CN104019154B - 自由轮离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有内圈和外圈的自由轮离合器，其包括弯道，该弯道的直径在长度上变化，其中在弯道内容纳有滚动体。所述弯道构造成在所述弯道的内道和外道上的切线之间的夹角朝向横截面逐渐变小的弯道端部的方向增大。

Description

自由轮离合器
技术领域
本发明涉及具有内圈和外圈及位于两者之间的弯道的自由轮离合器，该弯道中容纳有滚动体。
背景技术
专利文件WO 88/02816 A1描述了用于内燃机起动机的自由轮离合器。所述自由轮离合器具有内圈和环绕的外圈，在两者之间设计有其中容纳多个滚动体的弯道，该滚动体通过弹性元件的力被加载到内圈和外圈共同环绕的位置上。旋转方向反转时，所述滚动体从卡锁位置被调节到能产生内圈和外圈之间的相对旋转的释放位置。所述弯道在其外侧由外圈的环形内直径限制，在其内侧由内圈外侧面上的轮廓限制，其中在该轮廓内设置有确定释放位置和卡锁位置的径向凹槽和凸起。
对于将自由轮离合器从卡锁位置调节到释放位置所必需的力而言重要的是夹角，即在所述滚动体与外道和内道的接触点上的切线之间构成的角。在释放位置处，内圈的外轮廓径向朝内倾斜，使得在该位置处在根据专利文件WO 88/02816 A1的实施方案中的夹角为最大值。
专利文件CN 201190747公开了自由轮离合器的另一个实施例。内圈和外圈之间的弯道在其内道和外道的区域中分别具有环形形状，但其圆心不同心，因此在弯道的长度上的夹角保持至少近似恒定。
发明内容
本发明的目的是通过简单的结构构造出一种自由轮离合器，该离合器具有内圈和外圈及位于两者之间的弯道以及容纳在弯道中的滚动体，从而减小自由轮离合器的构件的负荷。
依据本发明的自由轮离合器具有构造为内圈和外圈的两个环形体，两者之间设计有弯道，在弯道中容纳有滚动体。在内圈和外圈之间可以在圆周上设有多个弯道，在每个弯道中容纳有滚动体，其中每个弯道都在有限的角度区段(Winkelsegment)上延伸。所述滚动体例如被构造为圆柱形或球形。每个弯道在径向内侧由内圈外侧面上的内道限制，在径向外侧由外圈内侧面上的外道限制。所述弯道具有针对该被容纳的滚动体的卡锁位置和释放位置，而该滚动体由弹性元件朝向卡锁位置被加载力。所述弯道在卡锁位置处具有逐渐变小的横截面，在释放位置具有逐渐变大的横截面，其中在该卡锁位置处可以在彼此卡锁的环形体之间传递扭矩，在释放位置处所述环形体可能相对于彼此地扭转，由此不能传递扭矩。
弯道构造成表示在所述内道和外道上的、与相应滚动体的接触点上的切线之间的半角的夹角在所述弯道的长度上变化。所述夹角朝向横截面内逐渐变小的弯道端部的方向、也就是朝向卡锁位置的方向增大。所述弯道在卡锁位置的区域内有利地具有最大的夹角，在弯道的与之相对的端部区域内，也就是在释放位置处相反地具有最小的夹角，或者该夹角为零。
该实施方式的优点是不论是正交力、即径向上的力，还是切线力、即周向方向上的力都变小，因此自由轮离合器构件的负荷整体上减小，但不影响其功能。因此所述负荷指的是径向和周向方向上的压力和力。另外也改善外圈的导向和支承。
根据一个有利的实施方式，所述弯道由分别具有不同夹角的三个弯道段组成。在此，弯道段与弯道段之间的夹角朝着在横截面上逐渐变小的弯道端部的方向增大。可以考虑在弯道段内的夹角恒定或至少近似恒定的实施方式，但也可考虑这样的实施方式，即在弯道段内的夹角虽然发生变化，但不同弯道段之间的平均夹角仍然不同。为避免从一个弯道段到下一个弯道段的过渡部分中的夹角突变，该过渡部分优选倒圆。
根据一个有利的实施方式，在与逐渐变小的弯道端部相邻并因此包含滚动体卡锁位置的弯道段内的夹角处于4°和5°之间的角度范围。中间的弯道段的夹角例如处于2°或2.5°和3°之间的角度范围内，而与之相对，横截面最大的弯道段的夹角可以是0°。如上文所述，每个弯道段内的夹角可以是恒定的，或者平均夹角在角度变化并非恒定的情况下处于上述数值范围内。
根据另一个有利的实施方式，各弯道段在内道或外道的区域内被分别构造为部分环形，但它们具有错开的曲率中心点并可能具有不同的半径。相反地，根据另一个有利的实施方式，分别在径向上相对的限制轨道(Begrenzungsbahn)可以连续地实施为部分环形，也在所有弯道段上实施为部分环形。例如，内道可被构造为环形或部分环形，使得内圈的外侧面可被实施为圆柱形并且没有径向的凸起或凹槽。与之相反，外道由曲率中心点错开的、不同的部分环形的区段组成。
但原则上也可以考虑相反的实施方式，即弯道的外道被实施为环形或部分环形，并且内道由曲率中心点错开的、不同的部分环形的区段组成。
该自由轮离合器可例如被应用在用于内燃机的起动机中。该自由轮离合器允许在电动起动马达的驱动方向上传输旋转运动；该滚动体在运行阶段位于卡锁位置。在启动内燃机且驱动方向反转后，所述滚动体被调整到释放位置，并且该离合器被升到自由轮离合器的内圈和外圈之间。
所述内圈有利地指的是可以和起动机的起动小齿轮构造为一体的支撑轴环，而所述外圈指的是由电动起动马达驱动的带动件。
附图说明
其它附图说明和附图给出本发明的其它优点和有利实施方式。附图中：
图1示出了用于内燃机的起动机，其带有起动小齿轮，该起动小齿轮可以通过起动机继电器被轴向调节并且可以通过电动起动马达被旋转地驱动，其中该起动机配有自由轮离合器，
图2示出了构造为滚子单向离合器的自由轮离合器的截面图，
图3示出了该自由轮离合器的俯视示意图，
图4示出了该自由轮离合器的局部截面图。
附图中相同的构件使用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1所示的用于内燃机的起动机1具有起动小齿轮2，其与内燃机4的齿圈3啮合以启动内燃机4。如用双箭头所示的那样，起动小齿轮2沿着轴向可运动地支承在轴5上，其中起动小齿轮2与轴5以不可相对转动的方式联接。起动小齿轮2在退回的非工作位置和前进的与内燃机4的齿圈3的啮合位置之间通过起动继电器6来调节，该起动继电器6以电磁方式构造并且包括可通电的继电器线圈7和位移衔铁8，该位移衔铁8在给继电器线圈7通电时沿着轴向被拉入继电器线圈内。位移衔铁8通过接合杆9与起动小齿轮2动力学地相联接，因此把位移衔铁8在静止位置和调节位置之间的轴向调节运动添加到起动小齿轮2在非工作位置和啮合位置之间的相应的轴向调节运动中。
轴5或者起动小齿轮2上的转动驱动运动借助电动起动马达11来产生，该起动马达11通过传动机构12(例如行星齿轮传动机构)与轴5相联接。在操纵电动起动马达11时，使轴5处于转动中，并且因此也使起动小齿轮2处于转动中。
起动机1具有调节或控制设备10，通过该调节或控制设备10控制起动继电器6和起动马达11的功能。
当在操纵起动继电器6的情况下位移衔铁8进行轴向调节运动时，在到达调节位置时，通过开关元件与位移衔铁8的动力学联接来接通用于起动马达11的电流，因此起动马达11处于运动状态并且转动地驱动轴5和起动小齿轮2。
如图1结合图2的截面图所示，所述起动机1配有被构造为滚子单向离合器的自由轮离合器14。接合杆9作用在弹簧元件13上，该弹簧元件13沿着轴向对滚子单向离合器14的带动件15力加载，其中滚子单向离合器14的支撑轴环或者滚动轴环16与该带动件15共同作用，并且该支撑轴环16与起动小齿轮2以单件式构成。带动件15由电动起动马达11驱动。滚子单向离合器14允许沿着电动起动马达11的驱动方向传递转动运动。但是，一旦齿圈3的转动速度在内燃机4起动之后高到使驱动方向逆转，就通过滚子单向离合器14中断带动件15和支撑轴环16之间的动力学联接。
所述带动件15在自由轮离合器14中形成外圈，该外圈以盆形状搭接在形成内圈的支撑轴环16的端侧。在所述支撑轴环16的外侧面和所述带动件15的内壁之间设置有多个在圆周上分布的滚动体17，其被构造为支承辊并分别被容纳在位于带动件15和支撑轴环16之间的弯道18内并可在弯道18内根据驱动方向在传递驱动力矩的卡锁位置和释放位置之间调节。带动件15和支撑轴环16在卡锁位置处在旋转方向上联接，在释放位置处脱离联接。
滚动体17在释放位置和卡锁位置之间可调节地布置在弯道18中，弯道18在径向上朝内由形成内圈的支撑轴环16的外侧面限制，并且径向朝外由形成外圈的带动件15的内侧限制。所述支撑轴环16的外侧面因此形成所述弯道18的内道20，所述带动件15的内侧形成弯道18的外道19。
图3示意性示出了自由轮离合器14的俯视图。在其圆周上，在外圈15和内圈16之间设置有多个分别在弯道18中沿周向可移动地安置的滚动体17。所述弯道18的横截面朝一个弯道端部逐渐变小，并朝向与之相对的另一个弯道端部逐渐变宽。每个滚动体17由支撑在外圈15上的弹性元件21朝向卡锁位置，也就是在朝横截面逐渐变小的弯道端部方向上施加力。
图4中示有夹角α，其表示在滚动体17与每条道的接触点处的在外道19和内道20上的切线之间的角度。具有外道19和内道20的弯道18构造成，夹角α在朝向横截面逐渐变小的弯道端部方向逐渐变大。因此该夹角α在变小的弯道端部的区域内最大，在与之相对的、具有最大横截面的弯道端部的区域内最小。
内圈16上的内道20被构造为环形。外圈15上的外道19由三个单独的、环形的弯道段19a、19b和19c组成，其半径分别是r1、r2和r3。所述弯道段19a、19b和19c具有错开的弯道中点C1、C2和C3。
基于朝向弯道横截面逐渐变小的方向增大的夹角α得到外道19的走向，其与常规的外道19’(用虚线表示)不同。从中可见，在外道的实施方式中，由弯道的扩大横截面端部的区域内的实线可知外圈15具有较大的壁厚。相对于根据外道19’常规实施方式中的缩小的壁厚t1，在根据本发明所述的实施方式中的壁厚t2更有利。
在与之相对的、变小的弯道横截面的区域内，所述弯道段19a相对于虚线表示的弯道19’径向地继续向内，因此横截面更急剧地变小。
在每个弯道段19a、19b和19c内，所述夹角α至少近似恒定。在变小的弯道段的区域内，所述夹角α处于4°和5°之间的数值范围内，在中间的弯道段19b内处于2.5°和3°的数值范围内，在横截面最大的前部区域，所述弯道段19c的夹角α近似为0°。
所述内道20被连续地构造为环形并具有半径r4，其与横截面最大的弯道段19c的半径r3一样具有相同的圆心C3。因此该弯道段19c与内道20同中心。

Claims (9)

1.自由轮离合器，具有被构造为内圈(16)和外圈(15)的两个环形体，所述环形体包括用于弯道(18)的弯曲内道(20)以及弯曲外道(19)，所述弯道的直径在长度上变化，其中在所述弯道(18)中容纳有滚动体(17)，该滚动体(17)由弹性元件(21)在逐渐变小的弯道端部的方向上加载力，其特征在于，所述弯道(18)构造成在所述弯道(18)的内道(20)和外道(19)上的切线之间的夹角(α)在所述弯道(18)的长度上变化，使得所述夹角(α)朝向横截面逐渐变小的弯道端部的方向增大，所述弯道(18)由分别具有不同的夹角(α)的三个弯道段(19a、19b、19c)组成，其中所述弯道段(19a、19b、19c)分别被构造为环形的一部分，但具有错开的曲率中心点(C1、C2、C3)，其中所述夹角(α)表示在所述滚动体(17)与所述弯曲外道(19)和所述弯曲内道(20)同时接触的接触点处的在所述弯曲外道(19)上的切线和所述弯曲内道(20)上的切线之间的角度。
2.如权利要求1所述的自由轮离合器，其特征在于，弯道段(19a、19b、19c)内的夹角(α)近似恒定。
3.如权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，与逐渐变小的弯道端部相邻的弯道段(19a)内的夹角(α)处于4°到5°之间。
4.如权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，中间的弯道段(19b)内的夹角(α)处于2°到3°之间。
5.如权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，与逐渐扩大的弯道端部相邻的弯道段(19c)内的夹角(α)是0°。
6.如权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，在所有弯道段(19a、19b、19c)上的轨道连续地构成为环形的一部分。
7.如权利要求6所述的自由轮离合器，其特征在于，所述内道(20)被构造为环形的一部分。
8.如权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，所述自由轮离合器是用于内燃机的起动机(1)的自由轮离合器。
9.用于内燃机的起动机，具有如权利要求1至8中任一项所述的自由轮离合器。
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