CN103238004A - 自由轮和用于具有自由轮的内燃机的起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于内燃机的自由轮（2）和起动装置（1），该起动装置具有借助外力绕转动轴线转动驱动的内部件（4）、与内燃机的曲轴有效连接的外环（3）以及在内部件（4）与外环（3）之间形成自由轮（2）的、在周边上分布的锁止件（8）。为了在预定的结构空间情况下可以通过廉价的自由轮传递更大的力矩，或者说在可传递相等力矩情况下可以设置更小的结构空间，锁止件（8）以能相对于外环（3）在径向和在周边方向上受限地位移的方式布置，在自由轮（2）的锁止状态下借助锁止件（8）形成外环（3）与内部件（4）之间的形状锁合，并且在自由轮（2）的未锁止状态下，锁止件（8）借助在内部件（4）和锁止件（8）之间起作用的位移力位移至与内部件（4）具有径向间隙（14）的静止位置（A）。

Description

自由轮和用于具有自由轮的内燃机的起动装置

技术领域

本发明涉及用于内燃机的自由轮和起动装置，该起动装置具有借助外力绕转动轴线转动驱动的内环、与内燃机曲轴有效连接的外环以及在内环与外环之间形成自由轮的、在周边上分布的锁止件。

背景技术

按类属的自由轮（所谓的夹紧体自由轮）具有外环和内部件（轴或者内环）以及夹紧体形式的、布置在它们之间的锁止件，其很久以来是公知的。DE2008071681A1例如示出自由轮离合器形式的自由轮，其中，构造成夹紧滚柱的锁止件通过在碰触坡面上的碰触在外环和轴朝第一转动方向相对扭转时夹紧，并且进而能够实现轴与外环之间的扭矩传递，与此同时，在朝相反的转动方向相对扭转时取消夹紧，并不实施扭矩传递。

尤其在起动装置的所谓外部星轮（Auβenstern）实施方式中应用这种夹紧体自由轮、如夹紧滚柱自由轮情况下，通过在外环与内部件之间形成摩擦锁合以及夹紧轮廓、如碰触坡面形式的夹紧接触的构造，在小扭矩情况下就已经出现非常高的夹紧滚柱的接触压紧，这是因为例如4°的夹紧角度和夹紧滚柱与内轮廓之间的线性接触形式的接触面相对而言是小的。如果要提高该夹紧体自由轮的可传递扭矩，那么可以通过选择材料和/或通过加大夹紧面来实现。这要求使用强度高的高品质的且廉价的材料或者说以不期望方式增大自由轮进而增大起动装置的结构空间。此外在该按类属的夹紧体自由轮中还必须以更高且进而更昂贵的精度制造，以确保可靠夹紧。

替选地提供由DE4026213A1公知的所谓棘爪式自由轮，其中，内部件的外周边具有斜坡轮廓，可在固定位置处受限扭转地布置在外环上的棘爪抵靠该斜坡轮廓弹性地张紧，从而在外环逆着斜坡扭转时，在外环经由棘爪和斜坡与内部件之间的形状锁合（Formschluss）被建立并且可以传递相对较高的扭矩。缺点是棘爪相对于内部件的持久径向预张紧，其尤其在起动装置中导致不可容忍的持续噪音负荷，且在内燃机运行期间导致磨损。

发明内容

因而本发明的任务在于改进内燃机的自由轮和起动装置，尤其在高扭矩功率情况下廉价和节约结构空间地改进该自由轮和启动装置的背景下。

该任务通过一种内燃机的起动装置来解决，其具有借助外力绕转动轴线转动驱动的内环、与内燃机的曲轴有效连接的外环以及在内环与外环之间形成自由轮的并在周边上分布的锁止件，其中，该锁止件以能相对于该外环在径向和在周边方向上受限地位移的方式布置，在自由轮的锁止状态下借助该锁止件形成在外环与内环之间的形状锁合，并且在自由轮的未锁止状态下，该锁止件借助在内环与锁止件之间起作用的位移力位移进入与内环具有径向间隙的静止位置。

自由轮的设计方案根据本发明借助可受限位移的锁止件实现，一旦锁止件在外环上碰触，例如在设置在外环上的碰触坡面上碰触，锁止件就进入形成摩擦锁合的夹紧体位置处并基于匹配于其外轮廓的、与其互补构造的内部件外轮廓形成形状锁合，该内部件可以是轴或者内环。由于形状锁合的构造与夹紧接触的构造相比公差敏感更小，所以自由轮的制造更廉价。此外通过形状锁合在结构空间要求相同并且构造大致相同（例如夹紧体的数量与锁止件相同而尺寸与锁止件相当）情况下，在自由轮锁止状态下更高的扭矩从内部件传递至外环并且反之亦然。

通过借助位移力来控制锁止件，在自由轮解锁时，在内部件与外环之间的转动方向变化时，锁止件位移进入静止位置，在该静止位置处，不构建与内部件的接触，从而既不会出现噪音负荷也不会出现锁止件相对于内部件的磨损和摩擦。

根据一种有利的实施例，自由轮和起动装置可以以如下方式有利地构成，即，内环具有如下外周边，该外周边具有多个在周边上分布的、塑造成与锁止件的部分圆弧互补的凹部，该锁止件容纳在外环的具有沿周边方向设置的碰触坡面的各个缺口中。在此，该缺口沿周边方向与该碰触坡面相邻地具有径向扩展部以便调整出该锁止件的静止位置。以这种方式，锁止件在内部件和外环的调整出锁止状态的转动方向上碰触到碰触坡面上并且同时形状锁合地锁入其中一个凹部。在转动方向相反情况下，锁止件放松并通过位移力位移进入其静止位置。

位移力的类型在此可以由各种结构装置和物理效果促成。根据一种有利实施例，该位移力可以通过摩擦来提供。在此，在输入件或者抗相对转动地配属于该输入件的构件与锁止件之间生成摩擦效应，在内部件与外环之间的转动方向变化时由于以摩擦效应为基础的摩擦力，摩擦效应造成锁止件从碰触坡面位移进入静止位置并且从该静止位置上返回，由此相应控制锁止件以调整出锁止位置和自由轮位置。为此，两个摩擦盘例如可以转动锁合地（drehschlüssig）置于该内部件两侧，由这两个摩擦盘施加作用于该锁止件的摩擦力。在此可以将合成材料环、例如O形环分别插入到摩擦盘中，该合成材料环分别与锁止件的端面贴靠接触。替选或者除了由合成材料构成的摩擦元件之外，还可以设置由其他材料、如钢构成的摩擦元件。例如弹簧元件，如盘形弹簧，可以在锁止件与输入侧的构件之间张紧。此外摩擦元件也可以设置在锁止件的端侧上。

替选的是，起动装置或者自由轮的周边可以在润滑介质中湿式运行，并且摩擦力借助润滑介质来施加。此处示出如下，通常使用的润滑剂、如油或者变速箱油的附着力和粘度已足以在输入件的构件与锁止件之间通常使用的零点几毫米至几毫米的间隙宽度情况下可以在更换转动方向时在静止位置与在碰触坡面上的贴靠接触部之间控制锁止件。

为了可以取消在未锁止的位置期间出现的、用于控制锁止件的摩擦力，替选地可以设置如下，该锁止件借助弹簧元件保持在形成形状锁合的锁止位置处，并且位移力通过离心力来施加。在此，各个单独的锁止件可以在锁止位置处保持在碰触坡面上并且可以由相应单个的或者由作用于多个或所有锁止件的弹簧元件保持与内部件形状锁合。在这里，在起动内燃机时例如在起动装置中随着外环加速度的增大，作用于锁止件的离心力也增大，从而锁止件克服弹簧元件的弹簧力，并被挤入外环的、相对于碰触坡面径向扩展的缺口。在该缺口中，锁止件相对于内部件处于无接触的静止位置。如果内燃机停机，那么锁止件通过弹簧储能器的支持又位移进入锁止位置，形成与内部件外轮廓的形状锁合。

替选或者除了弹簧元件之外，锁止件可以借助磁体保持在形成形状锁合的锁止位置处。为此，锁止体软磁性地构造，其中，它们分别借助与处于锁止位置的锁止件相邻的硬磁性磁体的磁力保持在锁止位置处。在特殊实施例中，锁止件可以硬磁性地构造，其中，仅在碰触坡面上布置软磁构件并且在锁止件周边的其余构件具有很小的可磁化性，例如由非磁性钢制成。用于将锁止件位移进入静止位置的位移力相应于弹簧元件的使用而通过离心力来施加。

不依赖于在内燃机起动装置中应用所提出的自由轮，该任务通过如下自由轮来解决，其具有内环和外环以及布置在它们之间的、在周边上分布的锁止件，其中，该锁止件以能相对于该外环在径向和在周边方向上受限地位移的方式布置，在该自由轮的锁止状态下借助该锁止件形成外环与内环之间的形状锁合，并且在该自由轮的未锁止状态下，该锁止件借助在内环与该锁止件之间起作用的位移力位移进入与该内环具有径向间隙的静止位置。

附图说明

借助图1至图4所示的实施例来详细阐述本发明。在此示出：

图1是处于锁止状态的起动装置的视图；

图2是穿过处于锁止状态的图1的起动装置的剖面图；

图3是处于超越运行的图1的起动装置的视图；以及

图4是穿过处于超越运行的图的起动装置的剖面图。

具体实施方式

图1至图4分别以视图（图1和图3）和剖面图（图2和图4）示出处于锁止模式（图1和图2）和处于越过模式（图3和图4）的具有自由轮2的起动装置1。

起动装置1包含外环3，其直接例如借助啮合部与内燃机曲轴或者飞轮连接，或者间接例如通过辅助机组、如发电机与曲轴有效地连接。外环3上的相应机械连接设施未示出。

径向在外环3之内布置有内部件4，该内部件4在优选布置在双轮车中的内燃机起动时由外力如电机或者脚踏起动器转动驱动。两个摩擦盘5、6置于内部件4两侧并借助螺栓连接7与内部件固定连接，外力，例如未示出的电机转子，可以法兰连接（anflanschen）在两个摩擦盘5、6上。摩擦盘5、6（在图1、3中为了概览而省略）至少局部覆盖外环3并形成锁止件8的防丢失部，锁止件8沿周边分布地、可在周边方向和径向上受限位移地容纳在外环3的缺口9中。

放置在（此处数量为三个）缺口9中的锁止件8被构造成具有圆形周边的柱体滚子。柱体滚子在缺口9中的路径分别在相对于外环的一个周边方向通过碰触坡面10限定，而在另一周边方向通过相对于碰触坡面10径向扩展的扩展部11限定。在此，径向扩展部11形成超越模式中锁止件8的静止位置A（图3），与此同时，锁止位置B（图1）在锁止模式下使得锁止件8径向在扩展部11之内与内部件4的外轮廓12嵌接，由此，在所示实施例中，当在内燃机停止的情况下，内部件4相对于静止的外环3沿顺时针相对扭转时，在相应外轮廓12凹部13、锁止件8与外环3的碰触坡面10之间得到形状锁合（图1）并且因而扭矩从内部件4传递至外环3。因而在施加外力到内部件4上时将起动下游的内燃机。

外轮廓12通过多个沿周边均匀分布的、形成与锁止件8的外周边互补的部分圆的凹部13形成，在内部件4相对于外环3扭转时，锁止件8相应导入凹部13并形成形状锁合。在转动方向相反的情况下，也就是说当在内燃机起动时外环3超越内部件4并且外环3相对于内部件4沿逆时针相对转动时，那么锁止件8位移至径向扩展部11并形成相对于外轮廓12的径向间隙14，从而既不会出现干扰噪音也不会磨损锁止件8和外轮廓12。

为了调整出锁止位置和静止位置，锁止件8借助位移力来控制，该位移力在所示实施例中是由摩擦盘5、6生成的摩擦力。在锁止件8的径向高度上，为此在两个摩擦盘5、6中分别容纳面对锁止件8的并与其端面16摩擦接触的合成材料环15，例如O形环、方形环等。合成材料环15将内部件4的转动运动传递至锁止件8，从而锁止件8相应于内部件4相对于外环3的相对转动运动，沿周向通过作用于锁止件8的位移力、如摩擦力在缺口9中发生位移。通过离心力将锁止件8固定在径向扩展部11上。另外还可以通过缺口9的相应设计方案至少支持锁止件8位移至径向扩展部中并进而通过离心力进入静止位置A。

附图标记列表

1  起动装置

2  自由轮

3  外环

4  内部件

5  摩擦盘

6  摩擦盘

7  螺栓连接

8  锁止件

9  缺口

10 碰触坡面

11 径向扩展部

12 外轮廓

13 凹部

14 径向间隙

15 合成材料环

16 端面

A  静止位置

B  锁止位置

Claims (10)

1.用于内燃机的起动装置（1），其具有借助外力绕转动轴线转动驱动的内部件（4）、与所述内燃机的曲轴有效连接的外环（3）以及在内部件（4）与外环（3）之间形成自由轮（2）的并在周边上分布的锁止件（8），其特征在于，所述锁止件（8）以能相对于所述外环（3）在径向和在周边方向上受限地位移的方式布置，在所述自由轮（2）的锁止状态下借助所述锁止件（8）形成外环（3）与内部件（4）之间的形状锁合，并且在所述自由轮（2）的未锁止状态下，所述锁止件（8）借助在内部件（4）与所述锁止件（8）之间起作用的位移力位移进入与所述内环（4）具有径向间隙（14）的静止位置（A）。

2.根据权利要求1所述的起动装置（1），其特征在于，所述内部件（4）具有外轮廓（12），所述外轮廓具有多个在周边上分布的、塑造成与所述锁止件（8）的部分圆弧互补的凹部（13），并且所述锁止件（8）容纳在所述外环（3）的具有沿周边方向设置的碰触坡面（10）的各个缺口（9）中。

3.根据权利要求2所述的起动装置（1），其特征在于，所述缺口（9）沿周边方向与所述碰触坡面（10）相邻地具有径向扩展部（11）以便调整出所述锁止件（8）的所述静止位置（A）。

4.根据权利要求1至3之一所述的起动装置（1），其特征在于，所述位移力是摩擦力。

5.根据权利要求4所述的起动装置（1），其特征在于，两个摩擦盘（5、6）转动锁合地置于所述内部件（4）两侧，由这两个摩擦盘施加作用于所述锁止件（8）的摩擦力。

6.根据权利要求5所述的起动装置（1），其特征在于，在所述摩擦盘（5、6）中分别插入合成材料环（15），所述合成材料环分别与所述锁止件（8）的端面（16）贴靠接触。

7.根据权利要求4所述的起动装置，其特征在于，所述起动装置在润滑介质中湿式运行，并且所述摩擦力借助润滑介质来施加。

8.根据权利要求1至3之一所述的起动装置，其特征在于，所述锁止件借助弹簧元件保持在形成所述形状锁合的锁止位置处，并且所述位移力通过离心力来施加。

9.根据权利要求1至3之一所述的起动装置，其特征在于，所述锁止件借助磁体保持在形成所述形状锁合的锁止位置处，并且所述位移力通过离心力来施加。

10.自由轮（2），其具有内部件（4）和外环（3）以及布置在它们之间的、在周边上分布的锁止件（8），其特征在于，所述锁止件（8）以能相对于所述外环（3）在径向和在周边方向上受限地位移的方式布置，在所述自由轮（2）的锁止状态下借助所述锁止件（8）形成外环（3）与内部件（4）之间的形状锁合，并且在所述自由轮（2）的未锁止状态下，所述锁止件（8）借助在内部件（4）与锁止件（8）之间起作用的位移力位移进入与所述内部件（4）具有径向间隙（14）的静止位置（A）。

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