EP2370706A1

EP2370706A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: EP2370706A1
Application number: EP09760140A
Authority: EP
Inventors: Tomas Smetana; Fritz Wiesinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-10-05
Also published as: WO2010060873A1; DE102008059188A1

Abstract

Eine formschlüssige Freilaufkupplung umfasst ein Antriebselement (2), welches eine Anzahl Taschen (6) aufweist, - ein angetriebenes Element (3), welches eine den Taschen (6) gegenüberliegende Raststruktur (7) aufweist, eine Anzahl jeweils zumindest teilweise in einer Tasche (6) angeordneter, zum Eingriff in die Raststruktur (7) vorgesehener, gegen diese angefederter Klemmplatten (5), - ein relativ zur Tasche (6) verlagerbares Gleitelement (8), welches derart mit der Klemmplatte (5) sowie mit dem angetriebenen Element (3) zusammenwirkt, dass die Klemmplatte (5) in einer ersten Bewegungsrichtung des Antriebselements (2) relativ zum angetriebenen Element (3) in die Raststruktur (7) eingerastet ist, während sie in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung vollständig von der Raststruktur (7) abgehoben ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Freilaufkupplung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine auch als Klinkensperre bezeichnete formschlüssige Freilaufkupplung.

Hintergrund der Erfindung

Aus der US 6,332,520 B1 ist eine formschlüssige Freilaufkupplung bekannt, die mit einzelnen, jeweils in einer Tasche angeordneten Klinken arbeitet. Jede Klinke besitzt einen Querschnitt, der in einem Bereich in der Mitte zwischen einander gegenüberliegenden Druckbelastungslagerflächen dicker ist. Mit diesem Querschnitt soll die Wahrscheinlichkeit des Versagens der Klinke während einer hohen statischen Belastung verringert sein. Weiter wird durch die in der Mitte verdickte Form der Klinke ein Schwenkgrat zur Verfügung gestellt, der dem Zweck dient, die Klinkenbewegung während des Übergangs von einem frei drehenden Modus in einen Eingriffsmodus zu steuern. Unabhängig von dem Modus, in welchem sich die aus der US 6,332,520 B1 bekannte Freilauf- kupplung befindet, ist die Klinke durch die Kraft einer Feder, beispielsweise einer Z-förmigen Feder, belastet. Die Klinken erzeugen hierdurch im frei drehenden Modus ein typisches, klickendes Geräusch.

Bei einem aus der US 6,338,403 B1 bekannten, als Leitrad-Freilauf in einem Drehmomentwandler vorgesehenen Klinkenfreilauf sollen klickende Geräusche dadurch verhindert werden, dass die Klinken fliehkraftabhebend sind. Bei einer aus der DE 600 26 062 T2 bekannten Freilaufkupplung soll ein Schlagen von Klinken, dort als Streben bezeichnet, durch fließendes Schmiermittel verhindert werden. Ähnlich wie beim Abheben von Klinken durch Fliehkraft tritt dieser Effekt jedoch höchstens auf, wenn eine Mindestdrehzahl über- schritten ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssige Freilaufkupplung anzugeben, welche sich bei hohen übertragbaren Kräften durch ein besonders günstiges Geräuschverhalten in einem weiten Drehzahlbereich, insbesondere auch im Leerlaufbetrieb, auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine formschlüssige Freilaufkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Freilaufkupplung kann als rotative Freilaufkupplung oder als lineare Freilaufkupplung ausgebildet sein, wobei zwei relativ zueinander rotierbare bzw. linear verschiebbare Elemente als Antriebselement sowie als angetriebenes Element bezeichnet werden. Die Bezeichnungen „Antriebselement" und „angetriebenes Element" sind lediglich zur begrifflichen Unterscheidung gewählt und beinhalten keine Aus- sage darüber, welches der genannten Elemente vom anderen Element angetrieben wird oder sich an diesem abstützt.

Das Antriebselement weist eine Anzahl Taschen auf, während das angetriebene Element eine den Taschen gegenüberliegende Raststruktur aufweist. In einem zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement, das heißt dem angetriebenen Element, gebildeten Spaltraum befinden sich Klemmplatten, wobei jede Klemmplatten zumindest teilweise innerhalb einer Tasche an- geordnet ist. Die Klemmplatten sind zum Eingriff in die Raststruktur vorgesehen und gegen diese angefedert.

Die Freilaufkupplung weist weiter mindestens ein relativ zu einer Tasche verla- gerbares Gleitelement auf, welches derart mit der Klemmplatte sowie mit dem angetriebenen Element zusammenwirkt, dass die Klemmplatte in einer ersten Bewegungsrichtung des Antriebselements relativ zum angetriebenen Element, das heißt bei gesperrter Freilaufkupplung, in die Raststruktur eingerastet ist, während sie in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung, das heißt im Frei- laufbetrieb, vollständig von der Raststruktur abgehoben ist. Das Gleitelement ist gegenüber dem Antriebselement begrenzt und gegenüber dem angetriebenen Element unbegrenzt beweglich.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Gleitelement als Schleppkäfig ausgebildet, welcher für jede Klemmplatte eine Öffnung aufweist. Hierbei können alle Klemmplatten durch ein einziges Federband gegen die Raststruktur angefedert sein. Ebenso ist es möglich, jede Klemmplatte gesondert mithilfe einer Feder gegen die Raststruktur anzufedern. Im Fall einer linearen Freilaufkupplung hat der Schleppkäfig die Form einer Leiter; im Fall einer rotativen Freilaufkupplung ist der Schleppkäfig ringförmig.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wirkt mit jeder Klemmplatte ein separates Gleitelement, nämlich eine Gleitplatte, zusammen. Hierbei ist die Klemmplatten vorzugsweise in einer Klemmwanne angeordnet, welche in einer Ta- sehe des Antriebselements fixiert ist. Diese Bauform hat den Vorteil, dass das Antriebselement im Vergleich zur Klemmwanne aus einem relativ gering belastbaren Material, beispielsweise aus Kunststoff, Leichtmetall oder ungehärtetem Stahl, gefertigt sein kann. An der Klemmwanne ist die Gleitplatte in bevorzugter Ausgestaltung unverlierbar, vorzugsweise mithilfe von zwei die Klemm- wanne umgreifenden Seitenteilen, linear beweglich geführt.

Unabhängig davon, ob ein einziges Gleitelement, nämlich ein so genannter Schleppkäfig, mit allen Klemmplatten zusammenwirkt, oder jeder Klemmplatte eine gesonderte Gleitplatte zugeordnet ist, ist jede Klemmplatte im Querschnitt vorzugsweise punktsym metrisch. Eine tragende Fläche der Klemmplatte ist zur Übertragung einer Kraft auf eine Sperrfläche der Raststruktur vorgesehen und vorzugsweise derart abgerundet, dass eine gekrümmte Kontur der tragenden Fläche einen Bogen eines Kreises beschreibt, welcher in einer Ebene liegt, in der sich die Klemmplatte erstreckt. Im gesperrten Zustand der Freilaufkupplung liegt die Klemmplatte vorzugsweise mit einer Schmiegung von mindestens 101 Prozent, maximal bevorzugt 105 Prozent, an der Sperrfläche an. Als Schmiegung wird in diesem Fall das Verhältnis zwischen dem Radius eines die Kontur der Sperrfläche beschreibenden Kreises und dem Radius des die tragende Fläche der Klemmplatte beschreibenden Kreises bezeichnet. Dadurch, dass die tragende Fläche der Klemmplatte nicht plan an der Sperrfläche der Rastkontur anliegt, ist die Freilaufkupplung relativ unempfindlich gegenüber Winkelfehlern zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element: Auch in Fällen, in denen die Symmetrieachse des Antriebselementes nicht genau mit der Symmetrieachse des angetriebenen Elementes zusammenfällt, wird die Kraft zwischen der Klemmplatte und der Raststruktur des angetriebenen Elementes hauptsächlich im Bereich der Mitte der tragenden Fläche der Klemmplatte übertragen.

Jede Anordnung aus einer Klemmwanne, einer in dieser aufgenommenen Klemmplatte, einer an der Klemmwanne geführten Gleitplatte und einem Federelement, welches vorzugsweise sowohl an der Gleitplatte als auch an der Klemmplatte angreift, stellt eine als Klemmeinheit bezeichnete Baueinheit dar, deren genannte Einzelteile verliersicher miteinander gekoppelt sind. Eine solche Klemmeinheit ist in identischer Bauform wahlweise für einen linearen Freilauf oder einen rotativen Freilauf verwendbar. Je nach zu übertragenden Kräften beziehungsweise Drehmomenten umfasst der Freilauf eine geringere oder größere Anzahl an Klemmeinheiten.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ausschnittsweise in einem Querschnitt ein erstes Ausführungs- beispiel einer Freilaufkupplung in gesperrtem Zustand,

Fig. 2 die Freilaufkupplung nach Fig. 1 in freilaufendem Zustand,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung in ge- sperrtem Zustand,

Fig. 4 ein Federband der Freilaufkupplung nach Fig. 3,

Fig. 5 die Freilaufkupplung nach Fig. 3 in freilaufendem Zustand,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung,

Fig. 7 ein Federband der Freilaufkupplung nach Fig. 6,

Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung,

Fig. 9 ein Federband der Freilaufkupplung nach Fig. 8,

Fig. 10 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung,

Fig. 11 ein Federband der Freilaufkupplung nach Fig. 10,

Fig. 12 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung,

Fig. 13 ein Federband der Freilaufkupplung nach Fig. 12,

Fig. 14 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Freilaufkupplung in gesperrtem Zustand, Fig. 15 die Freilaufkupplung nach Fig. 14 in freilaufendem Zustand,

Fig. 16 schematisch ein Detail einer Klemmplatte sowie einer daran an- schließenden Struktur der Freilaufkupplung nach Fig. 14,

Fig. 17-22 in verschiedenen Ansichten eine Klemmeinheit eines achten Ausführungsbeispiels einer Freilaufkupplung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine in Figur 1 ausschnittsweise im Querschnitt dargestellte Freilaufkupplung 1 weist ein Antriebselement 2 und ein angetriebenes Element 3 auf, zwischen welchen ein Spaltraum 4 gebildet ist. Das Antriebselement 2 ist mit einem Leitrad eines Drehmomentwandlers fest verbunden oder identisch, während es sich bei dem angetriebenen Element 3 um eine Wellenscheibe handelt. Die Freilaufkupplung 1 ist insgesamt als formschlüssige axiale Klinkensperre aufgebaut. Der Spaltraum 4 liegt in einer zur Rotations- oder Symmetrieachse des Antriebselementes 2 und des angetriebenen Elementes 3 normalen Ebene. In Figur 1 ist die Freilaufkupplung 1 im gesperrten Zustand dargestellt; eine auf das Antriebselement 2 sowie auf das angetriebene Element 3 wirkende Kraft ist mit F bezeichnet, wobei die entsprechenden Kraftvektoren tangential, bezogen auf die Achse der Freilaufkupplung 1 , ausgerichtet sind. Die Kraft F wird zwischen den Elementen 2,3 übertragen mittels einer Klemmplatte 5, welche in einer Tasche 6 des Antriebselements 2 angeordnet ist und in eine Raststruk- tur 7 des angetriebenen Elementes 3 eingreift. Insgesamt weist die Freilaufkupplung 1 eine Mehrzahl an Klemmplatten 5, in der Regel mindestens drei Stück, auf. Weiter befinden sich im Spaltraum 4 ein als Schleppkäfig ausgebildetes Gleitelement 8, ein Wälzkörper 9, welcher durch eine erste Feder 10 belastet ist, sowie eine zweite Feder 11. Hierbei drückt die letztgenannte Feder 11 die Klemmplatte 5 in Richtung zur eingerasteten Position, während die erste Feder 10 den Wälzkörper 9, beispielsweise eine Kugel oder Rolle, derart in einen keilförmigen Raum zwischen die Klemmplatte 5 und das Gleitelement 8 drückt, dass das Gleitelement 8 an das angetriebene Element 3 gepresst wird. Die Klemmplatte 5 weist 2 tragende Flächen 12,13 auf, welche zumindest annähernd normal zur Tangentialrichtung, das heißt zu den Kraftvektoren F, ausge- richtet sind und an einer Sperrfläche 14 innerhalb der Tasche 6 beziehungsweise an einer Sperrfläche 15 der Raststruktur 7 anliegen.

Beim Übergang vom gesperrten Zustand (Figur 1 ) zum freilaufenden Zustand (Figur 2) wird das Gleitelement 8, welches am angetriebenen Element 3 reibt, relativ zum Antriebselement 2 verdreht, wobei die Bewegungsrichtung des angetriebenen Elementes 3 relativ zum Antriebselement 2 in Figur 2 mit x bezeichnet ist. Durch die Verdrehung des ringförmigen Gleitelementes 8 wird die Klemmplatte 5 in die Tasche 6 verdrängt, so dass sie vollständig von der Raststruktur 7 abgehoben ist. Damit ist ein Freilaufbetrieb ohne klickende oder rat- sehende Geräusche, wie sie ansonsten für formschlüssig wirkende Freiläufe typisch sind, möglich. Auch beim Einrasten zeichnet sich der Freilauf 1 durch eine nur geringe Geräuschentwicklung aus.

Eine in Fig. 3 dargestellte Freilaufkupplung 1 stellt im Unterschied zum Ausfüh- rungsbeispiel nach Fig. 1 eine radiale Freilaufkupplung dar. Das Antriebselement 2 ist in diesem Fall als Außenring und das angetriebene Element 3 als Innenring gestaltet, wobei sich die Klemmplatten 5 und das Gleitelement 8, nämlich ein Schleppkäfig, radial zwischen dem Antriebselement 2 und dem angetriebenen Element 3 befinden. Weiter befindet im ringförmigen Spalt- räum 4 sich ein einziges, sämtliche Klemmplatten 5 anfederndes, einzelne Federzungen 16 aufweisendes Federband 17, welches in Fig. 4 gesondert dargestellt ist. In Fig. 5 ist die Freilaufkupplung 1 nach Fig. 3 im Freilaufbetrieb, mit von der Raststruktur 7 vollständig abgehobenen Klemmplatten 5 dargestellt, wobei das freilaufende Element 3 mit einer Winkelgeschwindigkeit ω rotiert. Die Klemmplatten 5 der Freilaufkupplung 1 nach Fig. 3 weisen einen punktsymmetrischen sowie bezüglich zweier Achsen, nämlich einer in Längsrichtung der Klemmplatte 5 verlaufenden sowie einer hierzu orthogonalen Achse, sym- metrischen Querschnitt auf. Damit ist eine einfache Montage der Freilaufkupplung 1 ohne Gefahr von Fehlausrichtungen der Klemmplatten 5 möglich.

Klemmplatten 5 mit einem vollsymmetrischen Querschnitt sind auch im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 vorgesehen. Diese Freilaufkupplung 1 ist - ebenso wie die Variante nach Figur 1 - als axiale Klinkensperre aufgebaut. Abweichend von der vereinfachten Darstellung nach Fig. 7 ist das Federband 17 der Freilaufkupplung 1 nach Figur 6 derart ringförmig zu einer Scheibe gebogen, dass es im Wesentlichen in einer Ebene, nämlich einer zur Rotationsachse der Freilaufkupplung 1 normalen Ebene, liegt, wobei die Federzungen 16 in die axiale Richtung auslenkbar sind. Es unterscheidet sich somit grundsätzlich von der Ausführungsform nach den Figuren 3 bis 5, bei welcher das Federband 17 im Wesentlichen die Wandung eines Zylinders beschreibt und die Auslenkung der Federzungen 16 in radiale Richtung erfolgt.

Auch die Ausführungsformen nach den Figuren 8,10 und 12 zeigen jeweils eine axial wirkende formschlüssige Freilaufkupplung 1. In der Variante nach Figur 8 ist durch die Kontur der Klemmplatten 5 deren Halt in Federband 17 verbessert. Ebenso ist durch diese Gestaltung das Einrasten der Klemmplatten 5 beim Übergang vom Freilaufbetrieb in den gesperrten Betrieb der Freilaufkupplung 1 optimiert. Durch die punktsymmetrische Querschnittsgestaltung sind die Klemmplatten 5 ausschließlich lagerichtig in die Freilaufkupplung 1 einsetzbar. Dies gilt auch für die Ausführungsformen nach den Figuren 10 und 12. In diesen Fällen beschreiben im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 8 die tragenden Flächen 12,13 der Klemmplatten 5 sowie die mit diesen direkt zusammenwirkenden Sperrflächen 14,15 im Querschnitt jeweils einen Abschnitt einer Geraden. Dies erlaubt eine besonders rationelle Herstellung der Klemmplatten 5 sowie des Antriebselementes 2 und des angetriebenen Elementes 3. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 12 ist das Gleitelement 8, auch als Schleppkäfig bezeichnet, als Metallteil durch Blechumformung hergestellt. Wie ein Vergleich mit den Ausführungsformen nach den Figuren 6,8 und 10 zeigt, ermöglichen im Querschnitt doppelt abgewinkelte Stege 18 des Schleppkäfig 8 eine besonders dichte Anordnungen der Klemmplatten 5 und damit eine Übertragung eines besonders hohen Drehmomentes im in Figur 12 sichtbaren gesperrten Zustand der Freilaufkupplung 1. In jeder einen Schleppkäfig als Gleitelement 8 aufweisenden Ausführungsform ist prinzipiell die Möglichkeit gegeben, den Schleppkäfig 8 derart festzuhalten, dass die Klemmplatten 5 von der Raststruktur 7 abgehoben sind und somit die Freilauffunktion außer Kraft gesetzt ist. Das Festhalten des Gleitelementes 8 bei einer solchen schaltbaren Freilaufkupplung 1 kann beispielsweise mithilfe eines mechanischen, eines elektromechanischen oder eines magnetischen Aktuators erfolgen.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 und 15 unterscheidet sich von den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen dadurch, dass in das nur gestrichelt angedeutete Antriebselement 2 einzelne Klemmwannen 19 eingesetzt sind, in welchen jeweils eine Klemmplatte 5 angeordnet ist. Die Freilaufkupplung 1 sperrt, wenn auf das Antriebselement 2 und auf das angetriebene Element 3 Kräfte inTranslationsrichtung T wirken und befindet sich im Freilaufbetrieb, wenn das Antriebselement 2 und das angetriebene Element 3 relativ zueinander - wie in Fig. 15 angedeutet - mit Winkelgeschwindigkeit ω rotieren. Die prinzipielle Funktionsweise der Anzahl Klemmwannen 19 aufweisenden Freilaufkupplung 1 unterscheidet sich nicht von denjenigen Ausführungsfor- men, bei welchen die Klemmplatten 5 direkt in die Taschen 6 des Antriebselementes 2 eingelegt sind. Alle Querschnittsformen von Klemmplatten 5, die für Freilaufkupplungen 1 ohne Klemmwannen geeignet sind, sind ebenso für die Bauform nach den Figuren 14 und 15 geeignet. Eine schematische, ausschnittsweise Draufsicht auf eine Klemmplatte 5 sowie die daran anschließen- de Raststruktur 7 verdeutlicht in Fig. 16 die Schmiegung, mit welcher die tragende Fläche 12 der Klemmplatte 5 an der Sperrfläche 14 anliegt. Der Mittelpunkt eines Kreises, der durch die Kontur der tragenden Fläche 12 beschrieben wird, ist hierbei mit M bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 17 bis 22 ist die Klemmplatte 5 ebenfalls in einer Klemmwanne 19 angeordnet, welche zum Einsetzen in eine Tasche 6 des mechanisch vergleichsweise gering belastbaren Antriebselemen- tes 2 vorgesehen ist. An der dem angetriebenen Element 3 zugewandten, offenen Seite der Klemmwanne 19 ist an dieser ein Gleitelement 8 verschiebbar geführt. Hierbei umgreifen Seitenteile 20, 21 des Gleitelementes 8 derart die Klemmwanne 19, dass eine lineare Gleitlagerung 22 gebildet ist. Zur Anfede- rung des Gleitelementes 8 an das angetriebene Element 3 ist ein in die Klemmwanne 19 eingesetztes Federelement 23 vorgesehen, welches zwei äußere Federzungen 24 und eine innere Federzunge 25 aufweist. Hierbei greifen die äußeren Federzungen 24 direkt am Gleitelement 8 an, während die innere Federzunge 25 an der Klemmplatte 5 angreift.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 und 15 ist die Klemmplatte 5 der Freilaufkupplung 1 gemäß den Figuren 17 bis 22 im Querschnitt beidseitig, das heißt sowohl am in der Klemmwanne 19 aufgenommenen Ende als auch am zum Eingriff in die Raststruktur 7 vorgesehenen Ende, abgerundet, wobei in beiden Fällen die Kontur der Klemmplatte 5 einen Bogen 26,27 beschreibt, welcher sich über mehr als 180° erstreckt. Die durch die Klemmwanne 19 bereitgestellte Sperrfläche 14, an welcher die Klemmplatte 5 im Bereich des Bogens 26 anliegt, ist - der Form der Klemmplatte 5 angepasst - ebenfalls abgerundet. Diese Abrundung ist orthogonal zu der anhand Figur 16 erläuterten Abrundung der tragenden Fläche 12 ausgebildet.

Ein Abheben der Klemmplatte 5 von der Klemmwanne 19 im Bereich der Sperrfläche 14 ist höchstens geringfügig möglich, da das Gleitelement 8 in diesem Bereich eine in Richtung zum Boden der Klemmwanne 19 ausgebildete Vertiefung 28 aufweist. Im Bereich des zweiten Bogens 27 der Klemmplatte 5 weist das Gleitelement 8 eine weitere Vertiefung 29 auf, welche den Zweck hat, ein Eintauchen der Klemmplatte 5 in die Klemmwanne 19 begrenzt zu ermöglichen. Bei weitestmöglich in die Klemmwanne 19 eingetauchter und damit von der Raststruktur 7 abgehobener Klemmplatte 5, das heißt im Freilaufbetrieb der formschlüssigen Freilaufkupplung 1 , schlägt das Gleitelement 8 an einem durch die Klemmwanne 19 bereitgestellten Anschlag 30 an. Im Vergleich zur Ausdehnung der Klemmwanne 19 ist das Gleitelement 8 nur relativ geringfügig verschiebbar, wobei ein schnelles Umschalten zwischen freilaufendem und gesperrtem Betrieb der Freilaufkupplung 1 möglich ist. Der Backlash genannte Winkel, um welchen die Freilaufkupplung 1 im Fall der Ausbildung als rotativer Freilauf beim Sperren zurückgedreht werden kann, beträgt nur etwa 3° bis 15°. Der geringe Backlash sorgt maßgeblich dafür, dass der Übergang vom freilaufenden und in den gesperrten Zustand geräuscharm erfolgt.

Die Klemmwanne 19 ist rationell als gezogenes, einsatzgehärtetes Stahlteil herstellbar, während die Klemmplatte 5 in bevorzugter Ausgestaltung gezogen und durchgehärtet ist. Das Gleitelement 8 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt und nitrocarburiert. Alternativ sind Buntmetalllegierungen zur Fertigung des Gleitelementes 8 geeignet. Zur Herstellung des als Blattfeder ausgebildeten Federelementes 23 wird bevorzugt ein nichtrostender Stahl verwendet. Damit sind alle Komponenten der Klemmeinheit nach den Figuren 17 bis 22 aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Zur Herstellung des Antriebselementes 2, in welchem die Klemmwannen 19 fixiert sind, sind dagegen außer Stahl, insbesondere nicht gehärtetem Stahl, auch Kunststoffe oder Leichtmetalllegierungen geeignet.

Bezugszeichen

1 Freilaufkupplung

2 Antriebselement

3 angetriebenes Element

4 Spaltraum

5 Klemmplatte

6 Tasche

7 Raststruktur

8 Gleitelement

9 Wälzkörper

10 Feder

11 Feder

12 tragende Fläche

13 tragende Fläche

14 Sperrfläche

15 Sperrfläche

16 Federzunge

17 Federband

18 Steg

19 Klemmwanne

20 Seitenteil

21 Seitenteil

22 lineare Gleitlagerung

23 Federelement

24 äußere Federzunge

25 innere Federzunge

26 Bogen

27 Bogen

28 Vertiefung

29 Vertiefung

30 Anschlag ω Winkelgeschwindigkeit

F Kraft

M Mittelpunkt T Translationsrichtung

X

Claims

Patentansprüche

1. Formschlüssige Freilaufkupplung, mit einem Anthebselement (2), welches eine Anzahl Taschen (6) auf- weist, einem angetriebenen Element (3), welches eine den Taschen (6) gegenüberliegende Raststruktur (7) aufweist, einer Anzahl jeweils zumindest teilweise in einer Tasche (6) angeordneter, zum Eingriff in die Raststruktur (7) vorgesehener, ge- gen diese angefederter Klemmplatten (5), einem relativ zur Tasche (6) verlagerbaren Gleitelement (8), welches derart mit der Klemmplatte (5) sowie mit dem angetriebenen Element (3) zusammenwirkt, dass die Klemmplatte (5) in einer ersten Bewegungsrichtung des Antriebselements (2) relativ zum angetriebenen Element (3) in die Raststruktur (7) eingerastet ist, während sie in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung vollständig von der Raststruktur (7) abgehoben ist.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (8) als sämtliche Klemmplatten (5) aufnehmender Schleppkäfig ausgebildet ist.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Klemmplatten (5) durch ein einziges Federband (17) gegen die Rast- struktur (7) angefedert sind.

4. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Klemmplatte (5) mittels einer gesonderten Feder (11 ) gegen die Raststruktur (7) angefedert ist.

5. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Klemmplatte (5) mit einem gesonderten, als Gleitplatte ausgebildeten Gleitelement (8) zusammenwirkt und in einer in einer Tasche (6) fixierten Klemmwanne (19) angeordnet ist.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (8) mittels einer linearen Gleitlagerung (22) unverlierbar an der Klemmwanne (19) geführt ist.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (8) zwei die Klemmwanne (19) umgreifende Seitenteile (20, 21 ) aufweist.

8. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte (5) einen punktsymmetrischen Querschnitt aufweist.

9. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte (5) eine zur Kontaktierung einer Sperrfläche (14, 15) der Raststruktur (7) vorgesehene tragende Fläche (12, 13) aufweist, welche abgerundet ist.

10. Freilaufkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Kontur der tragenden Fläche (12, 13) einen Bogen eines Kreises beschreibt, welcher in einer Ebene liegt, in der sich die Klemmplatte (5) erstreckt.

11. Freilaufkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte (5) im eingerasten Zustand mit einer Schmiegung von mindestens 101 Prozent an der Sperrfläche (14, 15) anliegt.

12. Freilaufkupplung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmplatte (5) im eingerasteten Zustand mit einer Schmiegung von maximal 105 Prozent an der Sperrfläche (14, 15) anliegt.

13. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) aus Kunststoff gefertigt ist.

14. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Antriebselement (2) aus einer Leichtmetalllegierung gefertigt ist.

15. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) aus ungehärtetem Stahl besteht.