Hintergrund der Erfindung Eine Freilaufkupplung dieser Art ist aus der Druckschrift DE 1 142 254 B be- kannt. Die dort verwendete Bandfeder ist ein ausgestanztes, ringförmig gebo- genes, federnd nachgiebiges Blech, an welchem die Federzungen über U- förmig gebogene Querfalten mit Querstegen verbunden sind. Zusätzlich zu der Querfalte jeder Federzunge sind an den durch die Querstege miteinander ver- bundenen beiden Längsstegen Querfalten ausgebildet, welche das Fede- rungsverhalten dieser Bandfeder begünstigen, ihr aber mit drei Querfalten in jedem Federzungenbereich eine konstruktiv aufwendige Form geben.

Aus der Druckschrift US 5, 335, 761 ist eine solche Freilaufkupplung bekannt, bei weicher zusätzlich jeweils innerhalb einer Tasche zur Aufnahme eines Klemmkörpers eine Begrenzungswand ausgebildet ist, weiche eine Anlage des Klemmkörpers an dem Käfig ermöglicht. Und zwar bewirkt dort der Klemmkör- per bei seiner Verschwenkung eine Auslenl<ung der Federzunge bis zu deren flächenhafter Anlage an dem Käfig, wobei dann der Klemmkörper an der Fe- derzunge flächenhaft anliegt und sich über diese an dem Käfig abstützt.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung mit einem günstig herzustellenden Käfig und einer Bandfeder einfacher Geometrie zu schaffen, bei welcher die Klemmkörper und die Bandfeder eine definierte, formschlüssige Endlage zum Käfig einnehmen. Dabei soll eine dauerfeste Aus- legung durch begrenzte Federwege erreicht und eine Übertragung der von dem jeweiligen Klemmkörper auf den Käfig aufgebrachten radialen Kraft von dem Käfig auf den Außenring ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Käfig je- weils in dem die Begrenzungswand aufweisenden radialen Bereich eine Ver- stärkungsleiste einstückig an der äußeren Käfigoberfläche angeformt ist. Auf diese Weise erfolgt eine Verstärkung des Käfigs genau an der Stelle, an der durch die Abstützung des Klemmkörpers am Käfig eine Radialkraft nach außen wirkt. Wenn gleichzeitig auch die Federzungen am Käfig anschlagen, ist die Freilaufkupplung für höchste Drehzahlen einsetzbar. Für diese flächenhafte Anlage der Federzunge an der Begrenzungswand können jeweils die Begren- zungswand, die Federzunge und die Klemmkörperaußenkontur so ausgebildet sein, dass die Fliehkraft des Ktemmkörpers rein radial durch den Käfig in den Außenring geleitet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Freilaufkupplung kann die Käfigtasche den Weg

des Klemmkörpers und der Federzunge begrenzen, was sich günstig auf die Federlebensdauer auswirkt. Die Begrenzung kann als Radius oder Fase am Käfiginnendurchmesser ausgestaltet sein. Durch eine genaue Führung der Klemmkörper im Käfig und in der Bandfeder wird die Vibrationsempfindlichlseit der Freilaufkupplung verringert.

Der Käfig ist einfach aufgebaut. Er kann ohne Hinterschneidungen ausgeführt sein. In Figur 2 der Zeichnung sind beidseitig am Käfig Hochstellungen darge- stellt, so dass der Käfig ein U-Profil aufweist. Die Hochstellungen dienen ledig- lich der Aufnahme von Gleitscheiben. Diese können einfach auf den Käfig auf- gesteckt und dort mittels eines Preßsitzes gehalten werden. Oder der Käfig ist beidseitig mit einer Ringnut versehen, in welche die Gleitscheiben eingeklipst werden können.

Bei der Bandfeder handelt es sich um ein Federband mit einfachen Ausstan- zungen oder mit einfachen Ausschneidungen nach einem Laser-Verfahren. Die Anfederung der Klemmkörper erfolgt aber anders als bei der vorbekannten Ausführung nach der Druckschrift DE 1 142 254 B, da die jeweilige Federzunge von dem Klemmkörper etwa radial nach außen gegen den Käfig angefedert wird und die Bandfeder keine Biegemomente aufweist. Die Federzungen sind im Lieferzustand der Baueinheit, bestehend aus Käfig, Bandfeder und Klemm- körpern, praktisch ohne Vorspannung. Nur zur Halterung der Klemmkörper können sie geringfügig vorgespannt sein. Eine nennenswerte Vorspannung wird erst beim Einbau der Baueinheit zwischen den Außenring und den Innen- ring der Freilaufkupplung aufgebracht.

Sobald ein Klemmkörper jeweils zu klemmen beginnt, wird die mit ihm zusam- menwirkende Federzunge nach und nach entspannt und somit entlastet. Dies geschieht infolge der Gestalt des Klemmkörpers und dadurch, dass sich die Bandfeder unabhängig vom Käfig in Umfangsrichtung bewegen kann. Der Klemmkörper wird dann allein durch die Klemmkraft zwischen dem Innenring und dem Außenring gehalten, was eine Optimierung der Lebensdauer der

Bandfeder zur Folge hat.

Das Federungsverhalten kann durch die Federbandstärke sowie die Anzahl, die Breite und die Länge der Federzungen abgestimmt werden, außerdem durch die Anlagekontur am Käfig. Die Bandfeder liegt am Innendurchmesser des Käfigs an und kann sich unabhängig vom Käfig in Umfangsrichtung dre- hen. Die Stoßenden des Federbandes können sich überlappend oder aneinan- der stoßend punktgeschweißt sein oder das Federband wird nur rolliert, ohne die Stoßenden auf irgendeine Art zu verbinden. Ein Beschneideabriss sollte zum Innendurchmesser zeigen, damit die Bandfeder sich bei Bewegung in Um- fangsrichtung nicht am Käfig verhakt. Axial wird sie von den Klemmkörpern gehalten.

Die Begrenzungswand kann eine von der inneren Oberfläche des Käfigs aus- gehende Fase oder ein von der inneren Oberfläche des Käfigs ausgehender konvex gewölbter Flächenabschnitt sein. Sie kann jeweils innerhalb einer von der Tasche ausgehenden Freistellung angeordnet sein, deren Axialmaß der axialen Länge der Federzunge entspricht. Auf diese Weise benötigt die Feder- zunge nicht unbedingt eine Biegegeometrie. Die Berührungsfläche zwischen Begrenzungswand und Klemmkörper hat idealerweise Formschluß.

Das Stahlband für die Bandfeder kann, statt ausgestanzt zu werden, optional auch nach einem Laserverfahren ausgeschnitten werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer gleichmäßigen Schnittkantenqualität. Der Verschleiß eines Schnittwerkzeugs, welcher bisher am Werkstück Mikrorisse verursacht hat, kann sich beim Schneiden nach dem Laserverfahren nicht auswirken. Zusätz- lich zu diesem Vorteil besteht ein weiterer darin, dass sämtliche Feder- Baugrößen in derselben Anlage gefertigt werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer- den im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Figur 1 einen Teil-Querschnitt durch eine Freilaufkupplung in einer ersten Ausführungsform ; Figur 2 einen Käfig der Freilaufkupplung in perspektivischer Ansicht ; Figur 3 eine Bandfeder der Freilaufkupplung in perspektivi- scher Ansicht ; Figur 4 eine aus dem Käfig, der eingesetzten Bandfeder und darin montierten Klemmkörpern bestehende Baueinheit für die Freilaufkupplung in perspektivi- scher Ansicht ; Figur 5 eine gegenüber Figur 1 abgewandelte Ausführungs- form der Freilaufkupplung ; Figur 6 eine weitere gegenüber Figur 1 abgewandelte Aus- führungsform der Freilaufkupplung ; Figur 7 eine dritte gegenüber Figur 1 abgewandelte Ausfüh- rungsform der Freilaufkupplung, bei welcher sich die Klemmkörper nicht über Federzungen, sondern un- mittelbar am Käfig abstützen, in einem Ausschnitt mit drei in unterschiedlichen Betriebsstellungen dar- gestellten Klemmkörpern ;

Figur 8 eine Bandfeder in perspektivischer Ansicht für eine Freilaufkupplung gemäß Figur 7, Figur 9 einen Käfig in perspektivischer Ansicht für eine Frei- laufkupplung gemäß Figur 7 ; Figur 10 einen weiteren Käfig in perspektivischer Ansicht für eine Freilaufkupplung gemäß Figur 7.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Eine in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Freilaufkupplung besteht aus einem kreiszylindrischen Innenring 1, einem den Innenring 1 in einem Abstand kon- zentrisch umgebenden Außenring 2 und einer in dem Abstand angeordneten Baueinheit mit einem Käfig 3, einer Bandfeder 4 und mehreren Klemmkörpern 5. In dem Käfig 3 sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen hintereinan- der durchgehende Taschen 6 zur Aufnahme der Klemmkörper 5 eingearbeitet.

Die Bandfeder 4 ist ringförmig ausgebildet und aus einem ausgestanzten Stahlband entstanden. Entsprechend den Taschen 6 des Käfigs 3 weist sie in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete Ausstanzungen auf, wobei in jeder Ausstanzung eine Federzunge 7 angeordnet ist, welche vom Stanzvorgang ausgenommen wurde. Die Bandfeder 4 ist so dimensioniert, dass sie axial in den Käfig 3 eingesetzt werden kann und an der inneren Ober- fläche des Käfigs 3 anliegt. Dabei ragen die Federzungen 7 der Bandfeder 4 in die Bereiche der Taschen 6 des Käfigs 3 hinein.

Die Klemmkörper 5 können nun von außen radial in die Taschen 6 des Käfigs 3 und in die Ausstanzungen der Bandfeder 4 eingesteckt werden, wonach sie in Umfangsrichtung des Käfigs 3 an einer Seite von den Federzungen 7 und an

der anderen Seite von Stegen der Bandfeder 4 gehalten sind. Erfindungsge- mäß ist nun jeweils innerhalb einer der Taschen 6 zur Aufnahme eines Klemm- körpers 5 eine Begrenzungswand 8 in Form einer Fase ausgebildet, welche eine flächenhafte Anlage der jeweiligen Federzunge 7 an dem Käfig 3 ermög- licht.

Die Klemmkörper 5 sind in Figur 1 in vier unterschiedlichen, im Betrieb aufein- anderfolgenden Stellungen dargestellt. Der Klemmkörper 5 links außen befin- det sich in der Stellung mit der maximalen Klemmwirkung zwischen dem Innen- ring 1 und dem Außenring 2, während der Klemmkörper 5 rechts außen sich in der abgehobenen Stellung befindet und die benachbarte Federzunge 7 der Bandfeder 4 an der Begrenzungswand 8 hält.

Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform der Freilaufkupplung weist einen Käfig 9 auf, an welchem jeweils in dem die Begrenzungswand 8 enthaltenden radialen Bereich eine Verstärkungsleiste 10 an der äußeren Käfigoberfläche einstückig angeformt ist. Sie ermöglicht die Übertragung der Radialkomponente FR der von dem Klemmkörper 5 auf den Käfig 9 aufgebrachten Kraft F unmittel- bar auf den Außenring 2, da die als Fase ausgebildete Begrenzungswand 8 eine solche Neigung aufweist, dass an ihr die Kraft F in eine Umfangskompo- nente Fu und eine Radialkomponente FR aufgeteilt wird.

In Figur 6 ist eine Ausführungsform der Freilaufkupplung dargestellt, deren Käfig 11 innerhalb der Tasche 6 jeweils eine Begrenzungswand 12 in der Form eines von der inneren Oberfläche des Käfigs 11 ausgehenden, konvex gewölb- ten Flächenabschnitts aufweist. Dieser ist durch den Radius R gekennzeichnet und begrenzt eine Freistellung 13, die in dem Käfig 11 zu der Tasche 6 hin geöffnet ist. Die Federzunge 14 benötigt hier nicht eine Biegegeometrie, son- dern verläuft in tangentialer Richtung der Bandfeder 15. Bei der Verschwen- kung des Ktemmkörpers 5 kann sich die Federzunge 14 innerhalb der Freistel- lung 13 an der konvex geformten Begrenzungswand 12 anlegen.

Bei dem in den Figuren 7 bis 10 dargestellten Gesamtfreilaufkonzept kann die Klemmkörpergeometrie vollkommen frei und dadurch absolut funktionsoptimiert gestaltet werden. Es ist allein ein@ exakt definierte Taillierung 6@S t<l@mmlcor- pers 5 notwendig. Diese dient der eindeutigen Positionierung der Bandfeder 16 und des Klemmlsörpers 5 im Käfig 17 bzw. 18. Sie ist auf die Montierbarkeit des Klemmkörpers 5 zwischen den Klemmbahnen ausgerichtet.

Als Käfigwerkstoff kann ein glasfaserverstärkter Kunststoff vorgesehen werden, wie er bei Wälzlagern im Automobilsektor bereits Stand der Technik ist. Dies hat den Vorteil geringer Materialkosten sowie einer günstigen und wirtschaftli- chen Herstellung in großen Stückzahlen aus einem Spritzwerkzeug. Die recht hohen Kosten für ein derartiges Werkzeug amortisieren sich im Automobilbau üblicherweise über die Stückzahl und die Laufzeit. Kunststoff überzeugt außer- dem durch seine geringe Masse und die damit verbundene niedrige Massen- trägheit. Glasfaseranteile erhöhen die Festigkeit und die Verschleißwider- standsfähigkeit. Moderne Kunststoffe weisen eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 200°C und eine sehr gute chemische Verträglichkeit mit gängigen Automobilölen auf. Ein geringer Reibwert zu Stahl bewirkt ein positives Ver- schleiß-und Reibverhalten zu Klemmkörpern, Feder und Klemmbahnen.

Der Käfig 17 bzw. 18 weist radial gesehen T-förmig ausgebildete Aussparun- gen auf. Diese sogenannten Käfigtaschen 19 sind gleichmäßig in Umfangsrich- tung verteilt und haben jeweils zwei Teilbereiche. Der Teilbereich mit der grö- ßeren rechteckigen Aussparung 20 dient der Aufnahme der Klemmkörper 5 sowie deren symmetrischer Verteilung in Umfangsrichtung. Hier wird ein Klemmkörper 5 jeweils achsparallel und axial geführt. Er ist so ausgebildet, dass seine freie Bewegung immer möglich ist. Der Teilbereich der kleineren rechteckigen Aussparung 21 erlatabt eine ungehinderte und kollisionsfreie Be- wegung der starren Federzunge 22.

Anlageschrägen 23 am Käfiginnendurchmesser bilden für jeden einzelnen Klemmkörper einen formschlüssigen Endanschlag für die Bewegung der

Klemmkörper 5 unter Fliehkrafteinfluss, wenn die Klemmkörper 5 den Kontakt zur inneren Klemmbahn, beispielsweise der Klemmbahn am Innenring 1, verlo- ren haben. Dadurch wird der Abhebeweg der Kiemmkörper 5 begrenzt, so dass diese bei nachlassender Fliehkraft aufgrund der entgegenwirkenden Anfede- rungskraft möglichst schnell wieder in reibschlüssigen Kontakt mit der Klemm- bahn des Innenrings 1 kommen. Der Federweg und damit verbundene Span- nungen in der Bandfeder 16 sind dadurch ebenfalls begrenzt.

Die radiale Führung des leicht nach außen vorgespannten Federbandes 16 erfolgt am Käfig 17 bzw. 18 an dessen innerer Oberfläche mit dem kleinsten Durchmesser. Gleichzeitig verhindert diese Fläche eine Aufweitung des offe- nen Federbandes unter Fliehkrafteinfluss, da dessen Stoßenden nicht mitein- ander verbunden sind. Käfigborde verhindern ein axiales Herausragen des Federbandes 16 aus dem Käfig 17 bzw. 18 sowie den axialen Kontakt von Klemmkörpern 5 und auf den Käfig aufgesteckten Gleitscheiben, wenn solche vorhanden sein müssen.

Der gesamte Käfig ist außen geführt, d. h. das Spiel zwischen Käfigaußen- durchmesser und der Außenklemmbahn, also der inneren Oberfläche des Au- ßenringes 2, ist unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Temperaturaus- dehnungen möglichst gering ausgebildet. Dadurch kann die Radialkomponente der auf den Klemmkörper 5 einwirkenden Fliehkraft im Idealfall jeweils durch den Käfig direkt an die Außenklemmbahn weitergeleitet werden. So wird der Käfig entlastet. Die auf diese Weise unter der Fliehkraft erhöhte Reibung zwi- schen dem Käfig und der Außenklemmbahn begünstigt das Mitdrehen von Klemmkörpern und Käfig mit der Drehzahl der Außenklemmbahn.

Falls die Notwendigkeit besteht, eine oder zwei Gleitscheiben anzubringen, können am Käfig in Umfangsrichtung ein-oder beidseitig umlaufende Nuten ausgebildet werden. Diese ermöglichen dann eine verdrehfreie und gleichzeitig transportsichere Aufnahme axial aufgeschnappter Gleitscheiben. Das Auf- schnappen wird über partielle Sicken an den Gleitscheiben durchgeführt. Die

Außenführung des Käfigs geschieht über radiale Erhebungen am Käfigaußen- durchmesser im Bereich der Käfigstege oberhafb der Anlageschrägen 23.

Die beschriebene Käfigkonstruktion weist eine symmetrische Geometrie auf.

Die Klemmrichtung des Freilaufs kann über eine Kennzeichnung am Käfig oder eine Beschriftung an der Gleitscheibe angezeigt werden.

Die Bandfeder 16 besteht aus einem einteiligen, jeden einzelnen Klemmkörper individuell anfedernden Federstahlband. Die Geometrie ist einfach, eindimen- sional und linear gestaltet, ohne jegliche Art von Biegungen. Das einzig mögli- che Setzverhalten ist das Aufweiten des Federbandes, was aber über die Füh- rung am Käfiginnendurchmesser verhindert wird. Das Band kann als einfaches ausgestanztes oder lasergeschnittenes Teil hergestellt werden.

Das gesamte Federband ist einheitlich rollier, einschließlich der Federzungen 22. Dadurch ergeben sich im Verbund gleichmäßige Anfederungseigenschaf- ten für den ersten und letzten Klemmkörper sowie für alle dazwischen liegen- den Klemmkörper. Das Federband ist mit leichter radialer Vorspannung in den Käfig eingelegt und wird durch diesen definiert konzentrisch positioniert.

Der freie Abstand der Federzunge 22 zum Federsteg 24, in welchem der Klemmkörper 5 transportsicher aufgenommen und achsparallel gehalten wird, muss mindestens der engsten Stelle am Klemmkörper (Taillierung) entspre- chen. Nur so ist eine freie und ungestörte Bewegung des Klemmkörpers in der Federtasche gegeben, insbesondere wenn die starre Federzunge 22 jeweils durch ihre Null-Lage läuft, d. h. wenn die Richtung der Anfederungskraft von radial nach außen in radial nach innen oder umgekehrt wechselt.

Dieser freie Abstand liegt für den Transport des Freilaufs exakt in der Klemm- körpertaillierung, worauf der Käfiginnendurchmesser natürlich abgestimmt sein muss. So wird die Anfederung erst mit der Montage in die Anschlussteile wirk- sam. Die Art der Anfederung unterstützt zu Beginn der Drehmomentaufnahme

den Reibschluss der Klemmkörper mit den Klemmbahnen und gleichzeitig die aus dem Drehmoment resultierende Einrollbewegung der Klemmkörper. Im Verlauf des Drehmomentaufbaus ändert die Anfederungskraft beim Durchgang durch die Null-Lage ihre Richtung. Danach begünstigt sie das Lösen des K ! emmkörpers, wenn das Drehmoment wieder abfällt. So wirkt diese Ausfüh- rung der Anfederung der Klemmkörpermassenträgheit bei hohen Belastungs- frequenzen entgegen.

Die auf Biegung beanspruchte Federzunge 22 ist im Verhältnis zu dem auf Torsion belasteten Federsteg 24 dermaßen steif, dass die Federwirkung allein aus der Torsion der Federstege 24 resultiert. Federzunge und Federbord er- fahren aufgrund der Anfederung keinerlei elastische Verformung. Daher muss der Käfig im Bereich der Federstege 24 freigestellt sein.

Bezugszahlenliste 2 Außenring 2 Au#enring Käfig 4 Bandfeder 5 Klemmkörper 6 Tasche 7 Federzunge 8 Begrenzungswand 9 Käfig 10 Verstärkungsleiste 11 Käfig 12 Begrenzungswand 13 Freistellung 14 Federzunge 15 Bandfeder 16 Bandfeder 17 Käfig 18 Käfig 19 Käfigtasche 20 größere Aussparung 21 kleinere Aussparung 22 Federzunge 23 Anlageschräge 24 Federsteg F Kraft FR Radialkomponente Fu Umfangskomponente R Radius