DE102010036171A1

DE102010036171A1 - Freilauf, insbesondere für permanent eingespurte Starter

Info

Publication number: DE102010036171A1
Application number: DE102010036171A
Authority: DE
Inventors: Michael Metz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2011-04-07
Also published as: WO2011038707A2; WO2011038707A3; DE112010003848A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freilauf, der insbesondere für permanent eingespurte Starter Anwendung findet, und einen mit der Kurbelwelle/der Primärmasse gekoppelten Innenring, einen mit der Anlasserwelle gekoppelten Außenring sowie einen Käfig aufweist, an dem mehrere Klemmkörper aufgenommen sind, die im gekoppelten Zustand am Innenring und am Außenring wirken und ein Drehmoment zwischen dem Innenring und dem Außenring übertragen und die im entkoppelten Zustand (Leerlauf) vom Außenring beabstandet sind, wobei der Freilauf erfindungsgemäß Freilauf-Mittel aufweist, die die Klemmkörper im entkoppelten Zustand abstützen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Freilauf, der insbesondere bei permanent eingespurten Startern von Brennkraftmaschinen Anwendung findet und dazu dient, Kurbelwelle bzw. Primärmasse und Anlasserzahnkranz im Betrieb durch den Freilauf zu entkoppeln. Der Freilauf funktioniert dabei so, dass er bis zu einer bestimmten Drehzahl das Moment zwischen Kurbelwelle bzw. Primärmasse und Anlasserzahnkranz bzw. Anlasserwelle überträgt und bei einer größer werdenden Drehzahl keine Drehmomentübertragung mehr erfolgt.
Aus DE 37 07 283 C2 ist eine Klemmkörperfreilaufkupplung mit nockenförmigen Klemmkörpern bekannt, die in Umfangsrichtung zwischen einem äußeren Kupplungselement und einem inneren Kupplungselement zwischen zwei Seitenplatten angeordnet sind, wobei die Klemmkörper von einem Klemmkörperkäfig aufgenommen werden, der in Mitnahmeverbindung mit den Seitenplatten steht und in den die nockenförmigen Klemmkörper eingesetzt sind, die über eine umlaufende ringförmige Spiralfeder mit einer radialen Federkraft beaufschlagt sind.
Ein Anlasserfreilauf für eine elektrische Anlassvorrichtung für Verbrennungsmotoren zur vorübergehenden Kupplung der Anlasserwelle mit der Kurbelwelle ist auch aus DE 100 19 593 A1 bekannt. Der Anlasserfreilauf umfasst einen mit der Kurbelwelle gekuppelten Innenring, einen mit der Anlasserwelle gekuppelten Außenring sowie im Anlassbetrieb wirksame Klemmkörper zum reibschlüssigen Verbinden der beiden Ringe und einen Käfig für die Klemmkörper und Mittel zur reib- oder formschlüssigen Verbindung des Käfigs mit dem Innenring. Im Überholbetrieb werden die Klemmkörper unter der Einwirkung der Fliehkraft derart verschwenkt, dass sie vom Außenring getrennt sind.
Nachteilig bei diesen Systemen ist, dass teilweise sehr hohe Fliehkräfte auf die Klemmkörper wirken und dass es zu Schwingungen der Klemmkörper kommen kann, was sich insgesamt negativ auf die Lebensdauer des Freilaufs auswirkt.
Die Aufgabe besteht darin, einen Freilauf zu entwickeln, der insbesondere bei permanent eingespurten Startern von Brennkraftmaschinen Anwendung findet und der Mittel aufweist, die es ermöglichen, den Starter während des gesamten Betriebs des Fahrzeugs eingespurt zu lassen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Freilauf findet insbesondere für permanent eingespurte Starter Anwendung und weist einen mit der Kurbelwelle/der Primärmasse gekoppelten Innenring, einen mit der Anlasserwelle gekoppelten Außenring sowie einen Käfig auf, an dem mehrere Klemmkörper aufgenommen sind, die im gekoppelten Zustand am Innenring und am Außenring wirken und ein Drehmoment zwischen dem Innenring und dem Außenring übertragen und die im entkoppelten Zustand (Leerlauf) vom Außenring beabstandet sind, wobei der Freilauf erfindungsgemäß Mittel aufweist, die die Klemmkörper im entkoppelten Zustand abstützen.
Dadurch wird eine einfache und wirkungsvolle Abstützung der Klemmkörper am Käfig im Leerlauf geschaffen, wodurch Schwingungen vermieden werden und die Lebensdauer des Freilaufs erhöht wird.
Die Mittels sind vorzugsweise in Form von ersten Anschlägen ausgebildet sind, die am Käfig befestigt sind und die Klemmkörper im Leerlauf abstützen. Dabei ist vorzugsweise jedem Klemmkörper wenigstens ein erster Anschlag zugeordnet.
Zusätzlich zu den ersten Anschlägen können am Käfig zweite Anschläge zum Abstützen der Klemmkörper im Leerlauf angeordnet sein, wobei insbesondere wiederum jedem Klemmkörper mindestens ein zweiter Anschlag zugeordnet ist.
Die Klemmkörper besitzen einen Schwerpunkt und einen radial nach innen weisenden Fußbereich sowie einen radial nach außen weisenden Kopfbereich, wobei vorzugsweise die ersten Anschläge die Klemmkörper im Kopfbereich und/oder die zweiten Anschläge die Klemmkörper im Fußbereich abstützen.
Vorteilhafter Weise sind jedem Klemmkörper sowohl ein erster als auch ein zweiter Anschlag zugeordnet, wobei der erste und der zweite Anschlag beidseitig/im Abstand zum Schwerpunkt eines Klemmkörpers angeordnet sind.
Dabei sind die ersten Anschläge, die auf den Kopfbereich wirken, radial außen zu den Schwerpunkten der Klemmkörper angeordnet und die zweiten Anschläge liegen radial in etwa auf der Höhe der Schwerpunkte oder geringfügig darüber oder darunter.
Es ist möglich, die ersten Anschläge in Form von mit dem Käfig verbundenen Bolzen auszubilden, die mit dem Käfig vernietet, verklebt oder verschweißt sein können.
Die zweiten Anschläge für die Klemmkörper sind ebenfalls am Käfig z. B. durch Vernieten, Verkleben oder Verschweißen befestigt, wobei jeweils ein Fußbereich eines Klemmkörpers an einem zweiten Anschlag anlegbar ist.
Alternativ können die ersten Anschläge und/oder die zweiten Anschläge in Form von Ausformungen aus dem Käfig ausgebildet sein, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn der Käfig aus Blech besteht. In diesem Fall können die ersten und/oder zweiten Anschläge in Form von aus dem Blech des Käfigs gebildeten Laschen ausgebildet sein, die in axialer Richtung zu den Klemmkörpern gebogen/ausgeklingt sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zweiten Anschlag und dem Fußbereich des Klemmkörpers eine temporäre formschlüssige Verbindung hergestellt wird, wenn sich die Klemmkörper im Leerlauf an den zweiten Anschlägen anlegen, da in diesem Fall die durch den ersten Anschlag eingeleiteten Tangentialkräfte abgestützt werden können.
Dazu weist z. B. der Fußbereich jedes Klemmkörpers eine Kerbe auf, in den zweiten Anschlag formschlüssig von unten umschließt.
Weiterhin ist es wichtig, dass der Klemmkörper bis zum Erreichen seiner Winkel-Endposition im entkoppelten Zustand radial innerhalb des ersten Anschlags ungehindert vorbei schwenken kann und in der Winkel-Endposition am ersten Anschlag anliegt.
Dazu ist ein Spalt zwischen dem Kopfbereich des Klemmkörper und dem erstem Anschlag vorhanden, der mindestens die Fertigungstoleranzen ausgleicht und bei erreichen der Winkel-Endposition im entkoppelten Zustand zu Null wird und anschließend die Fliehkräfte vom Anschlag abstützt.
Vorteilhafter Weise wird der Klemmkörper zur Gewährleistung dieser Funktion mittels einer Buchse am Käfig um seinen Schwerpunkt schwenkbar aufgehängt/gelagert, wobei die Aufhängung des Klemmkörpers am Käfig radial flexibel ausgebildet ist.
Vorzugsweise liegt im abgehobenen Zustand des Klemmkörpers der zweite Anschlag zur Fliehkraftabstützung in einer Kerbe/Ausnehmung des Klemmkörpers an. Durch diesen Formschluss wird die Tangentialbewegung des Klemmkörpers sowie des federnden Käfigs verhindert und Schwingungen werden vermieden. Außerdem ist solch eine Kraftabstützung in Umfangsrichtung erforderlich um die bedingt durch die Geometrie des zweiten Anschlags eingeleitete Tangentialkraft abzustützen.
Um die Funktion des Fliehkraftanschlags aus einem oder zwei am Käfig angeordneten Anschlägen (je Klemmkörper) zu gewährleisten muss sichergestellt werden, dass der Klemmkörper immer innerhalb des radial außen liegenden ersten Anschlags vorbei schwenken kann, bis er seine Winkel-Endposition erreicht hat. Es muss also ein Spalt zwischen Klemmkörper und Anschlag vorhanden sein, der mindestens die Fertigungstoleranzen ausgleichen kann. Damit anschließend die Fliehkräfte vom Anschlag abgestützt werden können, muss dieser Spalt zu null werden. Dies wird durch eine radiale Flexibilität des Käfigs im Bereich der Klemmkörperaufhängung erreicht. Diese Form der Fliehkraftabstützung kann mit verschiedenen Käfigvarianten kombiniert sein. Neben der Variante mit tangential starrem und radial weichen Käfig ist auch ein sowohl radial als auch tangential flexibler Käfig möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Prinzipdarstellung des Ausschnitts eines Freilaufes mit einem Klemmkörper (links) in Klemmposition und einem Klemmkörper (rechts) unter Fliehkraft, d. h. in Leerlaufposition,
2 den Ausschnitt des Freilaufes mit einem Ausgeklingten/Ausgebogenen ersten Anschlag und einem daran anliegenden Kopfbereich eines Klemmkörpers,
3 eine Flexible Aufnahme für einen Klemmkörper am Käfig.
In 1 wird Prinzipdarstellung des Ausschnitts eines Freilaufes dargestellt, wobei an einem Käfig 1 ein Klemmkörper (links) 2 in Klemmposition und ein Klemmkörper (rechts) 2 unter Fliehkraft, d. h. in Leerlaufposition, in seiner Winkel-Endposition gezeigt wird. Normaler Weise nehmen immer alle Klemmkörper 2 die gleiche Position ein.
Jeder Klemmkörper 2 weist einen radial nach außen weisenden Kopfbereich 2.1 und einen radial nach innen weisenden Fußbereich 2.2 auf und ist zwischen diesen schwenkbar am Kä1 mittels einer Lagerung 3 aufgenommen, in der in etwa der Schwerpunkt S des Klemmkörpers 2 liegt. Die Lagerung 3 kann in Bezug auf den Käfig tangential starr und radial weich ausgeführt sein.
Jedem Kopfbereich 2.1 eines Klemmkörpers 2 ist ein erster Anschlag zugeordnet, der radial außen und in der Darstellung recht zum Schwerpunkt S des Klemmkörpers am Käfig 1 angeordnet und gemäß 1 in Form eines Stiftes 4.1 ausgebildet ist.
Der zweite Anschlag 5 ist in der Darstellung rechts von Schwerpunkt S und leicht oberhalb des Schwerpunktes S am Käfig 1 angeordnet und weist radial nach innen eine abgerundete Kontur 5.1 auf.
Der Klemmkörper 2 ist auf der Seite des zweiten Anschlages 5 mit einer Kerbe 6 versehen, die der Form der abgerundeten Kontur 5.1 des zweiten Anschlages 5 angepasst ist.
Der in 1 links dargestellte Klemmkörper 2 ist aufgestellt und dadurch von ersten Anschlag 4.1 und vom zweiten Anschlag 5 beabstandet und überträgt in dieser Position Drehmomente zwischen einem nicht dargestellten mit der Kurbelwelle gekuppelten Innenring und einem nicht dargestellten mit der Anlasserwelle gekuppelten Außenring.
Im Leerlauf nehmen die Klemmkörper 2 die Lage des hier rechts dargestellten Klemmkörpers 2 ein und befinden sich in ihrer Winkel-Endposition und liegen nicht mehr am Außenring an, wodurch kein Drehmoment mehr übertragen wird.
In diesem angehobenen Zustand des Klemmkörpers 2 liegt der Kopfbereich 2.1 des Klemmkörpers am ersten Anschlag (Bolzen) 4.1 und der Fußbereich 2.2 des Klemmkörpers 2 im Bereich seiner Kerbe 6 am zweiten Anschlag 5 an. Durch den Formschluss zwischen dem zweiten Anschlag 5 und der Kerbe 6 wird die Tangentialbewegung des Klemmkörpers 2 sowie des federnden Käfigs 1 verhindert und Schwingungen werden vermieden. Außerdem ist solch eine Kraftabstützung in Umfangsrichtung erforderlich um die bedingt durch die Geometrie des ersten Anschlags 4.1 eingeleitete Tangentialkraft abzustützen.
In 2 ist eine zweite Variante der Ausbildung eines ersten Anschlages 4.2 dargestellt. Dabei zeigt der Ausschnitt des Freilaufes einen aus dem Blech des Käfigs 1 ausgeklinkten bzw. ausgebogenen ersten Anschlag in Form einer Lasche 4.2 und einen daran anliegenden Kopfbereich 2.1 eines Klemmkörpers 2.
Gemäß einer nicht dargestellten Variante ist es auch möglich, den zweiten Anschlag ebenfalls aus dem Blech des Käfigs aufzuformen.
Eine Variante einer flexiblen Klemmkörperaufhängung/Lagerung 3 am Käfig 1 ist in 3 dargestellt, wobei hier die den Klemmkörpern 2 abgewandte Rückseite des Käfigs 1 gezeigt wird. Die Klemmkörper 2 werden über einen tangential starren und radial weichen Käfig 1 gelagert. Dazu ist im Bereich der Lagerung 3 eine Buchse 7 vorgesehen, die in einem ausgestanzten Fenster 8 sitzt und in welcher eine Schraubenfeder 9 angeordnet ist.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann auch ein sowohl radial, als auch tangential flexibler Käfig eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Käfig
2: Klemmkörper
2.1: Fußbereich
2.2: Kopfbereich
3: Lagerung
4.1: erster Anschlag in Form eines Bolzens
4.2: erster Anschlag in Form eine Lasche
5: Anschlag
5.1: abgerundete Kontur
6: Kerbe
7: Buchse
8: ausgestanztes Fenster
9: Schraubenfeder
S: Schwerpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3707283 C2 [0002]
DE 10019593 A1 [0003]

Claims

Freilauf, insbesondere für permanent eingespurte Starter, mit einem mit der Kurbelwelle/der Primärmasse gekoppelten Innenring, einen mit der Anlasserwelle gekoppelten Außenring sowie einem Käfig (1), an dem mehrere Klemmkörper (2) aufgenommen sind, die im gekoppelten Zustand am Innenring und am Außenring wirken und ein Drehmoment zwischen dem Innenring und dem Außenring übertragen und die im entkoppelten Zustand (Leerlauf) vom Außenring beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf Mittel aufweist, die die Klemmkörper (2) im entkoppelten Zustand abstützen.
Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel in Form von ersten Anschlägen (4.1, 4.2) ausgebildet sind, die am Käfig (1) befestigt sind und die Klemmkörper (2) im Leerlauf abstützen.
Freilauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den ersten Anschlägen (4.1, 4.2) zweite Anschläge (5) zum Abstützen der Klemmkörper (2) im Leerlauf angeordnet sind.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (2) einen Schwerpunkt (S), einen radial nach innen weisenden Fußbereich (2.2) und einen radial nach außen weisenden Kopfbereich (2.1) aufweist und dass die ersten Anschläge (4.1, 4.2) die Klemmkörper (2) im Kopfbereich (2.1) und die zweiten Anschläge (5) die Klemmkörper (2) im Fußbereich (2.2) abstützen.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschläge (4.1, 4.2) radial außen zu den Schwerpunkten (S) der Klemmkörper (2) angeordnet sind.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschläge in Form von Ausformungen aus dem Käfig (1) ausgebildet sind.
Freilauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) aus einem Blech besteht und dass die Ausformungen in Form von aus dem Blech des Käfigs gebildeten Laschen (4.2) ausgebildet sind, die in axialer Richtung zu den Klemmkörpern (2) gebogen/ausgeklingt sind.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Anschläge (5) für die Klemmkörper (2) am Käfig (1) befestigt sind und jeweils ein Fußbereich (2.2) eines Klemmkörpers (2) an einem zweiten Anschlag (5) zur Fliehkraftabstützung anlegbar ist.
Freilauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußbereich (2.2) jedes Klemmkörpers (2) eine Kerbe (6) aufweist, in die der zweite Anschlag (5) formschlüssig eingreift.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (2) bis zum Erreichen seiner Winkel-Endposition im entkoppelten Zustand innerhalb des ersten Anschlags (4.1, 4.2) vorbei schwenken kann.