DE102013002987A1 - Freewheel device for coupling crankshaft in gear unit of vehicle engine, has clamping element that is moved into coupling position from release position due to force and magnetic flux on clamping element by electromagnetic device - Google Patents

Freewheel device for coupling crankshaft in gear unit of vehicle engine, has clamping element that is moved into coupling position from release position due to force and magnetic flux on clamping element by electromagnetic device Download PDF

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Abstract

The freewheel device (8) has a clamping element which is arranged between two coupling components and switched between the release position and coupling position. An electromagnetic device is provided to actuate the clamping element. The clamping element is moved into coupling position from release position by the force and magnetic flux acting on the clamping element. The clamping element is made of ferromagnetic material. An independent claim is included for a method for selective connecting of two coupling components.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner mit mindestens einem Klemmkörper der zwischen den zwei Kupplungspartnern angeordnet und von einer Freilaufposition in eine Kupplungsposition überführbar ist. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Getriebeeinheit mit einer entsprechenden Freilaufeinrichtung sowie auf ein Verfahren zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner mittels einer solchen Freilaufeinrichtung.The present invention relates to a freewheel device for selectively connecting two coupling partners with at least one clamping body which is arranged between the two coupling partners and can be transferred from a freewheeling position into a coupling position. Furthermore, the present invention relates to a transmission unit with a corresponding freewheel device and to a method for selectively connecting two coupling partners by means of such a freewheel device.

Freilaufeinrichtungen zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner werden in modernen Kraftfahrzeugen benötigt um verschiedene Betriebszustände des Verbrennungsmotors zu realisieren. Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des damit einhergehenden Schadstoffausstoßes wird in modernen Kraftfahrzeugen der Verbrennungsmotor abgeschaltet, wenn das Fahrzeug nicht mehr aktiv angetrieben werden muss, sondern antriebslos rollen kann. Ein solcher Betriebszustand kann bei Kraftfahrzeugen beispielsweise beim Auffahren auf eine rote Ampel oder beim Befahren einer Gefällestrecke auftreten. Dieser Betriebszustand ohne einen aktiven Antrieb des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor wird als Segelbetrieb bezeichnet. Der Segelbetrieb erfordert gleichzeitig auch eine Start-Stopp-Funktion für den Verbrennungsmotor um bei einer Änderung der Betriebssituation den Verbrennungsmotor ohne Verzögerung wieder starten und nutzen zu können. Der Segelbetrieb und auch die benötigte Start-Stopp-Funktion erfordern ein unabhängig vom Verbrennungsmotor zu betreibenden Nebenantrieb, der auch ohne einen Antrieb durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden kann, um die für den Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Nebenaggregate auch im Segelbetrieb ausreichend antreiben zu können.Freewheel devices for selectively connecting two clutch partners are required in modern motor vehicles in order to realize different operating states of the internal combustion engine. In order to reduce fuel consumption and the associated emission of pollutants, the internal combustion engine is switched off in modern motor vehicles when the vehicle no longer has to be actively driven, but can drive without power. Such an operating state can occur in motor vehicles, for example, when driving onto a red traffic light or when driving on a downgrade. This operating state without an active drive of the motor vehicle by the internal combustion engine is referred to as sailing operation. The sailing operation also requires a start-stop function for the internal combustion engine to restart and use the internal combustion engine without delay when changing the operating situation. The sailing operation and also the required start-stop function require an independent of the engine to be operated auxiliary drive, which can be driven without a drive through the engine to sufficiently drive the necessary for the operation of the vehicle ancillaries in sailing operation.

Der Nebentrieb eines Verbrennungsmotors treibt die für den Betrieb und die Funktion des Kraftfahrzeugs benötigen Nebenaggregate durch eine Kopplung mit dem Verbrennungsmotor an und versorgt das Fahrzeug über einen Generator mit elektrischer Energie. Um bei modernen Kraftfahrzeugen einen Segelbetrieb zu ermöglichen, muss in den Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Nebentrieb eine Freilaufeinrichtung integriert werden, die bei einem Segelbetrieb den Antrieb der Nebenaggregate mittels einer in dem Nebentrieb integrierten elektrischen Maschine ermöglicht und im gekoppelten Zustand den Antrieb der Nebenaggregate von dem Verbrennungsmotor aus zulässt. Dabei wird die Freilaufeinrichtung üblicherweise an der Verbindungsstelle zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwellenantriebsrad des Nebentriebs oder im Kurbelwellenantriebsrad selbst positioniert. Darüber hinaus gibt es gerade im gesamten Antriebsstrang moderner Kraftfahrzeuge weitere Einsatzmöglichkeiten für Freilaufeinrichtungen zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner.The secondary engine of an internal combustion engine drives the auxiliary units required for the operation and function of the motor vehicle by means of a coupling with the internal combustion engine and supplies the vehicle with electrical energy via a generator. In order to enable a sailing operation in modern motor vehicles, a freewheel device must be integrated in the drive train between the engine and the auxiliary drive, the drive of the ancillaries in a sailing operation by means of an integrated electric drive in the auxiliary drive and in the coupled state, the drive of the ancillaries of the internal combustion engine permits. In this case, the freewheel device is usually positioned at the connection point between the crankshaft of the internal combustion engine and the crankshaft drive wheel of the secondary drive or in the crankshaft drive wheel itself. In addition, there are just in the entire drivetrain of modern motor vehicles other uses for freewheel devices for selectively connecting two coupling partners.

Im Antriebsstrang von modernen Kraftfahrzeugen und Hybridfahrzeugen sind sehr unterschiedliche Konstruktionen für die technische Realisierung von Freilaufeinrichtungen zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner bekannt. Solche üblicherweise als Klemmkörper- oder Klemmrollen-Freiläufe ausgebildete Kupplungen ermöglichen es, wenn sich die Lastverhältnisse ändern, einen Kupplungspartner von der Drehbewegung des anderen zu entkoppeln, beziehungsweise selektiv mit dem anderen zu verbinden. Aus der Druckschrift DE 39 11 075 A1 ist beispielsweise eine lastschaltbare Freilaufkuppelvorrichtung für Allrad-Kraftfahrzeuge bekannt, bei der ein durchmesserveränderlicher Klemmring unter Ausnutzung einer Keilflächenwirkung durch die Relativdrehung eines mit Klemmkörpern versehenes Schaltteils zum durchmesserveränderlichen Klemmring eine Kopplung der Kupplungspartner bewirkt. Des Weiteren ist aus der DE 103 27 213 A1 eine Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln zweier Kupplungspartner in beiden Drehrichtungen bekannt, bei der die zwischen den Klemmbahnen angeordneten Klemmkörper eine innere und eine äußere Klemmkontur aufweisen, so dass bei einem Kippen der Klemmkörper ein Klemmen der Kupplungspartner in beiden Drehrichtungen möglich ist. Dabei ist der Schwerpunkt der von mindestens einer Feder vorgespannten Klemmkörper außermittig angeordnet, so dass die Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper gegen die Federkraft bewirkt um die Kupplungspartner miteinander zu verbinden. Viele der im Stand der Technik bekannten Freilaufeinrichtungen haben sich gerade auch im Einsatz in Kraftfahrzeugen gut bewährt, wobei gerade die mechanische Schaltung der Freilaufeinrichtungen über die auf die Klemmkörper wirkenden Fliehkräfte und den Lastwechsel zwischen den beiden Kupplungspartner eine kontaktlose Steuerung der Freilaufeinrichtungen ermöglicht. Dabei treten nicht nur bei einfach konstruierten Klemmkörper-Freilaufeinrichtungen im nicht gekoppelten Zustand Reibungsverluste zwischen den Klemmkörpern und dem sich relativ zu bewegenden Kupplungspartner auf.In the powertrain of modern motor vehicles and hybrid vehicles very different constructions for the technical realization of freewheel devices for selectively connecting two coupling partners are known. Such usually trained as sprag or pinch roller freewheels couplings allow when the load conditions change, one coupling partner from the rotational movement of the other to decouple, or selectively connect to the other. From the publication DE 39 11 075 A1 For example, a powershift freewheel clutch device for four-wheel motor vehicles is known in which a variable diameter clamping ring causes a coupling of the coupling partner by utilizing a wedge surface effect by the relative rotation of a provided with clamping bodies switching part for diameter variable clamping ring. Furthermore, from the DE 103 27 213 A1 a sprag freewheel device for coupling two coupling partners in both directions of rotation, in which the clamp bodies arranged between the clamping bodies have an inner and an outer clamping contour, so that when the clamping body is tilted, a clamping of the coupling partner in both directions of rotation is possible. The center of gravity of the prestressed by at least one spring clamping body is arranged eccentrically, so that the centrifugal force causes tilting of the clamping body against the spring force to connect the coupling partners together. Many of the freewheel devices known in the prior art have proven themselves well even in use in motor vehicles, with just the mechanical circuit of the freewheel devices via the centrifugal forces acting on the clamping body and the load change between the two coupling partners allows a contactless control of the freewheel devices. In this case, friction losses between the clamping bodies and the clutch partner moving relative to one another occur not only in the case of simply designed sprag-type freewheel devices in the non-coupled state.

Obwohl sich viele der im Stand der Technik bekannten Konstruktionen für Freilaufeinrichtungen mit mindestens einem Klemmkörper in ihrem Einsatz in Kraftfahrzeugen gut bewährt haben, besteht durch den allgemeinen Innovationsdruck im Bereich der Automobilindustrie kontinuierliche Bestrebung die Konstruktionen von Komponenten zu verbessern und an die steigenden Anforderungen anzupassen.Although many of the prior art constructions for overrunning devices having at least one sprag have proven to be well suited for use in motor vehicles, there is a continuing effort to improve the constructions of components and to adapt to the increasing demands of the general innovation pressure in the automotive industry.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufeinrichtung zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner bereitzustellen, die bei einem möglichst einfachen konstruktiven Aufbau ein sicheres Schalten zwischen den verschiedenen Betriebszuständen und gleichzeitig einen sparsamen Betrieb ermöglicht. The present invention is therefore an object of the invention to provide a freewheel device for selectively connecting two coupling partners, which enables a safe switching between the various operating conditions and at the same time economical operation with a simple construction possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine elektromagnetische Einrichtung zum Aktuieren des mindestens einen Klemmkörpers vorgesehen ist, die mittels eines auf den mindestens einen Klemmkörper wirkenden magnetischen Flusses den mindestens einen Klemmkörper von der Freilaufposition in die Kupplungsposition überführt. Neuartige Kombinationen mechanischer und elektronischer Komponenten in einer Freilaufeinrichtung zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner ermöglicht neben einem konstruktiv einfachen Aufbau auch eine einfache und bewegungsvolle Aktuierung. Die elektromagnetische Aktuierung der Klemmkörper ist unabhängig von einer auf die Klemmkörper wirkenden Fliehkraft und damit auch unabhängig von der Bewegung der Kupplungspartner. Darüber hinaus ermöglicht eine aktive elektromagnetische Aktuierung der Freilaufeinrichtung eine sehr viel schnellere Kopplung der Kupplungspartner im Vergleich zu herkömmlichen die Trägheit der Klemmkörper ausnutzenden Freiläufen. In der Freilaufposition sind die Kupplungspartner vollständig unabhängig voneinander bewegbar, während in der Kupplungsposition die Kupplungspartner miteinander gekoppelt und nur gemeinsam bewegbar sind. Durch die elektromagnetische Aktuierung der Klemmkörper mittels der elektromagnetischen Einrichtung, üblicherweise einer elektrischen Spule, wird der auf einem der Kupplungspartner angeordnete mindestens eine Klemmkörper aus einer im Wesentlichen reibfreien Freilaufposition in die Kupplungsposition überführt, um zeitweilig eine Kopplung mit dem zweiten Kupplungspartner herzustellen. Auch wenn die vorliegende elektromagnetische aktuierte Freilaufeinrichtung lediglich einen Klemmkörper benötigt, können bevorzugt mehrere Klemmkörper eingesetzt werden, die gleichmäßig zwischen den beiden Kupplungspartnern angeordnet sind. Dabei ist der mindestens eine Klemmkörper als mechanisches Teil der Freilaufeinrichtung gleichzeitig auch Teil des magnetischen Kreises, über den der magnetische Fluss bei einer Aktivierung der elektromagnetisch Einrichtung fließt. Für eine möglichst erschütterungsfreie und problemlose Kopplung der beiden Kupplungspartner können diese vor einer Aktivierung des mindestens einen Klemmkörpers in ihrer Bewegung synchronisiert werden.This object is achieved in that an electromagnetic means for actuating the at least one clamping body is provided, which transfers the at least one clamping body of the freewheeling position into the coupling position by means of acting on the at least one clamping body magnetic flux. Novel combinations of mechanical and electronic components in a freewheel device for selectively connecting two coupling partners allows not only a structurally simple construction but also a simple and dynamic actuation. The electromagnetic actuation of the clamping body is independent of a force acting on the clamping body centrifugal force and thus also independent of the movement of the coupling partner. In addition, an active electromagnetic actuation of the freewheel device allows a much faster coupling of the coupling partners in comparison to conventional freewheels exploiting the inertia of the clamping body. In the freewheeling position, the coupling partners are completely independently movable, while in the coupling position, the coupling partners are coupled together and only moved together. As a result of the electromagnetic actuation of the clamping body by means of the electromagnetic device, usually an electrical coil, the at least one clamping body arranged on one of the coupling partners is transferred from a substantially friction-free freewheeling position into the coupling position in order to temporarily establish a coupling with the second coupling partner. Even if the present electromagnetic actuated freewheel device only requires a clamping body, it is preferably possible to use a plurality of clamping bodies which are arranged uniformly between the two coupling partners. In this case, the at least one clamping body as a mechanical part of the freewheel device is at the same time also part of the magnetic circuit through which the magnetic flux flows upon activation of the electromagnetic device. For as vibration-free and problem-free coupling of the two coupling partners they can be synchronized in their movement before activation of the at least one clamping body.

Zweckmäßigweise kann der mindestens eine Klemmkörper zumindest zum Teil aus einem magnetisierbaren Material, bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein, wobei sich insbesondere weichmagnetische Werkstoffe anbieten, die sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lassen. Die zumindest teilweise Ausbildung des Klemmkörpers aus einem magnetisierbaren Material sichert die gute und wirkungsvolle Einbindung des Klemmkörpers in den magnetischen Fluss bei der Aktuierung durch die elektromagnetische Einrichtung. Neben der einfachen Herstellung der Klemmkörper ermöglicht die Ausbildung aus einem magnetisierbaren Material unterschiedliche funktionsgerechte Konstruktionen, wobei neben einer Ausbildung eines Kerns oder eines Außenteils des Klemmkörpers aus einem sich in Längsrichtung des Klemmkörpers erstreckend magnetisierbaren Materials die Klemmkörper insbesondere auch vollständig aus einem magnetisierbaren oder ferromagnetischen Material hergestellt sein können.Suitably, the at least one clamping body may be made at least in part of a magnetizable material, preferably of a ferromagnetic material, in particular offering soft magnetic materials that can be easily magnetized in a magnetic field. The at least partial formation of the clamping body of a magnetizable material ensures the good and effective integration of the clamping body in the magnetic flux during the actuation by the electromagnetic device. In addition to the simple production of the clamping body, the formation of a magnetizable material allows different functional design, wherein in addition to a formation of a core or an outer part of the clamp body from extending in the longitudinal direction of the clamping body magnetizable material, the clamping body in particular also made entirely of a magnetizable or ferromagnetic material could be.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der mindestens eine Klemmkörper in der Kupplungsposition selbsthaltend ausgebildet ist. Die elektrische Aktuierung des mindestens einen Klemmkörpers durch die elektromagnetische Einrichtung wirkt als Impuls auf den Klemmkörper und bewirkt eine Kopplung der beiden Kupplungspartner. In der Kupplungsposition wird der mindestens eine Klemmkörper dann unabhängig von der elektromagnetischen Einrichtung mittels der nach der selektiven Verbindung möglichen Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern gehalten. Da die Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartner den mindestens einen Klemmkörper nach einer Überführung in die Kupplungsposition ohne ständige Aktuierung durch die elektromagnetische Einrichtung in der Kupplungsposition hält, ist im Schaltzeitraum keine ständige Energiezufuhr zur Aktivierung der elektromagnetischen Einrichtung notwendig. Durch die selbsthaltende Ausgestaltung des mindestens einen Klemmkörper wird zum selektiven Verbinden der zwei Kupplungspartner der Freilaufeinrichtung nur eine geringe Aktivierungsenergie benötigt, die mit der inhärenten Kopplung der Kupplungspartner im Schaltzeitraum mittels der Drehmomentübertragung insgesamt zu einer signifikanten Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen aktiv aktuierten Freilaufeinrichtungen führt.An advantageous embodiment provides that the at least one clamping body is designed to be self-holding in the coupling position. The electrical actuation of the at least one clamping body by the electromagnetic device acts as an impulse on the clamping body and causes a coupling of the two coupling partners. In the coupling position, the at least one clamping body is then held independently of the electromagnetic device by means of the possible after the selective connection torque transmission between the two coupling partners. Since the torque transmission between the two coupling partners holds the at least one clamping body after a transfer to the coupling position without permanent actuation by the electromagnetic device in the coupling position, no continuous power supply for activating the electromagnetic device is necessary in the switching period. Due to the self-holding configuration of the at least one clamping body, only a small activation energy is required for selectively connecting the two coupling partners of the freewheel device, which leads to a significant energy saving compared to conventional actively activated freewheel devices with the inherent coupling of the coupling partners in the switching period by means of torque transmission.

Für eine einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung kann der mindestens eine Klemmkörper schwenkbar an einem der zwei Kupplungspartner angeordnet sein und in der Kupplungsposition in einem Reibkontakt oder Formschlusskontakt mit den anderen zwei Kupplungspartnern stehen. Durch die schwenkbare Anordnung des mindestens einen Klemmkörpers kann dieser in einer relativ einfachen Interaktion mit dem auf ihn wirkenden magnetischen Fluss der elektromagnetischen Einrichtung durch ein einfaches Aufrichten aus einer geneigten Lage zum magnetischen Fluss in eine in Richtung des magnetischen Flusses orientierte aufrechtere Position schwenken. Die Aufrichtung des Klemmkörpers bei einer Aktuierung durch die elektromagnetische Einrichtung führt zu einer Verringerung des Widerstands gegenüber dem magnetischen Fluss und entsprechend in dem zugehörigen Magnetkreis.For a simple construction of the freewheel device according to the invention, the at least one clamping body can be arranged pivotably on one of the two coupling partners and can be in frictional contact or positive-locking contact with the other two coupling partners in the coupling position. The pivotal arrangement of the at least one clamping body allows the latter, in a relatively simple interaction with the magnetic flux of the electromagnetic device acting on it, to pivot into a more upright position oriented in the direction of the magnetic flux by simply rising from an inclined position to the magnetic flux. The erection of the Clamping body at an actuation by the electromagnetic device leads to a reduction of the resistance to the magnetic flux and correspondingly in the associated magnetic circuit.

Bevorzugt kann eine Rückstelleinrichtung vorgesehen sein, die den mindestens einen Klemmkörper in der Freilaufposition hält und/oder von der Kupplungsposition in die Freilaufposition überführt. Durch die Rückstelleinrichtung wird der mindestens eine Klemmkörper sicher in seiner Freilaufposition auf einem der beiden Kupplungspartner gehalten, wodurch sich ein Freilaufspalt gegenüber dem anderen Kupplungspartner einstellt. So können die zwei Kupplungspartner reibfrei unabhängig voneinander bewegt werden, wodurch sich der gesamte mechanische Widerstand der Freilaufeinrichtung reduzieren lässt. Entsprechend kann die Freilaufeinrichtung in der Freilaufposition einen Freilaufspalt zwischen dem ersten Kupplungspartner mit dem mindestens einen Klemmkörper und dem zweiten Kupplungspartner von lediglich 0,1 bis 1,5 mm, bevorzugt von 0,3 bis 1,0 mm aufweisen. Bei der Rückführung des mindestens einen Klemmkörpers von der Kupplungsposition, in der der Klemmkörper durch das zwischen den zwei Kupplungspartnern übertragene Drehmoment gehalten wird, zieht oder drückt die Rückstelleinrichtung nach einem Beenden der Drehmomentübertragung den Klemmkörper in seine Freilaufposition zurück. Bei der Auslegung der Federkraft der Rückstelleinrichtung ist neben der Klemm- oder Keilwirkung bei einer auch geringen Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern, die größer sein muss als die Federkraft, und der Klemm- oder Keilwirkung ohne eine Drehmomentübertragung, die kleiner sein muss als die Federkraft, auch die Kraft des magnetischen Flusses zum Bewegen des mindestens einen Klemmkörpers in die Kupplungsposition und zur Überbrückung des Freilaufspalts, die größer sein muss als die Federkraft der Rückstelleinrichtung, zu berücksichtigen.Preferably, a return device may be provided which holds the at least one clamping body in the freewheeling position and / or transferred from the coupling position to the freewheeling position. By means of the return device, the at least one clamping body is securely held in its free-running position on one of the two coupling partners, whereby a freewheeling gap is set relative to the other coupling partner. This means that the two coupling partners can be moved independently of one another without friction, which reduces the overall mechanical resistance of the freewheel device. Accordingly, the freewheel device in the freewheeling position may have a freewheeling gap between the first coupling partner with the at least one clamping body and the second coupling partner of only 0.1 to 1.5 mm, preferably of 0.3 to 1.0 mm. When returning the at least one clamp body from the coupling position, in which the clamp body is held by the torque transmitted between the two coupling partners, the restoring device pulls or pushes the clamp body back into its free-running position after terminating the torque transmission. In the design of the spring force of the return device is in addition to the clamping or wedge effect with a low torque transmission between the two clutch partners, which must be greater than the spring force, and the clamping or wedge effect without a torque transmission, which must be smaller than the spring force, Also, the force of the magnetic flux for moving the at least one clamping body in the coupling position and for bridging the freewheeling gap, which must be greater than the spring force of the return device to take into account.

Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass die zwei Kupplungspartner zur Drehmomentübertragung in zwei Drehrichtungen ausgebildet sind, wobei die zwei Kupplungspartner mittels des mindestens einen Klemmkörpers in der Kupplungsposition selektiv in der einen Drehrichtung oder in der anderen Drehrichtung verbunden sind. Eine solche bidirektional wirkende Freilaufeinrichtung ermöglicht eine Übertragung von Drehmomenten zwischen den zwei Kupplungspartnern in beiden Drehrichtungen, ohne eine zusätzliche mechanische Komponente hierfür vorzusehen. Bidirektional wirkende Freilaufeinrichtungen werden insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugen und Hybridfahrzeugen benötigt. Zur Funktionsvereinfachung der bidirektional wirkenden Freilaufeinrichtung können mehrere Klemmkörper vorgesehen sein, die selektiv für eine der Drehrichtungen ausgebildet sind und daher konstruktiv einfach ausgeführt werden können.A favorable embodiment provides that the two coupling partners are designed for transmitting torque in two directions of rotation, wherein the two coupling partners are selectively connected by means of the at least one clamping body in the coupling position in one direction of rotation or in the other direction. Such a bidirectional freewheel device allows a transmission of torque between the two clutch partners in both directions without providing an additional mechanical component for this purpose. Bidirectional freewheel devices are needed in particular in modern motor vehicles and hybrid vehicles. To simplify the function of the bidirectionally acting freewheel device, a plurality of clamping bodies may be provided, which are designed selectively for one of the directions of rotation and can therefore be constructed in a structurally simple manner.

Zur Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der Freilaufeinrichtung und zur Reduzierung des mechanischen und elektrischen Widerstands in der Freilaufeinrichtung kann die elektromagnetische Einrichtung unabhängig von den zwei Kupplungspartnern angeordnet sein, insbesondere feststehend gegenüber den zur Drehmomentübertragung bewegbar angeordneten zwei Kupplungspartnern. Durch die unabhängige, bevorzugt feststehende Anordnung der elektromagnetischen Einrichtung ist eine direkte, unabhängige Versorgung mit elektrischer Energie möglich. Die Vermeidung von Schleifkontakten zur Energieübertragung oder die Vermeidung einer induktiven kontaktlosen Energieübertragungsvorrichtung ermöglicht nicht nur eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Freilaufeinrichtung, sondern reduziert auch durch die Vermeidung eines mechanischen und/oder elektrischen Widerstands derartiger Energieübertragungseinrichtungen den Verschleiß und den Energieverlust nicht nur in der Freilaufeinrichtung. Dabei kann in einer einfachen Variante die elektromagnetische Einrichtung als elektrische Spule ausgebildet sein, die bei einem Stromfluss durch die Spule einen magnetischen Fluss über die Klemmkörper erzeugt.To simplify the structural design of the freewheel device and to reduce the mechanical and electrical resistance in the freewheel device, the electromagnetic device may be arranged independently of the two clutch partners, in particular fixedly opposite to the two torque-transmitting movable coupling partners arranged. The independent, preferably fixed arrangement of the electromagnetic device is a direct, independent supply of electrical energy possible. The avoidance of sliding contacts for energy transfer or the avoidance of an inductive contactless energy transfer device not only allows a simple and inexpensive construction of the freewheel device, but also reduces the wear and the loss of energy not only in the freewheel device by avoiding mechanical and / or electrical resistance of such energy transfer devices. In this case, in a simple variant, the electromagnetic device may be designed as an electrical coil, which generates a magnetic flux via the clamping body during a current flow through the coil.

Eine weitere Ausbildung der Freilaufeinrichtung sieht vor, dass die zwei Kupplungspartner konzentrisch zueinander angeordnet sind, und mehrere Klemmkörper zwischen den zwei Kupplungspartnern vorgesehen sind, wobei die Klemmkörper in der Freilaufposition auf den inneren ersten Kupplungspartner mit einem Freilaufspalt zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner angeordnet sind, und wobei die Klemmkörper in der Kupplungsposition in einem Reibkontakt oder Formschlusskontakt zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner stehen, um die zwei Kupplungspartner selektiv miteinander zu verbinden. Die konzentrische Anordnung der zwei Kupplungspartner und damit die radiale Ausrichtung der Drehmomentübertragung über die Freilaufeinrichtung ist gerade im Bereich von Kraftfahrzeugen ein häufiger Anwendungsfall. Dabei unterstützt die radiale Anordnung der Kupplungspartner gegenüber deren Drehachse bei einer Anordnung der Klemmkörper auf dem inneren Kupplungspartner die Überführung der Klemmkörper von der Freilaufposition in die Kupplungsposition durch die bei einer Drehbewegung des inneren ersten Kupplungspartners auf die Klemmkörper wirkenden Fliehkräfte. Das Vorsehen mehrerer Klemmkörper und eine dadurch mögliche gleichmäßige Anordnung der Klemmkörper auf dem radial umlaufenden ersten inneren Kupplungspartner vermeidet das Vorsehen von Ausgleichgewichten und reduziert die Gefahr einer Unwucht des ersten Kupplungspartners. Zweckmäßigerweise sind bei einer solchen radialen Freilaufeinrichtung die Klemmkörper und die zugehörige Kontaktbahn des zweiten Kupplungspartners als Reibpartner ausgeführt, die bei einem Kontakt und einer Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern eine reibschlüssige Verbindung ausbilden.A further embodiment of the freewheel device provides that the two coupling partners are arranged concentrically with one another, and a plurality of clamping bodies are provided between the two coupling partners, wherein the clamping bodies are arranged in the freewheeling position on the inner first coupling partner with a freewheeling gap to the outer second coupling partner, and wherein the clamping body in the coupling position in a frictional contact or form-fitting contact to the outer second coupling partner to selectively connect the two coupling partners together. The concentric arrangement of the two coupling partners and thus the radial alignment of the torque transmission via the freewheel device is a common application, especially in the field of motor vehicles. The radial arrangement of the coupling partners relative to their axis of rotation in an arrangement of the clamping body on the inner coupling partner supports the transfer of the clamping body from the freewheeling position to the coupling position by the centrifugal forces acting on the clamping body during a rotational movement of the inner first coupling partner. The provision of a plurality of clamping body and thereby possible uniform arrangement of the clamping body on the radially encircling first inner coupling partner avoids the provision of balancing weights and reduces the risk of imbalance of the first coupling partner. Appropriately, in such a radial freewheel device, the clamping body and the associated contact path of the second clutch partner designed as a friction partner, which form a frictional connection in a contact and a torque transmission between the two clutch partners.

Für ein schnelles und funktionssicheres radiales Aufrichten der Klemmkörper in die Kupplungsposition können die Klemmkörper nierenförmig ausgebildet sein, wobei die nierenförmigen Klemmkörper bevorzugt blockweise auf dem inneren ersten Kupplungspartner angeordnet sind und jeder Block einer der zwei Drehrichtungen der Kupplungspartner zugeordnet ist. Die nierenförmige Ausbildung der Klemmkörper ermöglicht eine direkte Aneinanderreihung mehrerer Klemmkörper, ohne deren Schwenkbewegung zur Überführung in die Kupplungsposition nachteilig zu beeinflussen. Durch eine solche blockweise Anordnung aneinanderliegender und sich gleichförmig bewegender Klemmkörper ermöglicht das Vorsehen sehr vieler Klemmkörper auf einer verhältnismäßig geringen Fläche, so dass die Reibkraft einer entsprechenden reibschlüssigen Verbindung erhöht ist. Da die nierenförmigen Klemmkörper alle baugleich ausgebildet sind, entstehen auch keine erhöhten Herstellungs- und Montagekosten. Darüber hinaus können diese nierenförmigen Klemmkörper in einfacher Weise gleichmäßig auf dem inneren ersten Kupplungspartner angeordnet und entsprechend für eine bidirektionale Wirkung der Freilaufeinrichtung verteilt werden. Ein Vorteil ist weiter, dass die nierenförmigen Klemmkörper beim Überführen der Freilaufposition in die Kupplungsposition eine Schwenkbewegung ausführen. Die Schwenkbewegung der nierenförmigen Klemmkörper ermöglicht insbesondere in der blockweisen Anordnung auch ein gemeinsames Aufrichten der Klemmkörper, aber auch nach einem Ende der Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern eine sichere und einfache Lösung der Klemmkörper aus der Kupplungsposition und die Rückführung in die Freilaufposition.For a quick and reliable radial erection of the clamp body in the coupling position, the clamp body can be kidney-shaped, the kidney-shaped clamp body are preferably arranged in blocks on the inner first coupling partner and each block is assigned to one of the two directions of rotation of the coupling partner. The kidney-shaped design of the clamping body allows a direct juxtaposition of several clamping body, without adversely affecting their pivotal movement for transfer to the coupling position. By such a block-wise arrangement of adjoining and uniformly moving clamping body allows the provision of very many clamping body on a relatively small area, so that the frictional force of a corresponding frictional connection is increased. Since the kidney-shaped clamping body are all constructed identical, there are no increased manufacturing and assembly costs. In addition, these kidney-shaped clamping body can be arranged in a simple manner uniformly on the inner first coupling partner and distributed accordingly for a bidirectional effect of the freewheel device. An advantage is further that the kidney-shaped clamping body perform a pivoting movement when transferring the freewheeling position in the coupling position. The pivoting movement of the kidney-shaped clamping body allows in particular in the blockwise arrangement and a common erection of the clamping body, but also after an end of the torque transmission between the two coupling partners a safe and easy solution of the clamping body from the coupling position and the return to the freewheeling position.

Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, dass der innere erste Kupplungspartner mit mehreren konvexen Aufnahmetaschen ausgebildet ist, in denen die Klemmkörper zumindest teilweise aufgenommen sind. Eine solche relativ einfache Konstruktion des inneren ersten Kupplungspartners ermöglicht eine variable und gleichzeitig sichere Anordnung der Klemmkörper, ohne deren Aktuierung durch den von der elektromagnetischen Einrichtung erzeugten magnetischen Fluss zu beeinflussen. Dabei können die konvexen Aufnahmetaschen zur Aufnahme der bevorzugt nierenförmig ausgebildeten Klemmkörper günstigerweise ein halbkreisförmiges Profil aufweisen.A particular embodiment provides that the inner first coupling partner is formed with a plurality of convex receiving pockets, in which the clamping body are at least partially accommodated. Such a relatively simple construction of the inner first coupling partner enables a variable and at the same time secure arrangement of the clamping bodies, without influencing their actuation by the magnetic flux generated by the electromagnetic device. In this case, the convex receiving pockets for receiving the preferably kidney-shaped clamping body may conveniently have a semicircular profile.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung sieht vor, dass als Rückstelleinrichtung ein Federelement vorgesehen ist, das die Klemmkörper in der Freilaufposition auf dem inneren ersten Kupplungspartner mit einem Freilaufspalt zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner hält und/oder die Klemmkörper von der Kupplungsposition in die Freilaufposition auf dem inneren ersten Kupplungspartner überführt. Ein Federelement ist insbesondere als umlaufender elastischer Ring eine kostengünstige und einfach zu realisierende Lösung für eine Rückstelleinrichtung der Klemmkörper in der Freilaufeinrichtung. Dabei lässt sich mit einem umlaufenden elastischen Ring sehr gleichmäßig eine Federwirkung auf alle auf dem inneren ersten Kupplungspartner positionierten Klemmkörper erzeugen. Um das Federelement, insbesondere als umlaufenden elastischen Ring, in einer einfachen Weise mit den Klemmkörpern in Wirkfunktion zu bringen, können die Klemmkörper mit einer Nut versehen sein, in der das Federelement angeordnet ist. Eine solche insbesondere halbkreisförmige Nut lässt sich sehr einfach bei der Herstellung der Klemmkörper berücksichtigen, und vermeidet eine Beeinflussung der Kopplungsfunktion der Klemmkörper mit dem zweiten äußeren Kupplungspartner, insbesondere bei einer bevorzugten reibschlüssigen Verbindung zwischen den Klemmkörpern und dem zweiten Kupplungspartner.A variant of the freewheel device according to the invention provides that a spring element is provided as a restoring device which holds the clamping body in the freewheeling position on the inner first coupling partner with a freewheeling gap to the outer second coupling partner and / or the clamping body of the coupling position in the freewheeling position on the inner transferred first coupling partner. A spring element is a cost-effective and easy to implement solution for a restoring device of the clamping body in the freewheel device, in particular as a circumferential elastic ring. It can be very evenly create a spring action on all positioned on the inner first coupling partner clamp body with a circumferential elastic ring. In order to bring the spring element, in particular as a circumferential elastic ring in a simple manner with the clamping bodies in operative function, the clamping body may be provided with a groove in which the spring element is arranged. Such a particular semicircular groove can be considered very easily in the production of the clamping body, and avoids influencing the coupling function of the clamping body with the second outer coupling partner, especially in a preferred frictional connection between the clamping bodies and the second coupling partner.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Getriebeeinheit, insbesondere zur Kopplung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors mittels eines schaltbaren Planetengetriebes mit einer in einem Nebenbetrieb angeordneten elektrischen Maschine, mit einer der oben definierten erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtungen. Bei modernen Kraftfahrzeugen, ob mit einem sparsamen Verbrennungsmotor oder mit einem Hybridantrieb, sind die Aspekte der Optimierung des Energieverbrauchs und Reduzierung des Schadstoffausstoßes heutzutage sehr wichtige Konstruktionsaspekte. Entsprechend gilt dies auch für alle Getriebeeinheiten zum selektiven Verbinden von Kupplungspartnern, egal ob zur Kopplung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors mit einer in einem Nebenbetrieb angeordneten elektrischen Maschine oder zur Verbindung des Antriebsstrangs oder einzelner Antriebseinheiten mit der Radnabe, und den darin integrierten Freilaufeinrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung.The present invention further relates to a transmission unit, in particular for coupling a crankshaft of an internal combustion engine by means of a switchable planetary gear with an electric machine arranged in a secondary operation, with one of the above-defined free-wheeling devices according to the invention. In modern motor vehicles, whether with a fuel-efficient combustion engine or with a hybrid drive, the aspects of optimizing energy consumption and reducing pollutant emissions are nowadays very important design aspects. Accordingly, this also applies to all transmission units for selectively connecting clutch partners, no matter whether for coupling a crankshaft of an internal combustion engine with an electrical machine arranged in a secondary operation or for connecting the drive train or individual drive units to the wheel hub, and integrated therein freewheel devices according to the present invention ,

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner einer Freilaufeinrichtung mit mindestens einem Klemmkörper und einer elektromagnetischen Einrichtung zum Aktuieren des mindestens einen Klemmkörpers mit den Schritten:
Erzeugen eines Magnetfeldes durch die elektromagnetische Einrichtung, wobei der mindestens eine Klemmkörper in dem Magnetfeld angeordnet ist;
Aufrichten des mindestens einen Klemmkörpers aus der Freilaufposition in die Kupplungsposition zur Überbrückung des Freilaufspalts zwischen den zwei Kupplungspartnern;
Koppeln der zwei Kupplungspartner durch den mindestens einen Klemmkörper;
Übertragen eines Drehmoments zwischen den zwei Kupplungspartnern;
Selbsthemmung des mindestens einen Klemmkörpers in der Kupplungsposition mittels der Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungspartnern; und
Abschalten des Magnetfeldes.
Furthermore, the invention also relates to a method for selectively connecting two coupling partners of a freewheel device with at least one clamping body and an electromagnetic device for actuating the at least one clamping body with the steps:
Generating a magnetic field by the electromagnetic device, wherein the at least one clamping body is arranged in the magnetic field;
Erecting the at least one clamping body from the freewheeling position to the coupling position for Bridging the freewheeling gap between the two coupling partners;
Coupling the two coupling partners through the at least one clamping body;
Transmitting a torque between the two clutch partners;
Self-locking of the at least one clamping body in the coupling position by means of torque transmission between the two coupling partners; and
Switching off the magnetic field.

Im Gegensatz zur Funktion bekannter Freiläufe zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner werden hier keine an dem mindestens einen Klemmkörper angreifende Fliehkräfte benötigt, sondern lediglich die Aktivierungsenergie einer elektromagnetischen Einrichtung. Stattdessen wird hier lediglich ein durch den magnetischen Fluss der elektromagnetischen Einrichtung erzeugter Magnetkreis über den mindestens einen Klemmkörper benötigt, um eine Überführung von der Freilaufposition in die Kupplungsposition zu bewirken. Dabei ist der Klemmkörper Bestandteil des Magnetkreises, der sich zur Reduzierung des Widerstandes im Magnetkreis in die Kupplungsposition bewegt. Da dieses Verfahren lediglich bei der Aktivierung der elektromagnetischen Einrichtung zum Aktuieren der Klemmkörper elektrische Energie benötigt und in der Freilaufposition der Klemmkörper durch den Freilaufspalt ein reibfreies Rotieren der zwei Kupplungspartner ermöglicht, führt dieses Verfahren im Gegensatz zu der Funktion bekannter Freiläufe zu einer Energieeinsparung.In contrast to the function of known freewheels for selectively connecting two coupling partners, no centrifugal forces acting on the at least one clamping body are required here, but merely the activation energy of an electromagnetic device. Instead, only a magnetic circuit generated by the magnetic flux of the electromagnetic device is required here via the at least one clamping body in order to bring about a transfer from the freewheeling position to the coupling position. In this case, the clamping body is part of the magnetic circuit, which moves to reduce the resistance in the magnetic circuit in the coupling position. Since this method requires only the activation of the electromagnetic device for actuating the clamping body electrical energy and in the freewheeling position of the clamping body by the freewheeling gap allows a frictionless rotation of the two coupling partners, this method leads in contrast to the function of known freewheels to an energy saving.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines mit der Kurbelwelle verbundenen Nebentriebs eines Verbrennungsmotors; 1 a schematic representation of a connected to the crankshaft slave drive of an internal combustion engine;

2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung, integriert in ein Kurbelwellen-Nebentriebsrad; 2 a perspective view of a freewheel device according to the invention, integrated in a crankshaft Nebenbiebsrad;

3 einen radialen Schnitt durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung aus 2; 3 a radial section through the freewheel device according to the invention 2 ;

4 eine vergrößerte Detailansicht der Klemmkörper aus der radialen Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung aus 3; 4 an enlarged detail view of the clamping body from the radial sectional drawing of the freewheel device according to the invention 3 ;

5 eine perspektivische Zusammenbauzeichnung der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung aus 2; 5 a perspective assembly drawing of the freewheel device according to the invention 2 ;

6 einen axialen Schnitt durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung aus 2; 6 an axial section through the freewheel device according to the invention 2 ;

7 eine perspektivische Ansicht des axialen Schnitts durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung aus 6; 7 a perspective view of the axial section through the freewheel device according to the invention 6 ;

8 eine vergrößerte Detailansicht der Klemmkörper aus der perspektivischen Ansicht der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung aus 7; und 8th an enlarged detail view of the clamping body from the perspective view of the freewheel device according to the invention 7 ; and

9 eine vergrößerte Detailansicht der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung aus 6. 9 an enlarged detail view of the freewheel device according to the invention 6 ,

1 zeigt den Nebentrieb 1 eines Verbrennungsmotors, insbesondere für den Einsatz in einem energiesparenden Kraftfahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, der über ein Nebentriebs-Kurbelwellenrad 2 und die Kurbelwelle 3 mit dem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) verbunden ist. Zum selektiven Verbinden dieses Nebentriebs 1 mit dem Verbrennungsmotor ist zwischen der Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmotors und dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 vorgesehen. In dem Nebentrieb 1 ist weiter eine elektrische Maschine (nicht gezeigt) vorgesehen, die über das Antriebsrad 4 in den Nebentrieb 1 eingekoppelt ist. Darüber hinaus ist in diesem Nebentrieb 1 mindestens ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors, beispielsweise ein Bremskraftverstärker, eine Hydraulikpumpe oder ein Klimaaggregat, vorgesehen, das durch ein Triebrad 5 in den Nebentrieb 1 eingebunden ist. Das Antriebsrad 4 der elektrischen Maschine und das Triebrad 5 des mindestens einen Nebenaggregats sind über das umlaufende Antriebsmittel 6 des Nebentriebs 1, üblicherweise ein Riemen, mit dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 kraftschlüssig miteinander verbunden. Neben der üblichen Ausbildung des Nebentriebs 1 als Riemenantrieb ist ohne Funktionseinschränkung auch eine Ausbildung als Kettentrieb mit einer umlaufenden Antriebskette möglich. Um eine gute Kraftübertragung von dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 auf das Antriebsrad 4 und das Triebrad 5 sicher zu stellen, sind im Nebentrieb 1 zwei Spannrollen 7 vorgesehen, die das umlaufende Antriebsmittel 6 entsprechend vorspannen. 1 shows the by-drive 1 an internal combustion engine, in particular for use in an energy-saving motor vehicle or a hybrid vehicle, via a secondary drive crankshaft 2 and the crankshaft 3 is connected to the internal combustion engine (not shown). To selectively connect this slave drive 1 with the internal combustion engine is between the crankshaft 3 the internal combustion engine and the crankshaft secondary wheel 2 a freewheel device according to the invention 8th intended. In the by-drive 1 Further, an electric machine (not shown) is provided, which via the drive wheel 4 in the secondary drive 1 is coupled. In addition, in this secondary drive 1 at least one auxiliary unit of the internal combustion engine, for example a brake booster, a hydraulic pump or an air conditioning unit, provided by a drive wheel 5 in the secondary drive 1 is involved. The drive wheel 4 the electric machine and the drive wheel 5 the at least one auxiliary unit are on the rotating drive means 6 of the by-drive 1 , usually a belt, with the crankshaft by-drive wheel 2 positively connected with each other. In addition to the usual training of the secondary drive 1 as a belt drive without training also training as a chain drive with a rotating drive chain is possible. To get a good power transfer from the crankshaft secondary wheel 2 on the drive wheel 4 and the drive wheel 5 to make sure, are in the secondary drive 1 two tension rollers 7 provided that the revolving drive means 6 pretension accordingly.

Wenn beim Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise beim Auffahren auf eine rote Ampel oder beim Befahren einer Gefällestrecke, der Verbrennungsmotor zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Schadstoffausstoßes abgeschaltet ist, erfolgt der Antrieb des Nebentriebs 1 über das Antriebsrad 4 mittels der elektrischen Maschine, um die für den Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Nebenaggregate ausreichend antreiben zu können. Dabei ist das Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 durch eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 von der Kurbelwelle 3 entkoppelt. Bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors ist die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 aktiviert und über die Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle 3 und dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 inhärent gekoppelt, so dass über den Nebentrieb 1 und das Antriebsrad 4 eine Drehbewegung auf die elektrische Maschine übertragen wird. In diesem Betriebszustand fungiert die elektrische Maschine dann nicht mehr als Antrieb sondern als Generator, um einen angeschlossenen Energiespeicher wieder zu befüllen und das Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom zu versorgen. Dieser Betriebszustand wird daher auch als Generatorbetrieb bezeichnet.If, during sailing operation of the motor vehicle, for example when driving on a red traffic light or driving on a downgrade, the internal combustion engine to reduce fuel consumption and pollutant emissions is switched off, the drive of the slave drive takes place 1 over the drive wheel 4 by means of the electric machine in order to sufficiently drive the necessary for the operation of the vehicle ancillaries. Here is the crankshaft-side drive wheel 2 by a freewheel device according to the invention 8th from the crankshaft 3 decoupled. In an operation of the internal combustion engine, the freewheel device according to the invention is 8th activated and over the Torque transmission between the crankshaft 3 and the crankshaft secondary wheel 2 inherently coupled, so over the secondary drive 1 and the drive wheel 4 a rotary motion is transmitted to the electric machine. In this operating state, the electric machine then no longer acts as a drive but as a generator in order to refill a connected energy store and to supply the electrical system of the motor vehicle with electricity. This operating state is therefore also referred to as a generator mode.

Das Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 aus 1 wird in 2 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 radial zwischen dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 und der Kurbelwelle 3 angeordnet ist. Dabei sind die Klemmkörper 9 auf dem Innenring 11 des ersten inneren Kupplungspartners angeordnet, der mit der Kurbelwelle 3 verbunden ist. Die Klemmkörper 9 sind als längliche im Querschnitt nierenförmige Elemente ausgebildet die auf der dem Außenring 12 zugewandten Stirn- oder Reibseite eine Reibungskontaktfläche aufweisen um mit dem Außenring 12 des zweiten äußeren Kupplungspartners in Reibverbindung treten zu können. Der Außenring 12 ist als Teil des zweiten Kupplungspartners mit dem Riemenscheibenring 13 verbunden, der die Drehbewegung der Kurbelwelle 3 über die selektiv mit dem Außenring 12 in Verbindung stehenden Klemmkörper 9 auf das Antriebsmittel 6 des Nebentriebs 1 überträgt. Zur Rückstellung der Klemmkörper 9 von der Kupplungsposition, in der die Klemmkörper 9 in einem Reibkontakt mit dem Außenring 12 stehen, in die Freilaufposition, in der sich ein Freilaufspalt 32 zwischen den Klemmkörper 9 und dem Außenring 12 einstellt, ist über die Klemmkörper 9 ein umlaufender elastischer Federring 14 gespannt, der die entsprechende Federkraft für die Rückstellung der Klemmkörper 9 aufbringt. Zur Überführung der Klemmkörper 9 von der Freilaufposition in die Kupplungsposition ist als Teil der Freilaufeinrichtung 8 eine elektromagnetische Einrichtung 15 vorgesehen, die mittels eines magnetischen Flusses durch die Klemmkörper 9 ein Aufrichten der nierenförmigen Klemmkörper 9 und dadurch einen Reibkontakt zum Außenring 12 bewirkt.The crankshaft secondary wheel 2 out 1 is in 2 shown in an enlarged perspective view, wherein the freewheel device according to the invention 8th radially between the crankshaft secondary wheel 2 and the crankshaft 3 is arranged. Here are the clamp body 9 on the inner ring 11 the first inner clutch partner arranged with the crankshaft 3 connected is. The clamp body 9 are formed as elongated in cross-section kidney-shaped elements on the outer ring 12 facing front or friction side have a frictional contact surface around with the outer ring 12 the second outer clutch partner can be in frictional connection. The outer ring 12 is as part of the second clutch partner with the pulley ring 13 connected, the rotational movement of the crankshaft 3 over the selectively with the outer ring 12 related clamp body 9 on the drive means 6 of the by-drive 1 transfers. To reset the clamp body 9 from the coupling position in which the clamping body 9 in frictional contact with the outer ring 12 stand, in the freewheel position, in which there is a freewheeling gap 32 between the clamp body 9 and the outer ring 12 Adjust is via the clamp body 9 a circumferential elastic spring ring 14 strained, the appropriate spring force for the provision of the clamping body 9 applies. For the transfer of the clamping body 9 from the freewheel position to the clutch position is part of the freewheel device 8th an electromagnetic device 15 provided by means of a magnetic flux through the clamping body 9 an erection of the kidney-shaped clamp body 9 and thereby a frictional contact with the outer ring 12 causes.

Die Interaktion der auf dem Innenring 11 des ersten inneren Kupplungspartners angeordneten Klemmkörper 9 mit dem Außenring 12 des zweiten äußeren Kupplungspartners ist deutlich in dem radialen Schnitt durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 in 3 zu erkennen. Der Innenring 11 dreht gemeinsam mit der Kurbelwelle 3 und den blockweise bidirektional auf dem Innenring 11 angeordneten Klemmkörpern 9. Bei einer Aktuierung der Klemmkörper 9 durch die elektromagnetische Einrichtung 15 mittels dem durch die elektromagnetische Einrichtung 15 erzeugten magnetischen Flusses durch die Klemmkörper 9 richten sich alle Klemmkörper 9 aus einer gegenüber dem magnetischen Fluss leicht geneigten Position in eine aufrechtere Position auf, um mit dem Außenring 12 in einen Reibkontakt zu treten. Anstatt einer entsprechenden Ausbildung der den Klemmkörpern 9 zugewandten Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12 und den entsprechenden Stirnflächen der Klemmkörper 9 als Reibseite 18 für einen Reibkontakt können diese Kontaktbereiche auch mit einer entsprechenden Kontur für einen Formschlusskontakt versehen sein.The interaction of the inner ring 11 the first inner clutch partner arranged clamping body 9 with the outer ring 12 of the second outer coupling partner is clearly in the radial section through the freewheel device according to the invention 8th in 3 to recognize. The inner ring 11 turns together with the crankshaft 3 and the block bidirectional on the inner ring 11 arranged clamping bodies 9 , At an actuation of the clamp body 9 through the electromagnetic device 15 by means of the electromagnetic device 15 generated magnetic flux through the clamp body 9 All clamp bodies are aimed 9 from a position slightly inclined with respect to the magnetic flux, to a more upright position to engage the outer ring 12 to come into frictional contact. Instead of a corresponding training of the clamping bodies 9 facing Reibkontaktfläche 16 of the outer ring 12 and the corresponding end faces of the clamping body 9 as a rubbing side 18 For a frictional contact these contact areas can also be provided with a corresponding contour for a form-locking contact.

Wie sowohl in 3 als auch in der vergrößerten Detailansicht der Klemmkörper in 4 zu erkennen, sind die nierenförmigen Klemmkörper 9 blockweise auf dem Innenring 11 angeordnet. Dabei sind jeweils 6 der nierenförmigen Klemmkörper in gleicher Neigungsrichtung, löffelartig und sich gegenseitig berührend angeordnet. Anschließend an einen solchen Block in einer Richtung geneigte Klemmkörper 9 sind nach einem kurzen Zwischenraum die nächsten sechs nierenförmigen Klemmkörper 9 in die andere Richtung geneigt auf dem Innenring 11 positioniert. Zur Anordnung der Klemmkörper 9 sind auf dem Innenring 11 konvexe Aufnahmetaschen 17 vorgesehen, die entsprechend der der Reibseite 18 der Klemmkörper 9 gegenüberliegenden Stirnseite 19 ausgebildet sind. Zur Vereinfachung der Kontur der konvexen Aufnahmetaschen 17 ist die Form der Stirnseite 19 gleichmäßig geformt, insbesondere mit einem gleichen Radius ausgebildet, und so unabhängig von der geneigten Anordnung oder Ausrichtung der Klemmkörper 9. Die auf dem Innenring 11 angeordneten konvexen Aufnahmetaschen 17, die im Hinblick auf die wechselseitige Anordnung der nierenförmigen Klemmkörper 9 üblicherweise kreisabschnittsförmig ausgeführt sind, ermöglichen eine einfache blockweise Anordnung der Klemmkörper 9, da nach jedem Block gleichartig geneigter Klemmkörper 9 eine konvexe Aufnahmetasche 17 freigelassen wird bevor der nächste Block mit entgegengesetzt geneigter Klemmkörper 9 folgt.Like both in 3 as well as in the enlarged detail view of the clamp body in 4 To recognize, are the kidney-shaped clamp body 9 Blockwise on the inner ring 11 arranged. In each case, 6 of the kidney-shaped clamping body in the same direction of inclination, spoon-like and arranged touching each other. Subsequent to such a block in one direction inclined clamping body 9 are after a short space the next six kidney-shaped clamp body 9 in the other direction inclined on the inner ring 11 positioned. For the arrangement of the clamping body 9 are on the inner ring 11 convex pockets 17 provided according to the friction side 18 the clamp body 9 opposite end face 19 are formed. To simplify the contour of the convex receiving pockets 17 is the shape of the front side 19 uniformly shaped, in particular formed with a same radius, and so regardless of the inclined arrangement or orientation of the clamping body 9 , The on the inner ring 11 arranged convex receiving pockets 17 with regard to the mutual arrangement of the kidney-shaped clamping body 9 Usually designed circular section, allow a simple block-wise arrangement of the clamping body 9 , because after each block similarly inclined clamping body 9 a convex receiving bag 17 is released before the next block with oppositely inclined clamp body 9 follows.

Nach der Aktuierung der Klemmkörper 9 durch die elektromagnetische Einrichtung 15 sind alle Klemmkörper 9 aufgerichtet und berühren ohne einen Freilaufspalt 32 die Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12. Je nach Drehrichtung des Innenrings 11 und des Außenrings 12 bzw. der Drehmomentsübertragungsrichtung der zwei Kupplungspartner stehen die in eine Drehrichtung geneigten, blockweise angeordneten Klemmkörper 9 im weiteren Drehmomentübertragungsbetrieb in Reibkontakt mit der Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12 und ermöglichen so die Übertragung der Drehbewegung bzw. des Drehmoments. Dem gegenüber stehen die anderen Blöcke mit Klemmkörpern 9, die nicht an einer Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartners beteiligt sind, in keinem Reibkontakt mit dem Außenring 12, können jedoch in Abhängigkeit der Wirkungsweise der Rückstelleinrichtung den Außenring 12 berühren.After the actuation of the clamp body 9 through the electromagnetic device 15 are all sprags 9 erect and touch without a freewheeling gap 32 the friction contact surface 16 of the outer ring 12 , Depending on the direction of rotation of the inner ring 11 and the outer ring 12 or the torque transmission direction of the two coupling partners are inclined in a direction of rotation, block-wise arranged clamping body 9 in further torque transmission operation in frictional contact with the Reibkontaktfläche 16 of the outer ring 12 and thus enable the transmission of the rotational movement or of the torque. Opposite are the other blocks with sprags 9 that are not involved in torque transmission between the two coupling partners, in no frictional contact with the outer ring 12 However, depending on the Operation of the return device the outer ring 12 touch.

5 zeigt eine perspektivische Zusammenbauzeichnung der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung 8 aus 2, wobei in dieser Zeichnung die Anordnung des Federrings 14 auf etwa der Hälfte der Länge der Klemmkörper 9 sowie die Zurückversetzung des Federrings 14 gegenüber der Reibseite 18 der Klemmkörper 9 gut zu erkennen ist. In dieser Darstellung ist weiterhin der Außenring 12 vom Riemenscheibenring 13 getrennt und abgezogen dargestellt, so dass in 5 ein freier Blick auf die blockweise auf dem Innenring 11 angeordneten Klemmkörper 9 möglich ist. In dieser Darstellung ist weiter auch die Aufteilung der elektromagnetischen Einrichtung 15 in einen Tragring 20 und eine Spule 21 zu erkennen. Da der Tragring 20 nicht in Kontakt mit der Kurbelwelle 3 steht und auch der auf die Klemmkörper 9 wirkende und von der Spule 21 erzeugte magnetische Fluss zum Aktuieren der Klemmkörper 9 keinen Kontakt und auch keine gemeinsame Bewegung erfordert, kann der Tragring 20 und damit die gesamte elektromagnetische Einrichtung 15 gegenüber der Kurbelwelle 3 und dem Innenring 12 feststehend ausgeführt sein. Die gegenüber der Kurbelwelle 3 feststehende Anordnung ermöglicht eine direkte Versorgung der Spule 21 der elektromagnetischen Einrichtung 15 mit elektrischem Strom, ohne eine konstruktive oder induktive Übertragung des elektrischen Stroms auf eine sich drehende elektromagnetische Einrichtung 15 zu benötigen. Als Spulen 21 sind dort prinzipiell alle bekannten aber auch neuartige elektrotechnische Bauteile geeignet, die ein Magnetfeld über die Klemmkörper 9 erzeugen können, beispielsweise Wicklungen eines Stromleiters aus Draht um einen festen Körper oder ohne festen Körper, aber auch spiralförmig auf Leiterplatten aufgedruckte Leiterbahnen mit oder ohne einen umschließenden Ferritkern. 5 shows a perspective assembly drawing of the freewheel device according to the invention 8th out 2 , In this drawing, the arrangement of the spring ring 14 to about half the length of the clamp body 9 and the return of the spring ring 14 opposite the friction side 18 the clamp body 9 easy to recognize. In this representation is still the outer ring 12 from the pulley ring 13 shown separately and subtracted, so that in 5 a clear view of the blocks on the inner ring 11 arranged clamping body 9 is possible. In this illustration is also the division of the electromagnetic device 15 in a support ring 20 and a coil 21 to recognize. Because the support ring 20 not in contact with the crankshaft 3 stands and also on the clamp body 9 acting and from the coil 21 generated magnetic flux for actuating the clamping body 9 requires no contact and also no joint movement, the support ring 20 and thus the entire electromagnetic device 15 opposite the crankshaft 3 and the inner ring 12 be executed fixed. The opposite the crankshaft 3 fixed arrangement allows direct supply of the coil 21 the electromagnetic device 15 with electrical power, without a constructive or inductive transmission of electrical current to a rotating electromagnetic device 15 to need. As coils 21 There, in principle, all known but also novel electrical components are suitable, which provide a magnetic field via the clamping body 9 For example, windings of a conductor made of wire around a solid body or without solid body, but also spirally printed on printed circuit boards with or without an enclosing ferrite core.

In 6 ist eine axiale Schnittzeichnung durch ein Kurbelwellen-Nebentriebrad 2 mit einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung 8 dargestellt, wobei 7 eine perspektivische Ansicht dieser axialen Schnittzeichnung zeigt. Das Kurbelwellen-Nebentriebrad 2 ist in dieser Ausführungsform mit einem Planetengetriebe 22 ausgestattet, um neben einem Segelbetrieb, mit einer Freilaufeinrichtung 8 in Freilaufposition, und einem Generatorbetrieb, mit einer Freilaufeinrichtung 8 in einer Kupplungsposition, auch einen Starterbetrieb zu ermöglichen. Dazu ist das Planetengetriebe 22 so mit dem Nebenscheibenring 13 gekoppelt, dass eine von der elektrischen Maschine induzierte Drehbewegung mit einer Untersetzung von ca. 1:5 auf die Kurbelwelle 3 übertragen wird, um den zugehörigen Verbrennungsmotor nach einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs ohne Verzögerung starten zu können.In 6 is an axial sectional view through a crankshaft by-drive 2 with a freewheel device according to the invention 8th shown, where 7 a perspective view of this axial sectional drawing shows. The crankshaft by-drive 2 is in this embodiment with a planetary gear 22 equipped, in addition to a sailing operation, with a freewheel device 8th in freewheeling position, and a generator mode, with a freewheel device 8th in a coupling position, also to allow a starter operation. This is the planetary gear 22 so with the secondary disc ring 13 coupled, that induced by the electric machine rotational movement with a reduction of about 1: 5 to the crankshaft 3 is transmitted in order to start the associated internal combustion engine after a sailing operation of the motor vehicle without delay.

Das in dem Kurbelwellen-Nebentriebrad 2 integrierte Planetengetriebe 22 ist mit einem an der Kurbelwelle 3 fest angeordneten Planetenträger 23 versehen, der gemeinsam mit dem Innenring 11 an einer flanschartigen Verbreiterung am Kurbelwellenende 24 ausgebildet ist. Auf dem Planetenträger 23 sind drei gleichmäßig über den Umfang angeordnete Planetenräder 25 vorgesehen, die drehbar gegenüber dem Planetenträger 23 sind. Die Planetenräder 25 greifen innen in ein außenverzahntes Sonnenrad 26 ein, das auf einem am Kurbelwellenende 24 angeordneten Lager 27 drehbar gegenüber der Kurbelwelle 3 gelagert ist. Das Sonnenrad 26 ist über einen innen liegenden Zapfen 28 fest mit dem Riemenscheibenrad 13 verbunden, so dass auch das Riemenscheibenrad 13 drehbar gegenüber der Kurbelwelle 3 gelagert ist. Des Weiteren kämen die Planetenräder 25 mit einem innenverzahnten Hohlrad 29 das gemeinsam mit dem Außenring 12 ausgebildet ist.That in the crankshaft by-drive 2 integrated planetary gear 22 is with one on the crankshaft 3 Fixed planet carrier 23 provided in common with the inner ring 11 on a flange-like widening at the crankshaft end 24 is trained. On the planet carrier 23 are three planetary gears arranged evenly around the circumference 25 provided, which is rotatable relative to the planet carrier 23 are. The planet wheels 25 engage in an externally toothed sun gear 26 one on the one at the crankshaft end 24 arranged bearings 27 rotatable relative to the crankshaft 3 is stored. The sun wheel 26 is over an inside pin 28 firmly with the pulley wheel 13 connected so that also the pulley wheel 13 rotatable relative to the crankshaft 3 is stored. Furthermore, the planetary gears would come 25 with an internally toothed ring gear 29 that together with the outer ring 12 is trained.

Im Generatorbetrieb des Kraftfahrzeugs sind die Klemmkörper 9 der Freilaufeinrichtung 8 in der Kupplungsposition und verbinden so den Innenring 11 drehfest mit dem Außenring 12. Entsprechend sind auch das Hohlrad 29 und der Planetenträger 23 des Planetengetriebes 22 drehfest zueinander positioniert, so dass auch entsprechend die Planetenträger 25 und das Zahnrad 26 sowie der Riemenscheibenring 13 drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbunden sind. Daher wird im Generatorbetrieb eine Drehbewegung der Kurbelwelle 3 ohne Übersetzung auf den Riemenscheibenring 13 und damit auf den Nebentrieb 1 übertragen. Im Segelbetrieb befinden sich die Klemmkörper 9 der Freilaufeinrichtung 8 in ihrer Freilaufposition, so dass sich der Außenring 12 und das Hohlrad 29 unabhängig von der Kurbelwelle 3 bewegen können. Zwar dreht sich im Segelbetrieb der Riemenscheibenring 13 durch den Antrieb des Nebentriebs 1 mittels der elektrischen Maschine, so dass sich auch das Sonnenrad 26 mitdreht. Die Drehbewegung des Sonnenrads 26 wird auf die Planetenträger 25 und von dort auf das Hohlrad 29 übertragen. Da das Hohlrad 29 jedoch frei läuft, wird die Drehbewegung im Planetengetriebe 22 im Segelbetrieb nicht auf den mit der stehenden Kurbelwelle 3 fest verbundenen Planetenträger 23 übertragen. Dem gegenüber wird beim Starterbetrieb das Hohlrad 29 mittels einer axialen Freilaufeinrichtung (nicht gezeigt) am Motorgehäuse 30 festgelegt, so dass sich bei einem Antrieb des Riemenscheibenrings 13 durch den Nebentrieb 1 die Drehbewegung der Planetenräder 25 an dem Hohlrad 29 abstützt und zu einer Drehung des Planetenträger 23 und der damit verbundenen Kurbelwelle 3 führt. Dabei wird die Drehbewegung entsprechend dem Zähneverhältnis des Hohlrads 29 zum Sonnenrad 26 untersetzt, um an der Kurbelwelle 3 ein zum Starten des Verbrennungsmotors ausreichendes Drehmoment bereitzustellen.In generator operation of the motor vehicle, the clamping body 9 the freewheel device 8th in the coupling position, thus connecting the inner ring 11 rotatably with the outer ring 12 , Corresponding are also the ring gear 29 and the planet carrier 23 of the planetary gear 22 rotatably positioned to each other, so that also according to the planet carrier 25 and the gear 26 and the pulley ring 13 non-rotatable with the crankshaft 3 are connected. Therefore, in the generator operation, a rotational movement of the crankshaft 3 without translation on the pulley ring 13 and thus on the runner 1 transfer. In sailing operation are the clamp body 9 the freewheel device 8th in its freewheeling position, so that the outer ring 12 and the ring gear 29 independent of the crankshaft 3 can move. It is true that the pulley ring turns in sail operation 13 by driving the by-drive 1 by means of the electric machine, so that also the sun gear 26 rotates. The rotational movement of the sun gear 26 is on the planet carrier 25 and from there to the ring gear 29 transfer. Because the ring gear 29 However, free running, the rotational movement in the planetary gear 22 in sailing mode not on the one with the crankshaft standing 3 firmly connected planet carrier 23 transfer. On the other hand, during starter operation, the ring gear 29 by means of an axial freewheel device (not shown) on the motor housing 30 set, so that when driving the pulley ring 13 through the runner 1 the rotational movement of the planet gears 25 on the ring gear 29 supports and to a rotation of the planet carrier 23 and the associated crankshaft 3 leads. In this case, the rotational movement corresponding to the tooth ratio of the ring gear 29 to the sun wheel 26 stocky to the crankshaft 3 to provide sufficient torque to start the engine.

8 zeigt eine vergrößerte gedrehte Detailansicht der am Innenring 11 angeordneten Klemmkörper 9 der Freilaufeinrichtung 8 sowie der elektromagnetischen Einrichtung 15. Wie in dieser Detailansicht gut zu erkennen, ist die Spule 21 und der Tragring 20 der elektromagnetischen Einrichtung 15 mit einem geringen Spalt, aber kontaktfrei, gegenüber dem Innenring 11 und den Klemmkörpern 9 angeordnet, so dass sich der Innenring 11 und die Klemmkörper 9 unabhängig von der elektromagnetischen Einrichtung 15 bewegen können. Neben der blockweisen Anordnung der Klemmkörper 9 und den zwischen den einzelnen Blöcken frei bleibenden konvexen Aufnahmetaschen 17 des Innenrings 11 ist hier sehr gut auch der im Querschnitt runde Federring 14 und dessen Anordnung in einer halbkreisförmigen Nut 31 zu erkennen. Die halbkreisförmige Nut 31 ist dabei etwa in der Mitte der länglichen Klemmkörper 9 vorgesehen und dabei so tief ausgebildet, dass der Federring 14 gegenüber der Reibseite 18 der Klemmkörper 9 zurückversetzt ist. 8th shows an enlarged rotated detail view of the inner ring 11 arranged clamping body 9 the freewheel device 8th and the electromagnetic device 15 , As you can see in this detail view, the coil is 21 and the support ring 20 the electromagnetic device 15 with a small gap, but non-contact, against the inner ring 11 and the sprags 9 arranged so that the inner ring 11 and the clamp body 9 independent of the electromagnetic device 15 can move. In addition to the blockwise arrangement of the clamp body 9 and the remaining between the blocks free of convex receiving pockets 17 of the inner ring 11 Here is also very good, the round spring ring in cross-section 14 and its arrangement in a semicircular groove 31 to recognize. The semicircular groove 31 is about in the middle of the elongated clamp body 9 provided and designed so deep that the spring ring 14 opposite the friction side 18 the clamp body 9 is set back.

Eine stark vergrößerte Darstellung der elektromagnetischen Einrichtung 15 zeigt die Detailansicht des Schnitts durch die Freilaufeinrichtung 8 in 9. Neben den Abständen zwischen der elektromagnetischen Einrichtung 15 und dem Innenring 11 mit Klemmkörpern 9 sowie dem Außenring 12 ist in dieser Zeichnung in der hier gezeigten Freilaufposition deutlich auch der Freilaufspalt 32 zwischen den Klemmkörpern 9 und dem Außenring 12 im Bereich der Reibkontaktfläche 16 zu erkennen. Darüber hinaus veranschaulicht diese Detailansicht den magnetischen Kraftfluss 33 durch die Spule 21 bei einer Aktivierung der elektromagnetischen Einrichtung 15. Auf der Seite der Klemmkörper 9 strömt der magnetische Kraftfluss 33 ausgehend von der der Kurbelwelle zugewandten Stirnseite der Spule 21 durch den Tragring 20, durch den sich anschließenden Innenring 11 und die Klemmkörper 9 zum Außenring 12 und von dort wieder in die der Kurbelwelle 3 abgewandten Stirnseite der Spule 21. Um den Widerstand in diesem magnetischem Fluss 33 zu verringern schwenken die Klemmkörper 9 gegen die Federkraft des Federrings 14 aus ihrer geneigten Freilauf-Position in eine in Richtung des magnetischen Flusses ausgerichtete Kupplungs-Position, so dass sich die Reibseite 18 der Klemmkörper 9 und die Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12 berühren und der Freilaufspalt 32 durch die Klemmkörper 9 überbrückt wird. Dadurch reduziert sich der Widerstand für den magnetischen Kraftfluss 33. Da das magnetische Feld die Bestrebung hat den Widerstand des magnetischen Flusses 33, der in einem Festkörper, insbesondere in einem magnetisierbaren Material, geringer ist als in einem Luftspalt, ist der geringere Widerstand des magnetischen Flusses 33 in der Kupplungsposition der Klemmkörper 9 gleichzeitig auch der Antrieb zur Bewegung der Klemmkörper 9 aus der Freilaufposition in die Kupplungsposition gegen die Federkraft des Federrings 14.A greatly enlarged view of the electromagnetic device 15 shows the detailed view of the section through the freewheel device 8th in 9 , In addition to the distances between the electromagnetic device 15 and the inner ring 11 with sprags 9 as well as the outer ring 12 is clearly in this drawing in the freewheeling position shown here, the freewheeling gap 32 between the clamping bodies 9 and the outer ring 12 in the area of the friction contact surface 16 to recognize. In addition, this detailed view illustrates the magnetic flux of force 33 through the coil 21 upon activation of the electromagnetic device 15 , On the side of the clamp body 9 the magnetic flux of force flows 33 starting from the crankshaft facing end face of the coil 21 through the support ring 20 , through the adjoining inner ring 11 and the clamp body 9 to the outer ring 12 and from there back into the crankshaft 3 facing away from the end of the coil 21 , To the resistance in this magnetic flux 33 reduce the clamping body to reduce 9 against the spring force of the spring ring 14 from its inclined freewheeling position in a direction of magnetic flux oriented coupling position, so that the friction side 18 the clamp body 9 and the friction contact surface 16 of the outer ring 12 touch and the freewheeling gap 32 through the clamp body 9 is bridged. This reduces the resistance to magnetic flux 33 , Since the magnetic field has the aspiration the resistance of the magnetic flux 33 which is lower in a solid, in particular in a magnetizable material, than in an air gap, is the lower resistance of the magnetic flux 33 in the coupling position of the clamping body 9 at the same time the drive for moving the clamp body 9 from the freewheeling position in the coupling position against the spring force of the spring ring 14 ,

Im folgenden wird die Funktions- und Wirkungsweise der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung 8 näher erläutert.In the following, the function and operation of the inventive freewheel device described above 8th explained in more detail.

Die hier beschriebene Freilaufeinrichtung 8 ist in einem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 zum Antrieb eines Nebentriebs 1 mittels der Kurbelwelle 3 über einen Verbrennungsmotor angeordnet. Durch den Einsatz der Freilaufeinrichtung 8 kann der Nebentrieb 1 sowohl für einen Segelbetrieb eines Kraftfahrzeugs als auch für den herkömmlichen Generatorbetrieb genutzt werden. In der Freilaufposition der Klemmkörper 9 der Freilaufeinrichtung 8 kann der Nebentrieb 1 durch den Antrieb mittels einer elektrischen Maschine die für den Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Nebenaggregate unabhängig vom Verbrennungsmotor betreiben. In der Kupplungsposition der Klemmkörper 9 ist die Kurbelwelle 3 mit dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 gekoppelt, so dass die vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehbewegung über die Kurbelwelle 3 auf den Nebentrieb 1 übertragen wird, um im Nebentrieb 1 sowohl die Nebenaggregate anzutreiben, als auch über die elektrische Maschine Strom für das Bordnetz des Fahrzeugs und für eine Speicherung der elektrischen Energie bereitzustellen.The freewheel device described here 8th is in a crankshaft secondary drive wheel 2 for driving a secondary drive 1 by means of the crankshaft 3 arranged via an internal combustion engine. By using the freewheel device 8th can the by-drive 1 be used both for a sailing operation of a motor vehicle and for the conventional generator operation. In the freewheeling position of the clamp body 9 the freewheel device 8th can the by-drive 1 operated by the drive by means of an electric machine necessary for the operation of the vehicle ancillaries regardless of the internal combustion engine. In the coupling position of the clamp body 9 is the crankshaft 3 with the crankshaft secondary wheel 2 coupled, so that the rotational movement generated by the internal combustion engine via the crankshaft 3 on the runner 1 is transferred to the secondary drive 1 both to drive the ancillaries, as well as to provide electricity for the vehicle electrical system and for storing the electrical energy via the electric machine.

Um die Freilaufeinrichtung 8 von einer Freilaufposition in eine Kupplungsposition zu überführen und dadurch die Kurbelwelle 3 selektiv mit dem Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 zu koppeln, wird durch die elektromagnetische Einrichtung 15 ein Magnetfeld erzeugt, dass sich über den Innenring 11 und den Außenring 12 sowie die dazwischen angeordneten Klemmkörper 9 erstreckt. In einer einfachen Ausgestaltung besteht die elektromagnetische Einrichtung 15 aus einem Tragring 20 und einer in etwa parallel zu den Klemmkörpern 9 angeordneten Spule 21, so dass das mittels der Spule 21 erzeugte Magnetfeld sehr nahe an den zu bewegenden Klemmkörpern 9 positioniert ist. Darüber hinaus ist die elektromagnetische Einrichtung 15 über den Tragring 20 feststehend gegenüber dem sich drehenden Innenring 11 des ersten Kupplungspartners und Außenring 12 des zweiten Kupplungspartners positioniert, so dass eine feste Verbindung mit beispielsweise dem Motorgehäuse 30 und auch ein direkter Anschluss der Spule 21 an ein externes Stromnetz möglich ist, beispielsweise das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.To the freewheel device 8th to transfer from a freewheeling position to a clutch position and thereby the crankshaft 3 selectively with the crankshaft secondary wheel 2 to couple is through the electromagnetic device 15 creates a magnetic field that spreads over the inner ring 11 and the outer ring 12 as well as the interposed clamping body 9 extends. In a simple embodiment, the electromagnetic device 15 from a support ring 20 and one approximately parallel to the clamping bodies 9 arranged coil 21 so that by means of the coil 21 generated magnetic field very close to the moving clamping bodies 9 is positioned. In addition, the electromagnetic device 15 over the support ring 20 fixed against the rotating inner ring 11 of the first coupling partner and outer ring 12 positioned the second coupling partner, so that a firm connection with, for example, the motor housing 30 and also a direct connection of the coil 21 to an external power grid is possible, for example, the electrical system of a motor vehicle.

Der sich in dem Magnetfeld der elektromagnetischen Einrichtung 15 ergebende magnetische Fluss 33 erstreckt sich auch durch die gegenüber den Magnetfeldlinien geneigt angeordneten Klemmkörper 9 sowie den Freilaufspalt 32 zwischen den Klemmkörpern 9 und dem Außenring 12. Da das Magnetfeld bestrebt ist den Widerstand des magnetischen Kraftflusses 33 zu reduzieren, der über den Freilaufspalt 32 sehr viel größer ist als über die bevorzugt aus einem magnetisierbaren Material hergestellten Klemmkörper 9, werden durch die Wirkung des magnetischen Flusses 33 die Klemmkörper 9 aus ihrer geneigten Freilaufposition in die aufrechte Kupplungsposition aufgerichtet. Dadurch wird der Freilaufspalt 32 zwischen den zwei Kupplungspartnern überbrückt und entsprechend der Widerstand im Magnetfeld reduziert. Dabei muss der auf die Klemmkörper 9 wirkende magnetische Kraftfluss 33 zur Aufrichtung der Klemmkörper 9 größer sein als die auf die Klemmkörper 9 wirkende Federkraft des Federrings 14.Located in the magnetic field of the electromagnetic device 15 resulting magnetic flux 33 also extends through the relative to the magnetic field lines inclined arranged clamping body 9 and the freewheeling gap 32 between the clamping bodies 9 and the outer ring 12 , Since the magnetic field strives for the resistance of the magnetic power flow 33 to reduce that over the freewheeling gap 32 is much larger than via the clamping body preferably made of a magnetizable material 9 , are caused by the effect of magnetic flux 33 the clamp body 9 erected from its inclined freewheeling position in the upright coupling position. As a result, the freewheeling gap 32 bridged between the two coupling partners and correspondingly reduced the resistance in the magnetic field. It must be on the clamp body 9 acting magnetic force flow 33 for erection of the clamping body 9 be larger than that on the clamp body 9 acting spring force of the spring ring 14 ,

Nach dem selektiven Koppeln der zwei Kupplungspartner durch das Aufrichten der Klemmkörper 9 entsteht zwischen der Reibseite 18 der aufgerichteten Klemmkörper 9 und der Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12 ein Reibkontakt, so dass zwischen den zwei Kupplungspartnern ein Drehmoment übertragen werden kann, hier das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors über die Kurbelwelle 3 und das Kurbelwellen-Nebentriebsrad 2 an den Nebentrieb 1. Bei einer bidirektional wirkenden Freilaufeinrichtung 8 wird dabei das Drehmoment nur über die zur Drehmomentübertragung in diese Drehrichtung ausgebildeten bzw. angeordneten Klemmkörper 9 übertragen, während die anderen Klemmkörper funktionslos bleiben. Um einen zur Drehmomentübertragung ausreichenden Kontakt, beziehungsweise ausreichende Reibfläche zwischen Klemmkörper 9 und Außenring 12, bereitzustellen sind die Klemmkörper 9 bei einer bidirektional wirkenden Freilaufeinrichtung 8 blockweise auf dem Innenring 11 angeordnet. Die Übertragung des Drehmoments zwischen den zwei Klemmkörpern 9 führt über den Reibkontakt zwischen der Reibseite 18 der Klemmkörper 9 und der Reibkontaktfläche 16 des Außenrings 12 zu einer Selbsthemmung der Klemmkörpers in der Kupplungsposition, solange die Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern anhält. Folglich kann direkt nach dem Beginn der Drehmomentübertragung das von der elektromagnetischen Einrichtung 15 erzeugte Magnetfeld gelöscht werden und die elektromagnetische Einrichtung 15 ausgeschaltet werden. Eine Aktvierung der Klemmkörper 9 mittels der elektromagnetischen Einrichtung 15 ist daher nur direkt bei der Überführung der Klemmkörper 9 aus der Freilaufposition in die Kupplungsposition notwendig, während in der übrigen Betriebszeit des Generatorbetriebs, aber auch während des Segelbetriebs eine Stromversorgung der elektromagnetischen Einrichtung 15 bzw. der Spule 21 nicht notwendig ist. Entsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 8 trotz eines für den Aufbau des Magnetfelds über die Klemmkörper 9 notwendigen relativ hohen Energieimpulses im Vergleich zu herkömmlichen aktiv aktuierten Freilaufeinrichtungen eine Energieeinsparung bei einem gleichzeitig einfachen Aufbau, da eine Aktuierungsenergie nur in den kurzen Momenten der Überführung der Klemmkörper 9 in die Kupplungsposition notwendig ist und die Kupplungspartner in der Kupplungsposition inhärent über die Klemmkörper 9 miteinander verbunden sind.After the selective coupling of the two coupling partners by the erection of the clamping body 9 arises between the friction side 18 the erected clamp body 9 and the friction contact surface 16 of the outer ring 12 a frictional contact, so that a torque can be transmitted between the two clutch partners, here the drive torque of the internal combustion engine via the crankshaft 3 and the crankshaft secondary wheel 2 to the runner 1 , In a bidirectional freewheel device 8th In this case, the torque is only on the trained for the transmission of torque in this direction of rotation or arranged clamping body 9 transferred while the other clamp body remain functionless. To a sufficient for torque transmission contact, or sufficient friction between clamping body 9 and outer ring 12 to provide the clamp body 9 in a bidirectional freewheel device 8th Blockwise on the inner ring 11 arranged. The transmission of torque between the two clamp bodies 9 leads over the frictional contact between the friction side 18 the clamp body 9 and the friction contact surface 16 of the outer ring 12 to a self-locking of the clamp body in the clutch position, as long as the torque transmission between the two clutch partners stops. Consequently, immediately after the beginning of the torque transmission, that of the electromagnetic device 15 generated magnetic field are deleted and the electromagnetic device 15 turned off. An activation of the clamping body 9 by means of the electromagnetic device 15 is therefore only directly at the transfer of the clamp body 9 from the freewheeling position into the coupling position necessary, while in the remaining operating time of the generator operation, but also during the sailing operation, a power supply of the electromagnetic device 15 or the coil 21 is not necessary. Accordingly, the freewheel device according to the invention allows 8th despite one for the construction of the magnetic field via the clamping body 9 necessary relatively high energy impulse compared to conventional actively actuated freewheel devices energy savings in a simple design, as an actuation only in the short moments of transfer of the clamp body 9 in the coupling position is necessary and the coupling partners in the coupling position inherently on the clamp body 9 connected to each other.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3911075 A1 [0004] DE 3911075 A1 [0004]
  • DE 10327213 A1 [0004] DE 10327213 A1 [0004]

Claims (15)

Freilaufeinrichtung (8) zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner mit mindestens einem Klemmkörper (9) der zwischen den zwei Kupplungspartnern angeordnet und von einer Freilaufposition in eine Kupplungsposition überführbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Einrichtung (15) zum Aktuieren des mindestens einen Klemmkörpers (9) vorgesehen ist, die mittels eines auf den mindestens einen Klemmkörper (9) wirkenden magnetischen Flusses den mindestens einen Klemmkörper (9) von der Freilaufposition in die Kupplungsposition überführt.Freewheel device ( 8th ) for selectively connecting two coupling partners with at least one clamping body ( 9 ) which is arranged between the two coupling partners and can be transferred from a freewheeling position into a coupling position; characterized in that an electromagnetic device ( 15 ) for actuating the at least one clamping body ( 9 ) is provided, which by means of a on the at least one clamping body ( 9 ) acting magnetic flux the at least one clamping body ( 9 ) transferred from the freewheeling position to the coupling position. Freilaufeinrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkörper (9) zumindest zum Teil aus einem magnetisierbaren Material, bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material, hergestellt ist.Freewheel device ( 8th ) according to claim 1, characterized in that the at least one clamping body ( 9 ) is made at least in part of a magnetizable material, preferably of a ferromagnetic material. Freilaufeinrichtung (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkörper (9) in der Kupplungsposition selbsthaltend ausgebildet ist.Freewheel device ( 8th ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one clamping body ( 9 ) is formed self-holding in the coupling position. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klemmkörper (9) schwenkbar an einem der zwei Kupplungspartner angeordnet ist und in der Kupplungsposition in einem Reibkontakt oder Formschlusskontakt mit dem anderen der zwei Kupplungspartner steht.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one clamping body ( 9 ) is pivotally mounted on one of the two coupling partners and is in the coupling position in a frictional contact or positive engagement with the other of the two coupling partners. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, die den mindestens einen Klemmkörper (9) in der Freilaufposition hält und/oder von der Kupplungsposition in die Freilaufposition überführt.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a restoring device is provided which the at least one clamping body ( 9 ) holds in the freewheeling position and / or transferred from the clutch position to the freewheeling position. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungspartner zur Drehmomentübertragung in zwei Drehrichtungen ausgebildet sind, wobei die zwei Kupplungspartner mittels des mindestens einen Klemmkörpers (9) in der Kupplungsposition selektiv in der einen Drehrichtung oder der anderen Drehrichtung verbunden sind.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two coupling partners are designed for torque transmission in two directions of rotation, wherein the two coupling partners by means of the at least one clamping body ( 9 ) in the coupling position are selectively connected in one direction of rotation or the other direction of rotation. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Einrichtung (15) unabhängig von den zwei Kupplungspartnern angeordnet ist, insbesondere feststehend gegenüber den zur Drehmomentübertragung bewegbar angeordneten zwei Kupplungspartnern.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electromagnetic device ( 15 ) is arranged independently of the two coupling partners, in particular fixedly opposite the two clutch partners movably arranged for transmitting torque. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kupplungspartner konzentrisch zueinander angeordnet sind und mehrere Klemmkörper (9) zwischen den zwei Kupplungspartnern vorgesehen sind, wobei die Klemmkörper (9) in der Freilaufposition auf dem inneren ersten Kupplungspartner mit einem Freilaufspalt (32) zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner angeordnet sind, und wobei die Klemmkörper (9) in der Kupplungsposition in einem Reibkontakt oder Formschlusskontakt zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner stehen, um die zwei Kupplungspartner miteinander zu verbinden.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two coupling partners are arranged concentrically to each other and a plurality of clamping body ( 9 ) are provided between the two coupling partners, wherein the clamping body ( 9 ) in the freewheeling position on the inner first coupling partner with a freewheeling gap ( 32 ) are arranged to the outer second coupling partner, and wherein the clamping body ( 9 ) are in the coupling position in a frictional contact or positive contact with the outer second coupling partner to connect the two coupling partners together. Freilaufeinrichtung (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (9) nierenförmig ausgebildet sind, wobei die nierenförmigen Klemmkörper (9) bevorzugt blockweise auf dem inneren ersten Kupplungspartner angeordnet sind und jeder Block einer der zwei Drehrichtungen der konzentrisch zueinander angeordneten zwei Kupplungspartnern zugeordnet ist.Freewheel device ( 8th ) according to claim 8, characterized in that the clamping body ( 9 ) kidney-shaped, wherein the kidney-shaped clamping body ( 9 ) are preferably arranged block by block on the inner first coupling partner and each block is associated with one of the two directions of rotation of the concentrically arranged two coupling partners. Freilaufeinrichtung (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nierenförmigen Klemmkörper (9) beim Überführen von der Freilaufposition in die Kupplungsposition eine Schwenkbewegung ausführen.Freewheel device ( 8th ) according to claim 9, characterized in that the kidney-shaped clamping body ( 9 ) perform a pivoting movement when transferring from the freewheeling position to the coupling position. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere erste Kupplungspartner mit mehreren konvexen Aufnahmetaschen (17) ausgebildet ist, in denen die Klemmkörper (9) zumindest teilweise aufgenommen sind.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the inner first coupling partner with a plurality of convex receiving pockets ( 17 ) is formed, in which the clamping body ( 9 ) are at least partially included. Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Rückstelleinrichtung ein Federelement (14) vorgesehen ist, insbesondere ein umlaufender elastischer Ring, das die Klemmkörper (9) in der Freilaufposition auf dem inneren ersten Kupplungspartner mit einem Freilaufspalt (32) zu dem äußeren zweiten Kupplungspartner hält und/oder die Klemmkörper (9) von der Kupplungsposition in die Freilaufposition auf dem inneren ersten Kupplungspartner überführt.Freewheel device ( 8th ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that as restoring means a spring element ( 14 ) is provided, in particular a circumferential elastic ring, which the clamping body ( 9 ) in the freewheeling position on the inner first coupling partner with a freewheeling gap ( 32 ) holds to the outer second coupling partner and / or the clamping body ( 9 ) transferred from the clutch position to the freewheeling position on the inner first clutch partner. Freilaufeinrichtung (8) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (9) mit einer Nut (31) versehen sind in der das Federelement (14) angeordnet ist.Freewheel device ( 8th ) according to claim 12, characterized in that the clamping body ( 9 ) with a groove ( 31 ) are provided in the spring element ( 14 ) is arranged. Getriebeeinheit, insbesondere zur Kopplung einer Kurbelwelle (3) eines Verbrennungsmotors mittels eines schaltbaren Planetengetriebes (22) mit einer in einem Nebentrieb (1) angeordneten elektrischen Maschine, mit einer Freilaufeinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Gear unit, in particular for coupling a crankshaft ( 3 ) of an internal combustion engine by means of a switchable planetary gear ( 22 ) with one in a secondary drive ( 1 ) arranged electric machine, with a freewheel device ( 8th ) according to one of claims 1 to 13. Verfahren zum selektiven Verbinden zweier Kupplungspartner einer Freilaufeinrichtung (8) mit mindestens einem Klemmkörper (9) und einer elektromagnetischen Einrichtung (15) zum Aktuieren des mindestens einen Klemmkörper (9) mit den Schritten: – Erzeugen eines Magnetfeldes durch die elektromagnetische Einrichtung (15), wobei der mindestens eine Klemmkörper (9) in dem Magnetfeld angeordnet ist; – Aufrichten des mindestens einen Klemmkörpers (9) aus der Freilaufposition in die Kupplungsposition zur Überbrückung des Freilaufspalts (32) zwischen den zwei Kupplungspartnern; – Koppeln der zwei Kupplungspartner durch den mindestens einen Klemmkörper (9); – Übertragen eines Drehmoments zwischen den zwei Kupplungspartnern; – Selbsthemmung des mindestens einen Klemmkörpers (9) in der Kupplungsposition mittels der Drehmomentübertragung zwischen den zwei Kupplungspartnern; – Abschalten des Magnetfeldes.Method for selectively connecting two coupling partners of a freewheel device ( 8th ) with at least one clamping body ( 9 ) and one electromagnetic device ( 15 ) for actuating the at least one clamping body ( 9 ) comprising the steps of: - generating a magnetic field by the electromagnetic device ( 15 ), wherein the at least one clamping body ( 9 ) is disposed in the magnetic field; Erecting the at least one clamping body ( 9 ) from the freewheeling position to the coupling position for bridging the freewheeling gap ( 32 ) between the two coupling partners; - coupling the two coupling partners by the at least one clamping body ( 9 ); - Transferring a torque between the two clutch partners; Self-locking of the at least one clamping body ( 9 ) in the coupling position by means of the torque transmission between the two clutch partners; - switching off the magnetic field.
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RU2708416C1 (en) * 2018-09-04 2019-12-06 Дмитрий Леонидович Егоров Mechanism for conversion of non-uniform movement of two and more working elements of device into uniform rotation of output shaft of this device with protection function and operation thereof (embodiments)

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