WO2014082632A1 - Freilaufkäfig - Google Patents

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WO2014082632A1
WO2014082632A1 PCT/DE2013/200260 DE2013200260W WO2014082632A1 WO 2014082632 A1 WO2014082632 A1 WO 2014082632A1 DE 2013200260 W DE2013200260 W DE 2013200260W WO 2014082632 A1 WO2014082632 A1 WO 2014082632A1
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cage
spring element
freewheel
spring
ring
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Inventor
Frieder Altmann
Swen DÖRRIE
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F16D41/067Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D2041/0605Spring details

Definitions

  • the invention relates to a freewheel cage, for example for use in clamping roller freewheels.
  • BACKGROUND OF THE INVENTION DE 197 33 026 C2 discloses a freewheel cage which comprises a base body.
  • the main body has a plurality of cage pockets arranged distributed over the circumference.
  • the cage pockets serve to accommodate sprags or pinch rollers.
  • Spring elements serve to spring the clamping bodies or clamping rollers.
  • the spring element is designed arcuate, wherein the ends of the spring element are spring-loaded against the pinch rollers.
  • a surface of the cage web delimiting the cage pocket forms a support surface for the spring element, which is supported at its axial center on the support surface.
  • DE 10 2008 049 799 A1 discloses a freewheel cage, which is formed integrally with an inner ring. Cage rings are molded on both sides of the inner ring. In addition, cage bars are formed on one of the cage rings, which are arranged distributed over the circumference of the inner ring. At the cage webs spring elements are supported, which pinch sprags against clamping ramps. The spring elements are designed as multi-folded sheet metal springs. Summary of the invention
  • Object of the present invention is to provide a freewheel cage, which is inexpensive and easy to produce.
  • a freewheel cage with a base body, wherein the base body has a first cage ring and a second cage ring, which are arranged around a common axis and extending axially between the two cage cage webs, whereby cage pockets are formed and wherein in the Cage pockets clamping body are provided, wherein for springing the clamping body spring elements are provided and wherein the spring element seen in the circumferential direction of two intersecting legs is formed.
  • Freewheel cages are used in various freewheeling applications.
  • the freewheel cage itself serves to accommodate sprags / pinch rollers and spring elements.
  • the spring elements spring the clamp body / pinch rollers against clamping ramps in a freewheel.
  • the freewheel cage according to the invention provides spring elements, which are formed by two intersecting legs. Depending on the region in which the legs intersect, the spring element has an X-like, Y-like or V-like shape. Such a design of the spring element makes it possible to reduce the production costs.
  • the spring element is designed such that the spring mechanism is generated via torsion in a defined range. Furthermore, space can be saved by such a spring design, since the spring element requires little space in block position. Furthermore, in contrast to coil springs, no additional guidance of the spring element is needed.
  • the cage web facing ends of the spring element are bent and connected to each other by means of a transverse web.
  • This area of the spring element forms the torsion area.
  • the Crosspiece can run straight in its course, have a curvature or any other shape.
  • a connection to the cage is made possible by such a design of the one end of the spring element.
  • the cage webs each pocket-shaped recesses, in which engages the spring element with the cage web facing ends.
  • the recess may be provided, for example, over the entire width of the cage web or only in sections.
  • the recess may be next pocket-shaped, slit-like or otherwise executed.
  • the recess in the cage web is adapted to the shape and size of the cage web facing the end of the spring element.
  • the corresponding end of the spring element can be inserted or snapped into or on the freewheel cage by inserting or snapping.
  • the spring element end can be detachably or firmly connected to the freewheel cage or the cage web.
  • the clamp body facing the ends of the spring element are formed tab-shaped.
  • the tab-shaped ends can protrude orthogonally from the Schen- no of the spring element.
  • the clamp body facing the ends of the spring element are hook-shaped. This allows a safe springing of the clamp body. This makes it possible to avoid malfunctions which, for example, can lead to increased wear.
  • the spring element is made of wire, whereby such a spring geometry can be realized.
  • the wire is chosen such that a spring mechanism is made possible by means of torsion.
  • the cross-sectional shape of the wire can be, for example, circular be shaped. Likewise, further cross-sectional shapes such as flat, square or profile wires are conceivable. As materials metallic materials or plastics are conceivable, which have suitable properties for the application.
  • the clamping body are designed as pinch rollers.
  • clamping pins are conceivable.
  • the freewheel cage can be provided in a freewheel.
  • the freewheel has a ring and a ring adjacent to the arranged freewheel cage, wherein the ring is provided with clamping ramps and wherein the spring elements, the clamping body against the clamping ramps spring.
  • the clamping bodies are preferably designed as pinch rollers.
  • the ring may be formed as an outer or inner ring.
  • Freewheels can be used in various industrial and automotive areas, such as starter units or transmissions in the automotive industry.
  • the ring of the freewheel can be designed as an outer ring or inner ring. The mode of action is the same for both a freewheel with outer ring and a freewheel with inner ring.
  • FIG. 1 is a perspective view of a spring element according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of a spring element according to the invention according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a partial view of a freewheel cage with a spring element according to the invention.
  • Figure 1 shows a spring element 1 according to a first embodiment, which is made of wire.
  • the spring element 1 is formed by two intersecting legs 2, 3, which have a leg angle ⁇ .
  • a first end 4 of the legs 2, 3 of the spring element 1 are bent orthogonally and connected to each other by means of a transverse web 5.
  • This end 4 serves on the one hand to connect the spring element 1 with a freewheel cage. On the other hand, this end 4 forms a torsion region 6.
  • a second end 7 of the legs 2, 3 of the spring element 1 is formed tab-shaped. That the leg ends 2b, 3b are first bent orthogonally, and extend after a further bend in the direction of the legs 2, 3rd
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the spring element 1 according to the invention. To simplify the description, like parts are designated by the same reference numerals as in FIG.
  • the spring element 1 shown in Figure 2 is formed by two intersecting legs 2, 3.
  • the first end 4 of the legs 2, 3 of the spring element 1 is formed as described in FIG. The difference lies in the formation of the second end 8.
  • the second end 8 has two orthogonally bent ends 2c, 3c. This means that these ends are hook-shaped.
  • FIG. 3 shows a section of a freewheel cage 9.
  • the freewheel cage 9 has a base body 9a.
  • the main body 9a has two cage rings 10, 1 1. Between the cage rings 10, 1 1 extend cage webs 12, which together form cage pockets 13. In the cage pockets 13 Klemmrol- len 14 are provided, as well as one of the number of the pinch rollers 14 corresponding number of spring elements. 1
  • the cage web 12 has a pocket-shaped recess 15.
  • the pocket-shaped recess 15 extends over the entire width of the cage web 12 up to the cage rings 2, 3.
  • the spring element 1 engages with its first end 4 a.
  • we the cross bar 5 of the spring element 1 is inserted radially into the recess 15.
  • the second end 8 of the spring element 8 serves to spring against the pinch roller 14.
  • the pinch roller 14 is in contact with the leg ends 2c, 3c.
  • the leg angle a increases. This means that move by the displacement of the pinch roller 14 in the direction of the spring element 1, the legs 2 and 3 apart. As soon as the pinch roller 14 moves again in the opposite direction, the leg angle ⁇ decreases again. This is made possible by the torsion region 6 of the spring element.
  • the spring element 1 according to the second embodiment is inserted into the freewheel cage 9.
  • the function and arrangement of the spring element 1 according to the first embodiment is the same. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Freilaufkäfig mit einem Grundkörper (9a), wobei der Grundkörper (9a) einen ersten Käfigring (10) und einen zweiten Käfigring (11) aufweist, welche um eine gemeinsame Achse angeordneten sind und wobei sich axial zwischen den beiden Käfigringen (10, 11) Käfigstege (12) erstrecken, wodurch Käfigtaschen (13) ausgebildet werden und wobei in den Käfigtaschen (13) Klemmkörper (14) vorgesehen sind, wobei zur Anfederung der Klemmkörper (14) Federelemente (1) vorgesehen sind und wobei das Federelement (1) in Umfangsrichtung gesehen aus zwei sich kreuzende Schenkeln (2, 3) ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Freilaufkäfig Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Freilaufkäfig, beispielsweise zur Anwendung in Klemmrollenfreiläufen.
Hintergrund der Erfindung Aus der DE 197 33 026 C2 ist ein Freilaufkäfig bekannt, welcher einen Grundkörper umfasst. Der Grundkörper weist mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Käfigtaschen auf. Die Käfigtaschen dienen zur Aufnahme von Klemmkörpern bzw. Klemmrollen. Zur Anfederung der Klemmkörper bzw. Klemmrollen dienen Federelemente.
Gemäß der DE 197 33 026 C2 ist das Federelement bogenförmig ausgeführt, wobei die Enden des Federelementes gegen die Klemmrollen angefedert sind. Eine die Käfigtasche begrenzende Fläche des Käfigstegs bildet eine Stützfläche für das Federelement aus, welches an seiner axialen Mitte an der Stützflä- che abgestützt ist.
Die DE 10 2008 049 799 A1 offenbart einen Freilaufkäfig, welcher einstückig mit einem Innenring ausgebildet ist. An beiden Seiten des Innenrings sind Käfigringe angeformt. Zusätzlich sind an einem der Käfigringe Käfigstege ange- formt, welche über den Umfang des Innenrings verteilt angeordnet sind. An den Käfigstegen sind Federelemente abgestützt, welche Klemmrollen gegen Klemmrampen anfedern. Die Federelemente sind als mehrfach gefaltete Blechfedern ausgeführt. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Freilaufkäfig bereitzustellen, welcher kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Freilaufkäfig mit einem Grundkörper, wobei der Grundkörper einen ersten Käfigring und einen zweiten Käfigring aufweist, welche um eine gemeinsame Achse angeordnet sind und wobei sich axial zwischen den beiden Käfigringen Käfigstege erstrecken, wodurch Käfigtaschen ausgebildet werden und wobei in den Käfigtaschen Klemmkörper vorgesehen sind, wobei zur Anfederung der Klemmkörper Federelemente vorgesehen sind und wobei das Federelement in Umfangsrich- tung gesehen aus zwei sich kreuzenden Schenkeln ausgebildet ist.
Freilaufkäfige finden in verschiedenen Freilaufarten Anwendung. Der Freilaufkäfig selbst dient zur Aufnahme von Klemmkörpern/ Klemmrollen und Federelementen. Die Federelemente federn die Klemmkörper/ Klemmrollen gegen Klemmrampen in einem Freilauf an.
Der erfindungsgemäße Freilaufkäfig sieht Federelemente vor, welche durch zwei sich kreuzende Schenkel ausgebildet sind. Je nachdem in welchem Bereich sich die Schenkel schneiden, hat das Federelement eine X-ähnliche, Y- ähnliche oder auch V-ähnliche Form. Eine derartige Ausbildung des Federele- mentes ermöglicht es, die Fertigungskosten zu reduzieren. Zudem ist das Federelement derart ausgelegt, dass der Federmechanismus über Torsion in einem definierten Bereich erzeugt wird. Ferner kann durch ein derartiges Federdesign Bauraum eingespart werden, da das Federelement in Blocklage wenig Bauraum benötigt. Des Weiteren, wird, im Gegensatz zu Spiralfedern, keine zusätzliche Führung des Federelementes benötigt.
In einer bevorzugten Ausbildung sind dem Käfigsteg zugewandte Enden des Federelementes abgebogen und mittels eines Quersteges miteinander verbunden. Dieser Bereich des Federelementes bildet den Torsionsbereich aus. Der Quersteg kann in seinem Verlauf geradlinig ausgeführt, eine Wölbung oder jegliche andere Form aufweisen. Zudem wird durch eine derartige Ausbildung des einen Endes des Federelementes eine Anbindung an den Käfig ermöglicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Käfigstege jeweils taschenför- mige Ausnehmungen auf, in welche das Federelement mit dem Käfigsteg zugewandten Enden eingreift. Die Ausnehmung kann beispielsweise über die gesamte Breite des Käfigstegs oder auch nur abschnittsweise vorgesehen sein. Die Ausnehmung kann neben taschenförmig, auch schlitzartig oder in sonstiger Weise ausgeführt sein. Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung in dem Käfigsteg an die Form und Größe des dem Käfigsteg zugewandten Endes des Federelementes angepasst. Das entsprechende Ende des Federelementes kann durch einschieben oder einschnappen in bzw. an dem Freilaufkäfig befestigt werden. Ferner kann das Federelementende lösbar oder auch fest mit dem Freilaufkäfig bzw. dem Käfigsteg verbunden sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die dem Klemmkörper zugewandten Enden des Federelementes laschenförmig ausgebildet. Die laschenförmigen Enden können dabei orthogonal von den Schen- kein des Federelementes abstehen. Durch eine derartige Ausbildung wird vermieden, dass sich einzelne Federelemente vor der Montage verhaken. Zudem wird eine sichere Anfederung der Klemmkörper ermöglicht, wodurch Fehlfunktionen vermieden werden können. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die dem Klemmkörper zugewandten Enden des Federelementes hakenförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine sichere Anfederung der Klemmkörper. Dadurch lassen sich Fehlfunktionen, welche bspw. zu erhöhtem Verschleiß führen können, vermeiden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Federelement aus Draht hergestellt, wodurch sich eine derartige Federgeometrie realisieren lässt. Der Draht ist dabei derart gewählt, dass ein Federmechanismus mittels Torsion ermöglicht wird. Die Querschnittsform des Drahtes, kann beispielsweise Kreis- förmig sein. Ebenso sind weitere Querschnittsformen wie Flach-, Vierkant- oder Profildrähte denkbar. Als Materialien sind metallische Werkstoffe oder auch Kunststoffe denkbar, welche für die Anwendung geeignete Eigenschaften aufweisen.
Bevorzugterweise sind die Klemmkörper als Klemmrollen ausgebildet. Alternativ sind auch Klemmnadeln denkbar.
Vorzugsweise kann der Freilaufkäfig in einem Freilauf vorgesehen sein. Der Freilauf hat einen Ring und einem zum Ring benachbart angeordneten Freilaufkäfig, wobei der Ring mit Klemmrampen versehen ist und wobei die Federelemente die Klemmkörper gegen die Klemmrampen anfedern. Die Klemmkörper sind bevorzugt als Klemmrollen ausgebildet. Der Ring kann als Außenoder Innenring ausgebildet sein.
Freiläufe können in verschiedenen Industrie- und Automotivgebieten Anwendung finden, wie beispielsweise in Startereinheiten oder Getrieben der KFZ- Industrie. Je nach Anwendung kann der Ring des Freilaufs als Außenring oder Innenring ausgebildet sein. Die Wirkungsweise ist sowohl bei einem Freilauf mit Außenring als auch bei einem Freilauf mit Innenring gleich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von drei Figu- ren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Federelementes gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Federelementes gemäß einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 3 eine Teilansicht eines Freilaufkäfigs mit einem erfindungsgemäßen Federelement.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Federelement 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, welches aus Draht hergestellt ist. Das Federelement 1 ist durch zwei sich kreuzende Schenkel 2, 3 ausgebildet, welche einen Schenkelwinkel α aufweisen. Ein erstes Ende 4 der Schenkel 2, 3 des Federelementes 1 sind orthogonal abgebogen und mittels eines Quersteges 5 miteinander verbunden. Dieses Ende 4 dient zum einen dazu, das Federelement 1 mit einem Freilaufkäfig zu verbinden. Zum anderen bildet dieses Ende 4 einen Torsionsbereich 6 aus.
Ein zweites Ende 7 der Schenkel 2, 3 des Federelementes 1 ist laschenförmig ausgebildet. D.h. die Schenkelenden 2b, 3b sind zuerst orthogonal abgebogen, und erstrecken sich nach einer weiteren Biegung in Richtung der Schenkel 2, 3.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federele- mentes 1 . Zur Vereinfachung der Beschreibung werden gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 benannt.
Das in Figur 2 dargestellte Federelement 1 ist durch zwei sich kreuzende Schenkel 2, 3 ausgebildet. Das erste Ende 4 der Schenkel 2, 3 des Federele- mentes 1 ist wie in Figur 1 beschrieben ausgebildet. Der Unterschied liegt in der Ausbildung des zweiten Endes 8.
Das zweite Ende 8 weist zwei orthogonal abgebogene Enden 2c, 3c auf. Das bedeutet diese Enden sind hakenförmig ausgebildet.
Nachfolgend wird der Einsatz des Federelementes 1 in einem Freilaufkäfig dargestellt und erläutert. Figur 3 zeigt einen Ausschnitt eines Freilaufkäfigs 9. Der Freilaufkäfig 9 weist einen Grundkörper 9a auf. Der Grundkörper 9a weist zwei Käfigringe 10, 1 1 auf. Zwischen den Käfigringen 10, 1 1 erstrecken sich Käfigstege 12, welche zusammen Käfigtaschen 13 ausbilden. In den Käfigtaschen 13 sind Klemmrol- len 14 vorgesehen, sowie einer der Anzahl an die Klemmrollen 14 entsprechenden Anzahl an Federelementen 1 .
Der Käfigsteg 12 weist eine taschenförmige Ausnehmung 15 auf. Die taschen- förmige Ausnehmung 15 erstreckt sich über die gesamte Breite des Käfigstegs 12 bis hin zu den Käfigringen 2, 3. In die Ausnehmung 15 greift das Federelement 1 mit seinem ersten Ende 4 ein. Dazu wir der Quersteg 5 des Federelementes 1 in die Ausnehmung 15 radial eingeschoben.
Das zweite Ende 8 des Federelementes 8 dient dazu, die Klemmrolle 14 anzu- federn. Die Klemmrolle 14 ist dabei in Kontakt mit den Schenkelenden 2c, 3c.
Wird die Klemmrolle in Richtung des Federelementes 1 verschoben, vergrößert sich der Schenkelwinkel a. Das bedeutet, dass durch die Verschiebung der Klemmrolle 14 in Richtung des Federelementes 1 , sich die Schenkel 2 und 3 auseinander bewegen. Sobald sich die Klemmrolle 14 wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, verkleinert sich der Schenkelwinkel α wieder. Dies wird durch den Torsionsbereich 6 des Federelementes ermöglicht.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist in den Freilaufkäfig 9 das Federelement 1 gemäß der zweiten Ausführungsform eingesetzt. Die Funktion und Anordnung des Federelementes 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist jedoch gleich. Bezugszeichenliste
1 Federelement
2 Schenkel
2b Schenkelende
2c Schenkelende
3 Schenkel
3b Schenkelende
3c Schenkelende
4 erstes Ende
5 Quersteg
6 Torsionsbereich
7 zweites Ende
8 zweites Ende
9 Freilaufkäfig
9a Grundkörper
10 Käfig ring
1 1 Käfigring
12 Käfigsteg
13 Käfigtasche
14 Klemmrolle
15 Ausnehmung α Schenkelwinkel

Claims

Patentansprüche
Freilaufkäfig mit einem Grundkörper (9a), wobei der Grundkörper (9a) einen ersten Käfigring (10) und einen zweiten Käfigring (1 1 ) aufweist, welche um eine gemeinsame Achse angeordneten sind und wobei sich axial zwischen den beiden Käfigringen (10, 1 1 ) Käfigstege (12) erstrecken, wodurch Käfigtaschen (13) ausgebildet werden und wobei in den Käfigtaschen (13) Klemmkörper (14) vorgesehen sind, wobei zur Anfe- derung der Klemmkörper (14) Federelemente (1 ) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1 ) in Umfangsrichtung gesehen aus zwei sich kreuzende Schenkeln (2, 3) ausgebildet ist.
Freilaufkäfig nach Anspruch 1 , wobei dem Käfigsteg (12) zugewandte Enden (4) des Federelementes (1 ) orthogonal abgebogen und mittels eines Querstegs (5) miteinander verbunden sind.
Freilaufkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Käfigstege (12) jeweils taschenförmige Ausnehmungen (15) aufweisen, in welche das Federelement (1 ) mit dem Käfigsteg (12) zugewandten Enden (4) eingreift.
Freilaufkäfig nach Anspruch 1 , wobei dem Klemmkörper (14) zugewandte Enden (7) des Federelementes (1 ) laschenförmig ausgebildet sind.
Freilaufkäfig nach Anspruch 1 , wobei dem Klemmkörper (14) zugewandte Enden (8) des Federelementes (1 ) hakenförmig ausgebildet sind.
Freilaufkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement (1 ) aus einem Draht hergestellt ist.
Freilaufkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klemmkörper als Klemmrollen (14) ausgebildet sind.
8. Freilauf mit einem Ring und einem zum Ring benachbarten Freilaufkäfig (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring mit Klemmrampen versehen ist und wobei die Federelemente (1 ) die Klemmkörper (14) gegen die Klemmrampen anfedern.
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