of the planetary stage 49 in turn mesh with a ring gear arrangement 46, which in the present embodiment has a first ring gear 45 and a second ring gear 2. The first ring gear 45 is provided stationary in the present embodiment. The second ring gear 2, which also meshes with the planetary gears 47, is provided rotatably. As in 1 As shown, the second ring gear 2 has an axial extension which is such that the second ring gear 2 extends axially beyond the other planetary stage 49, i.e. the sun gear 48 and the planetary gears 47, in order to provide an installation space for the freewheel arrangement 1 arranged radially inward therefrom and described below. The planetary stage 49 and the freewheel arrangement 1 are therefore provided one behind the other in the axial direction A of the transmission 50, with the freewheel arrangement 1 being arranged essentially radially inside the second ring gear 2. Consequently, the transmission 50 with the freewheel arrangement 1 is particularly compact.

Die Freilaufanordnung 1 weist ein Antriebselement 2 sowie ein Abtriebselement 3 auf. Das Antriebselement 2 wird in der vorliegenden Ausführungsform durch das zweite Hohlrad 2 der Hohlradanordnung 46 ausgebildet. Bei dem Abtriebselement 3 handelt es sich um eine koaxial zu dem Antriebselement 2 und radial innerhalb desselben vorgesehene Hohlwelle. Die Hohlwelle weist in der vorliegenden Ausführungsform in Axialrichtung A angrenzend an die Planetenstufe 49 einen umlaufenden Absatz 4 auf, so dass sich der Durchmesser der Welle 3 in Radialrichtung zum Antriebselement 2 hin erhöht. Damit sind sowohl das Antriebselement 2 als auch das Abtriebselement 3 in der vorliegenden Ausführungsform als Ringelemente ausgebildet, die koaxial zueinander angeordnet sind.The freewheel arrangement 1 has a drive element 2 and an output element 3. In the present embodiment, the drive element 2 is formed by the second ring gear 2 of the ring gear arrangement 46. The output element 3 is a hollow shaft provided coaxially to the drive element 2 and radially within the same. In the present embodiment, the hollow shaft has a circumferential shoulder 4 adjacent to the planetary stage 49 in the axial direction A, so that the diameter of the shaft 3 increases in the radial direction towards the drive element 2. Thus, both the drive element 2 and the output element 3 in the present embodiment are designed as ring elements that are arranged coaxially to one another.

Zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 ist ein in Umfangsrichtung U des Antriebs- und Abtriebselements 2, 3 umlaufender Ringspalt 5 vorgesehen. Der Spalt 5 umfasst in Umfangsrichtung U eine Vielzahl von sich verjüngenden Abschnitten, die durch Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.5 des Abtriebselement 3 ausgebildet werden, wie in der schematischen Teilschnittansicht von 3 gezeigt. Der in 3 gezeigte Schnitt erfolgt dabei entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie D-D. All diese Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 führen dabei zu einer Verjüngung des Spalts 5 in dieselbe Umfangsrichtung, nämlich in die Verjüngungsrichtung J. Das ringförmige Antriebselement 2 ist in der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass es einen konstanten Innendurchmesser D1 über dessen gesamten Umfang aufweist, wie in 3 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das ringförmige Antriebselement 2 als relativ dünner elastisch verformbarer Stahlring ausgebildet.Between the drive element 2 and the output element 3 there is a circumferential ring U of the drive and output elements 2, 3. Annular gap 5 is provided. The gap 5 comprises a plurality of tapering sections in the circumferential direction U, which are formed by ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.5 of the output element 3, as shown in the schematic partial sectional view of 3 shown. The 3 The cut shown is made along the 1 shown section line DD. All these ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 lead to a tapering of the gap 5 in the same circumferential direction, namely in the tapering direction J. The annular drive element 2 is designed in the present embodiment such that it has a constant inner diameter D1 over its entire circumference, as in 3 In the present embodiment, the annular drive element 2 is designed as a relatively thin elastically deformable steel ring.

Der Außendurchmesser D2 des Abtriebselements 3, genauer gesagt des Absatzes 4 des Abtriebselements 3, variiert hingegen in Umfangsrichtung U zur Ausbildung einer Vielzahl von Rampenabschnitten 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, um so einen Spalt 5 mit einer Vielzahl von sich verjüngenden Abschnitten auszubilden. Die Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 und damit auch die sich verjüngenden Abschnitte sind in der vorliegenden Ausführungsform dabei alle identisch zueinander ausgebildet. Am Ende eines ersten Rampenabschnitts 5.1 nimmt der Durchmesser D2 des Abtriebselements 3 in Verjüngungsrichtung J zunächst im Wesentlichen sprungförmig ab, um anschließend kontinuierlich, beispielsweise linear, zuzunehmen und so einen weiteren Rampenabschnitt 5.2 auszubilden, der einen weiteren sich verjüngenden Spaltabschnitt ausbildet. Am Ende des Rampenabschnitts 5.2 nimmt der Durchmesser D2 erneut sprungförmig ab, um anschließend in Verjüngungsrichtung J wieder entsprechend zuzunehmen und einen weiteren Rampenabschnitt 5.3 auszubilden, der zu einem weiteren sich verjüngenden Spaltabschnitt führt. Ein derartiger Verlauf des Durchmessers D2 des Abtriebselements 3 ist über den gesamten Umfang des Spalts 5 entsprechend ausgebildet.The outer diameter D2 of the output element 3, more precisely of the shoulder 4 of the output element 3, varies in the circumferential direction U to form a plurality of ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, in order to form a gap 5 with a plurality of tapered sections. The ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 and thus also the tapered sections are all identical to one another in the present embodiment. At the end of a first ramp section 5.1, the diameter D2 of the output element 3 initially decreases essentially abruptly in the taper direction J, before then increasing continuously, for example linearly, and thus forming a further ramp section 5.2, which forms a further tapered gap section. At the end of the ramp section 5.2, the diameter D2 decreases again in a jump-like manner, only to then increase again accordingly in the tapering direction J and form a further ramp section 5.3, which leads to a further tapering gap section. Such a course of the diameter D2 of the output element 3 is formed accordingly over the entire circumference of the gap 5.

In jedem der sich verjüngenden Spaltabschnitte ist ein eigenes nockenförmiges Klemmelement 6 angeordnet. Das nockenförmige Klemmelement 6 weist in dem in 3 gezeigten Querschnitt einen kreisförmigen Abschnitt 6.1 und einen keilförmigen Abschnitt 6.2 auf. Der keilförmige Abschnitt 6.2 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Nockenerhebung ausgebildet, die symmetrisch zu einer in der Ebene von 3 liegenden aber nicht dargestellten Mittelachse ausbildet ist. In der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die nockenförmigen Klemmelemente 6 dabei derart in den sich verjüngenden Spaltabschnitten angeordnet, dass sich der keilförmige Abschnitt 6.2 jeweils entgegen der Verjüngungsrichtung J erstreckt.In each of the tapered gap sections, a separate cam-shaped clamping element 6 is arranged. The cam-shaped clamping element 6 has in the 3 shown cross section a circular section 6.1 and a wedge-shaped section 6.2. The wedge-shaped section 6.2 is designed in the present embodiment as a cam elevation, which is symmetrical to a plane of 3 lying but not shown central axis. In the 3 In the embodiment shown, the cam-shaped clamping elements 6 are arranged in the tapering gap sections in such a way that the wedge-shaped section 6.2 extends counter to the tapering direction J.

Jedes der Klemmelemente 6 weist ferner ein eigenes Federelement 7 auf, das vorliegend in dem Abtriebselement 3, genauer gesagt in dem Absatz 4 des Abtriebselements 3, gelagert ist. Durch das Federelement 7 wird das jeweilige Klemmelement 6 dabei in Verjüngungsrichtung J des Spalts 6 vorgespannt, um so in einer Ausgangsposition sowohl mit dem Antriebselement 2 als auch dem Abtriebselement 3 in Kontakt zu stehen. Ferner spannt das Federelement 7 das Klemmelement 6 auch auf eine bestimmte Drehposition vor, damit dieses in der Ausgangslage eine bestimmte Orientierung im Raum aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Freilaufanordnung 1 dabei derart ausgestaltet, dass der kreisförmige Abschnitt 6.1 des jeweiligen Klemmelements 6 über das jeweilige Federelement 7 in der Ausgangslage in Kontakt mit dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 gebracht wird. Durch das Vorsehen der Federelemente 7 kann demnach sichergestellt werden, dass das jeweilige Klemmelement 6 auch bei vorhandenen Fertigungstoleranzen von dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 im Ausgangszustand immer bestimmungsgemäß in Kontakt mit beiden Komponenten steht.Each of the clamping elements 6 also has its own spring element 7, which in this case is mounted in the output element 3, more precisely in the shoulder 4 of the output element 3. The spring element 7 preloads the respective clamping element 6 in the tapering direction J of the gap 6 so that in a starting position it is in contact with both the drive element 2 and the output element 3. Furthermore, the spring element 7 also preloads the clamping element 6 to a certain rotational position so that it has a certain orientation in space in the starting position. In the present embodiment, the freewheel arrangement 1 is designed such that the circular section 6.1 of the respective clamping element 6 is brought into contact with the drive element 2 and the output element 3 in the starting position via the respective spring element 7. By providing the spring elements 7, it can therefore be ensured that the respective clamping element 6 is always in contact with both components as intended in the initial state, even in the event of existing manufacturing tolerances of the drive element 2 and the output element 3.

Wird im Betrieb nun das Antriebselement 2 relativ zum Abtriebselement 3 in Verjüngungsrichtung J bewegt, führt dies dazu, dass die Klemmelemente 6 über ihren kreisförmigen Abschnitt 6.1 jeweils in Verjüngungsrichtung J auf dem Außendurchmesser D2 des Abtriebselements 3 abrollen, wie durch die Pfeile in 3 gezeigt. Hierdurch wird das Antriebselement 2 leicht gedehnt, wodurch eine Kontaktkraft zwischen dem Klemmelement 6 und dem Abtriebselement 3 erzeugt wird. Die Ausgestaltung der Freilaufanordnung 1, vor allem auch der durch das Abtriebselement 3 ausgebildeten Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, ist dabei derart, dass eine Selbsthemmung vorliegt und demnach ein Drehmoment von dem Antriebselement 2 an das Abtriebselement 3 übertragen werden kann. Die nockenförmigen Klemmelemente 6 werden dabei jeweils um deren kreisförmigen Abschnitt 6.1 so rotiert, dass die jeweiligen klinkenförmigen Abschnitte 6.2 in Kontakt mit dem Antriebselement 2 kommen, welches, wie oben beschrieben, einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser D1 aufweist. Durch den Anschlag der Klinkenabschnitte 6.2 der Klemmelemente 6 an das Antriebselement 2 wird eine weitere Bewegung der Klemmelemente 6 und ein weiteres Ausdehnen des Antriebselements 2 verhindert.If the drive element 2 is moved relative to the output element 3 in the tapering direction J during operation, this leads to the clamping elements 6 rolling over their circular section 6.1 in the tapering direction J on the outer diameter D2 of the output element 3, as shown by the arrows in 3 shown. As a result, the drive element 2 is slightly stretched, whereby a contact force is generated between the clamping element 6 and the output element 3. The design of the freewheel arrangement 1, especially of the ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 formed by the output element 3, is such that there is self-locking and accordingly a torque can be transmitted from the drive element 2 to the output element 3. The cam-shaped clamping elements 6 are each rotated about their circular section 6.1 so that the respective pawl-shaped sections 6.2 come into contact with the drive element 2, which, as described above, has an essentially constant inner diameter D1. By the pawl sections 6.2 of the clamping elements 6 abutting against the drive element 2, further movement of the clamping elements 6 and further expansion of the drive element 2 is prevented.

Die selbsthemmende Bedingung wird also durch diesen Anschlag beschränkt. Das maximal übertragbare Drehmoment zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 wird durch den freien Winkel der Klemmelemente 6, deren Durchmesser, den Winkel der Rampen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 des Abtriebselements 3, also dem oben beschriebenen Verlauf des Durchmesseranstiegs D2, der Steifigkeit des Antriebselements 2 sowie die Reibkoeffizienten der verschiedenen Komponenten bestimmt. Übersteigt das an das Antriebselement 2 angelegte Moment diese Beschränkung, kommt es zu einem Rutschen zwischen dem Antriebselement 2 und den Klemmelementen 6, welche aufgrund der Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 relativ zum Abtriebselement 3 nicht rutschen können. So kann durch die vorliegende Freilaufanordnung 1 eine Drehmomentbeschränkung auf einfache und zuverlässige Art und Weise bereitgestellt werden.The self-locking condition is therefore limited by this stop. The maximum transmittable torque between the drive element 2 and the output element 3 is determined by the free angle of the clamping elements 6, their diameter, the angle of the ramps 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 of the output element 3, i.e. the above-described course of the diameter increase D2, the rigidity of the drive element 2 and the friction coefficients of the various components. If the torque applied to the drive element 2 exceeds this limitation, slipping occurs between the drive element 2 and the clamping elements 6, which cannot slip relative to the output element 3 due to the ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4. In this way, the present freewheel arrangement 1 can provide a torque limitation in a simple and reliable manner.

Wird das Antriebselement 2 relativ zum Abtriebselement 3 hingegen entgegen der Verjüngungsrichtung J bewegt, werden die Klemmelemente 6 über die Rampenabschnitte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 des Abtriebselement 3 zurück abgerollt, wodurch die zur Selbsthemmung führende Kontaktkraft abgebaut wird. Durch verbleibende Reibkräfte werden die Klemmelemente 6 ferner entgegen der sich verjüngenden Abschnitte des Spalts 5 bewegt, wodurch die Freilaufanordnung 1 freigegeben wird. In diesem Zustand kann das Antriebselement 2 relativ zum Abtriebselement 3 entgegen der Verjüngungsrichtung J frei bewegt werden, ohne dass es zu einer Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 kommt.However, if the drive element 2 is moved relative to the output element 3 against the tapering direction J, the clamping elements 6 are rolled back over the ramp sections 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 of the output element 3, whereby the contact force leading to self-locking is reduced. Due to remaining frictional forces, the clamping elements 6 are also moved against the tapering sections of the gap 5, whereby the freewheel arrangement 1 is released. In this state, the drive element 2 can be freely moved relative to the output element 3 against the tapering direction J without any torque being transmitted between the drive element 2 and the output element 3.

Die in 4 gezeigte Ausführungsform entspricht der in 3 gezeigten Ausführungsform mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Klemmelemente 6 in der in 4 gezeigten Ausführungsform so in dem Spalt 5 angeordnet, dass sich die Klinkenabschnitte 6.2 jeweils in Richtung der sich verjüngenden Abschnitte erstrecken.In the 4 The embodiment shown corresponds to the one in 3 shown embodiment with the exception of the differences described below. In contrast to the embodiment shown in 3 In the embodiment shown, the clamping elements 6 are in the 4 shown embodiment is arranged in the gap 5 such that the pawl sections 6.2 each extend in the direction of the tapered sections.

Kommt es zu einer Relativbewegung des Antriebselements 2 zum Abtriebselement 3 in Verjüngungsrichtung J, also in Richtung der sich verjüngenden Abschnitte, werden die nockenförmigen Klemmelemente 6 in dieser Ausführungsform um die kreisförmigen Abschnitte 6.1 jeweils so verschwenkt, dass die klinkenförmigen Abschnitte 6.2 in Kontakt mit dem jeweiligen Rampenabschnitt 5.1, 5.2, 5.3 des Abtriebselements 3 kommen, um so die Selbsthemmungsbedingung zu beschränken, wie oben im Zusammenhang mit der Ausführungsform von 3 ausgeführt. Im Übrigen wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß 3 verwiesen.If there is a relative movement of the drive element 2 to the output element 3 in the tapering direction J, i.e. in the direction of the tapering sections, the cam-shaped clamping elements 6 in this embodiment are pivoted about the circular sections 6.1 in such a way that the pawl-shaped sections 6.2 come into contact with the respective ramp section 5.1, 5.2, 5.3 of the output element 3 in order to limit the self-locking condition, as described above in connection with the embodiment of 3 For the rest, reference is made to the explanations in connection with the embodiment according to 3 referred to.

BezugszeichenReference symbols

11

FreilaufanordnungFreewheel arrangement

22

AntriebselementDrive element

33

AbtriebselementOutput element

44

AbsatzParagraph

55

ringförmiger Spaltannular gap

5.1, 5.2, 5.3, 5.45.1, 5.2, 5.3, 5.4

RampenabschnittRamp section

66

KlemmelementClamping element

6.16.1

kreisförmiger Abschnittcircular section

6.26.2

klinkenförmiger Abschnittpawl-shaped section

77

FederelementSpring element

D1D1

Innendurchmesser AntriebselementInner diameter drive element

D2D2

Außendurchmesser AbtriebselementOuter diameter output element

JJ

VerjüngungsrichtungRejuvenation direction

AA

AxialrichtungAxial direction

4545

HohlradRing gear

4646

HohlradanordnungRing gear arrangement

4747

PlanetenradPlanetary gear

4848

SonnenradSun gear

4949

PlanetenstufePlanetary stage

5050

Getriebetransmission

Claims (9)

Freilaufanordnung (1) mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), zwischen denen ein sich verjüngender Spalt (5) ausgebildet ist, sowie einem in dem Spalt (5) angeordneten nockenförmigen Klemmelement (6), wobei die Freilaufanordnung (1) bei einer Bewegung des Antriebselements (2) relativ zum Abtriebselement (3) in Verjüngungsrichtung (J) des Spalts (5) durch das nockenförmige Klemmelement (6) gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dieser Bewegung des Antriebselements (2) relativ zum Abtriebselement (3) in Verjüngungsrichtung (J) des Spalts (5) das nockenförmige Klemmelement (6) in dem Spalt (5) in Richtung der Verjüngung verstellt wird, um die Freilaufanordnung (1) zu sperren.Freewheel arrangement (1) with a drive element (2) and an output element (3), between which a tapering gap (5) is formed, and with a cam-shaped clamping element (6) arranged in the gap (5), wherein the freewheel arrangement (1) is locked by the cam-shaped clamping element (6) when the drive element (2) moves relative to the output element (3) in the tapering direction (J) of the gap (5), characterized in that during this movement of the drive element (2) relative to the output element (3) in the tapering direction (J) of the gap (5), the cam-shaped clamping element (6) in the gap (5) is adjusted in the direction of the taper in order to lock the freewheel arrangement (1). Freilaufanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (1) einen Rampenabschnitt (5.1; 5.2; 5.3; 5.4) zum Ausbilden des sich verjüngenden Spalts (5) aufweist, wobei das nockenförmige Klemmelement (6) zur Sperrung der Freilaufanordnung (1) über den Rampenabschnitt (5.1; 5.2; 5.3; 5.4) verstellt wird.Freewheel arrangement (1) according to Claim 1 , characterized in that the freewheel arrangement (1) has a ramp section (5.1; 5.2; 5.3; 5.4) for forming the tapering gap (5), wherein the cam-shaped clamping element (6) for locking the freewheel arrangement (1) is adjusted via the ramp section (5.1; 5.2; 5.3; 5.4). Freilaufanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nockenförmige Klemmelement (6) einen kreisförmigen Abschnitt (6.1) sowie einen keilförmigen Abschnitt (6.2) aufweist, wobei der kreisförmige Abschnitt (6.1) über den Rampenabschnitt (5.1; 5.2; 5.3; 5.4) verschwenkt und die Schwenkbewegung durch einen Anschlag des keilförmigen Abschnitt (6.2) an eine Kontaktfläche begrenzt wird.Freewheel arrangement (1) according to Claim 2 , characterized in that the cam-shaped Clamping element (6) has a circular section (6.1) and a wedge-shaped section (6.2), wherein the circular section (6.1) pivots over the ramp section (5.1; 5.2; 5.3; 5.4) and the pivoting movement is limited by a stop of the wedge-shaped section (6.2) on a contact surface. Freilaufanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der keilförmige Abschnitt (6.2) entgegen der Verjüngungsrichtung (J) des Spalts (5) erstreckt und bei der Bewegung des Antriebselements (2) relativ zum Abtriebselement (3) in Kontakt mit dem die Kontaktfläche ausbildenden Antriebselement (2) verschwenkt wird.Freewheel arrangement (1) according to Claim 3 , characterized in that the wedge-shaped section (6.2) extends counter to the tapering direction (J) of the gap (5) and is pivoted into contact with the drive element (2) forming the contact surface during the movement of the drive element (2) relative to the output element (3). Freilaufanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der keilförmige Abschnitt (6.2) in Verjüngungsrichtung (J) des Spalts (5) erstreckt und bei der Bewegung des Antriebselements (2) relativ zum Abtriebselement (3) in Kontakt mit dem die Kontaktfläche ausbildenden Abtriebselement (3) verschwenkt wird.Freewheel arrangement (1) according to Claim 3 , characterized in that the wedge-shaped section (6.2) extends in the tapering direction (J) of the gap (5) and is pivoted into contact with the output element (3) forming the contact surface during the movement of the drive element (2) relative to the output element (3). Freilaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (1) ferner eine Federeinrichtung (7) aufweist, welche das nockenförmige Klemmelement (6) in Richtung der Verjüngung des Spalts (5) vorspannt, damit das nockenförmige Klemmelement (6) in seiner Ausgangsposition in Kontakt mit sowohl dem Antriebs- (2) als auch dem Abtrieselement (3) steht.Freewheel arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the freewheel arrangement (1) further comprises a spring device (7) which prestresses the cam-shaped clamping element (6) in the direction of the taper of the gap (5) so that the cam-shaped clamping element (6) is in contact with both the drive element (2) and the drive element (3) in its initial position. Freilaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) als koaxial zueinander angeordnete Ringelemente mit einem zwischen ihnen vorgesehenen Ringspalt (5) ausgebildet sind, wobei der Ringspalt (5) in Umfangsrichtung mindestens einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist.Freewheel arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive element (2) and the output element (3) are designed as ring elements arranged coaxially to one another with an annular gap (5) provided between them, wherein the annular gap (5) has at least one tapering section in the circumferential direction. Freilaufanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (5) in Umfangsrichtung eine Vielzahl von im Wesentlichen äquidistant angeordneten und sich verjüngenden Abschnitten aufweist, in denen jeweils ein nockenförmiges Klemmelement (6) vorgesehen ist.Freewheel arrangement (1) according to Claim 7 , characterized in that the annular gap (5) has a plurality of substantially equidistantly arranged and tapering sections in the circumferential direction, in each of which a cam-shaped clamping element (6) is provided. Getriebe (50) mit einer Freilaufanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Transmission (50) with a freewheel arrangement (1) according to one of the preceding claims.