DE102010047930A1

DE102010047930A1 - Käfig mit Nocken zur Schmierstoffverteilung für eine Freilaufriemenscheibe

Info

Publication number: DE102010047930A1
Application number: DE201010047930
Authority: DE
Inventors: Thomas Heilmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Freilaufriemenscheibe (1), die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb eingesetzt ist. Der Aufbau umfasst eine Freilaufeinheit (2), die eine Außenhülse (10) sowie eine Innenhülse (11) einschließt, zwischen denen eine Freilaufkupplung (7) sowie zumindest ein als Wälzlager (8, 9) ausgebildetes Stützlager angeordnet sind. Klemmelemente (14) der Freilaufkupplung (7) und Wälzkörper (15, 16) des Wälzlagers (8, 9) sind in einem Käfig (17) geführt, der außenseitig einstückig mit dem Käfig (17) verbundene Nocken aufweist, die bei einer Rotation des Käfigs (17) eine gleichmäßige Verteilung eines Schmierstoffs innerhalb der Freilaufeinheit (2) sicherstellen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufriemenscheibe, die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb eingesetzt ist und die eine Freilaufeinheit umfasst. Zwischen einer Außenhülse und einer Innenhülse der Freilaufeinheit ist eine Freilaufkupplung sowie zumindest ein als Wälzlager ausgebildetes Stützlager angeordnet, wobei Klemmelemente der Freilaufkupplung und Wälzkörper des Wälzlagers in einem Käfig geführt sind.
Hintergrund der Erfindung
Als Maßnahme um das Schwingungsverhalten in einem Riementrieb zu reduzieren ist es insbesondere zum Antrieb eines Generators bekannt, eine auch als Generator-Freilaufriemenscheibe (OAP Overrunning Alternator Pulley) bezeichnete Freilaufriemenscheibe einzusetzen, entsprechend der DE 10 2004 040 810 A1 . Der Aufbau dieser Freilaufriemenscheibe umfasst eine einen Freilauf sowie zumindest ein Stützlager einschließende Freilaufeinheit, bei der zwischen einer Innenhülse und einer Außenhülse des Freilaufs sowie Wälzkörper des Wälzlagers in einem Käfig angeordnet sind. Die Freilaufeinheit ist zwischen einer Antriebswelle und einer Riemenscheibe des Generators eingesetzt und ermöglicht ein Entkoppeln des Antriebs, sobald die Winkelgeschwindigkeit des Antriebs geringer ist als die des Generators. Damit kann sichergestellt werden, dass die Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine und die damit verbundenen Drehmomentschwankungen sich nicht auf den Antrieb des Generators übertragen. Zur Reibungsminderung und Verbesserung der Lebensdauer ist ein Schmierstoff in die Freilaufeinheit eingebracht.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Freilaufriemenscheibe bereitzustellen, die Maßnahmen zur Verteilung des Schmierstoffs innerhalb der Freilaufeinheit einschließt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, den Schmierstoff innerhalb der Freilaufeinheit durch zusätzliche, dem Käfig zugeordnete Nocken zu verteilen. Die Schmierstoffverteilung in einer Freilaufeinheit ist mitentscheidend für die Lebensdauer und Dauerfestigkeit der Freilaufriemenscheibe. Gemäß der Erfindung ist der Käfig einstückig mit Nocken verbunden, die bei einer Rotation den Schmierstoff innerhalb der Freilaufeinheit gleichmäßig verteilen. Vorteilhaft bewirken diese Käfig-Nocken im Betriebszustand eine bessere Durchmischung des Schmierstoffs, insbesondere Schmierfett, und optimale Beaufschlagung aller rotierenden bzw. sich bewegenden Bauteile der Freilaufeinheit. Dieser Effekt ist insbesondere im Betriebszustand von Vorteil, wenn sich höhere Temperaturen einstellen, so dass Drehbewegungen des Käfigs stets Verwirbelungen des Schmierstoffs bewirken, wodurch sich ein ausreichender Schmierfilm zwischen den Kontaktflächen der Wälzkörper bzw. den Klemmelementen und den korrespondierenden Gegenflächen an der Innenhülse oder Außenhülse einstellen. Die Erfindung ermöglicht weiterhin einen bevorzugten höheren Befüllungsgrad der Freilaufeinheit mit Schmierstoff. Vorteilhaft kann durch die Erfindung die Reibung signifikant reduziert und ein Ausfall, ein Versagen der Freilaufeinheit verhindert werden und die Freilaufriemenscheibe in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist vorteilhaft für höhere Grenzdrehzahlen einsetzbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Käfig zur Schmierstoffverteilung weitestgehend radial ausgerichtete, einen schaufelförmigen Querschnitt bildende Nocken. Die Verwendung eines Käfigs in Verbindung mit derartigen Nocken ermöglicht, innerhalb der Freilaufeinheit den Schmierstoff gezielt Bereichen mit erhöhtem Schmierstoffbedarf zuzuführen. Alternativ zu einem schaufelförmigen Querschnitt kann der Käfig erfindungsgemäß flügelförmig oder turbinenschaufelartig ausgebildete Nocken einschließen.
Bevorzugt sind die umfangsseitig auf dem Käfig der Freilaufeinheit angeordneten Nocken zum Verteilen des Schmierstoffs wechselweise schräg oder geneigt ausgerichtet. Dieses Konzept nimmt ebenfalls einen positiven Einfluss auf die Verwirbelungen bzw. Verteilung des Schmierstoffs.
Gemäß der Erfindung sind die Nocken des Käfigs zumindest an einer Zwischenzone des Käfigs angeordnet, der sich zwischen Taschen einstellt, die für die Klemmelemente des Freilaufs und den Wälzkörpern des Wälzlagers bestimmt sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Nocken des Käfigs zum Verteilen des Schmierstoffs sowohl in der Zwischenzone zwischen den Klemmelementen und den Wälzkörpern als auch an zumindest einer Endseite oder Stirnseite des Käfigs zu positionieren. Dabei bietet es sich an, dass der Käfig über die endseitigen Nocken an zumindest einem Bord der Innenhülse oder Außenhülse der Freilaufeinheit geführt ist und gleichzeitig einen axialen Abstand des Käfigs zu dem Bord der Innenhülse oder der Außenhülse definieren.
Der erfindungsgemäße Käfig einschließlich der zugehörigen Nocken ist bevorzugt aus einem medienbeständigen Kunststoff oder aus einem Blechwerkstoff hergestellt. Als Herstellungsverfahren kann dazu ein insbesondere für hohe Stückzahlen kostengünstiges Kunststoff-Spritzgießverfahren eingesetzt werden. Für einen Käfig aus einem Blechwerkstoff eignet sich ein spanloses Umform- oder Tiefziehverfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
Es zeigen:
1 in einer Schnittdarstellung eine Freilaufriemenscheibe nach dem Stand der Technik;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Käfigs, dargestellt in einer Abwicklung;
3 in einer Perspektive ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Käfigs, dargestellt in einer Abwicklung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt eine Freilaufriemenscheibe 1 bekannter Bauart in einem Längsschnitt, die eine Freilaufeinheit 2 umfasst, die in einem radial innen von einer Nabe 3 und radial außen von einer Buchse 4 begrenzten Bauraum integriert ist. Die Nabe 3 ist dabei auf einer beispielsweise einem Generator zugeordneten Antriebswelle 5 drehfixiert und die Buchse 4 von einer Riemenscheibe 6 umschlossen. Die Freilaufeinheit 2 schließt eine als Klemmrollenfreilauf oder Klemmkörperfreilauf ausgebildete Freilaufkupplung 7 ein, der beidseitig ein als Wälzlager 8, 9 ausgebildetes Stützlager zugeordnet ist. Außenseitig wird die Freilaufeinheit 2 von einer Außenhülse 10 und innenseitig von einer Innenhülse 11 begrenzt, die vorzugsweise jeweils kraftschlüssig in die Buchse 4 eingepresst oder auf die Nabe 3 aufgepresst ist. Klemmelemente 14 der Freilaufkupplung 7 sowie Wälzkörper 15, 16 der Wälzlager 8, 9 sind in einem Käfig 17 eingesetzt und geführt. Beidseitig an der Außenhülse 10 angeformte, radial nach innen gerichtete Borde 12, 13 bilden jeweils einen Axialanschlag für den Käfig 17. Zur Schmierung der einzelnen Komponenten ist die Freilaufeinheit 2 teilweise mit einem Schmierstoff, insbesondere einem Schmierfett, befüllt.
Die 2 zeigt den Käfig 17 in einer Einzelteilzeichnung, der zwei unterschiedlich ausgebildete Taschenformen einschließt, die zur Aufnahme und Führung der Klemmelemente 14 sowie der Wälzkörper 15, 16 vorgesehen sind. Die mittigen, rechteckförmig gestalteten Taschen 18 sind für die Klemmelemente 14 und die weiteren seitlichen Taschen 19, 20 für die Wälzkörper 15, 16 bestimmt. In Zwischenzonen 21, 22 des Käfigs 17 sind umfangsseitig zueinander beabstandete, radial ausgerichtete Nocken 23, 24, 25 angeordnet, die im Betriebszustand der Freilaufriemenscheibe 1 eine wirksame Verteilung des Schmierstoffs innerhalb der Freilaufeinheit 2 bewirken. Zur Einflussnahme auf die Schmierstoffverteilung umfasst der Käfig 17 unterschiedlich geformte Nocken. Neben als radiale Ansätze ausgebildeten Nocken 23 schließt den Käfig 17 Nocken 24, 25 mit einem schaufelförmigen oder flügelartigen Querschnitt ein. Durch die wechselseitige Anordnung von zueinander entgegengesetzt ausgerichteten Nocken 24, 25 kann eine gewünschte optimale Schmierstoffverteilung realisiert werden. Alternativ dazu bietet es sich an, den Käfig 17 ausschließlich mit einer Nocken-Variante, zum Beispiel mit dem Nocken 24 zu bestücken.
Die 3 zeigt einen für eine Freilaufriemenscheibe bestimmten Käfig 27 als Einzelteil in einer Perspektive, bei der der Freilaufeinheit 2 nur einseitig ein Wälzlager zugeordnet ist. Folglich bildet der Käfig 27 nur eine Zwischenzone 21, die ausschließlich radial ausgerichtete Nocken 23 einschließt.
Eine weitere Käfigvariante zeigt die 4. Danach umfasst der Käfig 28 ergänzend zu den Nocken 23 im Bereich der Zwischenzone 21 gemäß 3, einer Stirnseite 29 zugeordnete, radial ausgerichtete Nocken 26, die ein gezahntes stirnseitiges Profil des Käfigs 37 bilden, das gleichzeitig als Schmierstoffvorrat dient. Durch die äußere Anordnung der Nocken 26 ist der Käfig 37 im Einbauzustand unmittelbar über die Nocken 26 an dem Bord 12 oder 13 der Außenhülse 10 abgestützt.
Bezugszeichenliste

1: Freilaufriemenscheibe
2: Freilaufeinheit
3: Nabe
4: Buchse
5: Antriebswelle
6: Riemenscheibe
7: Freilaufkupplung
8: Wälzlager
9: Wälzlager
10: Außenhülse
11: Innenhülse
12: Bord
13: Bord
14: Klemmelement
15: Wälzkörper
16: Wälzkörper
17: Käfig
18: Tasche
19: Tasche
20: Tasche
21: Zwischenzone
22: Zwischenzone
23: Nocken
24: Nocken
25: Nocken
26: Nocken
27: Käfig
28: Käfig
29: Stirnseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004040810 A1 [0002]

Claims

Freilaufriemenscheibe (1), die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb eingesetzt ist und die eine Freilaufeinheit (2) umfasst, bestehend aus einer Außenhülse (10) und einer Innenhülse (11), zwischen denen eine Freilaufkupplung (7) sowie zumindest ein als Wälzlager (8, 9) ausgebildetes Stützlager angeordnet ist, wobei Klemmelemente (14) der Freilaufkupplung (7) und Wälzkörper (15, 16) des Wälzlagers (8, 9) in einem Käfig (17) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (17, 27, 28) außenseitig einstückig mit dem Käfig (17, 27, 28) verbundene Nocken (23 bis 26) aufweist, die bei einer Rotation des Käfigs (17, 27, 28) eine gleichmäßige Verteilung eines Schmierstoffs innerhalb der Freilaufeinheit (2) sicherstellen.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Schmierstoffverteilung vorgesehenen Nocken (23 bis 26) des Käfigs (17, 27, 28) weitestgehend radial ausgerichtet sind und/oder einen schaufelförmigen Querschnitt bilden.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (23 bis 26) des Käfigs (17, 27, 28) zum Verteilen des Schmierstoffs im Querschnitt flügelförmig ausgebildet sind.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (24, 25) des Käfigs (17) zum Verteilen des Schmierstoffs wechselweise schräg oder geneigt positioniert sind.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (23, 24, 25) des Käfigs (17, 27, 28) zum Verteilen des Schmierstoffs zumindest einer Zwischenzone (21, 22) des Käfigs (17, 27, 28) zugeordnet sind, der sich zwischen den für die Aufnahme von Klemmelementen (14) und Wälzkörpern (15, 16) bestimmten Taschen (18, 19, 20) einstellt.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (26) des Käfigs (28) zum Verteilen des Schmierstoffs an zumindest einer Stirnseite (29) des Käfigs (28) positioniert sind.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (28) über die Nocken (26) an dem Bord (12, 13) der Außenhülse (10) oder der Innenhülse (11) der Freilaufeinheit (2) geführt ist.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (17, 27, 28) aus Kunststoff oder einem Blechwerkstoff hergestellt ist
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (17, 27, 28), einschließlich der Nocken (23 bis 26) zum Verteilen des Schmierstoffs durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren herstellbar ist.
Freilaufriemenscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (17, 27, 28), einschließlich der Nocken (23 bis 26) zum Verteilen des Schmierstoffs durch ein spanloses Umformverfahren aus einem Blechwerkstoff hergestellt ist.