DE102013205972B4 - Freewheel device, starter device, method - Google Patents
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Abstract
Freilaufeinrichtung (1), insbesondere für eine Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem inneren Laufring (3) und einem äußeren Laufring (4), zwischen denen mehrere in Aufnahmeräumen verlagerbare Klemmrollen (5) angeordnet sind, wobei der innere Laufring (3) axial zwischen einer Anlageschulter (8) des äußeren Laufrings (4) und einer an dem äußeren Laufring (4) befestigten Anlagescheibe (10) gehalten ist, und mit einer hülsenförmigen Verschlusskappe (12), die einendig den äußeren Laufring (4) und anderendig mit einem radial nach innen weisenden Radialabschnitt (15) eines Winkelabschnitts (13) die Anlagescheibe (10) zu ihrer Befestigung an dem äußeren Laufring (4) zumindest bereichsweise axial hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabschnitt (13) in einem Bereich radial und axial beabstandet zu der Anlagescheibe (10) verläuft.Freewheel device (1), in particular for a starter device of an internal combustion engine, with an inner race (3) and an outer race (4), between which several clamping rollers (5) which can be moved in receiving spaces are arranged, the inner race (3) being axially between a Contact shoulder (8) of the outer race (4) and a contact washer (10) fastened to the outer race (4) is held, and with a sleeve-shaped closure cap (12), which at one end the outer race (4) and at the other end with a radially inwardly facing radial section (15) of an angular section (13) engages behind the contact washer (10) at least partially axially for its attachment to the outer race (4), characterized in that the angular section (13) is radially and axially spaced from the contact washer in one area (10) runs.
Description
Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung, insbesondere für eine Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring, zwischen denen mehrere in Aufnahmeräumen verlagerbare Klemmkörper, insbesondere Klemmrollen, angeordnet sind, wobei der innere Laufring axial zwischen einer Anlageschulter des äußeren Laufrings und einer an dem äußeren Laufring befestigten Anlagescheibe gehalten ist, und mit einer im Wesentlichen hülsenförmigen Verschlusskappe, die einendig den äußeren Laufring und anderendig mit einem Radialabschnitt eines Winkelabschnitts die Anlagescheibe zu ihrer Befestigung an dem äußeren Laufring zumindest bereichsweise axial hintergreift.The invention relates to a freewheel device, in particular for a starter device of an internal combustion engine, with an inner race and an outer race, between which a plurality of clamping bodies, in particular clamping rollers, which can be displaced in receiving spaces, are arranged, the inner race being axially between a contact shoulder of the outer race and one on the outer race is held, and with a substantially sleeve-shaped closure cap, which at one end engages behind the outer race and at the other end with a radial section of an angular section the support washer for its attachment to the outer race at least partially axially.
Ferner betrifft die Erfindung eine Startervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer antreibbaren Welle und einem axial verlagerbaren Antriebselement, insbesondere Antriebsritzel, die durch eine Freilaufeinrichtung miteinander wirkverbunden sind.The invention also relates to a starter device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with a drivable shaft and an axially displaceable drive element, in particular drive pinions, which are operatively connected to one another by a freewheel device.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Freilaufeinrichtung.The invention also relates to a method for producing a corresponding freewheel device.
Stand der TechnikState of the art
Freilaufeinrichtungen, Startervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Freilaufeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Starten von Brennkraftmaschinen werden Startervorrichtungen mit einem axial verlagerbaren Antriebsritzel genutzt, das bei einem Startvorgang in ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Zahnrad durch axiale Verschiebung eingespurt wird. Zuerst überträgt die Startervorrichtung mittels einer Antriebsmaschine ein Drehmoment auf die Brennkraftmaschine. Sobald die Brennkraftmaschine jedoch selbstständig läuft, erbringt sie selbst ein Drehmoment, das sich zurück auf die Startervorrichtung auswirken könnte, wenn nicht, wie üblich, ein Freilauf vorgesehen ist, der drehrichtungsabhängig ein Drehmoment überträgt. Übersteigt die Umfangsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine die der Startervorrichtung, bevor das Antriebsritzel ausgespurt wird, sorgt die Freilaufeinrichtung dafür, dass das Antriebsritzel frei gedreht wird, ohne dass sich das Antriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine auf eine in der Regel elektrische Antriebsmaschine der Startervorrichtung überträgt.Freewheel devices, starter devices and methods for producing freewheel devices are known from the prior art. To start internal combustion engines, starter devices are used with an axially displaceable drive pinion which, during a starting process, is meshed with a gear connected to the internal combustion engine by axial displacement. First, the starter device transmits a torque to the internal combustion engine by means of a prime mover. As soon as the internal combustion engine is running independently, however, it generates a torque that could affect the starter device if, as usual, a freewheel is not provided that transmits a torque as a function of the direction of rotation. If the peripheral speed of the internal combustion engine exceeds that of the starter device before the drive pinion is disengaged, the freewheel device ensures that the drive pinion is rotated freely without the drive torque of the internal combustion engine being transmitted to a generally electric drive machine of the starter device.
Eine entsprechende Freilaufeinrichtung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
In der
Die
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber bekannten Freilaufeinrichtungen den Vorteil, dass die Verschlusskappe und damit die gesamte Freilaufeinrichtung eine höhere Lebensdauer aufweist und gleichzeitig die volle Funktionsfähigkeit der Freilaufeinrichtung gewährleistet. Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung zeichnet sich dazu dadurch aus, dass der Winkelabschnitt in einem Bereich radial und axial beabstandet zu der Anlagescheibe verläuft. Es ist also vorgesehen, dass in dem Bereich, in dem der Axialabschnitt des Winkelabschnitts in den Radialabschnitt übergeht, der insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Axialabschnitt nach innen ragend ausgerichtet ist, die Verschlusskappe insgesamt beabstandet von der Anlagescheibe angeordnet ist. Hierdurch folgt, dass sowohl der Radialabschnitt als auch der Axialabschnitt zumindest bereichsweise axial und radial beabstandet zu der Anlagescheibe verlaufen beziehungsweise angeordnet sind. Der axiale Abstand erlaubt dabei insbesondere das Aufbringen einer axialen Vorspannkraft durch die Verschlusskappe, während der radiale Abstand insbesondere den Anlagekontakt an einer Kante der Anlagescheibe und damit eine radiale Belastung vermeidet und auch eine Kerb-Wirkung oder Beschädigung bei Dauerbeanspruchung der Verschlusskappe verhindert. Ein Bereich des Winkelabschnitts ist somit sowohl radial als auch axial beabstandet zu der Anlagescheibe angeordnet. Dadurch ergibt sich eine ausgebeulte Form der Verschlusskappe in dem Winkelabschnitt, die zu einer Art Freistich für die Anlagescheibe führt.The freewheel device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over known freewheel devices that the closure cap and thus the entire freewheel device has a longer service life and at the same time ensures the full functionality of the freewheel device. The freewheel device according to the invention is characterized in that the angular section extends in a region radially and axially spaced from the contact disk. It is therefore provided that in the area in which the axial section of the angular section merges into the radial section, which in particular is oriented at least substantially perpendicular to the axial section protruding inward, the closure cap is arranged as a whole at a distance from the contact washer. This means that both the radial section and the axial section run or are arranged at least in regions axially and radially at a distance from the contact disk. The axial distance allows in particular the application of an axial pretensioning force by the closure cap, while the radial distance in particular avoids contact with an edge of the contact washer and thus a radial load and also prevents a notch effect or damage to the closure cap when under constant stress. A region of the angular section is thus arranged both radially and axially at a distance from the contact washer. This results in a bulging shape of the closure cap in the angled section, which leads to a kind of undercut for the contact washer.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verschlusskappe den äußeren Laufring und die Anlagescheibe axial vorgespannt hintergreift. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Winkelabschnitt elastisch verformt ist, um die axiale Vorspannkraft einzustellen. Der Abstand zwischen dem Radialabschnitt des Winkelabschnitts und der Stelle, an welcher die Verschlusskappe den äußeren Laufring anderendig hintergreift, definiert dabei die erreichbare Vorspannkraft.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the closure cap engages behind the outer race and the contact washer in an axially pretensioned manner. For this purpose it is provided in particular that the angle section is elastically deformed in order to set the axial pretensioning force. The distance between the radial section of the angular section and the point at which the closure cap engages behind the outer race at the other end defines the pretensioning force that can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der äußere Laufring an seiner Mantelaußenfläche wenigstens eine radiale Vertiefung aufweist, in welche die Verschlusskappe zum axialen Hintergreifen des äußeren Laufrings eingreift. Die Verschlusskappe muss somit den äußeren Laufring nicht vollständig umfassen beziehungsweise hintergreifen. Unter dem Hintergreifen des Laufrings ist auch ein Hintergreifen des Laufrings an einer beliebigen Stelle - in Axialerstreckung gesehen - zu verstehen. Durch das Vorsehen einer radialen Vertiefung an der Mantelaußenfläche wird auf einfache Art und Weise ein Axialanschlag für die Verschlusskappe zum Hintergreifen geboten. Alternativ könnte auch ein hintergreifbarer Radialvorsprung vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verschlusskappe in die Radialvertiefung einrastet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verschlusskappe zunächst bis auf den Winkelabschnitt hülsenförmig ausgebildet und auf den äußeren Laufring aufgeschoben ist, und dann durch eine anschließende plastische Verformung der Verschlusskappe, insbesondere mittels eines Reduzierrings, bereichsweise in die Radialvertiefung zum Hintergreifen des äußeren Laufrings eingebracht ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the outer race has at least one radial recess on its outer casing surface, into which the closure cap engages for axially engaging behind the outer race. The closure cap therefore does not have to completely encompass or engage behind the outer race. Gripping behind the raceway is also to be understood as engaging behind the raceway at any point - viewed in the axial extension. By providing a radial recess on the outer surface of the jacket, an axial stop for the closure cap to grip behind is provided in a simple manner. Alternatively, a radial projection that can be gripped from behind could also be provided. According to an advantageous embodiment it is provided that the closure cap engages in the radial recess. According to an alternative embodiment, it is provided that the closure cap is initially designed as a sleeve except for the angular section and pushed onto the outer raceway, and then, by subsequent plastic deformation of the closure cap, in particular by means of a reducing ring, it is introduced into the radial recess in some areas to engage behind the outer raceway is.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verschlusskappe als reduzierte Verschlusskappe ausgebildet ist. Unter einer reduzierten Verschlusskappe ist in diesem Zusammenhang einer Verschlusskappe zu verstehen, die nach dem Aufschieben auf den äußeren Laufring, wie zuvor beschrieben plastisch verformt beziehungsweise verjüngt wird, um die gewünschte Funktion zu erfüllen. Dabei erfolgt das Reduzieren bevorzugt durch Einwirkung äußerer mechanischer Kräfte, beispielsweise mittels des genannten Reduzierrings, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Wärmebehandlung.According to a preferred development of the invention it is provided that the closure cap is designed as a reduced closure cap. In this context, a reduced closure cap is understood to mean a closure cap which, after being pushed onto the outer race, is plastically deformed or tapered, as described above, in order to fulfill the desired function. The reduction is preferably carried out by the action of external mechanical forces, for example by means of the reduction ring mentioned, optionally with simultaneous heat treatment.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verschlusskappe an ihrer Mantelaußenfläche zumindest bereichsweise in dem Axialabschnitt des Winkelabschnitts einen verjüngten Durchmesser aufweist und insbesondere konisch ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage der insbesondere reduzierten Verschlusskappe die die Verschlusskappe verformenden Werkzeuge, insbesondere der Reduzierring, der axial auf die Verschlusskappe zu deren Verformung aufgeschoben wird, die Verschlusskappe nicht in dem Bereich des Winkelabschnitts radial mit einer Kraft beaufschlagen, wodurch die vorteilhafte Funktion der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung beeinträchtigt werden könnte. Durch die vorteilhafte Ausbildung wird es ermöglicht, einfache Werkzeuge zur Bearbeitung der Verschlusskappe vorzusehen, wodurch Herstellungskosten reduziert werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the closure cap has a tapered diameter on its outer jacket surface, at least in regions in the axial section of the angular section, and is in particular conical. This has the advantage that during the assembly of the, in particular, reduced closure cap, the tools deforming the closure cap, in particular the reducing ring, which is pushed axially onto the closure cap to deform it, do not apply a force radially to the closure cap in the area of the angular section, whereby the advantageous function of the freewheel device according to the invention could be impaired. The advantageous design makes it possible to provide simple tools for machining the closure cap, thereby reducing manufacturing costs.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Axialabschnitts in dem konischen Bereich von Radialabschnitt zu dem äußeren Laufring hin zunimmt. Hierdurch wird beispielsweise das Einfahren des Freilaufs in ein Werkzeug, insbesondere Reduzierring, zum Reduzieren der Verschlusskappe vereinfacht, wobei die konische Ausbildung beispielsweise auch als Zentrierung in dem Montageprozess genutzt werden kann. Mit dem Durchmesser des Axialabschnitts nimmt bevorzugt auch die Materialstärke der Verschlusskappe an dieser Stelle zu.According to a particularly preferred development of the invention it is provided that the The diameter of the axial section in the conical region of the radial section increases towards the outer race. This simplifies, for example, the retraction of the freewheel into a tool, in particular a reducing ring, for reducing the closure cap, with the conical design also being able to be used, for example, as a centering in the assembly process. With the diameter of the axial section, the material thickness of the closure cap also preferably increases at this point.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Anlagescheibe und dem äußeren Laufring eine Führungsscheibe axial verklemmt gehalten ist, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des inneren Laufrings ist. Die Führungsscheibe dient zur axialen Sicherung der Klemmrollen und ist insbesondere ausgebildet, um die Klemmrollen axial gegen einen Anschlag des äußeren Laufrings zu drängen. Die Führungsscheibe ist vorzugsweise aus einem weichen Material zur Kompensation von Fertigungstoleranzen und/oder zur Geräuschminderung ausgebildet. Der besonders gewählte Innendurchmesser dient dazu, einen radialen Anlagekontakt mit dem inneren Laufring und damit eine Reibung zu vermeiden. Der sich auch über die Führungsscheibe erstreckende Axialabschnitt der Verschlusskappe verläuft dann vorzugsweise ebenfalls radial beabstandet zu der Führungsscheibe.Furthermore, it is preferably provided that a guide disk is held axially clamped between the contact washer and the outer race, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the inner race. The guide disc serves to axially secure the pinch rollers and is designed in particular to push the pinch rollers axially against a stop on the outer race. The guide disk is preferably made of a soft material to compensate for manufacturing tolerances and / or to reduce noise. The specially selected inner diameter is used to avoid radial contact with the inner race and thus friction. The axial section of the closure cap, which also extends over the guide disk, then preferably also runs at a radial distance from the guide disk.
Die erfindungsgemäße Startervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch die oben beschriebene Ausbildung der Freilaufeinrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.The starter device according to the invention with the features of claim 8 is characterized by the design of the freewheeling device described above. This results in the advantages already mentioned.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Freilaufeinrichtung gestaltet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9 wie folgt: Zunächst werden ein innerer Laufring und ein äußerer Laufring bereitgestellt, zwischen denen in Aufnahmeräumen verlagerbare Klemmrollen angeordnet sind, wobei der innere Laufring axial zwischen einer Anlageschulter des äußeren Laufrings und einer an dem äußeren Laufring zu befestigenden Anlagescheibe gehalten wird. Weiterhin wird eine im Wesentlichen hülsenförmige Verschlusskappe bereitgestellt, die an einem Ende (anderendig) einen Winkelabschnitt mit einem radial nach innen weisenden Radialabschnitt aufweist. Die Verschlusskappe wird auf den äußeren Laufring aufgeschoben, bis der radial nach innen weisende Radialabschnitt des Winkelabschnitts die Anlagescheibe axial gegen den äußeren Laufring drängt, wobei der Winkelabschnitt derart geformt wird, dass er in einen Bereich radial und axial beabstandet zu der Anlagescheibe verläuft. Anschließend wird die Verschlusskappe an ihrem anderen Ende (einendig) bereichsweise derart insbesondere plastisch verformt, dass sie den äußeren Laufring zum Befestigen der Anlagescheibe an dem äußeren Laufring axial hintergreift. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.The inventive method for producing a corresponding freewheel device is designed with the features of
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Winkelabschnitt beim Aufschieben gegen die Anlagescheibe zur Erzeugung einer axialen Vorspannkraft zur Befestigung der Anlagescheibe elastisch verformt wird. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen.It is particularly preferably provided that the angle section is elastically deformed when it is pushed against the contact washer in order to generate an axial pretensioning force for fastening the contact washer. Further features and advantages emerge from what has been described above.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
-
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Freilaufeinrichtung einer Startervorrichtung in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung, -
2 bis5 ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Freilaufeinrichtung sowie deren Montage in mehreren Schritten.
-
1 a freewheel device of a starter device known from the prior art in a simplified longitudinal sectional view, -
2 to5 an embodiment of an advantageous freewheel device and its assembly in several steps.
Der innere Laufring
Auf der der Anlageschulter
Die Anlagescheibe
Dazu weist die Verschlusskappe
Anderendig weist die Verschlusskappe
Die vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass der Winkelabschnitt
Der axiale Freiraum bewirkt, dass die durch den Radialabschnitt
Weiterhin ist gemäß der vorteilhaften Ausbildung im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Verschlusskappe
In einem zweiten Schritt, der in
Im nächsten Schritt, der in
Durch das Eintreiben des Materials unter plastischer Verformung der Verschlusskappe
Die vorteilhafte Ausbildung der Freilaufeinrichtung
Insgesamt wird sichergestellt, dass in dem genannten Bereich des Winkelabschnitts
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