DE102008009079A1

DE102008009079A1 - Auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung

Info

Publication number: DE102008009079A1
Application number: DE102008009079A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Julien Barraud; Gwenael Hingouet; Jean-Philippe Gaborel
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US8172056B2; JP2008208999A; US20080230341A1; FR2913081A1; FR2913081B1

Abstract

Eine auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung weist eine über ein Wälzlager auf einer Welle angebrachten Riemenscheibe und eine Freilaufeinrichtung auf. Die Riemenscheibe trägt einen Profilring, der auf der Außenseite eines einstückig hergestellten, im Wesentlichen rohrförmig gestalteten Außenrings sitzt. Der Außenring bildet auf seiner Innenfläche wenigstens eine Lagerlauffläche für die Wälzkörper des Wälzlagers und wenigstens einen rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz für die Klemmkörper der Freilaufeinrichtung. Der Innenring ist ebenfalls einstückig hergestellt und bildet ein Übertragungsglied zur Übertragung des Drehmoments auf die Welle. Er trägt die komplementäre Lagerlauffläche für die Wälzkörper und den rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz für die Klemmkörper der Freilaufeinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Freilaufeinrichtungen und speziell auskuppelbare Riemenscheiben, die mit Freilaufeinrichtungen ausgestattet sind, wie sie beispielsweise zum Antrieb der Lichtmaschine im Kraftfahrzeug verwendet werden.
Auskuppelbare Riemenscheiben werden in zunehmenden Maße eingesetzt, um unerwünschte Auswirkungen eines unrunden Laufs oder plötzlicher Verzögerungen eines Motors zu beseitigen, die bei Verbrennungsmotoren insbesondere bei niedriger Drehzahl und vor allem bei Dieselmotoren auftreten.
Unter solchen Bedingungen wird der Antriebsriemen, der über die Kurbelwellenriemenscheibe mit dem Motor verbunden ist, sprunghaft verzögert, während hingegen die mitgenommene Riemenscheibe, beispielsweise die Lichtmaschinenriemenscheibe, dazu neigt, sich aufgrund ihrer Trägheit mit derselben Geschwindigkeit weiter zu drehen. Falls eine starre Verbindung zwischen der Riemenscheibe und der Lichtmaschinenwelle besteht, unterliegt der Riemen während dieser plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen erheblichen Spannungen mit nachteiligen Folgen, wie einem vorzeitigen Ermüden des Riemens mit den Gefahren eines Reißens des Riemens, eines Rutschen des Riemens auf der Riemenscheibe, oder dass Schwingungen der Riemenstränge zwischen den Riemenscheiben auftreten. Es wurde daher versucht, diese Phänomene zu mildern, indem zwischen der angetriebenen Riemenscheibe und der mitgenommenen Welle eine Freilaufeinrichtung eingebaut wurde, die es erlaubt, die Riemenscheibe im Falle einer sprunghaften Verzögerung der Riemenscheibe vorübergehend von der Welle abzukuppeln.
Die JP 11-247 972 zeigt eine auskuppelbare Riemenscheibe mit einer zwischen zwei Reihen von Kugeln angeordneten Freilaufeinrichtung. Die Innenringe des Wälzlagers und der Freilaufeinrichtung sowie die Welle, auf der diese Elemente angebracht sind, sind unterschiedliche Elemente und daher hinsichtlich der Herstellung, Lagerhaltung und Montage verhältnismäßig kostspielig. Die Freilaufeinrichtung ist von der Bauart mit Rollen und erfordert die Erzeugung von Rampen oder Klemmschrägflächen, und das Ausstatten jeder Rolle mit einer eigenen Andruckfeder, was sich als verhältnismäßig kostspielig erweist.
Die JP 09-229 097 beschreibt eine auskuppelbare Riemenscheibe, die eine Reihe von Kugeln und eine Rollenfreilaufeinrichtung mit einem Innenring enthält, der zwischen einer Schraubenmutter und einem Abstandhalter auf einer Welle angebracht ist.
Das Patent JP 09-292 006 zeigt eine auskuppelbare Riemenscheibe mit einer Reihe von Kugeln und einer Reihe von Nocken. Der Innenring ist an einer Büchse angebracht, die ihrerseits an der Welle montiert ist, was die Teileanzahl erhöht und den zwischen den Ringen verfügbaren radialen Raum reduziert, was möglicherweise die Verwendung von Ku geln und Nocken mit geringeren Abmessungen jedoch in größere Anzahl erfordert, um gleichwertige Kapazitäten der Belastung für die Kugeln und des Drehmomenteingriffs für die Nocken zu erhalten. Dies führt zu einer Steigerung der Herstellungskosten.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine auskuppelbare Riemenscheibe zu schaffen, die wenig empfindlich gegenüber Torsion ist, aus einer geringen Anzahl von Teilen besteht, kostengünstiger in der Herstellung ist, sich einfach zusammenbauen lässt und über ein hohes Belastungsvermögen verfügt.
Die auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung enthält eine Riemenscheibe, die über ein Wälzlager und eine Freilaufeinrichtung auf einer Welle angebracht ist, wobei die Riemenscheibe einen Profilring mit einer aktiven Außenfläche aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit einem Riemen in Eingriff zu kommen. Der Profilring der Riemenscheibe ist auf dem Umfang eines einstückig hergestellten, im Wesentlichen rohrförmigen Außenrings angebracht, der auf seiner Innenfläche wenigstens eine Lagerlauffläche für Wälzkörper und wenigstens einen rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz für Klemmkörper der Freilaufeinrichtung aufweist. Die Einrichtung enthält außerdem einen einstückig hergestellten Innenring, der eine Welle zur Übertragung eines Drehmoments bildet. Der Innenring enthält auf seiner dem Außenring gegenüberliegenden Außenfläche wenigstens eine Lagerlauffläche für die Wälzkörper und wenigstens einen rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz für die Klemmkörper der Freilaufeinrichtung. Das Wälzlager weist zwei Kränze von Wälzkörpern auf. Ein Kranz von Wälzkörpern kann zwischen der Freilaufeinrichtung und dem anderen Kranz von Wälzkörpern angeordnet sein.
Es wurde somit eine auskuppelbare Riemenscheibe geschaffen, die aufgrund ihrer Konstruktion äußerst unempfindlich gegenüber Torsion/Biegung ist, die beispielsweise durch einen straff gespannten Riemen hervorgerufen wird. Der einstückig hergestellte Innenring ist besonders robust und reduziert die Teilezahl. Der Innen- und Außenring, die mit den Nocken zusammenwirken, sind mit rotationssymmetrischen zylindrischen Sitzen ausgebildet, die einfach und kostengünstig herzustellen sind. Aufgrund der starken Belastungsfähigkeit der auskuppelbaren Riemenscheibe, ist es möglich, die aus Innenring, Außenring, Wälzlager und Freilaufeinrichtung zusammengesetzte Untereinheit für zahlreiche Anwendungen zu standardisieren, und dies unter Verwendung eines Riemenscheibenprofilrings, der für die vorgesehene Anwendung spezifisch und gut angepasst ist. Der Zusammenbau der unterschiedlichen Elemente ist besonders einfach.
Die Tatsache, dass die Welle durch den Innenring gebildet wird, ermöglicht es, die radiale Abmessung der Einheit erheblich zu reduzieren, und/oder vorteilhaft über mehr radialem Raum für die Wälzkörper und für die Klemmkörper zu verfügen, so dass Elemente mit größeren Abmessungen und in geringer Anzahl verwendet werden können, was sich als besonders kostengünstig erweist. Die Lagerlaufflächen und die zylindrischen Anlagesitze für die Klemmkörper können in ein und demselben Arbeitsgang auf denselben Bearbeitungsmaschinen hergestellt werden, so dass eine ausge zeichnete Konzentrizität mit vorteilhaften Auswirkungen auf den Betrieb der Einrichtung und eine Reduzierung von Schwingungen und des Verschleißes gewährleistet ist. Darüber hinaus können die Wärmebehandlung und das Schleifen der Laufflächen der Freilaufeinrichtung in die Herstellungsschritte der Lagerlaufflächen integriert werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist die axiale Abmessung des Außenrings größer als die axiale Abmessung der aktiven Fläche der Profilring der Riemenscheibe. Auf diese Weise ist es möglich, den Raumbedarf der Einheit zu reduzieren, da es möglich ist, den Außenring mit einem deutlich geringeren Durchmesser zu bemessen als demjenigen des Profilrings.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Profilring der Riemenscheibe in axialer Richtung auf der Seite des Außenrings angeordnet, wo die eine oder mehreren Lagerlaufflächen angeordnet sind. Die aktive Außenfläche des Profilrings der Riemenscheibe und das Wälzlager sind in axialer Richtung auf derselben Höhe angeordnet, so dass zwischen den Ringen kein Kippmoment auftritt, und die Kräfte in dem Wälzlager angemessen verteilt werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper Kugeln. Die Kugeln können mit den weitgehend torusförmigen Lagerlaufflächen zusammenwirken und gewährleisten außerdem den sicheren Zusammenhalt der Einrichtung. Die Kugeln können mittels eines Käfigs um den Umfang herum gleichmäßig beabstandet gehalten werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Klemmkörper Nocken. Die Nocken weisen eine Außenfläche, die in Anlage mit einem zylindrischen Innenraum des Außenrings kommt, und eine Innenfläche auf, die mit einem äußeren Sitz des Innenrings in Anlage kommt.
Die Nocken können von der "selbstaktivierenden" Bauart sein. In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet "selbstaktivierende Nocken" Nocken, die aufgrund ihrer Konstruktion dazu neigen, wegen der während der Rotation der Freilaufeinrichtung auftretenden Zentrifugalkräfte in jene Richtung zu kippen, die eine Berührung der Nocken mit den beiden Anlagesitzen der Ringe im Sinne einer Förderung eines äußerst raschen Übergangs von dem ausgekuppelten Betrieb zu dem Betrieb mit Drehmomentübertragung begünstigt.
Die Freilaufeinrichtung kann einen Käfig aufweisen, der den Halt von Nocken sichert. Die Freilaufeinrichtung kann eine Rückstellfeder, beispielsweise eine Bandfeder, enthalten, die insbesondere im Inneren des Käfigs angeordnet ist. Der Käfig, und gegebenenfalls die Feder, weist ein Fenster auf, in denen die Nocken angeordnet sind.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Innenring abgesehen von dem Bereich mit den Lagerlaufflächen ein zylindrisches äußeres Profil mit einem im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser auf. Die Herstellung des Innenrings ist sehr kostengünstig.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Außenring ein zylindrisches äußeres Profil auf. Die Außenumfangsfläche des Außenrings steht mit dem zylindrischen Innenraum des Profilrings, beispielsweise durch Einstecken oder auch Kleben, in Berührung. Der Außenring lässt sich auf einfache Weise und kostengünstig herstellen.
In einem Ausführungsbeispiel sind die inneren Lagerlaufflächen unmittelbar auf der Welle ausgebildet. Dies steigert die radiale Kompaktheit und vereinfacht den Zusammenbau.
In einem Ausführungsbeispiel sind das Wälzlager und die aktive Außenfläche des Profilrings in Bezug auf ein und dieselbe Radialebene symmetrisch.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Einrichtung eine zwischen der Freilaufeinrichtung und dem Wälzlager angeordnete Dichtungsanordnung. Die Dichtungsanordnung kann in Form eines Dichtungsflansches vorliegen, der einen engen Spalt gewährleistet, oder auch eine Kontaktdichtung sein, die eine Lippe aufweist, die auf einem vorzugsweise geschliffenen Sitz des gegenüberliegenden Ringes gleitet. Die Dichtungsanordnung kann auf den Ring, der sie trägt, aufgesteckt oder in eine Nut eingesetzt sein. Die Dichtungsanordnung ermöglicht es, dass die Freilaufeinrichtung und das Wälzlager ihr Schmiermittel behalten. Das Schmiermittel des Wälzlagers und dasjenige der Freilaufeinrichtung können unterschiedlich sein, beispielsweise eine an die entsprechende Funktion angepasste Viskosität aufweisen.
Die Innenfläche des Innenrings kann mit Blick auf die Schraubbefestigung des Innenrings an einem anderen Element in einem Abschnitt mit Profilnuten versehen sein, wobei die Profilnuten dazu dienen, ein durch ein Montagewerkzeug ausgeübtes Anzugsdrehmoment zu übertragen. Die Innenfläche des Innenrings kann für den Zusammenbau mit einem anderen Element an einem axialen Ende mit einem Gewinde versehen sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung Dichtungsanordnungen auf, die an den vorderen Enden des Innen- und Außenrings, beispielsweise in Nuten des Außenrings, angeordnet sind, während sie mit einem Sitz des Innenrings eine Dichtung bilden.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Freilaufeinrichtung in axialer Richtung durch Sicherungsringe an Ort und Stelle gehalten, die zum Teil in Nuten angeordnet sind, die in der Oberfläche eines der Ringe ausgebildet sind. Die Sicherungsringe können dazu eingerichtet sein, mit den radialen Rändern des Käfigs der Freilaufeinrichtung zusammenzuwirken.
Die Gesamtmasse der auskuppelbaren Riemenscheibe kann reduziert werden. Die Länge des Profilrings der Riemenscheibe kann auf ihren mit dem Riemen zusammenwirkenden funktionellen Abschnitt, beispielsweise auf die aktive Außenfläche, beschränkt werden, dem zwei Ränder mit geringen axialen Abmessungen zugefügt werden, die es erlauben, ein Abspringen des Riemens zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird nach dem Lesen der keineswegs als beschränkend zu bewertenden detaillierten Beschreibung eines anhand der beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels verständlicher:
1 zeigt in einem Längsschnitt eine auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht der auskuppelbaren Riemenscheibe nach 1, geschnitten in Höhe der Freilaufeinrichtung; und
3 stellt die auskuppelbare Riemenscheibe nach 1 in perspektivischer Ansicht dar.
Wie aus den Figuren zu ersehen, enthält die auskuppelbare Riemenscheibe 1 einen Profilring 2, einen Außenring 3, einen Innenring 4, ein Wälzlager 5 und eine Freilaufeinrichtung 6. Das Wälzlager 5 und die Freilaufeinrichtung 6 sind zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4 angeordnet.
Der Profilring 2 ist als einstückig hergestelltes Element gezeigt, das aus Kunststoff oder aus Metall, beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung, hergestellt ist. An dem Profilring 2 sind zu erkennen: ein zylindrischer Innenraum 2a, eine aktive Außenfläche 2b, die mit Nuten und kreisförmigen Rippen ausgebildet ist, die dazu eingerichtet sind, mit einer nicht gezeigten Riemenscheibe insbesondere in Multi-V-Belt Ausführung, zusammenzuwirken, und zwei gegenüberliegende radiale Stirnflächen 2c und 2d, die von den Enden des zylindrischen Innenraums 2a ausgehen. An ihren beiden axialen Enden ist die Riemenscheibe mit Wangen 2e und 2f versehen, die einen Durchmesser aufweisen, der geringfügig größer ist als jener der aktiven Fläche 2b, wobei die beiden Wangen eine einwandfreie seitliche Führung des Riemens auf der Riemenscheibe gewährleisten. Der Profilring 2 ist in Bezug auf eine radiale Ebene 7 symmetrisch.
Der Außenring 3 weist einen zylindrischen Innenraum 3a, eine rotationssymmetrische zylindrische Außenfläche 3b und zwei seitliche Radialflächen 3c und 3d auf. Die Radialflächen 2c des Profilrings 2 und 3c des Außenrings 3 sind koplanar. Der Außenring 3 ist als Abschnitt eines bei spielsweise auf Stahl basierenden Rohrs hergestellt. Der Außenring 3 ist einstückig ausgeführt. Der zylindrische Innenraum 2a des Profilrings 2 steht mit einem Abschnitt der Außenfläche 3b des Außenrings 3 in Berührung und ist beispielsweise durch Klemmbefestigung fixiert, was sich als besonders kostengünstig erweist. Die Seitenfläche 3d des Außenrings 3 ist in axialer Richtung jenseits der Seitenfläche 2d des Profilrings 2 angeordnet.
Der zylindrische Innenraum 3a des Außenrings 3 ist in Form einer im Wesentlichen zylindrischen Rotationsfläche ausgebildet. Allerdings sind an den Enden des zylindrisches Innenraums 3a in der Nähe der seitliche Flächen 3c bzw. 3d Nuten 8 und 9 ausgebildet. Symmetrisch zu der Radialebene 7 sind in dem zylindrischen Innenraum 3a im Wesentlichen torusförmige Wälzlagerlaufflächen 10 und 11 ausgebildet.
Weiter sind in dem zylindrischen Innenraum 3a zwischen der Lagerlauffläche 11 und der Nut 9 auch Ringnuten 12, 13 und 14 mit geringer Abmessung vorgesehen. Zwischen der Lagerlauffläche 11 und der Nut 9 liegt außerdem eine geschliffene rotationssymmetrische zylindrische Fläche 15, die dazu eingerichtet ist, mit der Freilaufeinrichtung 6 zusammenzuwirken, während die Lagerlaufflächen 10 und 11 dazu bestimmt sind, mit dem Wälzlager 5 zusammenzuwirken. Die geschliffene Fläche 15 ist zwischen den Nuten 13 und 14 angeordnet.
Der Innenring 4 ist in Gestalt eines im Wesentlichen rohrförmigen Abschnitts ausgebildet. Der Innenring 4 ist einstückig hergestellt. Der Innenring 4 weist einen mit einem Gewinde versehenen zylindrischen Innenraum 4a, eine Außenfläche 4b und zwei radiale Stirnflächen 4c und 4d auf.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innenring 4 mit einer Länge bemessen, die größer ist als diejenige des Innenrings 3, wobei die Radialflächen 4c und 4d jenseits der Radialflächen 3c bzw. 3d des Außenrings 3 angeordnet sind.
Die Außenfläche 4b des Außenrings 4 ist in Form einer im Wesentlichen zylindrischen Rotationsfläche ausgeführt. Ausgehend von der Außenfläche 4b sind in dem Innenring 4 zwei im Wesentlichen torusförmige Lagerlaufflächen 16 und 17 vorhanden. Die Lagerlaufflächen 16 und 17 sind in derselben Radialebene wie die Lagerlaufflächen 10 und 11 angeordnet. Die Lagerlaufflächen 16 und 17 sind gegenüber der Radialebene 7 symmetrisch.
Zwischen der Stirnseite 4c und der Lagerlauffläche 16 weist der Innenring 4 im Wesentlichen auf derselben axialen Höhe wie die Nut 8 des Außenrings 3 einen geschliffenen Sitz 4e auf. Im Wesentlichen in axialer Höhe der Nut 12 ist ein weiterer geschliffener Sitz 4f auf der Außenfläche 4b ausgebildet. In axialer Richtung in Höhe der Nut 9 ist auf der Außenfläche 4b ein geschliffener Sitz 4g ausgebildet. Ein geschliffener Sitz 18 mit einer axialen Länge, die deutlich größer ist als die Länge der Sitze 4e, 4f und/oder 4g, ist im Wesentlichen in axialer Höhe des Sitzes 15 auf der Außenfläche 4b mit Blick auf ein Zusammenwirken mit der Freilaufeinrichtung 6 ausgebildet. Vorteilhafterweise bilden die geschliffenen Abschnitte 4f, 18 und 4g einen einzigen zylindrischen Sitz mit einem konstanten Durchmesser.
Der zylindrische Innenraum 4a des Innenrings 4 weist ein mit Profilnuten ausgebildetes Ende 19 auf, in das ein Werkzeug zum Festschrauben, beispielsweise ein Vielzahn schlüssel eingesteckt werden kann, und ein gegenüberliegendes rotationssymmetrisches zylindrisches Ende 20 auf, wobei das Werkzeug dazu verwendet wird, den Innenring 4 an einer ein Gewinde tragenden Welle festzuziehen, die in das Gewinde 21 des zylindrischen Innenraums 4a eingeschraubt wird.
Das Wälzlager 5 enthält zwei Reihen von Wälzkörpern 22 und 23, beispielsweise Kugeln, die durch Käfige 24, 25 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet gehalten werden. Die Käfige können aus Kunststoff hergestellt sein und auf einem ringförmigen Abschnitt aufweisen, der mit Ausschnitten und Klauen ausgebildet ist, in denen bzw zwischen denen die Wälzkörper 22, 23 angeordnet sind. Die Wälzkörper 22 sind zwischen der Lagerlauffläche 10 des Außenrings 3 und der Lagerlauffläche 16 des Innenrings 4 angeordnet. Die Wälzkörper 23 sind zwischen der Lagerlauffläche 11 des Außenrings 3 und der Lagerlauffläche 17 des Innenrings 4 angeordnet. Die beiden Reihen von Wälzkörpern 22, 23 sind zu der Radialebene 7 symmetrisch. Mit anderen Worten, die durch den Mittelpunkt der Wälzkörper 22, 23 verlaufenden Radialebenen 26, 27 sind gegenüber der Radialebene 7 abstandsgleich. Die Resultierende der über den Riemen auf die Profilring 2 und auf den Außenring 3 übertragenen Radialkräfte wird über die Wälzkörper 22 und 23 mit einer identische Verteilung auf die beiden Lagerlaufflächen auf den Innenring 4 übertragen. Es ist daher kein Kippmoment vorhanden, wie dies der Fall wäre, wenn die Resultierende der Radialkräfte außerhalb der einen oder mehreren Lagerlaufflächen angeordnet wäre. Die Betriebsbedingungen des Wälzlagers sind somit verbessert und in der Folge ist dessen Lebensdauer verlängert.
Die Freilaufeinrichtung 6 ist in axialer Richtung zwischen den Nuten 9 und 12 des Außenrings 3 und in radialer Richtung zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4 angeordnet. Die Freilaufeinrichtung 6 enthält zwischen dem geschliffenen Sitz 15 des Außenrings 3 und dem Sitz 18 des Außenrings 4 eine Reihe von Klemmkörpern 28, im vorliegenden Beispiel Nocken. Die Klemmkörper 28 weisen eine äußere abgerundete Kontaktfläche mit dem Sitz 15 und eine innere abgerundete Kontaktfläche mit dem Sitz 18 auf. Die Freilaufeinrichtung 6 enthält einen beispielsweise aus Blech hergestellten Käfig 29. Der Käfig kann im Wesentlichen ringförmig mit einem U-förmigen Querschnitt ausgeführt sein, der einen axialen Abschnitt, in dem Fenster 30 ausgebildet sind, in denen die Klemmkörper 28 angeordnet sind, und radiale Abschnitte aufweist, die sich nach außen und bis in geringe Nähe des zylindrischen Innenraums 3a des Außenrings 3 erstrecken. Die Freilaufeinrichtung enthält eine Feder 31, beispielsweise eine Bandfeder, die ebenfalls Zellen aufweist, in denen die Klemmkörper 28 angeordnet sind. Die Feder ist im Inneren des Käfigs 29 angeordnet und stellt das Kippen der Klemmkörper in eine Eingriffsstellung mit den Sitzen 15 und 18 sicher.
Darüber hinaus sind die Nocken von der "selbstaktivierenden" Bauart, d. h., sie neigen dazu, unter der Wirkung Zentrifugalkraft, die auf die Rotation der auskuppelbaren Riemenscheibe 1 zurückzuführen ist, in die Richtung des Klemmens zu kippen.
In den in dem zylindrischen Innenraum 3a des Außenrings 3 ausgebildeten Nuten 13 bzw. 14 sind Sicherungsringe 32 und 33 angeordnet. Die Sicherungsringe 32 und 33 ragen in Bezug auf den zylindrischen Innenraum 3a nach innen vor und stellen einen axialen Halt der Freilaufeinrichtung 6 sicher. Im Falle einer geringen axialen Verschiebung der Freilaufeinrichtung 6 kann ein nach außen gerichteter radialer Rand, der einen Teil des Käfigs 29 bildet, mit einem Sprengring 32 oder 33 in Anlage kommen, so dass eine derartige axiale Verschiebung begrenzt ist. Dementsprechend bleiben die Klemmkörper 28 einwandfrei zwischen den geschliffenen Sitzen 15 und 18 angeordnet, die auf dem Außenring 3 bzw. dem Innenring 4 ausgebildet sind.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Freilaufeinrichtung 6 in axialer Richtung jenseits der aktiven Außenfläche 2b des Profilrings 2 angeordnet. Die Wälzkörper 22 und 23 sind in axialer Richtung in Höhe der aktiven Außenfläche 2b den Profilring 2 angeordnet. Mit anderen Worten, die Reihen von Wälzkörpern 22 und 23 sind in axialer Richtung an der Stelle angeordnet, wo die radiale Kraft ausgeübt wird, die von der Spannung des Riemens herrührt, der dazu eingerichtet ist, mit der Profilring 2 in Eingriff zu kommen, so dass die durch den Profilring 2 übertragenen Kräfte wirkungsvoll aufgenommen werden.
Die Dichtung zwischen den Ringen wird durch die Dichtungsanordnungen 34 und 35 gewährleistet, die in den Nuten 8 bzw. 9 des Außenrings 3 angebracht sind und eine Lippe aufweisen, die auf den geschliffenen Sitzen 4e bzw. 4g der Außenfläche 4b des Innenrings 4 gleiten. Eine Dichtungsanordnung 36 sitzt in der Nut 12 des Außenrings 3 und weist eine Lippe auf, die auf dem geschliffenen Sitz 4f der Außenfläche 4b des Innenrings 4 gleitet. Auf diese Weise ist hinsichtlich einer strömungsmäßigen Fluidverbindung eine Trennung der Freilaufeinrichtung 6 und des Wälzlagers 5 sichergestellt. Daher ist es möglich, zwischen den Dichtun gen 34 und 36 ein Schmiermittel vorzusehen, das für das Wälzlager geeignet ist, und zwischen den Dichtungen 35 und 36 ein für die Freilaufeinrichtung 6 geeignetes Schmiermittel zu verwenden. Die spezifische Anpassung des jeweiligen Schmiermittels in Abhängigkeit von dem Bedarf des Wälzlagers und dem Bedarf der Nockenfreilaufeinrichtung ermöglicht eine Steigerung der Lebensdauer der auskuppelbaren Riemenscheibe.
Es ist zu beachten, dass die axiale Abmessung des Profilrings 2 deutlich kleiner ist als diejenige der Ringe 3 und 4. Hieraus ergibt sich eine Verringerung des Gesamtraumbedarfs der auskuppelbaren Riemenscheibe sowie eine Verringerung der Menge des für die Herstellung der Profilring verwendeten Werkstoffs, so dass sich das Gewicht und die Kosten senken lassen. Die auskuppelbare Riemenscheibe enthält eine sehr geringe Anzahl von Teilen, von denen zahlreiche standardisiert sind.
Darüber hinaus kann die Untereinheit der auskuppelbaren Riemenscheibe ohne Profilring, d. h. die Untereinheit, die durch den Außenring 3 und den Innenring 4, das Wälzlager 5 und die mit den Dichtungsanordnungen ausgestattete Freilaufeinrichtung 6 gebildet wird, für eine größere Anzahl von Anwendungen und insbesondere von Durchmessern der aktiven Riemenscheibenaußenfläche standardisiert werden. Der Profilring 2 kann beispielsweise in Abhängigkeit von dem Außendurchmesser und/oder der Breite des/der Riemen spezifisch ausgewählt werden.
Der Lagerinnenring ist in die Hohlwelle integriert, mit der er ein und dasselbe Element bildet, was es erlaubt, den sich in radialer Richtung als platzraubend erweisenden Stapel von Elementen zu begrenzen. Der Innenring enthält in seinem zylindrischen Innenraum Mittel, die für den Zusammenbau und für die Befestigung an einer Vollwelle, beispielsweise an der Lichtmaschinenwelle, benötigt werden. Diese Mittel können auf Profilnuten oder auf einem Gewinde basieren.
Der Außenring weist eine sehr einfache Gestalt auf, die eine sehr kostengünstige maschinelle Bearbeitung sowohl im Hinblick auf das Drehen als auch auf die Wärmebehandlung und das Schleifen in der Massenfabrikation erlaubt. Die Außenumfangsfläche des Außenrings ist ein einfacher rotationssymmetrischer Zylinder mit einem über die gesamte Länge einheitlichen Durchmesser. Er lässt sich folglich besonders einfach und kostengünstig herstellen. In einem Endbearbeitungsschritt kann die Außenlauffläche des Außenrings geschliffen werden, um dieser ihre endgültige Geometrie mit der gewünschten Präzision zu verleihen. Aufgrund der einfachen zylindrischen Gestalt der Außenfläche kann der Schleifvorgang in Massenfertigung unter sehr kostengünstigen Bedingungen, beispielsweise auf einer Centerless-Schleifmaschine, durchgeführt werden.
Der zylindrische Innenraum des Außenrings ist ebenfalls eine Rotationsfläche, die im Wesentlichen zylindrisch gestaltet ist und abgesehen von dem Bereich der Lagerlaufflächen und der Nuten einen konstanten Durchmesser aufweist. Der zylindrische Innenraum des Außenrings kann nach innen hin wenigstens in dem Bereich des für die Nocken bestimmten Sitzes geschliffen werden, indem er mit der bereits geschliffenen Außenfläche eingespannt wird, um eine gute Konzentrizität zwischen seinen rotationssymmetrischen Flächen zu gewährleisten. Die Lagerlaufflächen können auch gleichzeitig geschliffen werden, indem an der bereits geschliffenen Außenfläche gespannt wird. Auf diese Weise ist eine kostengünstige maschinelle Bearbeitung des Außenrings mit einer ausgezeichneten Konzentrizität zwischen dem Außendurchmesser, den Wälzlagerlaufflächen und der Kontaktfläche der Nocken gewährleistet.
Die Außenfläche des Innenrings ist ebenfalls eine im Wesentlichen zylindrisch gestaltete Rotationsfläche mit einem abgesehen von dem Bereich der Lagerlaufflächen über die gesamte Länge konstanten Durchmesser. Ein Schleifen der zylindrischen Abschnitte in einer Massenfertigung ist folglich erleichtert. Auf diese Weise ist es möglich, die Endbearbeitung der Kontaktfläche der Nocken und der Anlagesitze der Dichtungen während desselben Arbeitsgangs durchzuführen. Anschließend können die Lagerlaufflächen gleichzeitig geschliffen werden, wobei sie an den bereits geschliffenen zylindrischen Abschnitt gespannt werden. Auf diese Weise ist eine kostengünstige maschinelle Bearbeitung des Innenrings mit einer ausgezeichneten Konzentrizität zwischen den Wälzlagerlaufflächen und der Kontaktfläche der Nocken gewährleistet.
Die Nockenfreilaufeinrichtung weist Vorteile gegenüber sonstigen Typen von Freilaufeinrichtungen auf, da die Nocken mit den rotationssymmetrischen zylindrischen innere und äußeren Sitzen zusammenwirken, die im Gegensatz zu anderen Bauarten von Freilaufeinrichtungen einfach herzustellen sind, insbesondere zu Rollenfreilaufeinrichtungen, die die Ausbildung von Klemmrampen auf einem der beiden Sitze voraussetzen.
Der Profilring der Riemenscheibe kann aus einem metal lischen Werkstoff oder aus Kunststoff hergestellt sein und durch geeignete Mittel beispielsweise Sintern und/oder Kleben oder Aufspritzen starr an dem Außenring befestigt sein.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Vorteilen in Zusammenhang mit der Herstellung und dem Zusammenbau der unterschiedlichen Elemente der Einheit ist die auskuppelbare Riemenscheibe modular und ermöglicht es, auf ein und derselben standardisierten Untereinheit aus Innenring, Außenring, Wälzlager und Freilaufeinrichtung mehrere mit unterschiedlichen Außendurchmessern bemessene Riemenscheiben anzubringen, die denselben zylindrischen Innenraum aufweisen. Die auskuppelbare Riemenscheibe ermöglicht es, für einen vorgegebenen Außendurchmesser eine höhere Belastungskapazität zu erhalten als mit einem Wälzlageraußenring. Die einstückige Ausbildung des Außenrings einerseits und des Innenrings andererseits ermöglicht es, eine erhöhte Steifigkeit zu erhalten, während zugleich ein beträchtlicher radialer Raum für die Nocken und die Wälzkörper ausgebildet ist, so dass sich eine erhöhte Belastbarkeit ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 11-247972 [0004]
- JP 09-229097 [0005]
- JP 09-292006 [0006]

Claims

Auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung (1) mit einer über ein Wälzlager (5) auf einer Welle angebrachten Riemenscheibe und einer Freilaufeinrichtung (6), wobei die Riemenscheibe einen Profilring (2) aufweist, der an der Außenseite (3b) eines einstückig hergestellten, im Wesentlichen rohrförmig gestalteten Außenrings (3) angebracht ist, der auf einer Innenfläche (3a) wenigstens eine Lagerlauffläche (10) für Wälzkörper (22) und wenigstens einen rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz (15) für Klemmkörper (28) der Freilaufeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstückig hergestellter Innenring (4) vorhanden ist, der eine Welle zur Übertragung eines Drehmoments bildet und auf einer dem Außenring gegenüber liegenden Außenfläche (4b) wenigstens eine Lagerlauffläche (16) für die Wälzkörper (22) und wenigstens einen rotationssymmetrischen zylindrischen Anlagesitz (18) für die Klemmkörper (28) der Freilaufeinrichtung aufweist, dass das Wälzlager (5) zwei Reihen von Wälzkörpern (22, 23) enthält, und dass die eine Reihe zwischen dem Freilaufeinrichtung (6) und dem anderen Kranz von Wälzkörpern angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abmessung des Außenrings (3) größer ist als die axiale Abmessung der aktiven Fläche (2b) der Profilring (2) der Riemenscheibe.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilring (2) der Riemenscheibe in axialer Richtung auf der Seite des Außenrings angeordnet ist, wo eine oder mehreren Lagerlaufflächen (10) angeordnet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (22) Kugeln sind, und/oder die Klemmkörper (28) Nocken sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (28) selbstaktivierende Nocken sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) abgesehen von den Lagerlaufflächen (16) ein zylindrisches äußeres Profil mit einem im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (3) ein zylindrische Außengestalt aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Lagerlaufflächen (16) unmittelbar auf der Welle ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (5) und die aktive Außenfläche (2b) des Profilrings (2) in Bezug auf ein und dieselbe Radialebene (7) symmetrisch sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Dichtungsanordnung (36), die zwischen der Freilaufeinrichtung (6) und dem Wälzlager (5) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (6) ein Schmiermittel enthält, das sich von dem Schmiermittel des Wälzlagers (5) unterscheidet.
Lichtmaschine, die mit einem umlaufenden Teil versehen ist, das eine Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.