DE102005047262A1

DE102005047262A1 - Axial free wheel, has clamping element, which is formed as clamping wedge with outside clamping area facing inner circumferential surface and with clamping surface facing outer circumferential surface

Info

Publication number: DE102005047262A1
Application number: DE200510047262
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. Schmidt (FH); Harald Elendt; Sigurd Wilhelm
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-10-01
Filing date: 2005-10-01
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Axial free wheel has the clamping element (6), which is formed as clamping wedge (8) with the outer clamping area (10) facing the inner circumferential surface (9) and with the inner clamping surface (4) facing outer circumferential surface (7). Inner circumferential surface and outer circumferential surface cooperate, almost totally, over the longitudinal extensions pointing in the axial direction with the outer clamping area and with the inner clamping surface.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft einen Axialfreilauf mit einem äußeren Gehäuse, das an seiner Innenwand eine in Axialrichtung geneigte innere Klemmfläche für zumindest ein Klemmelement aufweist. Dieses läuft gegen eine äußere Klemmfläche einer in Axialrichtung verlaufenden Stange an und ist zumindest mittelbar durch eine Feder, die sich an einer mit dem Gehäuse verbundenen Federauflage abstützt, in Klemmrichtung der inneren Klemmfläche vorgespannt sowie mit einer entgegen der Klemmrichtung der inneren Klemmfläche wirkenden Freischalteinrichtung gekoppelt.The The invention relates to an axial freewheel with an outer housing, the on its inner wall an axially inclined inner clamping surface for at least having a clamping element. This runs against an outer clamping surface of a in the axial direction extending rod and is at least indirectly by a spring which bears against a spring support connected to the housing supported, biased in the clamping direction of the inner clamping surface and with a counteracting the clamping direction of the inner clamping surface acting unlocking device coupled.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Ein derartiger Axialfreilauf ist aus der als gattungsbildend betrachteten DE 40 06 496 A1 bekannt. Der dort vorgeschlagene Axialfreilauf stellt als Diebstahlsicherungsetikett an Kleidungsstücken ein gegenüber Maschinenelementen sowohl statisch als auch dynamisch extrem gering belastetes Bauteil dar. Insofern ist es ausreichend, die Klemmelemente dieses Axialfreilaufs als Kugeln auszubilden, die trotz der ungünstigen Hertzschen Kontaktbedingungen insbesondere in Form konvex-konvexer Punktkontakte gegenüber der zylindrischen Welle einem vernachlässigbaren Verschleißrisiko infolge der geringen Belastung ausgesetzt sind. Die Verwendung eines solchen Axialfreilaufs als mechanisch hoch belastetes und dauerhaft verschleißfreies Präzisionsbauteil in einer Maschinenumgebung ist jedoch auch bei entsprechender Dimensionierung der Komponenten in vielen Fällen nicht zielführend. Dies liegt darin begründet, dass die dann von den Kugeln und der Stange zu ertragenden Hertzschen Pressungen zu Kugeldurchmessern führen würden, die mit dem Bauraumangebot für den Axialfreilauf in der Regel nicht verträglich sind.Such Axialfreilauf is considered from the considered generic DE 40 06 496 A1 known. The Axialfreilauf proposed there as an anti-theft tag on garments to machine elements both static and dynamically extremely low-loaded component. Insofar it is sufficient to form the clamping elements of this Axialfreilaufs as balls, despite the unfavorable Hertzian contact conditions in particular in the form of convex-convex point contacts the cylindrical shaft are exposed to a negligible risk of wear due to the low load. The use of such Axialfreilaufs as a mechanically highly loaded and permanently wear-free precision component in a machine environment, however, is not effective in many cases even with appropriate dimensioning of the components. This is due to the fact that the then to be borne by the balls and the rod Hertzian pressure would lead to ball diameters that are not compatible with the space available for the axial freewheel in the rule.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen hochbelasteten und dauerfesten Axialfreilauf zu schaffen, der sich insbesondere durch einen möglichst kleinen radialen Bauraum auszeichnet.task The invention is therefore a highly loaded and durable Axialfreilauf to create, in particular by a possible characterized small radial space.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach ist das Klemmelement als Klemmkeil mit einer der äußeren Klemmfläche zugewandten Innenmantelfläche und mit einer der inneren Klemmfläche zugewandten Außenmantelfläche ausgebildet. Die Innenmantelfläche und die Außenmantelfläche wirken über ihre zumindest nahezu gesamten, in Axialrichtung weisenden Längserstreckungen mit der äußeren Klemmfläche beziehungsweise mit der inneren Klemmfläche zusammen.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved, while advantageous developments and refinements the dependent claims are. Accordingly, the clamping element is a clamping wedge with one of the outer clamping surface facing Inner surface area and formed with an inner circumferential surface facing the outer circumferential surface. The inner surface and the outer surface act on their at least almost all, in the axial direction pointing longitudinal extents with the outer clamping surface respectively with the inner clamping surface together.

Somit steht das als Klemmkeil ausgebildete Klemmelement nicht über einen Punktkontakt, sondern über einen sich in dessen Längserstreckung ausbildenden Linienkontakt mit der äußeren Klemmfläche und der inneren Klemmfläche in Wirkverbindung. Da der Linienkontakt bei konstanter Krafteinwirkung eine gegenüber dem Punktkontakt erheblich niedrigere Materialbeanspruchung infolge Hertzscher Pressung erzeugt, kann der Klemmkeil gegenüber einer Kugel mit identischer radialer Erstreckung eine erheblich höhere Last dauerhaft ver schleißfrei übertragen. Umgekehrt folgt auch, dass bei identischer zu übertragender Kraft ein gegenüber dem Kugeldurchmesser wesentlich schmalerer Klemmkeil verwendet werden kann. Da der radiale Bauraum eines Axialfreilaufs maßgeblich von der radialen Erstreckung der Klemmelemente abhängig ist, bietet die Verwendung eines Klemmkeils bei unveränderter Hertzscher Pressung einen gegenüber der Kugel signifikanten Bauraumvorteil in radialer Richtung.Consequently is designed as a clamping wedge clamping element does not have a Point contact, but about a forming in its longitudinal extent Line contact with the outer clamping surface and the inner clamping surface in active connection. As the line contact at constant force one opposite the point contact significantly lower material stress due Hertzian pressure generated, the clamping wedge opposite a Ball with identical radial extent a considerably higher load permanently wear-free. Conversely, it also follows that with identical force to be transmitted, a Ball diameter much narrower clamping wedge can be used can. As the radial space of an axial freewheel prevail is dependent on the radial extension of the clamping elements, offers the use of a clamping wedge with unchanged Hertzian pressure one opposite the ball significant space advantage in the radial direction.

In einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung soll die Innenmantelfläche des Klemmkeils quer zur Axialrichtung konkav kreisbogenförmig und zur äußeren Klemmfläche komplementär ausgebildet sein, wobei der Krümmungsradius der äußeren Klemmfläche kleiner oder gleich dem Krümmungsradius der Innenmantelfläche ist. Durch diese Ausbildung des Klemmkeils wird der im Stand der Technik bekannte und durch die sehr hohe Hertzsche Pressung gekennzeichnete konvex-konvexe Kontakt zwischen dem Klemmelement und der Stange hinsichtlich Materialbeanspruchung weiter entschärft. So führt insbesondere der ideale Grenzfall gleicher Krümmungsradien der Innenmantelfläche und der äußeren Klemmfläche zu einem vollständigen Anschmiegen des Klemmkeils an die Stange mit vergleichsweise niedrigsten Oberflächenspannungen.In an advantageous development of the invention, the inner circumferential surface of the Clamping wedge transversely to the axial direction concave circular arc and be complementary to the outer clamping surface, where the radius of curvature the outer clamping surface smaller or equal to the radius of curvature the inner circumferential surface is. Through this design of the clamping wedge is in the state of Technique known and characterized by the very high Hertzian pressure convex-convex contact between the clamping element and the rod with regard to material stress further defused. So leads in particular the ideal Borderline equal radii of curvature the inner circumferential surface and the outer clamping surface to a complete Clamping the clamping wedge to the bar with comparatively lowest Surface tensions.

In analoger Weise kann es ebenfalls zweckmäßig sein, die Außenmantelfläche des Klemmkeils quer zur Axialrichtung konvex kreisbogenförmig und zur inneren Klemmfläche der Innenwand des Gehäuses komplementär auszubilden, wobei der Krümmungsradius der inneren Klemmfläche größer oder gleich dem Krümmungsradius der Außenmantelfläche ist. Auch durch diese Maßnahme lässt sich die Dauerhaltbarkeit der an der Kraftübertragung beteiligten Komponenten des Axialfreilaufs durch die sehr niedrigen Oberflächenspannungen an der Außenmantelfläche des Klemmkeils und an der Innenwand, insbesondere bei vollständiger Anschmiegung des Klemmkeils an die Innenwand zugunsten der Ausfallsicherheit des Axialfreilaufs erheblich steigern.In an analogous manner, it may also be appropriate to make the outer circumferential surface of the clamping wedge transverse to the axial convex arcuate and complementary to the inner clamping surface of the inner wall of the housing, wherein the radius of curvature of the inner clamping surface is greater than or equal to the radius of curvature of the outer circumferential surface. Also by this measure, the durability of the components involved in the transmission of Axialfreilaufs by the very low surface tensions on the outside considerably increase the lateral surface of the clamping wedge and on the inner wall, in particular with complete clipping of the clamping wedge on the inner wall in favor of the reliability of the Axialfreilaufs.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die innere Klemmfläche zur Führung des Klemmkeils in Umfangsrichtung des Gehäuses in einer an der Innenwand des Gehäuses ausgeformten Axialnut ausgebildet ist. Der nicht rotationssymmetrische Klemmkeil wird hierdurch auch bei hoher dynamischer Belastung des Axialfreilaufs dauerhaft im Gehäuse gegen Verdrehung gesichert.It is further provided that the inner clamping surface for guide the clamping wedge in the circumferential direction of the housing in a on the inner wall of the housing formed axial groove is formed. The non-rotationally symmetric Clamping wedge is thereby also at high dynamic load of Axialfreilaufs permanently in the housing secured against rotation.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens drei Klemmkeile vorgesehen, die in einem gemeinsamen, von der Feder beaufschlagten Käfig gehalten und in Umfangsrichtung des Gehäuses gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Diese Maßnahme erlaubt es zum einen, den Axialfreilauf rotationssymmetrisch mit radial gleichmäßig verteilter Krafteinleitung und somit fertigungstechnisch günstig auszubilden. Zum anderen sind die Klemmkeile sowohl axial als auch in Umfangsrichtung durch den Käfig geführt, so dass deren gleichmäßige Teilnahme an der Kraft- oder Bewegungsübertragung des Axialfreilaufs jederzeit gewährleistet ist.In A particularly preferred embodiment of the invention are at least three clamping wedges provided in a common, by the spring acted upon cage held and evenly distributed in the circumferential direction of the housing are arranged. This measure allows on the one hand, the axial freewheel with rotational symmetry radially evenly distributed Force introduction and thus production engineering favorable form. On the other hand the clamping wedges are both axially and circumferentially by the cage guided, so that their even participation at the force or motion transmission Axialfreilaufs is guaranteed at all times.

Außerdem soll die Freischalteinrichtung einen druckbeaufschlagbaren Kolben umfassen, der mit einem kreisringförmigen Querschnitt zwischen einem zylindrischen Abschnitt der Innenwand des Gehäuses und einem zylindrischen Dichtabschnitt der Stange in Axialrichtung beweglich gelagert ist. Dabei begrenzt der Kolben mit einer ersten Stirnseite einen zwischen der Stange und der Innenwand verlaufenden Druckraum und dient mit einer zweiten, dem Druckraum abgewandten Stirnseite zur Betätigung der Klemmkeils entgegen der Klemmrichtung. Zur Betätigung der so ausgebildeten Freischalteinrichtung soll der Axialfreilauf bevorzugt in einer hohlzylindrischen Ausnehmung eines Maschinenteils gelagert sein, in welche ein Druckmittel führender Kanal mündet, der über einen zwischen der Ausnehmung und dem Gehäuse verlaufenden Ringraum sowie über eine im Gehäuse angeordnete Öffnung mit dem Druckraum in Verbindung steht. Da der Ringraum eine beliebige radiale Orientierung des Axialfreilaufs in der Ausnehmung erlaubt, kann auf eine kostenintensive und in der Montage aufwändige Verdrehsicherung des Axialfreilaufs verzichtet werden. Im Hinblick auf eine hochdynamische und reproduzierbare Ansteuerbarkeit der Freischalteinrichtung ist darüber hinaus ein Druckmittel mit möglichst hoher Steifigkeit zu wählen. Aus diesem Grund soll der Kolben der Freischalteinrichtung bevorzugt hydraulisch betätigbar sein.In addition, should the disconnection device comprise a pressurizable piston, the one with an annular Cross section between a cylindrical portion of the inner wall of the housing and a cylindrical sealing portion of the rod in the axial direction is movably mounted. The piston limits with a first Front side extending between the rod and the inner wall Pressure chamber and serves with a second, the pressure chamber facing away Front side for actuating the Clamping wedge against the clamping direction. To operate the thus formed Unlocking device should the axial freewheel preferably in a be stored hollow cylindrical recess of a machine part, in which a pressure medium leader Channel opens, the over a running between the recess and the housing annulus and a in the case arranged opening communicates with the pressure space. Since the annulus any allows radial orientation of the axial freewheel in the recess, can be on a cost-intensive and expensive in the assembly rotation be dispensed with the axial freewheel. With regard to a highly dynamic and reproducible controllability of the enabling device is Furthermore a pressure medium with as possible high rigidity to choose. For this reason, the piston of the disconnecting device is preferred hydraulically actuated be.

In einer besonders zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung soll die Stange mit zwei in Reihe geschalteten Axialfreiläufen in Wirkverbindung stehen, welche mit entgegengesetzten Klemmrichtungen spiegelsymmetrisch zueinander ausgerichtet und in der Ausnehmung längsbeweglich gelagert sind. Dabei münden zwei voneinander separierte, Druckmittel führende Kanäle in die Ausnehmung und stehen mit jeweils einem der Druckräume der Axialfreiläufe in Verbindung. Gegenüber einem einzelnen Axialfreilauf erlaubt eine derartige Reihenschaltung in Verbindung mit einer selektiven Ansteuerung der Freischalteinrichtungen sowohl ein Sperren der Stange in beide Axialrichtungen als auch eine Umkehr der Freilaufrichtung von der einen Axialrichtung in die andere Axialrichtung.In a particularly appropriate training the invention, the rod with two series-connected axial freewheels in Operative connection, which with opposite clamping directions mirror-symmetrically aligned with each other and in the recess longitudinally movable are stored. At the same time lead two mutually separated, pressure medium leading channels into the recess and stand each with one of the pressure chambers the axial freewheels in connection. Across from a single Axialfreilauf allowed such a series circuit in Connection with a selective control of the enabling devices both locking the rod in both axial directions as well a reversal of the freewheeling direction from the one axial direction in the other axial direction.

Die in Reihe geschalteten Axialfreiläufe sollen zur Vereinfachung von Transport und Montage weiterhin als Freilaufeinheit ausgebildet sein, indem deren Gehäuse im Bereich eines Zwischenbodens fest miteinander verbunden sind. Dabei umgreift der Zwischenboden die Stange dichtspaltartig, so dass die Druckräume zur voneinander unabhängigen Betätigung der Freischalteinrichtungen separiert sind.The in series connected axial freewheels should continue to simplify transport and installation as Freewheel unit be formed by their housing in the area an intermediate floor are firmly connected. It encompasses the intermediate bottom of the rod sealing gap-like, so that the pressure chambers to independent of one another activity the release devices are separated.

Es ist außerdem vorgesehen, dass die Axialfreiläufe zu einer die Stange schrittweise verlagernden Stellvorrichtung gehören, die zumindest eine die Axialfreiläufe in Axialrichtung beaufschlagende Antriebseinheit aufweist. Dabei sind die Freischalteinrichtungen so anzusteuern, dass zur Verlagerung der Stange in die eine Axialrichtung der Kolben der Freischalteinrichtung des einen Axialfreilaufs drucklos ist und der Kolben der Freischalteinrichtung des anderen Axialfreilaufs druckbeaufschlagt ist. Umgekehrt ist zur Verlagerung der Stange in die andere Axialrichtung der Kolben der Freischalteinrichtung des einen Axialfreilaufs druckbeaufschlagt und der Kolben der Freischalteinrichtung des anderen Axialfreilaufs drucklos. Mit einer solchen Stellvorrichtung lässt sich die Stange um jeweils einen diskreten Einzelschritt sukzessive verlagern, wobei die Verlagerungsrichtung vom Schaltzustand der Freischalteinrichtungen abhängt.It is also provided that the axial freewheels belong to a rod gradually displacing the actuator, the at least one of the axial freewheels Having acting in the axial direction drive unit. there are the enabling devices to control so that for relocation the rod in the one axial direction of the piston of the release device of an axial freewheel is depressurized and the piston of the disconnecting device the other Axialfreilaufs is pressurized. Vice versa for displacement of the rod in the other axial direction of the piston the isolation device of a Axialfreilaufs pressurized and the piston of the release device of the other axial freewheel pressure. With such an actuator, the rod can be around each shift a discrete single step successively, the direction of displacement depends on the switching state of the isolation devices.

Als bevorzugtes Einsatzgebiet für eine derartige Stellvorrichtung bietet sich schließlich die Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen an. Dabei soll die Stange ein Ventilschaft eines mittels der Stellvorrichtung variabel betätigten Gaswechselventils sein, wobei die eine Axialrichtung die Schließrichtung und die andere Axialrichtung die Öffnungsrichtung des Gaswechselventils ist.When preferred application for such an actuator finally offers the Valve control of internal combustion engines. It should be the rod a valve stem of a variably actuated by means of the adjusting device gas exchange valve be one, wherein the one axial direction of the closing direction and the other axial direction the opening direction of the gas exchange valve is.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen der erfindungsgemäße Axialfreilauf als Einzelkomponente und in Reihenschaltung beispielhaft dargestellt ist. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings in which the Axialfreilauf invention is exemplified as a single component and in series. Show it:

1 den Axialfreilauf als Einzelkomponente im Längsschnitt; 1 the axial freewheel as a single component in longitudinal section;

2 den Schnitt A-A gemäß 1 und 2 the section AA according to 1 and

3 eine Stellvorrichtung mit einer Reihenschaltung der Axialfreiläufe im Längsschnitt. 3 an adjusting device with a series connection of the axial freewheels in longitudinal section.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings

Der in 1 dargestellte Längsschnitt durch einen Axialfreilauf 1a zeigt ein äußeres Gehäuse 2, dass an seiner Innenwand 3 in Axialrichtung geneigte innere Klemmflächen 4 aufweist, an denen sich durch einen Käfig 5 gehaltene Klemmelemente 6 jeweils mit einer Außenmantelfläche 7 abstützen. Die Klemmelemente 6 sind als Klemmkeile 8 ausgebildet, die mit Innenmantelflächen 9 gegen eine äußere Klemmfläche 10 einer in Axialrichtung verlaufenden Stange 11 anlaufen. Zur Vorspannung der Klemmkeile 8 in Klemmrichtung der inneren Klemmflächen 4 dient eine zwischen dem Käfig 5 und einer Federauflage 12 eingespannte Feder 13. Die Federauflage 12 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch radial nach innen gerichtetes Umbördeln des Gehäuses 2 erzeugt. Alternativ ist jedoch selbstverständlich auch die Verwen dung eines separaten Gehäusedeckels als Federauflage 12 möglich, welcher nach Montage der einzelnen Komponenten des Axialfreilaufs 1a stoff- oder formschlüssig mit dem Gehäuse 2 verbunden wird.The in 1 illustrated longitudinal section through an axial freewheel 1a shows an outer housing 2 that on its inner wall 3 axially inclined inner clamping surfaces 4 which is characterized by a cage 5 held clamping elements 6 each with an outer circumferential surface 7 support. The clamping elements 6 are as clamping wedges 8th formed with inner shell surfaces 9 against an outer clamping surface 10 an axially extending rod 11 start. For preloading the clamping wedges 8th in the clamping direction of the inner clamping surfaces 4 one serves between the cage 5 and a spring pad 12 clamped spring 13 , The spring pad 12 is in the embodiment shown here by radially inwardly directed flanging of the housing 2 generated. Alternatively, however, of course, the Verwen tion of a separate housing cover as a spring pad 12 possible, which after assembly of the individual components of the axial freewheel 1a material or form-fitting with the housing 2 is connected.

Zur Verlagerung der Klemmkeile 8 entgegen der Klemmrichtung der inneren Klemmflächen 4 und entgegen der Kraft der Feder 13 dient ein druckbeaufschlagbarer Kolben 14 einer Freischalteinrichtung 15. Hierzu ist der Kolben 14 mit einem kreisringförmigen Querschnitt zwischen einem zylindrischen Abschnitt 16 der Innenwand 3 des Gehäuses 2 und einem zylindrischen Dichtabschnitt 17 der Stange 11 in Axialrichtung beweglich gelagert und begrenzt mit einer ersten Stirnseite 18 einen zwischen der Stange 11 und der Innenwand 3 verlaufenden Druckraum 19, während eine zweite, dem Druckraum 19 abgewandte Stirnseite 20 des Kolbens 14 auf dem Käfig 5 aufliegt. Der Axialfreilauf 1a ist zur Druckbeaufschlagung des hier hydraulisch betätigten Kolbens 14 in einer hohlzylindrischen Ausnehmung 21 eines Maschinenteils 22 gelagert, in die ein Druckmittel führender Kanal 23a mündet, der über einen zwischen der Ausnehmung 21 und dem Gehäuse 2 verlaufenden Ringraum 24 sowie über im Gehäuse 2 angeordnete Öffnungen 25 mit dem Druckraum 19 in Verbindung steht. Somit ist bei drucklosem Kolben 14 eine Relativbewegung der Stange 11 zum Gehäuse 2 in die eine Axialrichtung X1 gesperrt und bei druckbeauschlagtem Kolben 14 entsperrt, während eine Relativbewegung in die andere Axialrichtung X2 unabhängig von der Druckbeaufschlagung des Kolbens 14 stets zugelassen ist.For shifting the clamping wedges 8th against the clamping direction of the inner clamping surfaces 4 and against the force of the spring 13 serves a pressurizable piston 14 a release device 15 , This is the piston 14 with a circular cross-section between a cylindrical portion 16 the inner wall 3 of the housing 2 and a cylindrical sealing portion 17 the pole 11 movably mounted in the axial direction and limited to a first end face 18 one between the rod 11 and the inner wall 3 running pressure chamber 19 while a second, the pressure room 19 opposite end face 20 of the piston 14 on the cage 5 rests. The axial freewheel 1a is to pressurize the here hydraulically operated piston 14 in a hollow cylindrical recess 21 a machine part 22 stored, in which a pressure medium leading channel 23a which flows over one between the recess 21 and the housing 2 extending annulus 24 as well as in the housing 2 arranged openings 25 with the pressure room 19 communicates. Thus, with a non-pressurized piston 14 a relative movement of the rod 11 to the housing 2 locked in the one axial direction X1 and in druckbeauschlagtem piston 14 unlocked while a relative movement in the other axial direction X2 regardless of the pressurization of the piston 14 is always allowed.

Zur dauerhaft verschleißfreien Übertragung von auch sehr hohen Klemmkräften sind die Linienkontakte zwischen den Klemmkeilen 8 und den inneren Klemmflächen 4 des Gehäuses 2 bzw. der äußeren Klemmfläche 10 der Stange 11 so ausgebildet, dass die Hertzschen Pressungen in diesen Kontakten minimiert sind. Wie in 2 deutlich erkennbar, sind zu diesem Zweck einerseits die Innenmantelflächen 9 der Klemmkeile 8 konkav kreisbogenförmig und zur äußeren Klemmfläche 10 der zylindrischen Stange 11 komplementär ausgebildet. Um durch Bauteiltoleranzen verursachte Kantenträger zu vermeiden, ist der Radius der Stange 11 im Bereich der äußeren Klemmfläche 10 stets kleiner oder gleich dem Krümmungsradius der Innenmantelflächen 9 der Klemmkeile 8 ausgebildet. Andererseits sind die Außenmantelflächen 7 der Klemmkeile 8 konvex kreisbogenförmig und zu den inneren Klemmflächen 4 des Gehäuses 2 ebenfalls komplementär ausgebildet. Aus dem gleichen vorgenannten Grund ist hier der Krümmungsradius der inneren Klemmflächen 4 stets größer oder gleich dem Krümmungsradius der Außenmantelflächen 7 der Klemmkeile 8 ausgebildet.For permanently wear-free transmission of even very high clamping forces are the line contacts between the clamping wedges 8th and the inner clamping surfaces 4 of the housing 2 or the outer clamping surface 10 the pole 11 designed so that the Hertzian stresses are minimized in these contacts. As in 2 clearly visible, for this purpose, on the one hand, the inner circumferential surfaces 9 the clamping wedges 8th concave arcuate and the outer clamping surface 10 the cylindrical rod 11 formed complementary. To avoid edges caused by component tolerances, the radius of the rod is 11 in the area of the outer clamping surface 10 always less than or equal to the radius of curvature of the inner circumferential surfaces 9 the clamping wedges 8th educated. On the other hand, the outer circumferential surfaces 7 the clamping wedges 8th convex arcuate and to the inner clamping surfaces 4 of the housing 2 also formed complementary. For the same aforementioned reason here is the radius of curvature of the inner clamping surfaces 4 always greater than or equal to the radius of curvature of the outer circumferential surfaces 7 the clamping wedges 8th educated.

Aus 2 geht weiterhin hervor, dass die Klemmkeile 8 in Umfangsrichtung des Gehäuses 2 geführt sind, indem die inneren Klemmflächen 4 in an der Innenwand 3 des Gehäuses 2 ausgeformten Axialnuten 26 ausgebildet sind. Eine solche Führung der Klemmkeile 8 kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn auf den Käfig 5, der die Klemmkeile 8 in Umfangsrichtung ausrichtet, verzichtet werden soll. Als Alternative zu den dargestellten Axialnuten 26 besteht jedoch selbstverständlich auch die Möglichkeit, die innere Klemmfläche an der Innenwand 3 des Gehäuses 2 in Form eines reinen Kreiskegelstumpfs auszubilden.Out 2 goes on to show that the clamping wedges 8th in the circumferential direction of the housing 2 are guided by the inner clamping surfaces 4 in on the inner wall 3 of the housing 2 shaped axial grooves 26 are formed. Such a leadership of the clamping wedges 8th may be useful, for example, if on the cage 5 that the clamping wedges 8th aligned in the circumferential direction, should be waived. As an alternative to the illustrated axial grooves 26 Of course, there is also the possibility of the inner clamping surface on the inner wall 3 of the housing 2 form in the form of a pure circle truncated cone.

In 3 ist eine Freilaufeinheit 27 offenbart, die auf zwei in Reihe geschalteten Axialfreiläufen 1b und 1c gemäß dem in 1 dargestellten Axialfreilauf 1a basiert. Die Axialfreiläufe 1b, 1c sind dabei mit entgegengesetzten Klemmrichtungen spiegelsymmetrisch zueinander ausgerichtet und im Bereich eines Zwischenbodens 28 fest miteinander verbunden, wobei der Zwischenboden 28 die Stange 11 dichtspaltartig umgreift und die Druckräume 19 voneinander separiert. Die Freilaufeinheit 27 ist als Bestandteil einer die Stange 11 schrittweise verlagernden Stellvorrichtung 29 längsbeweglich in der Ausnehmung 21 gelagert. In diesem Fall münden zwei Druckmittel führende Kanäle 23b und 23c, die durch den in der Ausnehmung 21 gleitenden Zwischenboden 28 hydraulisch voneinander getrennt sind, in die Ausnehmung 21 und stehen mit jeweils einem der Druckräume 19 über den entsprechenden Ringraum 24 und die Öffnungen 25 in Verbindung. Abhängig von der Druckbeaufschlagung der Kolben 14 weist die Freilaufeinheit 27 vier mögliche Sperrzustände der Stange 11 bezogen auf die eine Axialrichtung X1 und die andere Axialrichtung X2 auf.In 3 is a freewheel unit 27 disclosed on two series Axialfreiläufen 1b and 1c according to the in 1 illustrated axial freewheel 1a based. The axial freewheels 1b . 1c are aligned with opposite clamping directions mirror symmetry to each other and in the field of an intermediate floor 28 firmly connected, with the intermediate floor 28 the pole 11 sealing gap-like surrounds and the pressure chambers 19 separated from each other. The freewheel unit 27 is as part of a rod 11 gradually shifting actuator 29 longitudinally movable in the recess 21 stored. In this case, two pressure medium-carrying channels open 23b and 23c passing through the recess 21 sliding intermediate floor 28 are hydraulically separated from each other, in the recess 21 and each with one of the pressure chambers 19 over the corresponding annulus 24 and the openings 25 in connection. Depending on the pressure applied to the pistons 14 has the freewheel unit 27 four possible locking states of the rod 11 based on the one axial direction X1 and the other axial direction X2.

Sind beide Kolben 14 drucklos, ist eine Relativbewegung der Stange 11 zu den Gehäusen 2 in beide Axialrichtungen X1 und X2 gesperrt. Dagegen ist eine Relativbewegung der Stange 11 in beide Axialrichtungen X1 und X2 zugelassen, wenn beide Kolben 14 druckbeaufschlagt sind. Eine dritte Sperrstellung ergibt sich, wenn der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1b drucklos ist und der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1c druckbeaufschlagt ist. In diesem Fall ist eine Relativbewegung der Stange 11 nur in die Axialrichtung X1 möglich. Umgekehrt ergibt sich die vierte Sperrstellung der Freilaufeinheit 27 dadurch, wenn der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1b druckbeaufschlagt ist und der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1c drucklos ist. In diesem letzten Fall ist eine Relativbewegung der Stange 11 nur in die Axialrichtung X2 möglich.Are both pistons 14 unpressurized, is a relative movement of the rod 11 to the housings 2 locked in both axial directions X1 and X2. In contrast, a relative movement of the rod 11 allowed in both axial directions X1 and X2 if both pistons 14 are pressurized. A third blocking position results when the piston 14 of the axial freewheel 1b is depressurized and the piston 14 of the axial freewheel 1c is pressurized. In this case, a relative movement of the rod 11 only possible in the axial direction X1. Conversely, the fourth blocking position of the freewheel unit results 27 thereby, when the piston 14 of the axial freewheel 1b is pressurized and the piston 14 of the axial freewheel 1c is depressurized. In this last case is a relative movement of the rod 11 only possible in the axial direction X2.

Neben der Freilaufeinheit 27 umfasst die Stellvorrichtung 29 eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit 30, die die Freilaufeinheit 27 entgegen der Kraft von Tellerfedern 31 in Axialrichtung pulsierend beaufschlagt. Die so ausgebildete Stellvorrichtung 29 dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Die Stange 11 ist dabei als Ventilschaft 32 des Gaswechselventils ausgebildet, dessen Schließrichtung der Axialrichtung X1 und dessen Öffnungsrichtung der Axialrichtung X2 entspricht. Die Betätigung des Gaswechselventils in Öffnungsrichtung erfolgt bei druckbeaufschlagtem Kolben 14 des Axialfreilaufs 1b und bei drucklosem Kolben 14 des Axialfreilaufs 1c. Dies entspricht der vorher erläuterten Sperrstellung der Freilaufeinheit 27, in welche eine Relativbewegung des Ventilschafts 32 nur in die Axialrichtung X2, also in Öffnungsrichtung des Gaswechselventils zugelassen ist. Ein Arbeitshub der Antriebseinheit 30 führt zu einer Verlagerung der Freilaufeinheit 27 in die Axialrichtung X2, wobei der Ventilschaft 32 durch den Axialfreilauf 1c in Öffnungsrichtung mitgenommen wird, während die Tellerfedern 31 dem Betrag des Arbeitshubs entsprechend gespannt werden. Anschließend folgt die durch die gespannten Tellerfedern 31 kraftbeaufschlagte Freilaufeinheit 27 einem in die Axialrichtung X1 gerichteten Rückhub der Antriebseinheit 30 ohne Klemmwirkung gegenüber dem Ventilschaft 32. Dabei ist die Höhe des Rückhubs identisch mit der Höhe des Arbeitshubs. Durch die Addition einer beliebig wählbaren Anzahl diese Einzel schritte lässt sich ein zum Betriebspunkt der Brennkraftmaschine optimal abgestimmter Hubverlauf des Gaswechselventils vollvariabel einstellen.In addition to the freewheel unit 27 includes the adjusting device 29 a drive unit not shown 30 that the freewheel unit 27 against the force of disc springs 31 acted upon pulsating in the axial direction. The thus formed adjusting device 29 serves in the embodiment shown for the variable actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine. The pole 11 is here as a valve stem 32 formed of the gas exchange valve whose closing direction of the axial direction X1 and its opening direction corresponds to the axial direction X2. The actuation of the gas exchange valve in the opening direction is carried out at druckbeaufschlagtem piston 14 of the axial freewheel 1b and with non-pressurized piston 14 of the axial freewheel 1c , This corresponds to the aforementioned locking position of the freewheel unit 27 , in which a relative movement of the valve stem 32 only in the axial direction X2, that is permitted in the opening direction of the gas exchange valve. A working stroke of the drive unit 30 leads to a shift of the freewheel unit 27 in the axial direction X2, the valve stem 32 through the axial freewheel 1c is taken in the opening direction, while the disc springs 31 according to the amount of the working stroke. Then follows the through the strained disc springs 31 powerful freewheel unit 27 a return stroke of the drive unit directed in the axial direction X1 30 without clamping action against the valve stem 32 , The height of the return stroke is identical to the height of the working stroke. By adding a randomly selectable number of these individual steps can be set to the operating point of the engine optimally tuned Hubverlauf the gas exchange valve fully variable.

Ein Schließvorgang des Gaswechselventils erfolgt in analoger Weise zu dessen Öffnungsbetätigung, wobei in dieser Phase der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1b drucklos und der Kolben 14 des Axialfreilaufs 1c druckbeaufschlagt ist. Dieser Zustand entspricht der Sperrstellung der Freilaufeinheit 27, in der die Relativbewegung der Stange 11 lediglich in die Axialrichtung X1 zugelassen ist. Demnach beginnt ein Einzelschritt zur Schließbetätigung des Gaswechselventils erneut mit einem Spannen der Tellerfedern 31 um den Arbeitshub der Antriebseinheit 30, ohne dabei jedoch Klemmkräfte auf den Ventilschaft 32 zu übertragen. Während des anschließenden Rückhubs der Antriebseinheit 30 wird die Freilaufeinheit 27 unter Entspannung der Tellerfedern 31 in die Axialrichtung X1 rückverlagert, wobei der Ventilschaft 32 von dem Axialfreilauf 1b in Schließrichtung mitgenommen wird. Nach Aufsummierung einer für das vollständige Schließen des Gaswechselventils erforderlichen Anzahl dieser Einzelschritte kann eine Schließkraft des Gaswechselventils gegenüber einem nicht dargestellten Ventilsitz vorteilhaft dadurch erzeugt werden, dass die noch ganz oder teilweise gespannten Tellerfedern 31 den Ventilschaft 32 über den Axialfreilauf 1b in die Axialrichtung X1 kraftbeaufschlagen.A closing operation of the gas exchange valve takes place in an analogous manner to its opening operation, in which phase the piston 14 of the axial freewheel 1b depressurized and the piston 14 of the axial freewheel 1c is pressurized. This state corresponds to the blocking position of the freewheel unit 27 in which the relative movement of the rod 11 is permitted only in the axial direction X1. Accordingly, a single step to the closing operation of the gas exchange valve begins again with a tensioning of the plate springs 31 about the working stroke of the drive unit 30 but without clamping forces on the valve stem 32 transferred to. During the subsequent return stroke of the drive unit 30 becomes the freewheel unit 27 under relaxation of the disc springs 31 zurückverlagert in the axial direction X1, wherein the valve stem 32 from the axial freewheel 1b is taken in the closing direction. After adding a required for the complete closing of the gas exchange valve number of these individual steps, a closing force of the gas exchange valve with respect to a valve seat, not shown, advantageously be generated by the still wholly or partially tensioned disc springs 31 the valve stem 32 over the axial freewheel 1b apply force in the axial direction X1.

1a, b, c1a, b, c: Axialfreilaufaxial freewheel
22: Gehäusecasing
33: Innenwandinner wall
44: innere Klemmflächeinner clamping surface
55: KäfigCage
66: Klemmelementclamping element
77: AußenmantelflächeOuter casing surface
88th: Klemmkeilclamping wedge
99: InnenmantelflächeInner surface area
1010: äußere Klemmflächeouter clamping surface
1111: Stangepole
1212: Federauflagespring Plate
1313: Federfeather
1414: Kolbenpiston
1515: FreischalteinrichtungDisconnection device
1616: zylindrischer Abschnittcylindrical section
1717: Dichtabschnittsealing portion
1818: erste Stirnseitefirst front
1919: Druckraumpressure chamber
2020: zweite Stirnseitesecond front
2121: Ausnehmungrecess
2222: Maschinenteilmachinery
23a, b, c23a, b, c: Kanalchannel
2424: Ringraumannulus
2525: Öffnungopening
2626: Axialnutaxial groove
2727: FreilaufeinheitFreewheel unit
2828: Zwischenbodenfalse floor
2929: Stellvorrichtunglocking device
3030: Antriebseinheitdrive unit
3131: TellerfedernDisc springs
3232: Ventilschaftvalve stem

Claims

Axial freewheel ( 1a ) with an outer housing ( 2 ), which on its inner wall ( 3 ) an axially inclined inner clamping surface ( 4 ) for at least one clamping element ( 6 ), which clamping element ( 6 ) against an outer clamping surface ( 10 ) of an axially extending rod ( 11 ) starts and at least indirectly by a spring ( 13 ) located at one with the housing ( 2 ) connected spring support ( 12 ) is supported, in the clamping direction of the inner clamping surface ( 4 ) and with a counter to the clamping direction of the inner clamping surface ( 4 ) acting disconnecting device ( 15 ), characterized in that the clamping element ( 6 ) as a clamping wedge ( 8th ) with one of the outer clamping surface ( 10 ) facing inner circumferential surface ( 9 ) and with one of the inner clamping surface ( 4 ) facing outer surface ( 7 ), which inner circumferential surface ( 9 ) and which outer circumferential surface ( 7 ) over its at least almost all, in the axial direction pointing longitudinal extents with the outer clamping surface ( 10 ) or with the inner clamping surface ( 4 ) interact.

Axialfreilauf according to claim 1, characterized in that the inner circumferential surface ( 9 ) of the clamping wedge ( 8th ) transversely to the axial direction concave circular arc and the outer clamping surface ( 10 ) is formed complementary, wherein the radius of curvature of the outer clamping surface ( 10 ) smaller than or equal to the radius of curvature of the inner circumferential surface ( 9 ).

Axialfreilauf according to claim 1, characterized in that the outer circumferential surface ( 7 ) of the clamping wedge ( 8th ) transversely to the axial direction convexly circular arc-shaped and to the inner clamping surface ( 4 ) is formed complementary, wherein the radius of curvature of the inner clamping surface ( 4 ) greater than or equal to the radius of curvature of the outer circumferential surface ( 7 ).

Axialfreilauf according to claim 1, characterized in that the inner clamping surface ( 4 ) for guiding the clamping wedge ( 8th ) in the circumferential direction of the housing ( 2 ) in one on the inner wall ( 3 ) of the housing ( 2 ) shaped axial groove ( 26 ) is trained.

Axialfreilauf according to claim 1, characterized in that at least three clamping wedges ( 8th ) provided in a common, by the spring ( 13 ) acted upon cage ( 5 ) and in the circumferential direction of the housing ( 2 ) are arranged evenly distributed.

Axialfreilauf according to claim 1, characterized in that the release device ( 15 ) a pressurizable piston ( 14 ), which has an annular cross section between a cylindrical portion ( 16 ) of the inner wall ( 3 ) of the housing ( 2 ) and a cylindrical sealing portion ( 17 ) of the rod ( 11 ) is movably mounted in the axial direction, wherein the piston ( 14 ) with a first end face ( 18 ) one between the rod ( 11 ) and the inner wall ( 3 ) extending pressure space ( 19 ) and with a second, the pressure chamber ( 19 ) facing away from the front side ( 20 ) for actuating the clamping wedge ( 8th ) is used against the clamping direction.

Axialfreilauf according to claim 6, characterized in that the axial freewheel ( 1a ) in a hollow cylindrical recess ( 21 ) of a machine part ( 22 ) is stored, in which recess ( 21 ) a pressure medium leading channel ( 23a ), which via one between the recess ( 21 ) and the housing ( 2 ) extending annular space ( 24 ) and one in the housing ( 2 ) opening ( 25 ) with the pressure chamber ( 19 ) in connection.

Axialfreilauf according to claim 6, characterized in that the piston ( 14 ) is hydraulically actuated.

Axialfreilauf according to claim 7, characterized in that the rod ( 11 ) with two axial freewheels connected in series ( 1b . 1c ) is in operative connection, which Axialfreiläufe ( 1b . 1c ) with opposite clamping directions mirror-symmetrically aligned with each other and in the recess ( 21 ) are longitudinally movably mounted, wherein two mutually separated, pressure medium-carrying channels ( 23b . 23c ) in the recess ( 21 ) and with one of the pressure chambers ( 19 ) of the axial freewheels ( 1b . 1c ) keep in touch.

Axialfreilauf according to claim 9, characterized in that the housing ( 2 ) of the axial freewheels ( 1b . 1c ) in the area of an intermediate floor ( 28 ) to form a freewheel unit ( 27 ) are firmly connected to each other, wherein the intermediate floor ( 28 ) the pole ( 11 ) engages in a gap-like manner and the pressure chambers ( 19 ) separated from each other.

Axialfreilauf according to claim 9, characterized in that the axial freewheels ( 1b . 1c ) to a rod ( 11 ) incrementally shifting actuator ( 29 ), which adjusting device ( 29 ) at least one of the axial freewheels ( 1b . 1c ) acting in the axial direction drive unit ( 30 ), wherein the displacement of the rod ( 11 ) in the an axial direction (X1) of the pistons (X1) 14 ) of the enabling device ( 15 ) of one axial freewheel ( 1b ) is depressurized and the piston ( 14 ) of the enabling device ( 15 ) of the other axial freewheel ( 1c ) is pressurized while displacing the rod ( 11 ) in the other axial direction (X2) of the pistons ( 14 ) of the enabling device ( 15 ) of one axial freewheel ( 1b ) is pressurized and the piston ( 14 ) of the enabling device ( 15 ) of the other axial freewheel ( 1c ) is depressurized.

Axialfreilauf according to claim 11, characterized in that the rod ( 11 ) a valve stem ( 32 ) one by means of the adjusting device ( 29 ) is a variably operated gas exchange valve of an internal combustion engine, wherein the one axial direction (X1) the closing direction and the other axial direction (X2) is the opening direction of the gas exchange valve.