CN110475984B - 自由轮和辅助驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自由轮(10)，所述自由轮具有：第一环(12)；相对于所述第一环(12)基本上同轴地布置的第二环(14)；耦合在所述第二环(14)上或者所述第一环(12)上的解耦器(26)，用于阻尼转动不平衡；和能间接地或者直接地作用在所述第二环(14)和/或所述第一环(12)上的制动元件(34)，用于阻尼所述第一环(12)和/或所述第二环(14)的运动，其中，所述制动元件(34)间接地或者直接地抗扭转地与所述解耦器(26)的壳体(28)连接。通过避免在所述自由轮(10)的空转运行时所述第一环(12)通过所述制动元件(34)与所述第二环(14)有摩擦地耦合来实现机动车的有效率的驱动系。

Description

自由轮和辅助驱动装置

技术领域

本发明涉及一种自由轮，借助于该自由轮可以选择性地允许或者中断转矩传递，例如用于将电机选择性地接通到机动车的驱动系上。

背景技术

由DE 10 2015 204 687 A1已知一种用于将电机选择性地接通到机动车的驱动系上的两侧式棘爪自由轮，在该棘爪自由轮中，与内环可摆动地耦合的棘爪可以嵌入到外环的凹陷中，以便使内环与外环耦合。作用在外环上的制动元件与内环连接，由此在不希望的但由外部转矩冲击引起的、原则上可能的短时间的转动方向逆转的情况下棘爪不会从凹陷中抬起并且在强烈的负荷和噪声生成的情况下又切向地在凹陷中止挡。用于阻尼扭转振动的解耦器附接在外环上，所述解耦器具有通过弧形弹簧可受限地扭转地耦接在外环上的壳体，所述壳体的惯性矩可以在有转动不平衡的情况下将与转动不平衡相反地定向的复位力矩导入到外环中。

发明内容

存在使机动车的驱动系中的功率损耗最小化并且提高效率的持续的需求。

本发明的任务是阐明实现机动车的有效率的驱动系的措施。

根据本发明，该任务通过本发明的自由轮解决。

根据本发明，用于闭锁或者中断转矩传递的、尤其用于将电机选择性地接通到机动车的驱动系上的自由轮、尤其是两侧式棘爪自由轮设置有：尤其构型为内环的第一环，用于导入和/或导出转矩；相对于第一环基本上同轴地布置的尤其构型为外环的第二环，用于导出和/或导入转矩；能在闭锁位态和空转位态之间运动的、尤其能摆动的多个第一闭锁元件，用于在闭锁位态中使第一环与第二环在第一周向方向上闭锁并且用于在空转位态中中断第一环和第二环之间的转矩传递；耦接在第二环上或第一环上的解耦器，用于阻尼转动不平衡，其中，解耦器具有通过壳体轴承支承在第一环或者第二环上的壳体，用于提供与转动不平衡相反地定向的复位力矩；和能间接地或者直接地作用在第二环和/或第一环上的制动元件，用于阻尼第一环和/或第二环的运动，其中，制动元件间接地或者直接地抗扭转地与解耦器的壳体连接。

通过基于制造公差而不可避免的并且为了更容易地装配而在必要时有意地设置在第一环和第二环之间的径向间隙，很有可能的是，当出现第一环相对于第二环的转动方向逆转和/或没有转矩或者仅有小的转矩起作用时，第一闭锁元件可以从可相对于第一闭锁元件扭转的环上抬起。例如在机动车发动机关断的情况下，不会发生经过设置在驱动系中的自由轮的(例如用于将设置成用于驱动辅助设备的皮带轮附接到机动车发动机的发动机轴上的)转矩流。然而，在此可能的是，在自由轮中可能出现短时间的转动方向逆转。这种转动方向逆转会导致可相对于第一闭锁元件相对扭转的环可能从第一闭锁元件上抬起并且随后在第一闭锁元件上和/或在相反的周向方向上起作用的第二闭锁元件上止挡，由此会出现不必要的构件负荷和由止挡噪声引起的噪声放射。例如当耦接在机动车发动机上的辅助设备的承受负荷改变时，例如由于机动车发动机的转动不平衡会引起这些导致自由轮中的短时间的转动方向逆转的外部力影响。因此，可耦接在机动车发动机上的起动发电机例如可以使其运行状态在发动机运行、发电机运行或者基本上无负载的随同转动之间变化并且由此引起在机动车发动机的驱动轴的转矩中和转速中突然出现的不平衡。然而，通过制动元件可以避免第一环相对于第二环的自由的相对转动并且由此避免第一闭锁元件相对于可相对于第一闭锁元件扭转的环的自由的相对转动并且至少略微地使该相对转动变得困难。通过摩擦锁合地起作用的制动元件而经阻尼地发生相对转动，从而使得短时间的转动方向逆转可以被制动元件滤出。由此可以避免在自由轮的基本上无负载的状态下由外部力影响引起的、可能与可相对扭转的环在第一闭锁元件上的止挡相关联的、带有噪声的往复转动或者至少使其变得困难。然而，在自由轮的正常运行中的有意的转动方向逆转不会被制动元件妨碍，因为制动元件基本上仅补偿和/或拦截小的转矩，而在机动车发动机的正常运行中原则上将高得多的转矩导入到自由轮中，所述转矩在没有由制动元件引起的显著的功率损耗的情况下可以引起第一环相对于第二环的相对转动。

因为制动元件不但作用在第一环上而且作用在第二环上，所以当所有的闭锁元件位于空转位态中并且第一环可以相对于第二环自由转动时可以避免在空转运行中由制动元件施加的摩擦。当在闭锁位态中出现(导致突然的短时间的转动方向逆转的)突然的转矩冲击时，解耦器的壳体也由于其惯性矩而进行相对转动，从而可以通过制动元件提供足够的摩擦，从而使得闭锁棘爪不从凹陷中抬起并且在强烈的负载和噪声生成的情况下又切向地在凹陷中止挡。在空转运行中，制动元件可以随着解耦器和所配属的、耦接在解耦器上的环转动，从而没有摩擦力由制动元件施加到另外的环上。例如可以通过解耦器的(尤其构型为皮带盘的)壳体使辅助设备(尤其用于机动车的空调设备的空调压缩机)和发电机(尤其用于起动通过另外的环附接的机动车发动机的起动发电机)耦接。当自由轮在机动车发动机关断时被切换到空转运行中时，发电机可以运行辅助设备，却不会使制动元件在自由轮中引起不必要的摩擦。在此充分利用以下知识：在停止的机动车中和纯电动运行时通常不出现无意的突然的转矩冲击，从而不用担心解耦器中的由制动元件引起的带有摩擦的相对转动。例如在停车空调运行中，当发电机在机动车发动机关断时运行空调压缩机时，避免会导致驱动系的降低的效率的摩擦损耗。在混合动力机动车中，也在纯电动运行中在机动车发动机解耦时避免自由轮中的摩擦损耗。这种效率提高在具有距离扩展器(“RangeExtender”)的混合动力机动车中特别大，因为在这种情况下纯电动运行特别远。通过在自由轮的空转运行中避免第一环与第二环通过制动元件的带有摩擦的耦合来实现机动车的有效率的驱动系。

第一环可以构型为内环，而第二环构型为外环。替代地，第一环可以构型为外环，而第二环构型为内环。尤其地，多个第一闭锁元件在周向方向上均匀分布地布置。第一环和/或第二环尤其具有闭锁凹陷，朝着闭锁位态，第一闭锁元件尤其可以被切换环和/或弹簧元件压入所述闭锁凹陷中，以便在第一环和第二环之间传递转矩。在闭锁位态中，第一闭锁元件尤其形状锁合地被夹在第一环和第二环之间。此外，自由轮通常可以尤其如在DE 102015 204 687 A1中所说明的那样构造和拓展，其内容作为本发明的一部分被参引。

自由轮尤其可以设置在与机动车发动机的驱动轴耦合的皮带盘中，尤其用于驱动机动车辅助设备和/或用于附接优选构造为起动发电机的、用于起动机动车发动机的起动器，以便将皮带盘通过自由轮与驱动轴耦合。尤其地，通过皮带盘可以将电机耦接到机动车的驱动系上。自由轮尤其可以构型为可单侧切换的自由轮或者可两侧切换的自由轮。自由轮可以例如构型为棘爪自由轮、夹紧体自由轮或者滚子自由轮。为此，第一闭锁元件尤其可以构型为可摆动地支承的闭锁棘爪，所述闭锁棘爪优选在闭锁位态中可以摆动进入闭锁凹陷中。第一闭锁元件也可以构型为夹紧体，所述夹紧体可以例如可倾斜地支承在保持架中并且可以在闭锁位态中由切换环倾斜到在转矩传递时尤其自增强的夹紧位置中。第一闭锁元件也可以构型为滚动体、例如柱或者球，所述滚动体可以在闭锁位态中由切换环在周向方向上沿着斜的平面移位到在转矩传递时尤其自增强的夹紧位置中。根据第一闭锁元件的构型，第一闭锁元件在空转位态和闭锁位态之间运动时可以进行摆动运动、在径向方向上的移位和/或在周向方向上的移位。当第二环超过第一环时，在自由轮的闭锁状态下可以在第一周向方向上进行从第二环向第一环的转矩传递。当第一环超过第二环时，在自由轮的闭锁状态下可以在与第一周向方向相反的第二周向方向上进行从第一环向第二环的转矩传递。尤其地，设置有切换环，用于使第一闭锁元件在空转位态和闭锁位态之间运动。切换环可以例如借助于致动器被操作，以优选地抵抗复位弹簧的弹簧力。在致动器的操作力减弱时，复位弹簧可以使切换环运动回到限定的起始位态中。优选地，设置有第二闭锁元件，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，其中，尤其可以由第二切换环或设置成用于第一闭锁元件的切换环使第二闭锁元件在闭锁位态和空转位态之间运动。第二闭锁元件尤其与第一闭锁元件类似地、尤其镜像对称地构型。

尤其地，制动元件具有用于使第二环或者第一环在壳体上对中的对中斜面。由此，制动元件不仅作为制动器起作用，而且也作为对中元件起作用。由此，尤其可以平衡径向公差，所述径向公差由于相对长的公差链而产生和/或有意地设置成用于使装配变容易。在此，一个环可以借助于制动元件的对中斜面在壳体上对中，并且壳体又可以通过壳体轴承在另外的环上对中。

优选地，第一环间接地通过壳体轴承、壳体和制动元件在第二环上对中。由此，第一环相对于第二环的对中不直接地而是仅间接地通过壳体和壳体轴承实现。由此，在空转运行中避免第一环相对于第二环通过制动元件的带有摩擦的相对转动。

特别优选地设置，解耦器的壳体支承在第一环上，制动元件作用在第二环上并且解耦器构型成用于将复位力矩导入到第二环中，或者，解耦器的壳体支承在第二环上，制动元件作用在第一环上并且解耦器构型成用于将复位力矩导入到第一环中。由此，在空转运行中可以使解耦器与制动元件和一个环共同地与另一个环分开，从而在空转运行中使具有一种转速的结构单元仅通过壳体轴承与具有另外的转速的另外的结构单元支承在一起。由此可靠地避免具有第一环的结构单元与具有第二环的结构单元的带有摩擦的滑动接触。

尤其地，第一环和/或第二环在轴向方向上布置在壳体轴承和制动元件之间。自由轮可以实施为在轴向侧上以壳体轴承基本上闭合，从而可以在另外的轴向侧上释放足够的安装空间，以便可以与壳体轴承对置地设置制动元件或者另外的构件(例如用于切换闭锁元件的切换环)。

优选地，设置有支撑元件，用于限界由制动元件轴向地作用的第二环的或者由制动元件轴向地作用的第一环的轴向偏移，其中，尤其地，第二环和/或第一环在轴向方向上布置在支撑元件和制动元件之间。制动元件可以施加具有轴向方向上的至少一个分量的力。由制动元件以轴向力作用的环可以在轴向方向上碰向支撑元件，从而第一环和/或第二环的轴向的相对位置可以通过支撑元件预给定。此外，支撑元件可以设置在壳体轴承和第一环和/或第二环之间，从而相对于第一环和/或第二环保护壳体轴承。优选地，在轴向方向上看，支撑元件可以至少部分地、大部分地或者完全地覆盖壳体轴承。

特别优选地，制动元件实施为可在制动位置和自由位置之间切换，在所述制动位置中，制动元件间接地或者直接地作用在第一环和/或第二环上，在所述自由位置中，制动元件与第一环和与第二环解耦。制动元件可以例如实施为可在轴向方向上移动并且可以由致动器(必要时抵抗预紧弹簧的弹簧力)在制动位置和自由位置之间移位。这使得能在特定的运行状况中有意地关断和/或接通制动元件的制动作用。此外，可以通过制动元件的可动性再调整制动元件的由损耗引起的磨损。

尤其地，制动元件间接地或者直接地或者仅作用在第二环上或者仅作用在第一环上。由此避免不但在第一环上而且在第二环上的同时的摩擦接触。由此避免壳体轴承通过制动元件的桥接。在自由轮的空转运行中避免不必要的摩擦损耗。

优选地，在径向方向上在第一环和第二环之间设置有可在周向方向上扭转的切换元件，用于切换至少一个闭锁元件。例如构型为切换环的切换元件可以在离开壳体轴承地指向的轴向侧上在轴向方向上嵌入到第一环和第二环之间的中间空间中并且通过相对转动使第一闭锁元件和/或第二闭锁元件在闭锁位态和空转位态之间摆动。优选地，一方面为第一闭锁元件并且另一方面为必要时设置的第二闭锁元件分别设置一个切换元件，其中，切换元件尤其可以彼此无关地被操作。由此可以主动地切换自由轮，从而使得自由轮的纯由离心力引起的切换不是必需的。由此，可以为驱动系的特定的运行状况合适地切换自由轮，从而可以相应地实施多种运行策略。

此外，本发明涉及一种用于驱动机动车的辅助设备的辅助驱动装置，所述辅助驱动装置具有(可以如上所述地实施和拓展的)用于将辅助设备耦接到机动车的驱动系上的自由轮、与解耦器的壳体耦合的发电机(尤其用于起动机动车发动机的起动发电机)和与解耦器的壳体并且与发电机耦合的辅助设备(尤其空调压缩机)。通过在辅助驱动装置的自由轮的空转运行中避免第一环与第二环通过制动元件的带有摩擦的耦合来实现机动车的有效率的驱动系。在停车空调运行中，当构型为皮带盘的壳体与被关断的机动车发动机的驱动轴解耦时，借助于(尤其通过皮带)附接在壳体上的皮带起动发电机(“RSG”)，可以驱动空调设备的也附接在皮带上的空调压缩机。所述辅助驱动装置尤其可以如在WO 2015/014361A2中所说明的那样构造和拓展和运行，其内容作为本发明的一部分被参引。

附图说明

下面参照附图根据优选的实施例示例性地解释本发明，其中，下面所示出的特征不但可以分别单独地而且可以组合地呈现本发明的方面。附图示出：

图1：自由轮的示意性的截面视图。

具体实施方式

在图1中示出的构型为两侧式棘爪自由轮的自由轮10具有构型为内环的第一环12和与内环12同轴地布置的、可相对扭转地构型为外环的第二环14。内环12具有多个构型为接收袋的凹陷，构型为闭锁棘爪的第一闭锁元件18分别可摆动地被装入到所述凹陷中，使得第一闭锁元件18可以在所示闭锁位态和空转位态之间摆动，在所述闭锁位态中，第一闭锁元件18在向第一周向方向相对转动时嵌入到外环14的凹陷中，在所述空转位态中，第一闭锁元件18在向与第一周向方向相反的第二周向方向相对转动时抵抗支撑弹簧的弹簧力从外环14的凹陷中被压出来。在第一环12和第二环14之间的径向方向上可以嵌入构型为切换环的切换元件20，所述切换元件可以相对于第一环12(第一闭锁元件18可摆动地支承在所述第一环上)扭转，以便使第一闭锁元件18在闭锁位置和空转位置之间摆动。通过第一闭锁元件18在第一环12上的支承，第一环12以随着第一闭锁元件18转动的方式构型，而第二环14以可相对于第一闭锁元件18扭转的方式构型。在所示实施例中，可以附加地设置有第二闭锁元件，所述第二闭锁元件可以在闭锁位态和空转位态之间摆动，在所述闭锁位态中，第二闭锁元件在向第二周向方向相对转动时嵌入到外环14的凹陷中，在所述空转位态中，第二闭锁元件在向第一周向方向相对转动时抵抗支撑弹簧的弹簧力从外环14的凹陷中被压出来。

此外，自由轮10具有解耦器26，可以借助于所述解耦器阻尼待导入的转矩中的转速波动。为此，解耦器26具有两件式的用于导入转矩的壳体28、法兰状的并且与外环14连接的用于向外环14导出转矩的输出元件30和可以与壳体28和输出元件30耦合的构型为弧形弹簧的能量存储元件32。壳体28尤其可以提供显著的惯性矩，以便可以在限定的频率范围内阻尼或者消振转速波动。

自由轮10具有基本上为锥形的制动元件34，所述制动元件可以利用摩擦面36对第二环14起作用并且同时满足用于第二环14在壳体28上的对中功能。为此，第二环14具有固定地附接的摩擦板38，所述摩擦板可以平面地贴靠在制动元件34的摩擦面36上作为摩擦对。制动元件34抗扭转地与壳体28连接，所述壳体通过壳体轴承40支承在内环12上并且在其上对中。制动元件34可以借助于预紧弹簧和/或致动器42实施为可在轴向方向上运动。第二环14的轴向的相对位置可以通过与壳体28连接的支撑元件44预给定，第二环14可以轴向地碰向所述支撑元件。

附图标记列表

10 自由轮

12 第一环

14 第二环

18 第一闭锁元件

20 切换元件

26 解耦器

28 壳体

30 输出元件

32 能量存储元件

34 制动元件

36 摩擦面

38 摩擦板

40 壳体轴承

42 致动器

44 支撑元件。

Claims (12)

1.一种自由轮，用于闭锁或者中断转矩传递，所述自由轮具有：

构型为内环的第一环(12)，用于导入和/或导出转矩，

相对于所述第一环(12)基本上同轴地布置的、构型为外环的第二环(14)，用于导出和/或导入转矩，

在闭锁位态和空转位态之间能运动的多个第一闭锁元件(18)，用于在所述闭锁位态中使所述第一环(12)与所述第二环(14)在第一周向方向上闭锁并且用于在所述空转位态中中断所述第一环(12)和所述第二环(14)之间的转矩传递，

耦接在所述第二环(14)上或者所述第一环(12)上的解耦器(26)，用于阻尼转动不平衡，其中，所述解耦器(26)具有通过壳体轴承(40)支承在所述第一环(12)或者所述第二环(14)上的壳体(28)，用于提供与所述转动不平衡相反地定向的复位力矩，和

能间接地或者直接地作用在所述第二环(14)和/或所述第一环(12)上的制动元件(34)，用于阻尼所述第一环(12)和/或所述第二环(14)的运动，

其中，所述制动元件(34)间接地或者直接地抗扭转地与所述解耦器(26)的壳体(28)连接；

所述解耦器(26)的壳体(28)支承在所述第一环(12)上，所述制动元件(34)作用在所述第二环(14)上并且所述解耦器(26)构型成用于将所述复位力矩导入到所述第二环(14)中，或者，所述解耦器(26)的壳体(28)支承在所述第二环(14)上，所述制动元件(34)作用在所述第一环(12)上并且所述解耦器(26)构型成用于将所述复位力矩导入到所述第一环(12)中。

2.根据权利要求1所述的自由轮，其特征在于，所述制动元件(34)具有对中斜面，用于将所述第二环(14)或者所述第一环(12)在所述壳体(28)上对中。

3.根据权利要求1所述的自由轮，其特征在于，所述第一环(12)间接地通过所述壳体轴承(40)、所述壳体(28)和所述制动元件(34)在所述第二环(14)上对中。

4.根据权利要求1所述的自由轮，其特征在于，所述第一环(12)和/或所述第二环(14)在轴向方向上布置在所述壳体轴承(40)和所述制动元件(34)之间。

5.根据权利要求1所述的自由轮，其特征在于，设置有支撑元件(44)，用于限界由所述制动元件(34)轴向地作用的第二环(14)的或者由所述制动元件(34)轴向地作用的第一环(12)的轴向偏移，其中，所述第二环(14)和/或所述第一环(12)在轴向方向上布置在所述支撑元件(44)和所述制动元件(34)之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的自由轮，其特征在于，所述制动元件(34)实施为能在制动位置和自由位置之间切换，在所述制动位置中，所述制动元件(34)间接地或者直接地作用在所述第一环(12)上和/或所述第二环(14)上，在所述自由位置中，所述制动元件(34)与所述第一环(12)并且与所述第二环(14)解耦。

7.根据权利要求6所述的自由轮，其特征在于，所述制动元件(34)间接地或者直接地或者仅作用在所述第二环(14)上或者仅作用在所述第一环(12)上。

8.根据权利要求1至5、7中任一项所述的自由轮，其特征在于，在径向方向上在所述第一环(12)和所述第二环(14)之间设置有能在周向方向上扭转的切换元件(20)，用于切换至少一个闭锁元件(18)。

9.根据权利要求6所述的自由轮，其特征在于，在径向方向上在所述第一环(12)和所述第二环(14)之间设置有能在周向方向上扭转的切换元件(20)，用于切换至少一个闭锁元件(18)。

10.根据权利要求1所述的自由轮，其特征在于，所述自由轮是两侧式棘爪自由轮，用于将电机选择性地接通到机动车的驱动系上；

其中，多个第一闭锁元件(18)在闭锁位态和空转位态之间能摆动。

11.一种用于驱动机动车的辅助设备的辅助驱动装置，所述辅助驱动装置具有：用于将辅助设备耦接到机动车的驱动系上的根据权利要求1至10中任一项所述的自由轮(10)；与所述解耦器(26)的壳体(28)耦合的发电机；和与所述解耦器(26)的壳体(28)并且与所述发电机耦合的辅助设备。

12.根据权利要求11所述的辅助驱动装置，其特征在于，所述发电机是用于起动机动车发动机的起动发电机，所述辅助设备是空调压缩机。

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