DE102009031190A1

DE102009031190A1 - Controllable belt pulley device for use in motor vehicle, has inner drive element whose sliding path comprises coating, which possesses specific Vickers hardness under specific load and exhibits specific thickness

Info

Publication number: DE102009031190A1
Application number: DE102009031190A
Authority: DE
Inventors: Eric Robert
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-01-07
Also published as: FR2933460B1; FR2933460A1

Abstract

The device (1) has an inner drive element (3), and a belt pulley (2) mounted on the inner drive element. A free-wheel (6) comprises multiple clamping elements i.e. cams (19), that are arranged between a sliding path (20) of the belt pulley and a sliding path (21) of the inner drive element. The free-wheel unidirectionally synchronizes the belt pulley and the internal drive element. The sliding path (21) comprises a coating (30), which possesses a Vickers hardness between 1.500 and 3.000 under a load of 0.05 kilograms and exhibits a thickness between 1 and 5 micrometer.

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Freiläufe.The Invention relates to the field of freewheels.

Insbesondere betrifft die Erfindung den Bereich der schaltbaren Riemenscheiben, die mit Freiläufen versehen sind, wie sie zum Beispiel bei den Antriebsscheiben von Lichtmaschinen in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.Especially the invention relates to the field of switchable pulleys, which are equipped with freewheels, as they are for example at the drive pulleys of alternators in a motor vehicle be used.

Derartige schaltbare Riemenscheiben sind an sich bekannt und werden immer mehr eingesetzt, um den schädlichen Auswirkungen bei azyklischem Verhalten oder bei plötzlicher Verlangsamung des Motors entgegenzuwirken, die bei Verbrennungsmotoren auftreten, insbesondere bei niedriger Drehzahl und vor allem bei Dieselmotoren.such Switchable pulleys are known and are always more used to the harmful effects of acyclic behavior or to counteract if the engine slows down suddenly, which occur in internal combustion engines, especially at lower Speed and especially in diesel engines.

Ein Antriebsriemen, der über eine Kurbelwellenscheibe mit dem Motor verbunden ist, kann sich nämlich plötzlich verlangsamen, während eine Verstellscheibe, zum Beispiel eine Riemenscheibe der Lichtmaschine, aufgrund der Trägheit dazu neigt, sich mit derselben Geschwindigkeit weiterzudrehen.One Drive belt, which via a crankshaft pulley with the Motor is connected, namely suddenly can slow down while using an adjustment disc, for example a pulley of the alternator, due to inertia tends to continue to turn at the same speed.

Im Falle einer starren Kupplung zwischen der Kurbelwellenscheibe und der Lichtmaschinenwelle ist der Riemen bei diesen plötzlichen Geschwindigkeitsschwankungen sehr starken Belastungen unterworfen.in the Case of a rigid coupling between the crankshaft pulley and the generator shaft is the belt at these sudden Speed fluctuations subjected to very high loads.

Derartige Schwankungen haben schädliche Wirkungen, wie zum Beispiel ungewöhnlich starken Verschleiß des Riemens mit Bruchgefahr, Rutschen des Riemens auf der Riemenscheibe oder aber Schwingung der Riemenrippen zwischen den Riemenscheiben.such Fluctuations have harmful effects, such as unusually heavy wear of the belt with Risk of breakage, slipping of the belt on the pulley or vibration the belt ribs between the pulleys.

Um diese Erscheinungen abzuschwächen, wurde zwischen der Verstellscheibe und der Abtriebswelle ein Freilauf eingefügt, mit dem es möglich ist, im Falle einer plötzlichen Verlangsamung der Riemenscheibe diese vorübergehend von der Welle abzukuppeln.Around to mitigate these phenomena was between the adjusting disc and the output shaft inserted a freewheel, with which it is possible in case of a sudden slowdown the pulley to temporarily disengage it from the shaft.

Aus dem Dokument JP-A-2007278364 ist eine schaltbare Riemenscheibe bekannt, die ein Wälzlager für die Lagerung der Riemenscheibe auf einer inneren Getriebewelle und einen Federfreilauf aufweist. Um einen vorzeitigen Abrieb zwischen der Feder und einer Gleitbahn der Riemenscheibe, mit der sie zusammenwirkt, zu vermeiden, ist sowohl auf der Feder als auch auf der Gleitbahn der Riemenscheibe eine Kohlenstoffbeschichtung ähnlich Diamant vorgesehen.From the document JP-A-2007278364 is known a switchable pulley having a rolling bearing for the bearing of the pulley on an inner gear shaft and a spring freewheel. To avoid premature abrasion between the spring and a slideway of the pulley with which it cooperates, a carbon coating similar to diamond is provided on both the spring and the slideway of the pulley.

Es sind ebenfalls schaltbare Riemenscheiben von der Art bekannt, die zwei Wälzlager, die auf jeder Seite der Riemenscheibe angeordnet sind, und einen Freilauf aufweist, der zwischen den beiden Wälzlagern angebracht ist und mit einer Mehrzahl von Klemmnocken versehen ist.It are also switchable pulleys of the type known two rolling bearings arranged on each side of the pulley are, and has a freewheel between the two rolling bearings is attached and provided with a plurality of clamping cam.

Mit derartigen schaltbaren Riemenscheiben tritt bei einem Freilaufbetrieb ein Rutschen zwischen den Klemmnocken und einer Innenbahn, auf der die Nocken sitzen, auf. Ist diese Kontaktzone schlecht geschmiert, kann eine vorzeitige Abnutzung der Nocken unter Bildung von Abflachungen auf ihnen auftreten, was zu Funktionsstörungen des Freilaufs und allgemeiner der Riemenscheibe führen kann.With such switchable pulleys occurs in a freewheeling operation a slip between the clamping cam and an inner track, on the the cams are sitting up. Is this contact zone badly lubricated, can cause premature wear of the cams to form flats occur on them, resulting in malfunctions of the freewheel and more generally the pulley can guide.

Aufgrund der Rotation der Innenbahn neigt das Fett dazu, aus der Bahn herausgeschleudert zu werden, und der Gleitkontakt zwischen den Nocken und der Innenbahn könnte unter schlechten Schmierbedingungen erfolgen.by virtue of The rotation of the inner web tends the fat to, ejected from the web to be, and the sliding contact between the cam and the inner race could be done under bad lubrication conditions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteil zu beseitigen.task The present invention is therefore to eliminate this disadvantage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, eine einfach gestaltete, schaltbare Riemenscheibe vorzusehen, die günstig herzustellende und zusammenzubauende Bauteile umfasst und eine gute Funktionssicherheit aufweist.task In particular, it is the object of the present invention to provide a simply designed, provide switchable pulley, the cheap to produce and components to be assembled includes and a good reliability having.

Die schaltbare Riemenscheibenvorrichtung umfasst ein inneres Antriebselement, eine Riemenscheibe, die auf dem inneren Antriebselement montiert ist, und wenigstens einen Freilauf, der mit einer Mehrzahl von Klemmelementen versehen ist, die zwischen einer Gleitbahn der Riemenscheibe und einer Gleitbahn des inneren Antriebselements angeordnet sind, wobei der Freilauf dazu bestimmt ist, eine unidirektionale Mitnahme zwischen der Riemenscheibe und dem inneren Antriebselement zu gewährleisten.The switchable pulley device comprises an inner drive element, a pulley mounted on the inner drive element is, and at least one freewheel, with a plurality of clamping elements is provided between a slideway of the pulley and a slideway of the inner drive element are arranged, wherein the freewheel is intended to provide a unidirectional entrainment between to ensure the pulley and the inner drive element.

Gemäß einem allgemeinen Merkmal weist die Gleitbahn des inneren Antriebselements eine Beschichtung auf, die unter einer Belastung von 0,05 kg eine Vickershärte, die zwischen 1500 und 3000 Hv liegt, und eine Dicke, die zwischen einem und fünf μm liegt, aufweist.According to one general feature, the slideway of the inner drive element a coating that under a load of 0.05 kg a Vickers hardness, which is between 1500 and 3000 Hv, and a thickness that is between one and five microns, having.

Die Beschichtung weist vorteilhafterweise einen Reibkoeffizienten mit Stahl oberhalb oder gleich 0,2 auf.The Coating advantageously has a coefficient of friction Steel above or equal to 0.2.

Bei einer Ausführungsform enthält die Beschichtung amorphen Kohlenstoff ähnlich Diamant. In einer Variante kann die Beschichtung Chromnitrid oder aber Titannitrid enthalten.at One embodiment contains the coating amorphous carbon similar to diamond. In a variant For example, the coating may contain chromium nitride or titanium nitride.

Bei einer Ausführungsform ist die Beschichtung unmittelbar auf der Gleitbahn angeordnet. Alternativ trägt die Gleitbahn zwischen sich und der Beschichtung wenigstens eine Zwischenlage. Die Zwischenlage kann Titan oder Wolfram aufweisen.In one embodiment, the coating is disposed directly on the slide track. Alternatively, the slideway carries at least one intermediate layer between itself and the coating. The Zwi can have titanium or tungsten.

Die Klemmelemente können ebenfalls wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweisen, die identisch zu der Beschichtung des inneren Antriebselements ist.The Clamping elements can also at least partially a Have coating that is identical to the coating of the inner Drive element is.

Bei einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Käfig für die Klemmelemente und wenigstens ein elastisches Rückstellelement auf, das bestrebt ist, die Klemmelemente in Kontakt mit den Gleitbahnen bei einer eingekuppelten Stellung und bei einer ausgekuppelten Stellung des Freilaufs zu halten.at In one embodiment, the device has a cage for the clamping elements and at least one elastic return element on which endeavors, the clamping elements in contact with the slideways at an engaged position and at a disengaged position to keep the freewheel.

Die Beschichtung ist vorteilhafterweise auf der Gleitbahn in einem radialen Bereich mit Bezug auf Fenster des Käfigs vorgesehen, die dazu vorgesehen sind, die Klemmelemente zu halten. Dieser Bereich weist eine axiale Abmessung auf, die im Wesentlichen gleich derjenigen der Fenster ist.The Coating is advantageously on the slide in a radial Area with respect to window of the cage provided, the intended to hold the clamping elements. This area has an axial dimension substantially equal to that the window is.

Die Riemenscheibe weist vorteilhafterweise einen einzigen Käfig für die Klemmelemente auf. Der Käfig ist vorzugsweise einstückig.The Pulley advantageously has a single cage for the clamping elements. The cage is preferably integrally.

Bei einer Ausführungsform ist wenigstens ein elastisches Ruckstellelement zwischen jedem Klemmelement und dem Käfig angeordnet.at An embodiment is at least one elastic restoring element placed between each clamping element and the cage.

Das elastische Rückstellelement ist vorzugsweise radial zwischen dem Käfig und dem inneren Antriebselement angeordnet.The elastic return element is preferably radially between the cage and the inner drive element arranged.

Bei einer Ausführungsform weist der Freilauf in Eingriff gelangende Nocken auf.at In one embodiment, the freewheel engages Cams on.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung wenigstens ein und vorzugsweise zwei Wälzlager, wobei der Freilauf axial zwischen den beiden Wälzlagern angeordnet ist.at In one embodiment, the device comprises at least one and preferably two rolling bearings, wherein the freewheel is arranged axially between the two rolling bearings.

Die schaltbare Riemenscheibenvorrichtung kann auf einer Lichtmaschinenwelle zwecks Antrieb der Lichtmaschine montiert sein. Die Riemenscheibe kann auf einer Zentralwelle, insbesondere über einen Freilauf, montiert sein. Die Antriebswelle kann auf der Welle der Lichtmaschine montiert sein. Ein Antriebsriemen, der vom Motor angetrieben wird, kann auf einem Umfang der Riemenscheibe sitzen.The Switchable pulley device can be mounted on an alternator shaft be mounted to drive the alternator. The pulley can on a central shaft, in particular via a freewheel, be mounted. The drive shaft can be on the shaft of the alternator be mounted. A drive belt driven by the engine can sit on a perimeter of the pulley.

Dank des Freilaufs treibt die Riemenscheibe die Zentralwelle an, wenn der Motor beschleunigt oder sich in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Drehzahlbereich befindet oder aber sich sehr langsam verlangsamt. Bei einer plötzlichen Verlangsamung des Motors und somit der Riemenscheibe kann sich die Zentralachse der schaltbaren Riemenscheibenvorrichtung durch den Freilauf weiterhin schneller drehen als die eigentliche Riemenscheibe, wodurch übermäßige Beanspruchungen des Antriebsriemens vermieden werden.thanks of the freewheel, the pulley drives the central shaft when the engine accelerates or is in a substantially continuous speed range or slowing down very slowly. In a sudden Slowing down the engine and thus the pulley can become the Central axis of the switchable pulley device through the Freewheel continues to turn faster than the actual pulley, causing excessive stresses on the Drive belt can be avoided.

Durch die Riemenscheibenvorrichtung werden, in einer eingekuppelten Stellung und in einer ausgekuppelten Stellung des Freilaufs, gewöhnlich die Klemmelemente in ständigem Kontakt mit den Gleitbahnen gehalten, wodurch es insbesondere möglich ist, fast augenblicklich aus einer Freilaufstellung in eine Stellung des Drehmomentabgriffs und umgekehrt zu wechseln.By the pulley device are in an engaged position and in a disengaged position of the freewheel, usually the Clamping elements in constant contact with the slideways which makes it possible, almost instantaneously from a freewheeling position to a position of the torque pickup and vice versa.

Dies ist bei einer Anwendung bei einer Lichtmaschine besonders vorteilhaft, bei der das azyklische Verhalten sich durch extrem schnelle Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit des Motors äußert, was eine gute Reaktionsfähigkeit der Vorrichtung erfordert.This is particularly advantageous when used in an alternator, the acyclic behavior is characterized by extremely fast fluctuations the rotational speed of the engine, which requires a good responsiveness of the device.

Die Erfindung ermöglicht es ebenfalls, die Abnutzung der Klemmelemente, die auf der äußeren Bahn der perfekt geschmierten Klemmscheibe bei der Rotation der Vorrichtung gleiten, zu begrenzen, wobei die innere Bahn des inneren Antriebselements, die zumindest teilweise mit der Beschichtung überzogen ist, unter einer Belastung von 0,05 kg eine Vickershärte zwischen 1500 und 3000 Hv und eine Dicke zwischen einem und fünf Mikrometern aufweist. Mit diesen beiden Wertebereichen lassen sich gute Härte- und Abriebfestigkeitswerte erzielen. Ferner lässt sich durch Verwendung einer Beschichtung, die einen Reibkoeffizienten mit Stahl, der größer oder gleich 0,2 ist, aufweist, ein Betrieb unter eingeschränkten Schmierungsbedingungen erreichen, wobei gleichzeitig ein fast sofortiger Übergang aus einer Freilaufstellung in eine Stellung des Drehmomentabgriffs und umgekehrt gewährleistet wird.The Invention also allows the wear of the clamping elements, the perfectly lubricated on the outer track Clamping disk during the rotation of the device slide, limit, where the inner path of the inner drive element, at least partially coated with the coating under a load of 0.05 kg a Vickers hardness between 1500 and 3000 Hv and has a thickness between one and five microns. These two ranges of values allow good hardness and abrasion resistance values. Furthermore, it is possible by using a coating that has a coefficient of friction with steel greater than or equal to 0.2, operation under restricted lubrication conditions achieve, while at the same time an almost immediate transition from a freewheeling position to a position of the torque pickup and vice versa.

Die vorliegende Erfindung wird leichter verständlich beim Lesen der ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform, die als keinesfalls einschränkendes Beispiel angeführt und durch die beigefügte Zeichnung veranschaulicht wird, worin:The The present invention will be more readily understood when reading the detailed description of an embodiment, the example given as by no means limiting and is illustrated by the attached drawing, wherein:

1 eine Schnittansicht einer schaltbaren Riemenscheibenvorrichtung gemäß der Erfindung ist; 1 a sectional view of a switchable pulley device according to the invention;

2 eine Teilansicht im Achsschnitt längs der Achse II-II in 1 ist; und 2 a partial view in axial section along the axis II-II in 1 is; and

3 eine perspektivische Ansicht der schaltbaren Riemenscheibenvorrichtung aus 1 ist. 3 a perspective view of the switchable pulley device 1 is.

Wie in den 1 bis 3 zu sehen ist, umfasst die schaltbare Riemenscheibenvorrichtung 1 eine Riemenscheibe 2, ein inneres Antriebselement 3, zum Beispiel eine Hohlwelle, zwei Wälzlager 4 und 5 sowie einen Freilauf 6.As in the 1 to 3 can be seen, includes the switchable pulley device 1 a pulley 2 , an internal drive element 3 , for example, a hollow shaft, two rolling bearings 4 and 5 as well as a freewheel 6 ,

Die Riemenscheibe 2 mit einer geometrischen Achse 7 weist eine Außenfläche auf, die mit einem genuteten Bereich 2a mit Ringnuten und einem axialen Bereich 2b, der an einem axialen Ende des genuteten Bereichs 2a gebildet ist, versehen ist. Die Riemenscheibe 2 umfasst eine zylinderförmige Bohrung 2c, die sich über die gesamte Länge der Riemenscheibe 2 erstreckt, mit Ausnahme von Fasen (nicht bezeichnet), die jeweils an einem axialen Ende angeordnet sind, und zwei radialen Stirnflächen 2d und 2e.The pulley 2 with a geometric axis 7 has an outer surface that has a grooved area 2a with annular grooves and an axial area 2 B , which at one axial end of the grooved area 2a is formed, is provided. The pulley 2 includes a cylindrical bore 2c extending over the entire length of the pulley 2 extends, except for chamfers (not designated), which are each arranged at one axial end, and two radial end faces 2d and 2e ,

Das innere Antriebselement 3, das sich in Form einer Hohlwelle darstellt, besitzt eine zylinderförmige axiale Außenfläche 3a, auf der an jedem der axialen Enden eine Fase (nicht bezeichnet) vorgesehen ist. Das innere Antriebselement 3 weist ebenfalls eine Bohrung 3b auf, von der ein Teil 3c ein Gewinde zwecks Befestigung am Ende einer Lichtmaschinenwelle und zwecks Antrieb der Welle (nicht dargestellt) aufweist. Axial entgegengesetzt der Bohrung 3b weist das innere Antriebselement 3 innen Rillen 3d zum Klemmbefestigen des Elements auf der Lichtmaschinenwelle mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs auf, das mit den Rillen zusammenwirkt.The inner drive element 3 , which is in the form of a hollow shaft, has a cylindrical axial outer surface 3a on which a chamfer (not designated) is provided at each of the axial ends. The inner drive element 3 also has a hole 3b on, a part of 3c a thread for attachment to the end of an alternator shaft and for driving the shaft (not shown). Axially opposite to the hole 3b has the inner drive element 3 inside grooves 3d for clamping the element on the alternator shaft by means of a suitable tool cooperating with the grooves.

Das Wälzlager 4, das koaxial zur Achse 7 liegt, umfasst einen Innenring 8 und einen Außenring 9, zwischen denen eine Reihe von Wälzelementen 10, hier in Kugelform ausgeführt, untergebracht sind, einen Käfig 11 zum Erhalten des Umfangsraums der Wälzelemente 10, und eine Dichtung 12.The rolling bearing 4 , coaxial with the axis 7 lies, includes an inner ring 8th and an outer ring 9 , between which a number of rolling elements 10 , here in spherical form, are housed a cage 11 for obtaining the circumferential space of the rolling elements 10 , and a seal 12 ,

Der Innenring 8 umfasst eine zylinderförmige Bohrung 8a, die mit der Außenfläche 3a des inneren Antriebselements 3 verbunden und durch zwei gegenüberliegende radiale Seitenflächen 8b und 8c begrenzt ist, sowie eine abgestufte zylinderförmige Außenfläche 8d, auf der eine ringförmig umlaufende Rille 8e ausgebildet ist, die im Querschnitt ein konkaves Innenprofil aufweist, das eine Laufbahn für die Wälzelemente 10 bilden kann, wobei die Rille nach außen hin gerichtet ist.The inner ring 8th includes a cylindrical bore 8a that with the outside surface 3a of the inner drive element 3 connected and by two opposite radial side surfaces 8b and 8c is limited, as well as a stepped cylindrical outer surface 8d on which a circular circumferential groove 8e is formed, which has a concave inner profile in cross-section, which is a raceway for the rolling elements 10 can form, the groove is directed outwards.

Der Außenring 9 umfasst eine zylinderförmige Außenfläche 9a, die in die Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 eingepresst ist und durch die Stirnflächen 9b und 9c begrenzt wird, sowie eine zylinderförmige gestufte Bohrung 9d, in der eine ringförmig umlaufende Rille 9e ausgebildet ist, die im Querschnitt ein konkaves Innenprofil aufweist, das eine Laufbahn für die Wälzele mente 10 bilden kann, die nach außen hin gerichtet ist. Die Bohrung 9d umfasst hier zwei ringförmige Rillen (nicht bezeichnet), die in Bezug auf eine Ebene, die durch die Mitte der Wälzelemente 10 verläuft, symmetrisch zueinander verlaufen. Im Inneren der ringförmigen Rille, die sich an der Außenseite des Wälzlagers 4 befindet, ist die Dichtung 12 angebracht, die auf der zylinderförmigen Außenfläche 8d des Innenrings 8 gleitet, um eine Abdichtung zu bilden. Die Dichtung 12 ist radial zwischen dem Innenring 8 und dem Außenring 9 angeordnet und axial zwischen den Wälzelementen 10 und den Radialflächen 8b und 9b der Ringe 8 und 9 montiert. Die Flächen liegen axial auf gleicher Höhe wie die radiale Stirnfläche 2e der Riemenscheibe 2.The outer ring 9 includes a cylindrical outer surface 9a into the hole 2c the pulley 2 is pressed in and through the end faces 9b and 9c is limited, and a cylindrical stepped bore 9d in which an annular circumferential groove 9e is formed, which has a concave inner profile in cross-section, which elements a career for the Wälzele 10 can form, which is directed to the outside. The hole 9d here comprises two annular grooves (not designated), with respect to a plane passing through the center of the rolling elements 10 runs, symmetrical to each other. Inside the annular groove, located on the outside of the rolling bearing 4 is the seal 12 attached to the cylindrical outer surface 8d of the inner ring 8th slides to form a seal. The seal 12 is radially between the inner ring 8th and the outer ring 9 arranged and axially between the rolling elements 10 and the radial surfaces 8b and 9b The Rings 8th and 9 assembled. The surfaces are axially at the same height as the radial end face 2e the pulley 2 ,

Entsprechend umfasst das Wälzlager 5, das koaxial zur Achse 7 verläuft, einen Innenring 13, der mit der Außenfläche 3a des inneren Antriebselements 3 verbunden ist, und einen Außenring 14, der in der Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 eingepresst ist, zwischen denen eine Reihe von Wälzelementen 15, hier in Kugelform ausgeführt, untergebracht sind, einen Käfig 16 zum Erhalten des Umfangsraums der Wälzelemente 15, und eine Metalldichtung 17. Das Wälzlager 5 ist identisch mit dem Wälzlager 4 und ist symmetrisch zu diesem angeordnet, bezogen auf eine radiale Ebene, die durch die Mitte der Riemenscheibe 2 verläuft. Das Wälzlager 5 ist axial leicht zurückspringend im Verhältnis zu der radialen Stirnfläche 2d der Riemenscheibe 2.Accordingly, the rolling bearing 5 , coaxial with the axis 7 runs, an inner ring 13 that with the outside surface 3a of the inner drive element 3 connected, and an outer ring 14 that in the hole 2c the pulley 2 is pressed between which a number of rolling elements 15 , here in spherical form, are housed a cage 16 for obtaining the circumferential space of the rolling elements 15 , and a metal gasket 17 , The rolling bearing 5 is identical to the rolling bearing 4 and is arranged symmetrically with respect to this, relative to a radial plane passing through the center of the pulley 2 runs. The rolling bearing 5 is axially slightly recessed in relation to the radial end face 2d the pulley 2 ,

Die Wälzlager 4 und 5 sind also an jedem axialen Ende der Riemenscheibe 2 angeordnet, wobei der Freilauf 6 axial zwischen ihnen montiert ist. Der Freilauf 6 erfährt somit einen Schutz gegen das Eindringen fremder Elemente durch die Wälzlager 4 und 5 und insbesondere durch die Dichtungen 12 und 17.The rolling bearings 4 and 5 So are at each axial end of the pulley 2 arranged, with the freewheel 6 is mounted axially between them. The freewheel 6 thus experiences a protection against the ingress of foreign elements by the bearings 4 and 5 and in particular by the seals 12 and 17 ,

Der Freilauf 6 umfasst eine Mehrzahl von Klemmelementen oder Nocken 19, die zwischen zwei Gleitbahnen 20 und 21 drehzylinderförmig angeordnet sind. Die Nocken 19 sind „in Eingriff gelangend”, das heißt, dass sie unter der Wirkung der Zentrifugalkraft bei der Rotation des Freilaufs gewöhnlich in die Richtung kippen, die ihre Blockierung zwischen den beiden Gleitbahnen 20 und 21 begünstigt, um einen fast sofortigen Übergang des Freilaufbetriebs in den Betrieb zum Drehmomentabgriff zu erleichtern.The freewheel 6 includes a plurality of clamping elements or cams 19 between two slideways 20 and 21 are arranged in a rotating cylindrical shape. The cams 19 are "engaging", that is to say, under the effect of centrifugal force during rotation of the freewheel, they usually tilt in the direction that their blocking between the two slideways 20 and 21 favored to facilitate an almost immediate transition of the freewheeling operation in the operation for torque tapping.

Die Gleitbahn 20 ist direkt durch die Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 gebildet. Die Gleitbahn 21 ist direkt durch die axiale Außenfläche 3a der Welle 3 gebildet.The slideway 20 is right through the hole 2c the pulley 2 educated. The slideway 21 is directly through the axial outer surface 3a the wave 3 educated.

Mit anderen Worten: Die Riemenscheibe 2 kann mit einer vollständig axialen Innenfläche von besonders einfacher Form hergestellt werden, mit Ausnahme der Endfasen 2d und 2e. Die Riemenscheibe 2 lässt sich also zu niedrigen Gestehungskosten herstellen. Diese Innenfläche bildet eine äußere Lagerfläche oder eine Lagerfläche mit großem Durchmesser für die Nocken 19.In other words: the pulley 2 can be made with a completely axial inner surface of a particularly simple shape, with the exception of the Endfasen 2d and 2e , The pulley 2 can therefore be produced at low production costs. This inner surface forms an outer bearing surface or a large diameter bearing surface for the cams 19 ,

Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Gleitbahn 21 auf der Außenfläche 3a der Welle 3 gebildet. Das äußere Drehprofil der Welle 3 besitzt auf seiner gesamten Länge denselben Durchmesser. Die Endbearbeitung kann in einem einzigen Arbeitsgang auf einer Schleifmaschine erfolgen und es ist möglich, die Gleitbahn 21 mit kleinem Durchmesser oder als innere Lagerfläche für die Nocken 19 des Freilaufs 6 serienmäßig und kostengünstig zu erhalten.On the opposite side is the slideway 21 on the outside surface 3a the wave 3 educated. The outer rotary profile of the shaft 3 has the same diameter over its entire length. The Finishing can be done in a single pass on a grinder and it is possible to use the slideway 21 with small diameter or as inner bearing surface for the cams 19 of the freewheel 6 standard and inexpensive to obtain.

Der Freilauf 6 umfasst außerdem einen allgemein ringförmigen Käfig 22, der aus einem metallischen Stoff, insbesondere aus Stahl, oder aber aus einem Kunststoff, wie zum Beispiel Polyamid, ausgeführt sein kann.The freewheel 6 also includes a generally annular cage 22 , which may be made of a metallic material, in particular of steel, or of a plastic, such as polyamide.

Der Käfig 22 umfasst einen axialen Abschnitt 23 und zwei radiale Abschnitte 24, 25. Der radiale Abschnitt 24 verlängert ein axiales Ende des axialen Abschnitts 23, das sich in der Nähe des Lagers 4 befindet, radial nach außen, während der radiale Abschnitt 25 ein axiales Ende des axialen Abschnitts 23, das sich in der Nähe des Lagers 5 befindet, radial nach innen verlängert. Die freien Enden der radialen Abschnitte 24 und 25 bleiben auf Abstand von der Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 beziehungsweise von der Außenfläche 3a des inneren Antriebselements 3.The cage 22 includes an axial section 23 and two radial sections 24 . 25 , The radial section 24 extends an axial end of the axial section 23 located near the camp 4 located radially outward while the radial section 25 an axial end of the axial section 23 located near the camp 5 is extended radially inward. The free ends of the radial sections 24 and 25 stay at a distance from the hole 2c the pulley 2 or from the outer surface 3a of the inner drive element 3 ,

Der Käfig 22 umfasst außerdem eine Mehrzahl von Fenstern 26, die im axialen Abschnitt 23 angeordnet sind und einen Aufnahmesitz für die Nocken 19 bilden. Die Fenster 26 sind in gleichmäßigem Abstand zueinander in Umfangsrichtung angeordnet. Der Käfig 22 ermöglicht es, die Nocken 19 umlaufend in regelmäßigem Abstand zu halten. Er kann aus einem metallischen Stoff, insbesondere aus Stahl, oder aber aus einem Kunststoff, wie zum Beispiel Polyamid, ausgeführt sein.The cage 22 also includes a plurality of windows 26 in the axial section 23 are arranged and a receiving seat for the cam 19 form. The window 26 are arranged at a uniform distance from each other in the circumferential direction. The cage 22 allows the cams 19 circulating at regular intervals. It may be made of a metallic material, in particular of steel, or of a plastic, such as polyamide.

Der Freilauf 6 weist ferner eine Feder 27 auf, die in Form eines ringförmigen, eingerollten Metallstreifens, der mit den Enden aneinander gefügt ist oder mit teilweiser Beschichtung ausgeführt ist. Die Feder 27 ist im Inneren des Käfigs 22 montiert und insbesondere radial zwischen der Außenfläche 3a des Antriebselements 3 und dem axialen Abschnitt 23 des Käfigs 22 angeordnet. Die Feder 27 befindet sich axial zwischen den radialen Abschnitten 24 und 25 des Käfigs 22.The freewheel 6 also has a spring 27 on, which is in the form of an annular, rolled-up metal strip, which is joined to one another with the ends or with partial coating. The feather 27 is inside the cage 22 mounted and in particular radially between the outer surface 3a of the drive element 3 and the axial section 23 of the cage 22 arranged. The feather 27 is located axially between the radial sections 24 and 25 of the cage 22 ,

Die Feder 27 weist ebenfalls Zellen oder Fenster 28 auf, die denen des Käfigs 22 entsprechen, um die Nocken 19 montieren zu können. Daher sind die Fenster 28 über dem Umfang in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet.The feather 27 also has cells or windows 28 on, those of the cage 22 correspond to the cams 19 to mount. Therefore, the windows are 28 arranged at a uniform distance over the circumference.

Die Feder 27 ist außerdem mit mindestens einem elastischen Rückstellelement 29 pro Nocke 19 versehen, das in Form einer Lasche ausgeführt ist, die aus der Kante eines Fensters entstanden und vorgesehen ist, auf einer zu diesem Zweck auf der dazugehörigen Nocke 19 angeordneten Fläche aufzuliegen, um ein Kippmoment auszuüben, mit dem die Nocken 19 in Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 gehalten werden sollen. In einer statischen Position üben die Rückstellelemente 29 eine radial zur Riemenscheibe 2 hin gerichtete Kraft aus.The feather 27 is also with at least one elastic return element 29 per cam 19 provided, which is designed in the form of a tab, which originated from the edge of a window and is provided on a for this purpose on the associated cam 19 to lie upright surface to exert a tilting moment with which the cams 19 in contact with the slides 20 and 21 should be kept. In a static position practice the reset elements 29 one radial to the pulley 2 out directed force.

In einer Variante könnte ein einzelnes Rückstellelement verwendet werden, das mit jedem Nocken verbunden ist, um eine Kraft auszuüben, um einen ständigen Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 aufrechtzuerhalten. Es wäre zum Beispiel möglich, für jeden der Nocken 19 eine elastische Rückstellfeder, die zwischen der Nocke 19 und dem Käfig 22 angeordnet ist, zu montieren.In a variant, a single return element connected to each cam could be used to exert a force to make permanent contact with the slideways 20 and 21 maintain. It would be possible, for example, for each of the cams 19 an elastic return spring, which is between the cam 19 and the cage 22 is arranged to assemble.

Um den Abrieb zwischen den Nocken 19 und der Gleitbahn 21 des inneren Antriebselements 3 zu begrenzen, weist dieses eine Be schichtung 30 auf. Die Beschichtung 30 hat eine Stärke zwischen 1 und 5 μm und eine Vickershärte, die bei einer Belastung von 0,05 kg zwischen 1500 und 3000 Hv liegt. Mit derartigen Wertebereichen der Beschichtung 30 lassen sich gleichzeitig gute Härte- und Abriebfestigkeitswerte für die Gleitbahn 21 erzielen. Der Reibkoeffizient der Beschichtung 30 mit Stahl ist vorteilhafterweise größer als oder gleich 0,2, um die Reibung zwischen der Gleitbahn 21 und den Nocken zu begrenzen und einen Betrieb unter eingeschränkten Schmierungsbedingungen zu ermöglichen.To the abrasion between the cams 19 and the slideway 21 of the inner drive element 3 To limit, this has a coating 30 on. The coating 30 has a thickness between 1 and 5 microns and a Vickers hardness, which is at a load of 0.05 kg between 1500 and 3000 Hv. With such value ranges of the coating 30 At the same time good hardness and abrasion resistance values can be achieved for the slideway 21 achieve. The friction coefficient of the coating 30 with steel is advantageously greater than or equal to 0.2, to the friction between the slideway 21 and to limit the cam and allow operation under limited lubrication conditions.

Bei einer Ausführungsform enthält die Beschichtung 30 amorphen Kohlenstoff ähnlich Diamant. Amorpher Kohlenstoff ähnlich Diamant ist international unter der Bezeichnung DLC bekannt. Die DLC-Beschichtungen bieten zahlreiche Vorteile, von denen insbesondere ihre selbstschmierenden Eigenschaften, ihre Abrieb-, Adhäsions- und Korrosionsfestigkeit zu nennen sind. Als Variante kann die Beschichtung 30 Chromnitrid oder aber Titannitrid enthalten.In one embodiment, the coating contains 30 amorphous carbon similar to diamond. Amorphous carbon similar to diamond is known internationally as DLC. The DLC coatings offer numerous advantages, especially their self-lubricating properties, their abrasion, adhesion and corrosion resistance. As a variant, the coating can 30 Chromium nitride or contain titanium nitride.

Die Beschichtung 30 wird auf die Gleitbahn 21 des inneren Antriebselements 3 in Form einer harten Schicht aufgebracht. Die Beschichtung 30 kann auf eine an sich bekannte Art und Weise durch herkömmliche industrielle Techniken aufgebracht werden, wie zum Beispiel Vakuumabscheidung oder Abscheidung aus der Gasphase.The coating 30 gets on the slideway 21 of the inner drive element 3 applied in the form of a hard layer. The coating 30 can be applied in a manner known per se by conventional industrial techniques, such as vacuum deposition or gas phase deposition.

Die Beschichtung 30 kann direkt auf die Gleitbahn 21 aufgebracht werden, die dann ein Substrat darstellt und zum Beispiel aus Stahl 100C6 ausgeführt sein kann. Alternativ kann die Beschichtung 30 auf einer oder mehreren Zwischenlagen auf gebracht werden, die zuvor auf der Gleitbahn 21 aufgebracht werden. Derartige Zwischenlagen können zum Beispiel Titan oder Wolfram aufweisen.The coating 30 can jump on the slide 21 can be applied, which then represents a substrate and can be made of steel 100C6, for example. Alternatively, the coating 30 be placed on one or more liners, previously on the slideway 21 be applied. Such intermediate layers may comprise, for example, titanium or tungsten.

Die Beschichtung 30 wird so auf die Gleitbahn 21 des inneren Antriebselements 3 aufgebracht, dass sie die axiale Lagerfläche der Bahn, die mit den Nocken 19 zusammenwirken soll, bedeckt. Die Beschichtung 30 ist auf der Gleitbahn 21 in einem radialen Bereich in Bezug auf die Fenster 26 und 28 vorgesehen, in einer axialen Zone, die im Wesentlichen gleich der Fenster ist und sich in Umfangsrichtung fortsetzt. Auf diese Weise wird die aufzubringende Beschichtungsmenge verringert.The coating 30 So it's on the slideway 21 of the inner drive element 3 applied that they are the axial bearing surface of the web, the with the cams 19 to cooperate, covered. The coating 30 is on the slideway 21 in a radial area with respect to the windows 26 and 28 provided, in an axial zone which is substantially equal to the window and continues in the circumferential direction. In this way, the amount of coating to be applied is reduced.

Um die Gefahr einer vorzeitigen Abnutzung weiter zu begrenzen, ist es ebenfalls möglich, zusätzlich vorzusehen, auf die Nocken 19 eine Beschichtung aufzubringen, die mit der Beschichtung 30 identisch ist, um sie vollständig oder zumindest teilweise auf dem Abschnitt, der mit der Gleitbahn 21 zusammenwirkt, zu bedecken.To further limit the risk of premature wear, it is also possible to additionally provide on the cams 19 to apply a coating to the coating 30 is identical to them completely or at least partially on the section that is using the slideway 21 cooperates, to cover.

Die Funktionsweise des Freilaufs 6 ist folgende. Bei einer stabilisierten Drehzahl oder bei einer Beschleunigung der Riemenscheibe 2 neigen die Nocken 19 dazu, unter der Wirkung der Zentrifugalkraft und durch Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 in eine erste Richtung zu kippen, die es ermöglicht, durch Verkanten zwischen den beiden Gleitbahnen eine Blockierung mit den beiden Gleitbahnen 20 und 21 der Riemenscheibe 2 und des inneren Antriebselements 3 zu erhalten. Der Freilauf 6 funktioniert als Drehmomentmitnehmer, d. h. sie ist eingekuppelt und überträgt ein Antriebsmoment zwischen der Riemenscheibe 2 und dem inneren Element 3.The operation of the freewheel 6 is the following. At a stabilized speed or at an acceleration of the pulley 2 tend the cams 19 under the effect of centrifugal force and by contact with the slideways 20 and 21 to tilt in a first direction, which makes it possible, by tilting between the two slideways blocking with the two slideways 20 and 21 the pulley 2 and the inner drive element 3 to obtain. The freewheel 6 works as a torque cam, ie it is engaged and transmits a drive torque between the pulley 2 and the inner element 3 ,

Bei einer sprunghaften Verlangsamung der Riemenscheibe 2 dagegen neigen die Nocken 19 dazu, in eine zweite Richtung entgegen der ersten zu kippen, was die Freigabe oder Lösung der Nocken 19 verursacht. Der Freilauf 6 überträgt dann kein Drehmoment mehr und ermöglicht vorübergehend eine relative Drehbewegung der Riemenscheibe 2 in Bezug auf das innere Antriebselement 3. Der Freilauf 6 gewährleistet somit eine unidirektionale Kopplung zwischen der Riemenscheibe 2 und dem Antriebselement 3.With a sudden slowdown of the pulley 2 in contrast, the cams tend 19 to tilt in a second direction opposite to the first, causing the release or release of the cams 19 caused. The freewheel 6 then transmits no more torque and allows temporary relative rotation of the pulley 2 with respect to the inner drive element 3 , The freewheel 6 thus ensures a unidirectional coupling between the pulley 2 and the drive element 3 ,

In dieser ausgekuppelten Stellung haben die elastischen Rückstellelemente 29, die zwischen dem einzigen Käfig 22 und den Nocken 19 angeordnet sind, die Neigung einen Gleitkontakt zwischen den Nocken 19 und der durch die Zentrifugation vollständig geschmierte Gleitbahn 20 der Riemenscheibe 2 beizubehalten, welche dazu neigt, das Schmiermittel, zum Beispiel Fett, nach außen zu schleudern. Während des vorübergehenden Zustandes zwischen dem Übergang aus der eingekuppelten Stellung in die ausgekuppelte Stellung oder umgekehrt ermöglicht die relative Anordnung der elastischen Rückstellelemente 29 und des Käfigs 22 es ebenfalls, einen Gleitkontakt zwischen den Nocken 19 und der Gleitbahn 21 beizubehalten.In this disengaged position, the elastic return elements 29 between the only cage 22 and the cam 19 are arranged, the inclination sliding contact between the cams 19 and the slideway completely lubricated by the centrifugation 20 the pulley 2 which tends to cause the lubricant, for example, grease, to be blown outward. During the temporary state between the transition from the engaged position to the disengaged position or vice versa, the relative arrangement of the elastic return elements allows 29 and the cage 22 it also, a sliding contact between the cams 19 and the slideway 21 maintain.

In der ausgekuppelten Stellung gibt es eine relative Verschiebung zwischen der Gleitbahn 21 des inneren Antriebselements 3 und den Nocken 19 mit Kontakt. Das Vorsehen der Beschichtung 30 auf dem Bereich der Außenfläche 3a in Kontakt mit den Nocken 19 ermöglicht es, den Abrieb zwischen den Nocken 19 und der Gleitbahn 21 bedeutend zu verringern und die Gleitbedingungen der Nocken auf der Bahn in einem durch das Zentrifugie ren schlecht mit Fett geschmierten Bereich zu verbessern, Somit wird die vorzeitige Bildung von Abflachungen auf der Sohle der Nocken 19 vermieden, was langfristig zum Ausfall der Vorrichtung führen würde.In the disengaged position, there is a relative displacement between the slide 21 of the inner drive element 3 and the cam 19 with contact. The provision of the coating 30 on the area of the outer surface 3a in contact with the cams 19 allows the abrasion between the cams 19 and the slideway 21 Significantly reduce and improve the sliding conditions of the cams on the web in a poorly lubricated by the Zentrifugie ren, Thus, the premature formation of flats on the sole of the cams 19 avoided, which would lead in the long term to the failure of the device.

Die Beschichtung 30 ermöglicht daher in diesem Reibungsbereich den Betrieb der Vorrichtung unter eingeschränkten Schmierungsbedingungen, wobei gleichzeitig eine Verringerung des Reibkoeffizienten zwischen den Nocken 19 und der Gleitbahn 21 erreicht wird, um die Abnutzung dieser Elemente zu begrenzen.The coating 30 Therefore, in this frictional region, it allows the device to operate under restricted lubrication conditions while reducing the coefficient of friction between the cams 19 and the slideway 21 is reached in order to limit the wear of these elements.

Ferner ist die Verwendung einer Beschichtung 30, die amorphen Kohlenstoff ähnlich Diamant oder aber Chromnitrid oder Titannitrid aufweist, insofern besonders vorteilhaft, als ihre Realisierung mit herkömmlichen industriellen Verfahren verhältnismäßig einfach ist.Further, the use of a coating 30 having amorphous carbon similar to diamond or chromium nitride or titanium nitride, is particularly advantageous in that its implementation is relatively simple with conventional industrial processes.

Dank der Erfindung steht somit eine schaltbare Riemenscheibenvorrichtung zur Verfügung, die es ermöglicht, die Abnutzung der Klemmnocken zu begrenzen, die auf einer äußeren Bahn der Riemenscheibe, die bei der Rotation der Vorrichtung vollständig geschmiert wird, und auf einer inneren Bahn der Antriebswelle gleiten, die mindestens teilweise eine selbstschmierende Beschichtung aufweist und gleichzeitig eine hohe Abriebfestigkeit besitzt.thanks The invention thus provides a switchable pulley device available, which allows the wear to limit the Klemmnocken, which on an outer Trajectory of the pulley, which during rotation of the device completely lubricated, and slide on an inner track of the drive shaft, which at least partially has a self-lubricating coating and at the same time has a high abrasion resistance.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- JP 2007278364 A [0008]

Claims

Switchable pulley device with an internal drive element ( 3 ), a pulley ( 2 ) mounted on the inner drive element ( 3 ) is mounted and at least one freewheel ( 6 ), which is provided with a plurality of clamping elements ( 19 ) provided between a slideway ( 20 ) of the pulley and a slideway ( 21 ) of the inner drive element ( 3 ) are arranged, wherein the freewheel is intended to unidirectional entrainment between the pulley ( 2 ) and the inner drive element ( 3 ), characterized in that the slideway ( 21 ) a coating ( 30 ) which, under a load of 0.05 kg, has a Vickers hardness of between 1,500 and 3,000 Hv and a thickness of between 1 and 5 μm.

Device according to claim 1, in which the coating ( 30 ) has a coefficient of friction with steel above or equal to 0.2.

Device according to claim 1 or 2, in which the coating ( 30 ) contains amorphous carbon similar to diamond.

Device according to claim 1 or 2, in which the coating ( 30 ) Contains chromium nitride.

Device according to claim 1 or 2, in which the coating ( 30 ) Contains titanium nitride.

Device according to one of the preceding claims, wherein the coating directly on the slideway ( 21 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 5, wherein the slideway ( 21 ) between itself and the coating ( 30 ) carries at least one intermediate layer.

Apparatus according to claim 7, wherein the intermediate layer made of titanium or tungsten.

Device according to one of the preceding claims, in which the clamping elements ( 19 ) at least in one area have a coating which is identical to the coating of the slideway ( 12 ).

Device according to one of the preceding claims, comprising a cage ( 22 ) for the clamping elements and at least one elastic return element ( 29 ), which endeavors to bring the clamping elements in contact with the slideways ( 21 ) to hold at a coupled position and a disengaged position of the freewheel.

Device according to Claim 10, in which the coating ( 30 ) on the slideway ( 21 ) in a radial area with respect to windows ( 26 ) of the cage ( 22 ) is provided, which are intended, the clamping elements ( 19 ), this region having an axial dimension approximately equal to that of the windows.

Generator comprising a shaft and a switchable pulley device according to one of the preceding claims, comprising the shaft is mounted.