DE19636628C1

DE19636628C1 - Freilauf

Info

Publication number: DE19636628C1
Application number: DE1996136628
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinrich Dipl Ing Spies; Uwe Dipl Ing Meinig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2016-09-11

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Freilauf, umfassend einen Innenring, der von einem Außenring mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt zumindest ein Klemmkörper angeordnet ist, der radial innen- und außenseitig Klemmflächen aufweist, die kraftschlüssig an die einander zugewandten Klemmbahnen von Innen- und Außenring anlegbar sind und wobei der Klemmkörper durch eine sich in Umfangsrichtung des Spalts erstreckende, elastisch verformte Spiralfeder gebildet ist.

Stand der Technik

Ein solcher Freilauf ist aus der US 3,061,060 und der GB 107,422 bekannt, wobei die Spiralfedern kreisringförmig in sich geschlossen ausgebildet sind.

Ein weiterer Freilauf ist aus der DE 44 42 404 A1 bekannt. Zwischen dem Innen- und dem Außenring ist ein Kunststoffkäfig angeordnet, der aus Stirnringen und diese Stirnringe miteinander verbindenden Stegen besteht, wobei zwischen einander benachbarten Stegen Taschen für gegen die Klemmflächen angefederte Klemmkörper vorgesehen sind. Der Kunststoffkäfig ist mit radialen Vorsprüngen versehen, die in Ausnehmungen des Innenrings zur Verdrehsicherung des Kunststoffkäfigs eingreifen. Die Vorsprünge sind einstückig mit den Stegen des Kunststoffkäfigs ausgeführt. Zur Lagerung von Innen- und Außenring aufeinander, ist zu beiden Seiten des Kunststoffkäfigs jeweils ein Wälzlager angeordnet.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Freilauf der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die gegenseitige Abstützung von Innenring und Außenring aufeinander verbessert ist und daß der Freilauf besonders kompakte Abmessungen in axialer Richtung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Spiralfeder aus zumindest zwei separat erzeugten Federsegmenten besteht, die einander in Umfangsrichtung mit Abstand benachbart zugeordnet und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und daß in Umfangsrichtung zwischen den Stegen Lager zur gegenseitigen Abstützung von Innenring und Außenring angeordnet sind. Die elastische Verformung der Spiralfeder und die daraus resultierende Vorspannung entsteht dadurch, daß der Spalt zwischen dem Innen- und dem Außenring kleiner ist als der Außendurchmesser der Spiralfeder. Dadurch werden die einzelnen Windungen leicht schräggestellt an die Klemmbahnen von Innen- und Außenring angelegt. Die einzelnen Windungen der Spiralfeder werden bei der Montage zwischen den Innen- und den Außenring durch eine elastische Verformung des Federdrahts schräggestellt, so daß die Rückstellmomente im Federdraht das Anlegen der einzelnen Windungen an Innen- und Außenring sicherstellen. Werden der Innen- und der Außenring relativ zueinander in Überholrichtung des Freilaufs gedreht, kommt es nach Überwindung der Reibkräfte der Federwindungen am Innen- und/oder Außenring zum Durchrutschen/Überholen des Freilaufs. Das Drehmoment beim Durchrutschen läßt sich dabei unter anderem durch die Wahl der radialen Weite des Spalts, des Durchmessers des Federdrahts und/oder der Verformung der Spiralfeder vor dem Einbau beeinflussen. Werden der Innen- und der Außenring demgegenüber in Sperrichtung zueinander gedreht, so bewirken die Reibkräfte der Spiralfeder am Innen- und/oder Außenring ein Aufstellen der montagebedingt schräggestellten Federwindungen, so daß der Freilauf das Sperrmoment überträgt.

Generell besteht die Möglichkeit, daß die Spiralfeder innenumfangsseitig drehfest mit dem Innenring und relativ verdrehbar zum Außenring, außenumfangsseitig drehfest mit dem Außenring und relativ verdrehbar zum Innenring oder innerhalb des Spalts relativ verdrehbar zum Innen- und Außenring angeordnet ist.

Ist die Spiralfeder kreisringförmig in sich geschlossen ausgebildet, bedarf es zur konzentrischen Lagerung von Innenring und Außenring relativ zueinander Lager, die als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet und in axialer Richtung jeweils benachbart zur stirnseitigen Begrenzung der Spiralfeder angeordnet sind.

Demgegenüber ist der erfindungsgemäße Freilauf derart ausgebildet, daß die Spiralfeder aus zumindest zwei separat erzeugten Federsegmenten besteht, die einander in Umfangsrichtung mit Abstand benachbart und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und daß in Umfangsrichtung zwischen den Federsegmenten Lager zur gegenseitigen Abstützung von Innenring und Außenring angeordnet sind. Hierbei ist von Vorteil, daß der Freilauf mit integrierter Lagerung besonders kompakte Abmessungen in axialer Richtung aufweist, wobei die Lager als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß zumindest eine der Klemmflächen der Spiralfeder die angrenzende Klemmbahn flächig anliegend berührt. Hierbei ist von Vorteil, daß die Herz'sche Pressung zwischen den Klemmflächen des Klemmkörpers und den Klemmbahnen von Innen- und Außenring reduziert wird. Die Gebrauchsdauer des Freilaufs wird dadurch verlängert.

Zumindest eine der Klemmbahnen kann eine Oberflächenprofilierung aufweisen, die zu der Oberfläche der innerhalb des Spalts angeordneten elastisch verformten Spiralfeder kongruent gestaltet ist. Hierbei ist von Vorteil, daß sich während der Montage des Freilaufs eine selbsttätige Schrägstellung der einzelnen Federwindungen der Spiralfeder ergibt.

Der Innen- und/oder der Außenring können stirnseitig zur Vereinfachung der Montage mit einer axial/radial angeordneten Profilierung versehen sein. Die Federwindungen der Spiralfeder werden dadurch während der Montage des Freilaufs selbsttätig schräg gestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Innenring auf der der Spiralfeder zugewandten Seite eine Oberflächenprofilierung auf, wobei die Spiralfeder mit dem Innenring formschlüssig verbunden ist und den Außenring reibungsbehaftet und relativ verdrehbar berührt. Der Außenumfang der Spiralfeder und/oder der Innenumfang des Außenrings können mit einer reibungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen sein, um die Reibkräfte und die daraus resultierende Umwandlung der Reibungsenergie in Wärme sowie das Drehmoment beim Durchrutschen/Überholen des Freilaufs auf ein Minimum zu begrenzen.

Der Spalt zwischen dem Innen- und dem Außenring kann zur Umgebung hin abgedichtet und mit einem Schmiermittel befüllbar sein. Ist der Spalt mit einem Schmiermittel befüllt, ist die Ausgestaltung, bei der die Spiralfeder mit dem Innenring formschlüssig drehfest verbunden ist und den Außenring reibungsbehaftet und relativ verdrehbar berührt, von hervorzuhebendem Vorteil. Während des Betriebs des Freilaufs wird das Schmiermittel unter Einwirkung der Fliehkräfte in Richtung des Außenrings geschleudert und bewirkt eine Schmierung der äußeren Klemmfläche der Spiralfeder und der Klemmbahn des Außenrings. Ein Verschleiß in diesem Bereich ist daher vernachlässigbar gering und der Freilauf weist folglich gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während seiner gesamten Gebrauchsdauer auf.

Die Klemmbahnen weisen jeweils eine an den Windungsdurchmesser der Spiralfeder angepaßte, hohlkehlenförmig in Umfangsrichtung umlaufende Form auf, wobei die Hohlkehle zumindest des Außenrings einen größeren Radius aufweist als die Spiralfeder. Da der Federquerschnitt der Spiralfeder durch die montagebedingte Verformung zu einer Ellipse deformiert wird und sich dadurch der Radius der äußeren Klemmfläche an der Klemmbahn des Außenrings vergrößert, wird der Krümmungsradius der Klemmbahn des Außenrings um zumindest 0,2 Millimeter größer gewählt als der Radius der Spiralfeder. Dadurch wird vermieden, daß die Spiralfeder unter Betriebslast auf dem Rand der Hohlkehle aufliegt und in diesem Bereich einer unerwünscht hohen Flächenlast ausgesetzt ist. Außerdem läßt sich durch gegenüber dem Federradius vergrößerte Hohlkehlenradien von Innen-und/oder Außenring in axialer Belastungsrichtung eine gewünschte Kraft- Wegkennlinie realisieren, die insbesondere unter schwingungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein kann. Hierdurch lassen sich beispielsweise Axialtilgerwirkungen erzielen.

Die Spiralfeder weist einen Windungsdurchmesser auf, der größer ist als die radiale Weite des Spalts zwischen Innen- und Außenring. Durch diese Ausgestaltung entsteht die elastische Vorspannung in der Spiralfeder während des Einbaus in den Spalt und die Klemmflächen der Spiralfeder werden an die Klemmbahnen von Innen- und Außenring leicht angelegt. Bevorzugt ist der Windungsdurchmesser der Spiralfeder um 0,05 bis 0,3 Millimeter größer als die radiale Weite des Spalts. Das Betriebsverhalten des Freilaufs wird durch das Verhältnis des Durchmessers der Feder zur radialen Weite des Spalts maßgeblich beeinflußt. Je größer das Verhältnis ist, desto größer ist die Vorspannung innerhalb der Spiralfeder und das Drehmoment beim Durchrutschen des Freilaufs, das zu überwinden ist. Das Verhältnis muß in jedem Fall größer als 1 sein und beträgt bevorzugt 1,001 bis 1,02.

Alle Federwindungen innerhalb des Spalts sind gleichsinnig geneigt angeordnet, wobei die Federwindungen bei gesperrtem Freilauf mit einer gedachten, in der Drehachse errichteten Radialebene einen Klemmwinkel einschließen, der 3 bis 8 Grad beträgt. Durch einen derartigen Klemmwinkel sind einerseits geringe Reibkräfte der Klemmflächen der Spiralfeder an den Klemmbahnen von Innen- und/oder Außenring beim Durchrutschen/Überholen des Freilaufs bedingt und andererseits ein rasches Ansprechen des Freilaufs in Sperrichtung. Insbesondere beim Einsatz des erfindungsgemäßen Freilaufs in der Schwingungstechnik ist von Vorteil, daß das Drehmoment in Sperrichtung nicht schlagartig innerhalb eines kleinen Winkelbereichs ansteigt. Der Freilauf weist in Sperrichtung eine elastische Drehwinkel-/Drehmomentkennlinie auf. Bei Drehbewegungen des Innen- und Außenrings in Sperrichtung relativ zueinander, wird das Sperrmoment progressiv ansteigend, allmählich übertragen. Dabei läßt sich der Anstieg des Drehmoments als Funktion des Drehwinkels unter anderem durch die Wahl des Federdrahtdurchmessers, dem E-Modul der Feder, dem Radius von Außen- und Innenring in Relation zum Federdurchmesser und dem Radius der Hohlkehlen von Innen- und Außenring in Relation zum Federdurchmesser beeinflussen.

Der erfindungsgemäße Freilauf kann in einem von der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine entkoppelten Riementrieb Verwendung finden, der einen Nabenring und eine Riemenscheibe aufweist, die durch zumindest ein Lager und den Freilauf aufeinander abgestützt sind, wobei die Nabe oder die Riemenscheibe mit einem Kurbelwellendrehschwingungstilger verbunden sein kann. Dieser umfaßt beispielsweise einen Nabenring und einen den Nabenring mit radialem Abstand umschließenden Schwungring, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Ringspalt ein Federkörper aus elastomeren Werkstoff angeordnet ist. Bei Verbrennungskraftmaschinen wird die Kurbelwelle durch instationäre Gas- und Massenkräfte zu Schwingungen angeregt. Da die einzelnen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine nur während ihrer Arbeitshübe Arbeitskräfte erzeugen, ist das effektive Drehmoment, das auf die Kurbelwelle ausgeübt wird, abhängig von der Winkelstellung der Kurbelwelle. Dies verursacht eine periodische Schwankung der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Die an der Kurbelwelle auftretenden Schwingungen lassen sich in Torsionsschwingungen und Drehungleichförmigkeiten unterteilen. Die Drehungleichförmigkeiten treten im unteren Drehzahlbereich auf. Hier führt die Kurbelwelle, als starrer Körper, niederfrequente Drehschwingungen aus, die der Drehbewegung überlagert sind. Die Drehungleichförmigkeiten werden dadurch auf Nebenaggregate übertragen, die von der Kurbelwelle angetrieben werden.

Die Torsionsschwingungen entstehen demgegenüber im mittleren bis oberen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine. In diesen Drehzahlbereichen wird die Kurbelwelle über ihre gesamte Länge mit einer hohen Frequenz tordiert.

Durch die schwingungstechnische Entkopplung von Kurbelwelle und Nebenaggregateantrieb wird der Einfluß der Drehschwingungen auf die Nebenaggregate sehr stark reduziert. Nebenaggregate sind beispielsweise durch eine Lichtmaschine und/oder eine Wasserpumpe gebildet. Die Entkopplung der Riemenscheiben von der Kurbelwelle wird durch den Einsatz eines Freilaufs bedingt. Zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe wird ein Freilauf eingebaut, der in Kurbelwellendrehrichtung sperrt und entgegen der Kurbelwellendrehrichtung freischaltet. Durch den Freilauf wird das Drehmoment der Kurbelwelle nur bei zunehmender Winkelgeschwindigkeit übertragen. Nimmt die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle demgegenüber ab, so schaltet der Freilauf frei und der Riementrieb mit den Nebenaggregaten läuft durch die Massenträgheit mit annähernd unveränderter Winkelgeschwindigkeit weiter. Schlupf zwischen der Riemenscheibe und dem Riemen wird dadurch nahezu vollständig ausgeschlossen. Der abrasive Verschleiß am Riemen ist vernachlässigbar gering.

Durch die nur geringen Überholwege des Freilaufs zur Entkopplung der Riemenscheibe von der Kurbelwelle, werden hohe Anforderungen an dessen Schaltgenauigkeit gestellt. Zwischen der Drehgeschwindigkeitsänderung und dem Umschalten des Freilaufs in einen anderen Schaltzustand darf nur eine sehr kurze Zeit verstreichen, um die Drehschwingungen effizient vom Nebenaggregateantrieb zu entkoppeln. Bei Abnehmen der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle schaltet der Freilauf schnell aus dem gesperrten Schaltzustand in den freilaufenden Schaltzustand um. Bei Zunehmen der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle schaltet der Freilauf ebenfalls schnell aus dem freilaufenden Schaltzustand in den gesperrten Schaltzustand um.

Um die Materialbelastungen beim Umschalten vom freilaufenden in den gesperrten Schaltzustand des Freilaufs zu reduzieren, wird ein schlagartiger Anstieg des übertragbaren Moments von Null auf einen Maximalwert vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Freilauf wird das übertragbare Moment durch einen leicht reibungsbehafteten, freilaufenden Schaltzustand allmählich auf den Maximalwert gesteigert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Freilaufs werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 10 weiter erläutert.

Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

In Fig. 1 ein erstes Beispiel eines Freilaufs, bei dem die Spiralfeder entsprechend dem Stand der Technik kreisringförmig gestaltet und endlos ausgebildet ist;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem Federsegmente innerhalb des Spalts angeordnet und der Innen- und der Außenring durch zwei Lager aufeinander abgestützt sind;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Enden der Federwindungen am Innenring in Sperrichtung fest fixiert sind, während die entsprechenden Enden der Feder in Freischaltrichtung über federnde Elemente die Federwindungen am Innenring aneinander drücken.

Fig. 4 einen Ausschnitt aus den Fig. 1 und 2, bei dem der freigeschaltete und der gesperrte Zustand des Freilaufs dargestellt sind;

Fig. 5 eine Federwindung, die mit ihrer äußeren Klemmfläche die hohlkehlenförmige Klemmbahn des Außenrings berührt;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer durch den erfindungsgemäßen Freilauf entkoppelten Riemenscheibe.

Fig. 7 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 entlang der Linie A-A;

Fig. 8 ein weiteres Beispiel einer entkoppelten Riemenscheibe;

Fig. 9 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel aus Fig. 8 entlang der Linie A-A;

Fig. 10 einen Ausschnitt der stirnseitigen Profilierung zur Montagevereinfachung des Freilaufs.

Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Freilaufs gezeigt, bei dem die Spiralfeder 9 entsprechend dem Stand der Technik, kreisringförmig gestaltet und endlos ausgebildet ist.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines beanspruchten Freilaufs gezeigt, bei dem der Innenring 1 von einem Außenring 2 mit radialem Abstand umschlossen ist. In dem durch den Abstand gebildeten Spalt 3 ist eine als Klemmkörper 4 ausgebildete Spiralfeder 9 angeordnet. Die Spiralfeder 9 ist radial innen- und außenseitig mit Klemmflächen 5, 6 versehen, die kraftschlüssig an die aneinander zugewandten Klemmbahnen 7, 8 von Innen- 1 und Außenring 2 anlegbar sind.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spiralfeder 9 mit ihrer inneren Klemmfläche 5 formschlüssig mit der Klemmbahn 7 des Innenrings 1 verbunden, wobei der Innenring 1 auf der der Spiralfeder 9 zugewandten Seite eine Oberflächenprofilierung 13 aufweist, die beispielsweise durch eine Rändelung des Außenumfangs des Innenrings 1 gebildet ist. Eine Relativbewegung des Innenrings 1 bezogen auf die Klemmfläche 5 der Spiralfeder 9 in Umfangsrichtung ist daher während des Betriebs des Freilaufs ausgeschlossen. Eine reibungsbehaftete Relativbewegung in Umfangsrichtung findet in diesem Ausführungsbeispiel lediglich zwischen der äußeren Klemmfläche 6 der Spiralfeder 9 und der Klemmbahn 8 des Außenrings 2 statt.

Die radiale Weite des Spalts 3 zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 ist kleiner als der Außendurchmesser der Spiralfeder 9. Die einzelnen Windungen 15 der Spiralfeder 9 werden bei der Montage zwischen dem Innen- 1 und dem Außenring 2 durch die elastische Verformung des Federdrahts schräggestellt, so daß die Rückstellmomente im Federdraht das Anlegen der einzelnen Windungen 15 an Innen- 1 und Außenring 2 sicherstellen.

Drehen sich der Innenring 1 und der Außenring 2 in Pfeilrichtung Ü relativ zueinander, so kommt es nach Überwindung der Reibkräfte der Federwindungen 15 mit ihren äußeren Klemmflächen 6 am Außenring 2 zum Überholen des Freilaufs. Der Freilauf befindet sich im freigeschalteten Zustand.

Bewegen sich der Innen- 1 und der Außenring 2 demgegenüber in Pfeilrichtung S, so werden die Federwindungen 15 mit ihren äußeren Klemmflächen 6 an der Klemmbahn 8 des Außenrings 2 reibungsbedingt mitgeschleppt, leicht aufgestellt und dadurch zwischen den Klemmbahnen 7, 8 verkeilt. Bis zur nächsten Drehrichtungsumkehr in Richtung Ü überträgt die Spiralfeder 9 das Drehmoment zwischen Innen- 1 und Außenring 2.

Die Spiralfeder 9 besteht aus zwei separat erzeugten Federsegmenten 10, 11, die einander in Umfangsrichtung mit Abstand benachbart zugeordnet und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. In Umfangsrichtung zwischen den Federsegmenten 10, 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei als Gleitlager ausgebildete Lager 12 zur gegenseitigen Abstützung von Innenring 1 und Außenring 2 angeordnet. Die Anschläge 24 sind erforderlich, um einerseits eine umfangsgerichtete Relativverschiebung des Innenrings 1 zur Spiralfeder 9 zu verhindern und andererseits die Lager 12 in ihrer Position zu halten.

Eine Ausgestaltung gemäß Fig. 2 weist durch die Kombination des Freilaufs mit der integrierten Lagerung 12 nur geringe Abmessungen in axialer Richtung auf.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Enden der Spiralfeder 9 am Innenring 1 über ein Anfederungs- und Klemmelement 26 derart fixiert werden, daß sich die einzelnen Federwindungen 15 am Innenring 1 in Sperrichtung mit steifer Federcharakteristik gegeneinander abstützen, während in Überholrichtung die Federsegmente 10, 11 mit einer weichen Federcharakteristik aneinandergedrückt werden. Hierdurch können die Auswirkungen von Verschleiß an den Federwindungen 15 über die Betriebsdauer kompensiert werden.

In Fig. 4 ist die zuvor beschriebene Funktion des Freilaufs bildlich dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Federwindungen 15 mit der gedachten Radialebene 16 im freigeschalteten Zustand des Freilaufs, Pfeilrichtung Ü, einen größeren Winkel begrenzen als im gesperrten Zustand mit Klemmwinkel 17, Pfeilrichtung S. Die Freilaufrichtung Ü ist mit durchgezogenen Linien, die Sperrichtung S gestrichelt gezeigt.

Außerdem ist in Fig. 4 die Oberflächenprofilierung 13 gezeigt, die eine formschlüssige Verbindung des Innenrings 1 mit der Spiralfeder 3 bewirkt.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt aus dem Außenring 2 gezeigt, dessen Klemmbahn 8 hohlkehlenförmig ausgebildet ist, wobei die Klemmbahn 8 einen größeren Radius aufweist als die Spiralfeder 9. Dadurch wird eine ausgezeichnete Führung der Spiralfeder 9 in axialer Richtung durch die Klemmbahn 8 bewirkt und eine gleichmäßige Flächenpressung bei axialen Relativverlagerungen der Spiralfeder 9 bezogen auf den Außenring 2.

In Fig. 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer durch den Freilauf entkoppelten Riemenscheibe 19 gezeigt. Durch die Riemenscheibe 19 können Nebenaggregate einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eine Lichtmaschine und/oder eine Lenkhilfepumpe und/oder ein Klimaverdichter und/oder eine Wasserpumpe angetrieben werden. Der Freilauf ist zwischen der hier nicht dargestellten, mit dem Nabenring 18 verbundenen Kurbelwelle und der Riemenscheibe 19 angeordnet, sperrt in Kurbelwellendrehrichtung und schaltet entgegen der Kurbelwellendrehrichtung frei. Durch den Freilauf wird das Drehmoment der Kurbelwelle nur bei zunehmender Winkelgeschwindigkeit übertragen. Nimmt die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle demgegenüber ab, so schaltet der Freilauf frei und der Riementrieb sowie die dadurch angetriebenen Nebenaggregate laufen durch die Massenträgheit mit annähernd unveränderter Winkelgeschwindigkeit weiter.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Lager 12 als Wälzlager ausgebildet und in der Radialebene der Spiralfeder 9 angeordnet. Dadurch werden Taumelbewegungen verhindert.

Der Torsionsschwingungsdämpfer 20 umfaßt einen Schwungring 21, der durch einen Federkörper 23 aus elastomeren Werkstoff auf dem Nabenring 18 abgestützt ist. Der Nabenring 18 des Torsionsschwingungsdämpfers 20 bildet gleichzeitig den Außenring 2 des Freilaufs mit der Klemmbahn 8.

In dieser Figur ist die an die Oberfläche der Spiralfeder 9 angepaßte, im Querschnitt betrachtet hohlkehlenförmige Gestalt der Klemmbahnen 7,8 zu sehen.

In Fig. 7 ist das Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 entlang der Linie A-A geschnitten gezeigt.

In Fig. 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer entkoppelten Riemenscheibe gezeigt, das im wesentlichen die gleichen vorteilhaften Gebrauchseigenschaften aufweist wie das Ausführungsbeispiel aus Fig. 6.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 besteht das Lager 12 in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Gleitlager, das den Außenring 2 des Freilaufs relativ drehbeweglich gegenüber dem Nabenring 18 des Torsionsschwingungsdämpfers 20 abstützt.

Das Oberflächenprofil 13 der Klemmbahn 7 des Innenrings 1 ist durch einen gezahnten, separat erzeugten Ring 25 gebildet, der die Windungen 15 der Spiralfeder 9 formschlüssig berührt.

In Fig. 9 ist ein Schnitt durch das Ausführungsbeispiel aus Fig. 8 entlang der Linie A-A gezeigt.

In Fig. 10 ist ein Ausschnitt aus der stirnseitigen Profilierung 27 von Innen- und Außenring 1, 2 gezeigt, wobei sich durch die stirnseitigen Profilierungen 27 der Ringe 1, 2 während der Montage der Spiralfeder 9 innerhalb des Spalts 3 eine selbsttätige Schrägstellung der einzelnen Federwindungen 15 der Spiralfeder 9 ergibt.

Claims

1. Freilauf, umfassend einen Innenring, der von einem Außenring mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt zumindest ein Klemmkörper angeordnet ist, der radial innen- und außenseitig Klemmflächen aufweist, die kraftschlüssig an die einander zugewandten Klemmbahnen von Innen- und Außenring anlegbar sind und wobei der Klemmkörper (4) durch eine sich in Umfangsrichtung des Spalts (3) erstreckende, elastisch verformte Spiralfeder (9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (9) aus zumindest zwei separat erzeugten Federsegmenten (10, 11) besteht, die einander in Umfangsrichtung mit Abstand benachbart zugeordnet und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und daß in Umfangsrichtung zwischen den Federsegmenten (10, 11) Lager (12) zur gegenseitigen Abstützung von Innenring (1) und Außenring (2) angeordnet sind.

2. Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Klemmflächen (5, 6) der Spiralfeder (9) die angrenzende Klemmbahn (7, 8) flächig anliegend berührt.

3. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Klemmbahnen (7, 8) eine Oberflächenprofilierung (13) aufweist, die zu der Oberfläche der innerhalb des Spalts (3) angeordneten elastisch verformten Spiralfeder (9) kongruent gestaltet ist.

4. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- (1) und/oder der Außenring (2) stirnseitig zur Vereinfachung der Montage mit einer axial/radial angeordneten Profilierung (27) versehen sind.

5. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (1) auf der der Spiralfeder (9) zugewandten Seite eine Oberflächenprofilierung (13) aufweist und daß die Spiralfeder (9) mit dem Innenring (1) formschlüssig drehfest verbunden ist und den Außenring (2) reibungsbehaftet und relativ verdrehbar berührt.

6. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Spiralfeder (9) und/oder der Innenumfang des Außenrings (2) mit einer reibungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen sind.

7. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3) zur Umgebung hin abgedichtet und mit einem Schmiermittel befüllbar ist.

8. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbahnen (7, 8) jeweils eine an den Windungsdurchmesser der Spiralfeder (9) angepaßte, hohlkehlenförmig in Umfangsrichtung umlaufende Form aufweisen.

9. Freilauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkehle (14) zumindest des Außenrings (2) einen größeren Radius aufweist als die Spiralfeder (9).

10. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (9) einen Windungsdurchmesser aufweist, der größer ist als die radiale Weite des Spalts (3).

11. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Federwindungen (15) innerhalb des Spalts (3) gleichsinnig geneigt angeordnet sind und bei gesperrtem Freilauf mit einer gedachten, in der Drehachse errichteten Radialebene (16) einen Klemmwinkel (17) einschließen, der 3 bis 8 Grad beträgt.

12. Verwendung eines Freilaufs nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem von der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine entkoppelten Riementrieb, der einen Nabenring (18) und eine Riemenscheibe (19) aufweist, die durch zumindest ein Lager (12) und den Freilauf aufeinander abgestützt sind, wobei der Riementrieb mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (20) verbunden ist, umfassend den Nabenring (18) und einen den Nabenring mit radialem Abstand umschließenden Schwungring (21), wobei in dem durch den Abstand gebildeten Ringspalt (22) ein Federkörper (23) aus elastomeren Werkstoff angeordnet ist.