CN105987096A - 自由轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自由轮，尤其是双向的棘爪自由轮，用于闭锁或中断转矩传递，尤其用于选择性地将电机接入机动车驱动系上，其设有：尤其构型为内环的第一环(12)，用于导入和/或导出转矩；以径向公差相对于第一环基本同轴设置的、尤其构型为外环的第二环(14)，用于导出和/或导入转矩；多个能在闭锁位置和空转位置之间运动、尤其偏转的第一闭锁元件(18)，第一闭锁元件在闭锁位置中使第一环与第二环闭锁以在第一周向方向上传递转矩，在空转位置中允许第一环相对第二环相对转动以中断转矩传递；及能间接或直接地作用在第一环和第二环上的制动元件(34)，用于对第一环和/或第二环到第一闭锁元件上的止挡力减振。

Description

自由轮

技术领域

本发明涉及一种自由轮，借助该自由轮可选择性地允许转矩传递或中断转矩传递，例如用于选择性地将一个电机接入到机动车的驱动系上。

背景技术

图1中所示的构型为双向的棘爪自由轮的已知自由轮10具有一个构型为内环的第一环12和一个相对于内环12共轴设置的、能相对转动的、构型为外环的第二环14。内环12具有多个接收袋16，在所述接收袋中分别可偏转地安置有构型为闭锁棘爪的第一闭锁元件18，使得第一闭锁元件18可在所示的闭锁位置与一个空转位置之间偏转，在所述闭锁位置中第一闭锁元件18在朝向第一周向方向相对转动时配合到外环14的闭锁凹槽20中，在所述空转位置中第一闭锁元件18在朝向与第一周向方向相反的第二周向方向相对转动时抵抗一个支撑弹簧22的弹簧力从外环14的闭锁凹槽20中压出。通过第一闭锁元件18在第一环12上的支承，第一环12与第一闭锁元件18构型为携动转动，而第二环14被构型为可相对于第一闭锁元件18转动。在所示的实例中，附加地设有第二闭锁元件24，该第二闭锁元件可在所示的闭锁位置与空转位置之间偏转，在所述闭锁位置中第二闭锁元件24在朝向第二周向方向相对转动时配合到外环14的闭锁凹槽20中，在所述空转位置中第二闭锁元件24在朝向第一周向方向相对转动时抵抗支撑弹簧22的弹簧力从外环14的闭锁凹槽20中压出。自由轮10还具有一个脱耦器26，借助所述脱耦器，要引入的转矩中的转速波动可被减振。为此，脱耦器26具有：一个用于导入转矩的输入元件30；一个用于将转矩导出到外环14上的输出元件28；以及一个可与输入元件28和输出元件30耦合的构型为弓形弹簧的蓄能器元件32。

存在持续需要：降低在机动车驱动系中的噪音排放。

发明内容

本发明的目的是给出一些措施，其能实现具有小的噪音排放的机动车驱动系。

该目的的解决方案根据本发明通过一种具有权利要求1的特征的自由轮实现。本发明的优选构型在从属权利要求和以下说明中给出，所述优选构型分别可单独地或组合地体现本发明的一个方面。

根据本发明提出一种自由轮，尤其是双向的棘爪自由轮，用于闭锁或中断转矩传递，尤其用于选择性地将电机接入机动车驱动系上，该自由轮设有：一个尤其构型为内环的第一环，用于导入和/或导出转矩；一个以径向公差相对于第一环基本同轴设置的、尤其构型为外环的第二环，用于导出和/或导入转矩；多个能在闭锁位置和空转位置之间运动、尤其偏转的第一闭锁元件，其中，第一闭锁元件在闭锁位置中使第一环与第二环闭锁以在第一周向方向上传递转矩，并且在空转位置中允许第一环相对于第二环相对转动以中断转矩传递；以及一个能间接或直接地作用在第一环和第二环上的制动元件，用于对第一环和/或第二环到第一闭锁元件上的止挡力减振。

由于基于制造公差不可避免的和为了易于组装必要时有意设置的在第一环与第二环之间的径向间隙，很有可能：当第一环相对于第二环发生转动方向反转和/或无转矩或仅小转矩施加时，第一闭锁元件可从能相对于该第一闭锁元件转动的环上抬起。例如当机动车发动机关机时，不出现通过设在驱动系中的自由轮的转矩流，该自由轮例如用于使一个为驱动辅助单元而设的皮带轮附接到机动车发动机的发动机轴上。然而，在此情况下有可能会出现自由轮中短时的转动方向反转。该转动方向反转可导致：能相对于第一闭锁元件相对转动的环从第一闭锁元件上抬起并接着可止挡在第一闭锁元件上，由此可产生不必要的构件负荷和由于止挡噪音引起的噪音排放。在自由轮中导致短时转动方向反转的外部力影响例如可通过机动车发动机的转动不均匀性引起，例如当一个耦合在机动车发动机上的辅助单元的承受负荷改变时。例如一个可耦合在机动车发动机上的起动机-发电机其运行状态可在电动机运行、发动机运行或基本上无负荷的携动转动之间改变，并由此引起机动车发动机的驱动轴的转矩和转速中突然出现的不均匀性。

然而，通过该制动元件可避免第一环相对于第二环的自由相对转动并由此避免第一闭锁元件相对于能相对该第一闭锁元件相对转动的环的自由相对转动，并且，所述相对转动至少稍微变难。由此可避免在自由轮基本上无负荷的状态中通过外部力影响引起的带有噪音的来回转动或至少使其变难，该来回转动与能相对转动的环在第一闭锁元件上的止挡相关。然而在自由轮常规运行中不会通过该制动元件对有意的转动方向反转产生不利影响，因为该制动元件基本上仅补偿和/或吸收小的转矩，而在机动车发动机常规运行中原则上在自由轮中导入显著较高的转矩，该转矩可引起第一环相对于第二环的相对转动而不会通过制动元件产生显著的功率损失。此外，制动元件可间接或直接地作用在第一环和第二坏上而不作用在自由轮周围的一个位置固定的构件上，使得即使在自由轮基本上无负荷地携动转动时也可避免从第一闭锁元件上抬起并且可避免不必要的噪音排放。借助该制动元件可在没有要传递的转矩或要传递的转矩小的运行状态中，避免环在第一闭锁元件上的抬起和止挡，使得能实现具有小的噪音排放的机动车驱动系。

第一环可被构型为内环，而第二环被构型为外环。替代地，第一环可被构型为外环，而第二环被构型为内环。所述多个第一闭锁元件尤其在周向方向上均匀分布地设置。第一环和/或第二环尤其具有闭锁凹槽，第一闭锁元件尤其可在闭锁位置中由一个切换环和/或一个弹簧件压入闭锁凹槽中，以便在第一环与第二环之间传递转矩。在闭锁位置中，第一闭锁元件尤其形状锁合地被夹紧在第一环与第二环之间。尤其可在周向方向上设置多个支撑体，优选均匀分布地设置多个支撑体，以便例如可实现第一环在第二环上的三点对中。在多个、尤其多于三个支撑体的情况下可改善对中并且减小仅通过一个闭锁元件实现力流的风险。

在闭锁位置中在闭锁元件与能相对于闭锁元件转动的环之间得到的制造公差尤其可由以下公差组成：一个例如设置在与闭锁元件携动转动的环中的、用于可偏转地支承闭锁元件的接收袋的位置公差；在接收袋成型时的制造公差；闭锁元件在接收袋中的位置公差；闭锁元件的、尤其关于闭锁元件长度的制造公差；一个设置在能相对于闭锁元件转动的环中的闭锁凹槽的位置公差；及在闭锁凹槽成型时的制造公差。因此，在闭锁元件与第二环之间的制造公差是一个长的公差链，使得提高公差要求将导致自由轮的制造成本的显著提高。此外，第一环相对于第二环的径向公差和一个尤其可由此达到的第二环在第一环上或第一环在第二环上的浮动支承是完全有利的，例如以便简化自由轮的组装并且可补偿公差。此外，通过浮动支承可节省第一环与第二环之间的分立的支承结构。

该自由轮尤其可设置在一个与机动车发动机的驱动轴耦合的皮带轮中，该皮带轮尤其用于驱动机动车辅助单元和/或用于附接一个优选构造为起动机-发电机的、用于起动机动车发动机的起动机，以便使皮带轮通过自由轮与驱动轴耦合。尤其可通过皮带轮使一个电机耦合到机动车的驱动系上。自由轮尤其可构型为单向可切换的自由轮或双向可切换的自由轮。自由轮例如可构型为棘爪自由轮、夹紧件自由轮或滚子自由轮。对此，第一闭锁元件尤其可构型为可偏转支承的闭锁棘爪，所述闭锁棘爪优选地在闭锁位置中可偏转到一个闭锁凹槽中。第一闭锁元件也可构型为夹紧件，所述夹紧件例如可倾翻地支承在一个笼中并且在闭锁位置中可由一个切换环倾翻到一个在转矩传递中尤其自增强的夹紧位置中。第一闭锁元件也可构型为滚子体，例如圆柱体或球体，所述滚子体在闭锁位置中可由一个切换环在周向方向上沿一个斜面移动到一个在转矩传递中尤其自增强的夹紧位置中。根据第一闭锁元件的构型而定，当在空转位置与闭锁位置之间运动时第一闭锁元件可进行偏转运动、在径向上的移动和/或在周向方向上的移动。当第二环超越第一环时，可在自由轮的闭锁状态中在第一周向方向上进行由第二环到第一环上的转矩传递。当第一环超越第二环时，可在自由轮的闭锁状态中在与第一周向方向相反的第二周向方向上进行由第一环到第二环上的转矩传递。尤其设置有用于使第一闭锁元件在空转位置与闭锁位置之间运动的切换环。切换环例如可借助一个致动器优选地抵抗一个回位弹簧的弹簧力来操纵。回位弹簧可在致动器的操纵力减小时使切换环返回运动到一个限定的开始位置上。优选地，设有用于在与第一闭锁元件的传递方向相反的周向方向上传递转矩的第二闭锁元件，其中，第二闭锁元件尤其可由第二切换环或为第一闭锁元件设置的切换环在闭锁位置与空转位置之间运动。第二闭锁元件尤其与第一闭锁元件类似地或镜象地构型。尤其设置：制动元件或另一分立的制动元件间接地或直接地作用在第一环及第二环上用于对第一环和/或第二环到第二闭锁元件上的止挡力减振。以下涉及第一闭锁元件的说明也相应优选地适合于必要时设置的至少一个第二闭锁元件。

该制动元件尤其被实施为能在一个制动位置与一个释放位置之间切换，在制动位置中该制动元件能间接地或直接地作用在第一环合第二环上，而在释放位置中该制动元件与第一环和/或第二环脱耦。这可使制动元件仅在一些状况中被启用，在这些状况中预望自由轮基本上无负载的运行状态。由此尤其在一些运行状态中——在这些工作状态中所预期的是仅在一个转动方向上传递转矩或者所述环中的至少一个环的转动方向有意地改变或者所有闭锁元件处于空转位置中——可避免制动元件的启用。在自由轮的空转状态中可不启用制动元件、尤其是制动元件的摩擦部，以避免摩擦损失，而在另外一些运行状态中——在这些工作状态中需要制动元件或它至少无妨碍——则启用制动元件。由此可避免不必要的功率损失，例如由制动元件上的摩擦损失引起的功率损耗。例如可设置一个用于使制动元件运动的致动器，用于使制动元件在制动位置与释放位置之间切换，该致动器优选地与发动机控制装置和/或CAN总线连接，使得可在识别了所预期的运行状态时切换该制动元件。优选地，同一致动器也用于在闭锁位置与空转位置之间切换第一闭锁元件和/或第二闭锁元件，例如通过一个切向作用在相应的闭锁元件上的闭锁笼的相对转动。

优选地，该制动元件被构型为能借助摩擦力间接地或直接地作用到第一环和第二环上。由此，该制动元件可借助摩擦力使第一环与第二环相互耦合，该摩擦力足够大，以在一个基本上无负荷的运行状态中摩擦锁合地闭锁不希望的相对转动。由制动元件所施加的摩擦力可足够地小，以期望在负荷下自由轮的超越运行时无显著的损失功率。例如制动元件能以一限定的法向力在轴向上压向所述环和/或压向与所述环固定连接的构件。也可行是，例如通过一个锥体在另一方向上施加摩擦力。例如制动元件可用一个径向上的分量间接地或直接地作用到第一环和/或第二环上，由此可借助制动元件改进第一环相对于第二环的对中，并且尤其可避免因重力引起的第一环和/或第二环的下沉。

特别优选地，制动元件具有一个能间接地或直接地作用到第一环上的第一摩擦面和/或一个能间接地或直接地作用到第二环上的第二摩擦面，其中，第一摩擦面被构型用于直接接触第一环或直接接触一个与第一环耦合的第一力传递元件或直接接触第一闭锁元件，并且，第二摩擦面被构型用于直接接触第二环或直接接触一个与第二环耦合的第二力传递元件或直接接触第一闭锁元件。相应的摩擦面尤其可具有一个摩擦衬面，通过给摩擦衬面可实现一个比钢/钢摩擦接触更高的摩擦系数。在此情况下，摩擦面可直接地作用到一个原本设置的与相应的环抗扭转连接的构件上和/或直接作用到相应的环上。由此可保持少的构件数量。

该制动元件尤其被构型为能借助弹簧力间接地或直接地作用到第一环和第二环上，其中，该弹簧力尤其与第一环或第二环到第一闭锁元件上的接近相反地定向。通过制动元件的弹簧力可使相应的环到闭锁元件上的止挡运动被制动和减振。例如在自由轮基本无负荷的状态下由驱动系中的不均匀性引起的相对运动的情况下，相应的环到闭锁元件上的止挡甚至可被避免或至少被减振。如果情况如此，由此以显著小的力进行止挡，这导致相应小的噪音排放。当要在负载下通过自由轮传递转矩时，制动元件如此程度地被压缩，使得相应的环贴靠在闭锁元件上。在此情况下，在自由轮常规运行中没有功率损失。

优选地，该制动元件被构型为在第一环或第二环到第一闭锁元件上的接近和接触发生之后可被停用，其中，该制动元件尤其被构型为能通过一个带有空转行程的携动件被第一环和/或第二环携动。在自由轮的空转状态中可使制动元件、尤其制动元件的摩擦结构不起作用，以避免摩擦损失，而在另外一些运行状态中——在这些工作状态中需要制动元件或它至少无妨碍——则可启用制动元件。此外，当目前不需要时，可不启用制动元件。由此，制动元件可由相应的环自动地移动到释放位置中，在该释放位置中制动元件对自由轮的运行不施加显著影响。当环移离闭锁元件时，则环可使制动元件移回到制动位置，以便可对随后在闭锁元件上的止挡进行减振。

特别优选地，该制动元件具有一个弹性的止挡减振器，其中，该止挡减振器尤其在第一环或第二环到第一闭锁元件上的接近时起作用。该止挡减振器例如可构型为橡胶缓冲器，该橡胶缓冲器在相应的环接近所配属的闭锁元件时可弹性地变形以实现减振作用，其中，在止挡减振器中吸收的运动能量的一部分尤其可被消散。由此可使相应的环到闭锁元件上的止挡运动被制动和减振。例如在自由轮基本无负荷的状态下由驱动系中的不均匀性引起的相对运动的情况下，相应的环在闭锁元件上的止挡甚至可被避免或至少被减振。如果情况如此，由此将用显著小的力进行止挡，这将导致相应小的噪音排放。当要在负载下通过自由轮传递转矩时，制动元件如此程度地被压缩，使得相应的环贴靠在闭锁元件上。在此情况下，在自由轮常规运行中没有功率损失。

止挡减振器尤其设置在闭锁元件在第一环或第二环上的接触区域以外，所述接触区域设置用于在第一环和第二环之间传递转矩。由此避免了在自由轮常规运行中止挡减振器的超负荷。例如止挡减振器可被设置在一个被所配属的闭锁元件覆盖的半径区域中，但在轴向上相对于接触区域错开地设置。由此，在相应的环在接触区域中接触相应的闭锁元件之前，可使所述环在一个相对于闭锁元件轴向错开的区域中在用于减振的制动元件上形成接触。

优选地，设有一个作用在第一环或第二环上的脱耦器用于扭振减振，其中，脱耦器具有：一个用于导入转矩的输入元件；一个用于导出转矩的输出元件；以及一个能与输入元件和输出元件耦合的蓄能器元件、尤其是弓形弹簧，其中，脱耦器具有一个减振器弹簧级用于对脱耦器在第一环或第二环和/或第一闭锁元件上的止挡力减振，其中，该减振器弹簧级具有比蓄能器元件小的弹簧刚度。通过该减振器弹簧级可避免和阻尼输入元件或输出元件在所配属的环上的硬性止挡。由此可相应减振地实现在配属给输入元件或输出元件的环中的转矩建立，使得该环也是仅相应阻尼地接近所配属的闭锁元件。由此，自由轮的环上的太强的负荷改变在该脱耦器中已被减振。由此，通过脱耦器可减振地实现到自由轮或从自由轮的转矩导入或导出，使得在自由轮中可避免由于突然出现的驱动力矩和/或阻力矩而引起的负荷变化。通过该附加的减振器弹簧级，不需要为了避免硬性的负荷变化而降低所述蓄能器元件的弹簧刚度。

附图说明

以下将参照附图借助优选的实施例示例性地阐释本发明，其中，下面所述的特征不仅可各自单独地而且也可组合地体现本发明的一个方面。附图示出：

图1：一个已知的棘爪自由轮的示意性截面图，

图2：根据本发明的自由轮的第一实施方式的一个示意性截面图，

图3：根据本发明的自由轮的第二实施方式的一个示意性截面图，

图4：根据本发明的自由轮的第三实施方式的一个示意性截面图。

具体实施方式

与图1中所示的自由轮10的实施方式相比较，在图2中所示的自由轮10的实施方式中，设有一个基本上锥形的制动元件34，该制动元件可借助第二摩擦面36作用到第二环14上。为此，第二环14具有一个固定附接的摩擦板38，该摩擦板可面状地贴靠在制动元件34的第二摩擦面36上作为摩擦副。此外，制动元件34通过一个固定地与第一环12连接的支撑板40与第一环12抗扭转地耦合。可由制动元件34施加到第二环14上的摩擦力可通过一个支撑在支撑板40和制动元件34上的、例如构型为碟形弹簧的预紧弹簧42预给定。制动元件34尤其可具有一个操纵突头44，一个未示出的致动器可作用到该操纵突头上，以便使制动元件34抵抗预紧弹簧42的弹簧力由所示的制动位置轴向地移动到一个释放位置并且在该释放位置上消除与第二环14的摩擦接触。替代地，制动元件34可与第二环14抗扭转地耦合并且通过一个第一摩擦面作用到能相对转动的第一环12上。也可行的是：制动元件34既与第一环12脱耦也与第二环14脱耦，并且尤其抗转地且不与环12，14携动转动地定位，其中，制动元件34可在制动位置上不仅借助第一摩擦面作用到第一环12上而且借助第二摩擦面36作用到第二环14上。

与图2中所示的自由轮10的实施方式相比较，在图3中所示的自由轮10的实施方式中，制动体34被构型为一个橡胶缓冲件形式的止挡减振器，该止挡减振器通过一个固定板46与第二环14相固定。替代地，制动体34可与第一环12或闭锁元件18，24相固定。在此情况下，制动体34被设置在接触区域48以外，在该接触区域中闭锁元件18，24与第二环14在闭锁元件18，24的闭锁位置中从周向方向上看相重叠。当第二环14相对转动到闭锁元件18，24上时，闭锁元件18，24可和缓地止挡在制动体34上，使得达到第二环14在接触区域48中仅减振地且噪音小地与闭锁元件18，24相接触。

与图2中所示的自由轮10的实施方式相比较。在图4中所示的自由轮10的实施方式中，制动体34被构型为一个弹簧元件、尤其是螺旋形的压簧，所述弹簧元件作用到第二环14和闭锁元件18，24上。当例如第二环14接近到闭锁元件18，24上时，制动元件34可从第二环14到闭锁元件18，24的一预定最小距离起由于第二环14相对于第一环12的相对转动而被压缩，使得通过制动元件34的减振作用由于与第二环14朝向闭锁元件18，24的接近相反定向的弹簧力可避免第二环14在闭锁元件18，24上的硬性止挡。

附图标记列表

10 自由轮

12 第一环

14 第二环

16 接收袋

18 第一闭锁元件

20 闭锁凹槽

22 支撑弹簧

24 第二闭锁元件

26 脱耦器

28 输入元件

30 输出元件

32 蓄能器元件

34 制动元件

36 第二摩擦面

38 摩擦板

40 支撑板

42 预紧弹簧

44 操纵突头

46 操纵板

48 接触区域

Claims (9)

1.自由轮，尤其是双向的棘爪自由轮，用于闭锁或中断转矩传递，尤其用于选择性地将一个电机接入到机动车驱动系上，所述自由轮具有：

一个第一环(12)，所述第一环尤其构型为内环，用于导入和/或导出转矩；

一个以径向公差相对于第一环(12)基本同轴设置的第二环(14)，所述第二环尤其构型为外环，用于导出和/或导入转矩；

多个能在闭锁位置和空转位置之间运动、尤其偏转的第一闭锁元件(18)，其中，第一闭锁元件(18)在闭锁位置中使第一环(12)与第二环(14)闭锁用于在第一周向方向上传递转矩，并且第一闭锁元件(18)在空转位置中允许第一环(12)相对于第二环(14)相对转动用于中断转矩传递；以及

一个能间接或直接地作用在第一环(12)和第二环(14)上的制动元件(34)，用于对第一环(12)和/或第二环(14)到第一闭锁元件(18)上的止挡力减振。

2.根据权利要求1的自由轮，其特征在于：制动元件(34)实施为能在制动位置和释放位置之间切换，在制动位置中，制动元件(34)间接地或直接地作用在第一环(12)和第二环(14)上，在释放位置中，制动元件(34)与第一环(12)和/或第二环(14)脱耦。

3.根据权利要求1或2的自由轮，其特征在于：制动元件(34)被构型为能借助摩擦力间接地或直接地作用到第一环(12)和第二环(14)上。

4.根据权利要求3的自由轮，其特征在于：制动元件(34)具有一个能间接地或直接地作用到第一环(12)上的第一摩擦面和/或一个能间接地或直接地作用到第二环(14)上的第二摩擦面(36)，其中，第一摩擦面被构型用于直接接触第一环(12)或直接接触一个与第一环(12)耦合的第一力传递元件或直接接触第一闭锁元件(18)，并且，第二摩擦面(36)被构型用于直接接触第二环(14)或直接接触一个与第二环(14)耦合的第二力传递元件或直接接触第一闭锁元件(18)。

5.根据权利要求1至4中任一项的自由轮，其特征在于：制动元件(34)被构型为能借助弹簧力间接地或直接地作用到第一环(12)和第二环(14)上，其中，所述弹簧力尤其与第一环(12)或第二环(14)到第一闭锁元件(18)上的接近相反地定向。

6.根据权利要求5的自由轮，其特征在于：制动元件(34)被构型为能在第一环(12)或第二环(14)到第一闭锁元件(18)上的接近和接触发生之后被停用，其中，制动元件(34)尤其被构型为能通过一个带有空转行程的携动件被第一环(12)和/或第二环(14)携动。

7.根据权利要求1至6中任一项的自由轮，其特征在于：制动元件(34)具有弹性的止挡减振器，其中，该止挡减振器尤其在第一环(12)或第二环(14)到第一闭锁元件(18)上的接近时起作用。

8.根据权利要求7的自由轮，其特征在于：止挡减振器设置在第一闭锁元件(18)在第一环(12)或第二环(14)上的接触区域(48)以外，所述接触区域设置用于在第一环(12)和第二环(14)之间的转矩传递。

9.根据权利要求1至7中任一项的自由轮，其特征在于：设有一个作用在第一环(12)或第二环(14)上的脱耦器(26)用于扭振减振，其中，脱耦器(26)具有：一个用于导入转矩的输入元件(28)；一个用于导出转矩的输出元件(30)；以及一个能与输入元件(28)和输出元件(30)耦合的蓄能器元件(32)，尤其是弓形弹簧，其中，脱耦器(26)具有一个减振器弹簧级，用于对脱耦器(26)在第一环(12)或第二环(14)和/或第一闭锁元件(18)上的止挡力减振，其中，该减振器弹簧级具有比蓄能器元件(28)小的弹簧刚度。