本发明涉及一种车辆的自由轮装置以及一种车辆。
背景技术：
1、在车辆，例如电动自行车中，到目前为止已知一种自由轮装置(freilauf)，该自由轮装置设置为，当被驱动的输出轴关于向前指向的旋转方向比马达传动装置的输出端更快地运转，即在引起沿向前指向的行驶方向驱动车辆的旋转方向中时，中断被驱动的输出轴和与驱动马达连接的马达传动装置之间的连接。通常，在此通过齿部操纵自由轮装置。例如，已知这样的齿部的弹簧负载的接合，其中，转矩传递在空转方向上的抵消例如通过锯齿齿部的在彼此上滑动的齿实现。
技术实现思路
1、与之相比，根据本发明的自由轮装置的特点在于特别有利的结构设计，该结构设计除高的鲁棒性外还特别低磨损和低噪声地起作用。根据本发明，这通过车辆、优选两轮车、特别优选电动自行车的自由轮装置实现，所述自由轮装置包括曲轴、输出轴、自由轮元件和摩擦元件。尤其，曲轴和输出轴相互平行地、特别优选相互同轴地布置。在此，输出轴具有第一齿部、尤其是直齿部，并且自由轮元件具有第二齿部、尤其是直齿部。在此，第一齿部和第二齿部设置为用于在啮合到彼此中时引起输出轴和自由轮元件之间的转矩传递。在此，在本发明的范畴内也可以代替齿或齿圈使用形状锁合元件的其它几何形状，这些几何形状在啮合时引起输出轴和自由轮元件之间的转矩传递。因此，在本发明的范畴内，“齿部”应理解为形状锁合元件，该形状锁合元件在啮合时引起输出轴和自由轮元件之间的转矩传递。自由轮元件沿轴向方向可移动地布置在曲轴上。此外，自由轮元件在周向方向上相对于曲轴不可扭转地布置在曲轴上。自由轮元件和摩擦元件借助螺旋机构相互耦合。在此，螺旋机构设置为用于在自由轮元件和摩擦元件相对彼此的相对旋转时引起自由轮元件和摩擦元件相对彼此的平移移动。
2、换言之，自由轮装置功能通过以下方式提供：通过可借助摩擦锁合操纵的螺旋机构实现齿部的接合和分离，即通过自由轮装置的特别构型，曲轴和输出轴的相对旋转通过摩擦元件上的力锁合转换为摩擦元件和自由轮元件的相对旋转。在此，螺旋机构引起自由轮元件沿轴向方向在曲轴上移动和从而尤其从输出轴的第一齿部离开地移动或朝向该第一齿部移动，以便分离或接合齿啮合。
3、在此，螺旋机构可以以多种方式构造。例如可以在自由轮元件和/或摩擦元件上设置嵌入到彼此中的螺旋形元件。此外，任意的其它嵌入到彼此中的元件可以布置在摩擦元件和自由轮元件上，例如类似于滑槽导向装置，这些元件构型为用于将相对旋转转换为沿着轴线的相对的平移移动。
4、自由轮装置在此提供以下优点：借助特别简单且成本低的结构设计能够实现自由轮装置的特别可靠和鲁棒的功能，该功能还在磨损和噪声形成方面具有有利的特性。细节上，例如所有参与该功能的元件都可以机械上特别鲁棒地构型并且构造为，使得可以通过在自由轮装置的所有运动或操纵方向上的直接的机械耦合可靠地避免故障。因为例如还通过螺旋机构特别有针对性地和尤其强制地实现齿啮合的接合或分离，因此可以避免例如在较长时间段内齿部的不希望的打滑，由此，一方面可以避免噪声并且另一方面可以确保低磨损。此外，齿啮合在此可以在特别鲁棒和可靠地接合地实施。
5、下面给出本发明的优选的扩展方案。
6、优选地，螺旋机构包括螺纹。即在自由轮元件和摩擦元件之间形成螺纹，该螺纹在相对彼此的相对旋转时引起相应的平移移动的功能。因此，可以以特别简单且成本低的方式和特别可靠地实现自由轮元件和摩擦元件之间的耦合的所希望的运动性。在此，螺纹可以以多种方式构造，例如作为尤其米制的标准螺纹或作为具有任意螺距的任意螺纹等。
7、在一个实施方式中，在输出轴和摩擦元件之间形成在输出轴的周向方向上的预给定的力锁合。这允许自由轮装置的紧凑且简单的结构形式。
8、特别优选地，输出轴和摩擦元件之间的力锁合包括在尤其关于输出轴的周向方向上的摩擦力，即摩擦力关于输出轴沿切向方向定向。尤其，摩擦元件在此可以至少部分地构造为空心轴，输出轴至少部分地穿过所述空心轴伸出。例如，摩擦力可以由摩擦元件和输出轴之间的径向保持力引起。因此，可以通过摩擦力以简单且有针对性的方式调整螺旋机构的可操纵性。
9、优选地，摩擦力借助至少一个螺钉和/或借助摩擦环产生。例如可以将至少一个螺栓拧入到摩擦元件中，并且以预定的拧紧力沿径向方向压抵着输出轴。因此，拧紧力和从而摩擦力可以以特别简单的方式产生和调整。特别有利的是绕着输出轴的周边分布地布置的多个螺钉。摩擦环例如可以作为附加的元件布置在摩擦元件和输出轴之间。例如，摩擦力在此可以根据表面粗糙度和/或摩擦元件与摩擦环之间和/或输出轴与摩擦环之间的配合构造，由此也能够实现简单且成本低的构型。
10、进一步优选地，输出轴和摩擦元件之间的力锁合包括磁力。即磁力如此设置在摩擦元件和输出轴之间，使得该磁力在周向方向上引起预定的力锁合。例如，永磁体在此可以布置在摩擦元件和/或输出轴上。因此，也可以简单且特别有针对性地构造力锁合。
11、特别优选地，自由轮装置还包括止挡，该止挡限制自由轮元件相对于摩擦元件的平移移动。尤其，止挡如此构造，使得该止挡限制自由轮元件从第一齿部离开的移动。在此优选地，在自由轮元件贴靠在止挡上时和在输出轴和曲轴继续相对旋转时克服输出轴与摩擦元件之间的力锁合，使得输出轴能够相对于摩擦元件旋转。通过止挡可以实现自由轮装置的特别紧凑且结构设计上精确限定的构型。
12、优选地，止挡构造在摩擦元件上。尤其，当摩擦元件至少部分地构造为空心轴，自由轮元件布置在所述空心轴内时，因此能够实现具有很少构件的特别简单且成本低的结构设计。例如，止挡可以通过布置在摩擦元件的内周边上的保险环构造。
13、优选地，止挡如此构造，使得在自由轮元件贴靠在止挡上时，两个齿部彼此完全分离。即止挡允许自由轮元件相对于摩擦元件的这种相对的平移移动，使得在达到止挡时，两个齿部不再接触。由此可以确保自由轮装置的特别磨损低的运行方式。
14、进一步优选地，螺旋机构如此构造，使得通过相对的平移移动在自由轮元件和摩擦元件沿空转方向的相对旋转时使两个齿部的齿啮合分离。此外，螺旋机构如此构造，使得通过自由轮元件和摩擦元件相对彼此的相对的平移移动在沿锁止方向相对旋转时使所述齿部的齿啮合接合。即在沿空转方向旋转时取消曲轴和输出轴之间的转矩传递，而在以相反的锁止方向旋转时能够实现曲轴和输出轴之间的转矩传递。
15、优选地，摩擦元件轴向不可移动地固定在输出轴上。尤其，输出轴和摩擦元件的部分区域在轴向方向上形成侧凹部(hinterschneiden)。优选地，摩擦元件在此在两侧轴向不可移动地固定在输出轴上。
16、优选地，自由轮元件借助径向齿部可轴向地移动并且在周向方向上不可扭转地固定在曲轴上。例如，自由轮元件和曲轴之间的花键轴连接部可以构造为径向齿部。因此可以在保证功能的情况下以简单的方式确保自由轮元件和曲轴之间的鲁棒的转矩传递。
17、优选地，自由轮元件两件式地构造并且具有齿盘和固定环。齿盘在此具有第二齿部。固定环具有螺旋机构的一部分，该部分尤其与摩擦元件啮合。在此，齿盘和固定环抗扭地相互连接。尤其，齿盘和固定环牢固地机械固定在彼此上。通过两件式的构型能够实现简单的装配。此外，例如能够通过不同材料实现自由轮元件的各区域特别有针对性地匹配对应的要求。
18、替代地，自由轮元件优选可以构造为一体的构件，该构件具有第二齿部和螺旋机构的一部分。
19、优选地，齿部构造为锯齿齿部或赫斯特(hirth)齿部。相对于轴向方向具有不同地倾斜的齿侧的齿部视为锯齿齿部。在此，每个齿的两个齿侧之一例如可以平行于轴向方向布置。具有对称齿的齿部视为赫斯特齿部。
20、特别优选地，输出轴构造为空心轴。在此，曲轴可旋转地支承在输出轴内。优选地，在曲轴和输出轴之间设置至少一个轴承，用于可旋转地支承。例如，轴承可以对于沿径向方向特别紧凑的结构形式构造为滚针轴承。
21、此外，本发明涉及一种车辆、尤其是两轮车、优选电动自行车，所述车辆包括所描述的自由轮装置。
22、优选地，车辆还包括驱动单元和曲柄驱动装置，所述驱动单元与输出轴尤其传递转矩地连接，所述曲柄驱动装置与曲轴尤其传递转矩地连接。
1.一种车辆(100)、尤其是两轮车的自由轮装置，包括：
2.根据权利要求1所述的自由轮装置，其中，所述螺旋机构(6)包括螺纹。
3.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，在所述输出轴(3)和所述摩擦元件(5)之间形成在周向方向上的预定的力锁合。
4.根据权利要求3所述的自由轮装置，其中，输出轴(3)和摩擦元件(5)之间的力锁合包括在周向方向上的摩擦力。
5.根据权利要求4所述的自由轮装置，其中，所述摩擦力借助至少一个螺钉和/或借助摩擦环产生。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，输出轴(3)和摩擦元件(5)之间的力锁合包括磁力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，还包括止挡(7)，所述止挡限制所述自由轮元件(4)相对于所述摩擦元件(5)的平移移动。
8.根据权利要求7所述的自由轮装置，其中，所述止挡(7)构造在所述摩擦元件(5)上。
9.根据权利要求7或8所述的自由轮装置，其中，所述止挡(7)构造为，使得在所述自由轮元件(4)贴靠在所述止挡(7)上时，所述齿部(11、12)彼此完全分离。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，所述螺旋机构(6)构造为，使得相应的相对的平移移动在沿空转方向的相对旋转时使所述齿部(11、12)的齿啮合分离，并且在沿锁止方向的相对旋转时使所述齿部(11、12)的齿啮合接合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，所述摩擦元件(5)不能轴向移动地固定在所述输出轴(3)上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，所述自由轮元件(4)借助径向齿部(8)能轴向移动地并且在周向方向上不能扭转地固定在所述曲轴(2)上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，所述自由轮元件(4)两件式地构造，具有齿盘(41)和固定环(42)，所述齿盘具有第二齿部(12)，所述固定环具有所述螺旋机构(6)的一部分，并且其中，齿盘(41)和固定环(42)抗扭地相互连接。
14.根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置，其中，所述输出轴(3)构造为空心轴，并且其中，所述曲轴(2)能旋转地支承在所述输出轴(3)内。
15.一种车辆、尤其是电动自行车，包括根据前述权利要求中任一项所述的自由轮装置(1)。
16.根据权利要求15所述的车辆，还包括驱动单元(102)和曲柄驱动装置(104)，所述驱动单元与所述输出轴(3)连接，所述曲柄驱动装置与所述曲轴(2)连接。
