DE102013222783A1 - Rotational torque confinement clutch for vehicle e.g. motor car, has helical spring that is compressed or pulled apart along a space between plate and outer ring, in response to movement of plate - Google Patents

Rotational torque confinement clutch for vehicle e.g. motor car, has helical spring that is compressed or pulled apart along a space between plate and outer ring, in response to movement of plate Download PDF

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Abstract

The rotational torque confinement clutch (100) has a roller (104) that is slid in a space between an inner ring (102) and an outer ring (103). A helical spring (107) is located between the roller and the outer ring. A plate (105) is arranged at an inner periphery of the outer ring. The helical spring connected to the roller is compressed or pulled apart along a space between the plate and the outer ring, in response to the movement of the plate. An independent claim is included for a method for limiting the amount of torque by rotational torque confinement clutch in engine.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Kupplungen mit Drehmomentbegrenzungsfunktion.The invention relates to the field of clutches with torque limiting function.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Kraftfahrzeuge verwenden zum Anlassen des Motors beim Starten Startermotoren. Bei einem Startermotor wird der Antrieb über eine Freilaufkupplung übertragen. Die Freilaufkupplung ist zwischen dem Startermotor und dem Ritzel zum Eingriff mit dem Motorzahnkranz positioniert. Die Funktion der Freilaufkupplung besteht in der Übertragung des Antriebs auf das Ritzel, wenn der Startermotor die Antriebswelle antreibt, und dem Ausrücken des Ritzels von der Antriebswelle, sobald das Ritzel nach dem Anspringen des Motors beginnt, sich mit hohen Drehzahlen zu drehen. Die zentralen Komponenten einer Freilaufkupplung umfassen eine Schale mit zwischen einem inneren Ring und einem Ritzel über den Umfang angeordneten Rollen, wobei die Rollen entlang einem eingegrenzten Raum durch Federhalterung frei beweglich sind. Die Rollen stellen einen Reibkontakt zwischen dem inneren Ring und dem Ritzel her und übertragen somit den Antrieb vom inneren Ring auf das Ritzel und weiter auf den Motor. Sobald der Motor beginnt zu beschleunigen, ist das Ritzel nicht in der Lage, der Motordrehzahl nachzukommen und beginnt, zu schnell zu laufen, wenn der Startermotor unter abnormaler Last, während Zurückstoßen des Motors oder wenn das Fahrzeug gestartet wird, ohne dass sich das Getriebe in der Neutralstellung befindet, anlassen muss. Demzufolge erfährt das Ritzel ein sehr hohes Drehmoment. Dieses hohe Drehmoment führt bei Rückübertragung auf den Startermotor über den inneren Ring zur Beschädigung der Komponenten des Startermotors. Darüber hinaus ist das vom Ritzel erfahrene Drehmoment hoch genug, um die Rollen innerhalb des begrenzten Raums zu zerbrechen, was zur Beschädigung der Freilaufkupplung führt.Motor vehicles use starter motors to start the engine when starting. In a starter motor, the drive is transmitted via an overrunning clutch. The one-way clutch is positioned between the starter motor and the pinion for engagement with the motor sprocket. The function of the one-way clutch is to transfer the drive to the pinion when the starter motor drives the drive shaft and disengage the pinion from the drive shaft as soon as the pinion starts to rotate at high speeds after the engine starts. The central components of an overrunning clutch comprise a shell having rollers disposed circumferentially between an inner ring and a pinion, the rollers being freely movable along a confined space by spring support. The rollers make a frictional contact between the inner ring and the pinion and thus transmit the drive from the inner ring to the pinion and further to the motor. As soon as the engine begins to accelerate, the pinion is unable to meet the engine speed and starts to run too fast when the starter motor is under abnormal load, while the engine is knocking back or when the vehicle is started without the gearbox in the neutral position, must start. As a result, the pinion experiences a very high torque. This high torque leads to damage to the components of the starter motor when retransferred to the starter motor via the inner ring. In addition, the torque experienced by the pinion is high enough to break the rollers within the limited space, resulting in damage to the one-way clutch.

In der US 5706700 aus dem Stand der Technik wird über eine Freilaufkupplung für Anlasser gelehrt. Die Freilaufkupplung nach dem Stand der Technik ist dazu konstruiert, das Stoßmoment während der Überbelastung des Startermotors zu absorbieren. Beim Stand der Technik ist ein konkaver Anordnungsabschnitt zum Anordnen des Rollkörpers auf dem Innenumfang des Außenringabschnitts oder dem Außenumfang des Innenringabschnitts ausgebildet.In the US 5706700 From the prior art is taught about an overrunning clutch for starters. The prior art one-way clutch is designed to absorb the impact torque during over-loading of the starter motor. In the prior art, a concave locating portion for arranging the rolling body is formed on the inner periphery of the outer ring portion or the outer periphery of the inner ring portion.

Somit besteht ein Bedarf, die Komponenten der Freilaufkupplung vor hohen Motorlasten wie oben erwähnt zu schützen. Des Weiteren besteht auch ein Bedarf an einer Kupplung, die eine Überlastung des Startermotors verhindert und den Zahnkranz im Schwungrad durch Begrenzung des an den Startermotor angelegten Drehmoments schützt. Bei herkömmlichen Kupplungen ist eine Verhinderung der Beschädigung der Komponenten der Kupplung nicht möglich, was zu einer verkürzten Lebensdauer der Kupplungskomponenten und des Zahnkranzes im Schwungrad führt.Thus, there is a need to protect the components of the overrunning clutch from high engine loads as mentioned above. Furthermore, there is also a need for a clutch that prevents overloading the starter motor and protects the ring gear in the flywheel by limiting the torque applied to the starter motor. In conventional clutches, it is not possible to prevent the damage of the components of the clutch, resulting in a shortened life of the clutch components and the sprocket in the flywheel.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch besteht in der Verbesserung der Lebensdauer von in einer Kupplung verwendeten Rollen, indem eine Drehmomentübertragung vom Motor zum Startermotor über die Kupplung verhindert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht im Schutz des Startermotors und des Zahnkranzes im Schwungrad vor Motorüberlast während des Anlassens, wodurch die Kupplungskomponenten vor Beschädigung geschützt werden.The advantage of the present invention according to the independent claim is to improve the life of rollers used in a clutch by preventing torque transmission from the engine to the starter motor via the clutch. Another advantage of the invention is protection of the starter motor and sprocket in the flywheel from engine overload during cranking, thereby protecting the clutch components from damage.

Kurze Beschreibung der beiliegenden ZeichnungenBrief description of the accompanying drawings

Verschiedene Modi der Erfindung sind in der Beschreibung detailliert offenbart und in der beiliegenden Zeichnung dargestellt; darin zeigen:Various modes of the invention are disclosed in detail in the description and illustrated in the accompanying drawings; show in it:

1 eine Drehmomentbegrenzungskupplung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 1 a torque limiting clutch with the embodiments of the present invention;

2 eine Drehmomentbegrenzungskupplung unter Überlastbedingungen; und 2 a torque limiting clutch under overload conditions; and

3 ein Verfahren zur Begrenzung der Drehmomenthöhe durch Verwendung einer Drehmomentbegrenzungskupplung in einem Motor. 3 a method of limiting the torque level by using a torque limiting clutch in an engine.

Ausführliche Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments

1 zeigt eine Drehmomentbegrenzungskupplung 100 mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Drehmomentbegrenzungskupplung 100 umfasst ein Gehäuse 101, einen inneren Ring 102 und einen äußeren Ring 103 sowie eine oder mehrere Rollen 104. Die Rollen 104 sind zwischen dem äußeren Ring 103 und dem inneren Ring 102 über den Umfang angeordnet. Der innere Ring 102 und der äußere Ring 103 befinden sich im Gehäuse 101. Der äußere Ring 103 ist vom inneren Ring 102 radial beabstandet. Der innere Ring 102 ist auf einer Antriebswelle befestigt. Die Antriebswelle empfängt Energie von einem Startermotor. Die Energie von der Antriebswelle wird auf den inneren Ring 102 übertragen. Bei Drehung des inneren Rings 102 drehen sich auch die Rollen 104, die mit dem inneren Ring 102 in Kontakt sind, wodurch Energie auf das Ritzel übertragen wird. Der innere Ring 102 ist dazu konstruiert, sich bezüglich des äußeren Rings 103 nur in einer Richtung zu drehen. 1 shows a torque limiting clutch 100 with the embodiments of the present invention. The torque limiting clutch 100 includes a housing 101 , an inner ring 102 and an outer ring 103 and one or more roles 104 , The roles 104 are between the outer ring 103 and the inner ring 102 arranged over the circumference. The inner ring 102 and the outer ring 103 are located in the housing 101 , The outer ring 103 is from the inner ring 102 radially spaced. The inner ring 102 is mounted on a drive shaft. The drive shaft receives energy from a starter motor. The energy from the drive shaft is applied to the inner ring 102 transfer. Upon rotation of the inner ring 102 also the roles turn 104 that with the inner ring 102 are in contact, whereby energy is transmitted to the pinion. The inner ring 102 is constructed to respect the outer ring 103 only to turn in one direction.

Der äußere Ring 103 ist ein Ritzel. Das Ritzel gelangt mit dem Zahnkranz des Motors in Eingriff, wodurch ein Starten des Motors bewirkt wird. Sobald der Motor beschleunigt, erzeugt er Energie durch die Verbrennung von brennbarer Ladung. Während der Beschleunigung des Motors erhöht sich die Drehgeschwindigkeit des Ritzels stark und der Startermotor beginnt hochzudrehen. Es ist nötig, unter Überlastbedingungen den Startermotor vom Ritzel auszurücken, um eine Beschädigung der Komponenten des Startermotors zu vermeiden. Dieses Ausrücken wird durch das Variieren der Bewegung der Rollen 104, die sich zwischen dem inneren Ring 102 und dem äußeren Ring 103 befinden, erreicht.The outer ring 103 is a pinion. The pinion engages the ring gear of the engine causing the engine to start. As soon as the engine accelerates, it generates energy by burning combustible charge. During acceleration of the motor, the speed of rotation of the pinion increases greatly and the starter motor starts to turn up. It is necessary to disengage the starter motor from the pinion under overload conditions to avoid damaging the components of the starter motor. This disengagement is achieved by varying the movement of the rollers 104 that is between the inner ring 102 and the outer ring 103 are reached.

Die Rollen 104 sind dazu ausgeführt, innerhalb eines zwischen dem inneren Ring 102 und dem äußeren Ring 103 definierten Raumes zu gleiten. Die Rollen 104 gleiten innerhalb des Raumes unter Führung einer zwischen jeder der Rollen 104 und dem äußeren Ring 103 der Drehmomentbegrenzungskupplung 100 verbundenen Schraubenfeder 107. Die Spannung der Schraubenfeder 107 ermöglicht den Kontakt zwischen den Rollen 104, dem inneren Ring 102 und dem äußeren Ring 103.The roles 104 are designed to be within one between the inner ring 102 and the outer ring 103 to slide in a defined space. The roles 104 glide within the space under the guidance of one between each of the roles 104 and the outer ring 103 the torque limiting clutch 100 connected coil spring 107 , The tension of the coil spring 107 allows contact between the rollers 104 , the inner ring 102 and the outer ring 103 ,

Die Drehmomentbegrenzungskupplung 100 weist eine sich an einer Innenperipherie des äußeren Rings 103 befindende Platte 105 auf, die als Reaktion auf die Bewegung jeder der mit der Platte 105 in Kontakt stehenden Rollen 104 entlang dem Raum eine Druckfeder 106 zusammendrückt und/oder auseinanderzieht. Die Platte 105 hilft bei der Herstellung eines Reibkontakts zwischen dem Ritzel und den Rollen 104. Die Last am Ritzel bewirkt zusammen mit dem Reibkontakt zwischen der Platte 105 und der Rolle 104 eine Bewegung der Rolle 104 in einen breiteren Teil des Raumes. Der Kontakt zwischen dem inneren Ring 102 und den Rollen 104 geht somit verloren und der innere Ring 102 beginnt freizulaufen. Wenn überdies ein Fahrzeug mit eingelegtem Gang gestartet wird und das Fahrzeug angelassen wird, besteht die Gefahr einer Beschädigung des Startermotors. Dies geschieht, wenn dem Fahrzeug der Kraftstoff ausgeht und das Fahrzeug über den Startermotor gestartet werden muss. Dieser Zustand wird allgemein als Start-Stopp bezeichnet.The torque limiting clutch 100 has one on an inner periphery of the outer ring 103 located plate 105 on that in response to the movement of each one with the plate 105 in contact roles 104 along the room a compression spring 106 compresses and / or pulls apart. The plate 105 Helps to create a frictional contact between the pinion and the rollers 104 , The load on the pinion causes, together with the frictional contact between the plate 105 and the role 104 a movement of the role 104 in a wider part of the room. The contact between the inner ring 102 and the roles 104 is thus lost and the inner ring 102 starts to run free. Moreover, if a vehicle is started in gear and the vehicle is started, there is a risk of damage to the starter motor. This happens when the vehicle runs out of fuel and the vehicle has to be started via the starter motor. This condition is commonly referred to as start-stop.

2 zeigt eine Drehmomentbegrenzungskupplung 100 unter Überlastbedingungen. Die Funktion der Rollen 104 besteht darin, das Ritzel von der Antriebswelle auszurücken, wenn der Motor beginnt hochzudrehen und das Ritzel aufgrund der Überlast einen hohen Drehmomentgrad erfährt. Die Reibung zwischen dem Ritzel und der Platte 105 bewirkt, dass die Druckfeder 106 zusammengedrückt wird und die Rollen 104 in den durch das Zusammendrücken der Feder 106 erzeugten Raum gleiten. Der Kontakt zwischen den Rollen 104 und dem inneren Ring 102 ist aufgehoben. Der innere Ring 102 kann sich somit frei drehen, ohne von dem Ritzel Drehmoment zu empfangen. Die Bewegung der Rollen 104 in den Hohlraum gewährleistet, dass die Rollen 104 von der Last des Ritzels isoliert sind, und dadurch wird ein Zerbrechen der Rollen 104 vermieden. 2 shows a torque limiting clutch 100 under overload conditions. The role of the roles 104 is to disengage the pinion from the drive shaft when the engine starts to spin up and the pinion experiences a high torque level due to the overload. The friction between the pinion and the plate 105 causes the compression spring 106 is compressed and the roles 104 in the by squeezing the spring 106 glide generated space. The contact between the roles 104 and the inner ring 102 is canceled. The inner ring 102 Thus, it can rotate freely without receiving torque from the pinion. The movement of the rollers 104 in the cavity ensures that the rollers 104 are isolated from the load of the pinion, thereby breaking the rollers 104 avoided.

3 zeigt ein Verfahren zur Begrenzung der Drehmomenthöhe unter Verwendung der Drehmomentbegrenzungskupplung 100 in einem Motor. Die Druckfeder 106 wird als Reaktion auf eine Überlast an der Drehmomentbegrenzungskupplung 100 durch die Platte 105 zusammengedrückt 301. Die Rollen 104, die mit der Platte 105 in Kontakt sind, werden entlang dem Raum verschoben, um zu bewirken, dass jede der Rollen 104 in einen durch das Zusammendrücken der Feder 106 erzeugten Hohlraum gleitet. Der Raum ist zwischen dem inneren Ring 102 und dem äußeren Ring 103 innerhalb eines Gehäuses 101 der Begrenzungskupplung 100 definiert. Als Reaktion auf die Überlast am Ritzel drückt die Platte 105 die Druckfeder 106 zusammen und erzeugt dadurch einen Hohlraum, in den sich die Rolle 104 bewegt, und weiterhin trennt die Rolle 104 den inneren Ring 102 vom Ritzel. Der Abstand zwischen jeder der Rollen 104 und dem inneren Ring 102 wird vergrößert 303. Der innere Ring 102 wird, ohne Drehmoment vom äußeren Ring 103 zu erhalten, gedreht, wenn das Drehmoment am äußeren Ring 103 dem Motordrehmoment entspricht. 3 shows a method for limiting the torque level using the Drehmomentbegrenzungskupplung 100 in an engine. The compression spring 106 is in response to an overload on the torque limiting clutch 100 through the plate 105 pressed together 301 , The roles 104 that with the plate 105 are in contact, are moved along the room, to cause each of the rolls 104 in one by the compression of the spring 106 generated cavity slides. The space is between the inner ring 102 and the outer ring 103 within a housing 101 the limit clutch 100 Are defined. In response to the overload on the pinion presses the plate 105 the compression spring 106 together, thereby creating a cavity in which the role 104 moves, and continues to separate the role 104 the inner ring 102 from the pinion. The distance between each of the rollers 104 and the inner ring 102 is enlarged 303 , The inner ring 102 will, without torque from the outer ring 103 to get turned, when the torque on the outer ring 103 corresponds to the motor torque.

Es versteht sich, dass in der obigen Beschreibung erläuterte Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakter haben und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Viele derartige Ausführungsformen und andere Modifikationen sowie Änderungen der in der Beschreibung erläuterten Ausführungsform werden in Betracht gezogen. Der Schutzbereich der Erfindung wird lediglich durch den Schutzbereich der Ansprüche begrenzt.It should be understood that embodiments described in the above description are merely exemplary in nature and do not limit the scope of the present invention. Many such embodiments and other modifications as well as variations of the embodiment illustrated in the description are contemplated. The scope of the invention is limited only by the scope of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (5)

Drehmomentbegrenzungskupplung (100), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (101); einen inneren Ring (102) und einen äußeren Ring (103), die sich im Gehäuse (101) befinden, wobei der äußere Ring (103) vom inneren Ring (102) radial beabstandet ist; eine oder mehrere Rollen (104), die dazu ausgeführt sind, innerhalb eines zwischen dem inneren Ring (102) und dem äußeren Ring (103) definierten Raumes zu gleiten, wobei jede der Rollen durch eine zwischen jeder der Rollen (104) und dem äußeren Ring (103) der Drehmomentbegrenzungskupplung (100) verbundene Schraubenfeder (107) geführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass eine sich an einer Innenperipherie des äußeren Rings (103) befindende Platte (105) als Reaktion auf die Bewegung jeder der mit der Platte (105) in Kontakt stehenden einen oder mehreren Rollen (104) entlang dem Raum eine zwischen der Platte (105) und dem äußeren Ring (103) positionierte Druckfeder (106) zusammendrückt und/oder auseinanderzieht.Torque limiting clutch ( 100 ), comprising: a housing ( 101 ); an inner ring ( 102 ) and an outer ring ( 103 ) located in the housing ( 101 ), the outer ring ( 103 ) from the inner ring ( 102 ) is radially spaced; one or more roles ( 104 ), which are executed within one between the inner ring ( 102 ) and the outer ring ( 103 ), each of the rollers being separated by a space between each of the rollers ( 104 ) and the outer ring ( 103 ) of the torque limiting clutch ( 100 ) connected coil spring ( 107 ) to be led; characterized in that on an inner periphery of the outer ring ( 103 ) ( 105 ) in response to the movement of each of the with the plate ( 105 ) are in contact with one or more roles ( 104 ) along the space one between the plate ( 105 ) and the outer ring ( 103 ) positioned compression spring ( 106 ) compresses and / or pulls apart. Drehmomentbegrenzungskupplung (100) nach Anspruch 1, wobei der innere Ring (102) auf einer Antriebswelle befestigt ist.Torque limiting clutch ( 100 ) according to claim 1, wherein the inner ring ( 102 ) is mounted on a drive shaft. Drehmomentbegrenzungskupplung (100) nach Anspruch 1, wobei der äußere Ring (103) ein Ritzel ist, das einen Zahnkranz eines Motors antreibt.Torque limiting clutch ( 100 ) according to claim 1, wherein the outer ring ( 103 ) is a pinion that drives a ring gear of a motor. Drehmomentbegrenzungskupplung (100) nach Anspruch 1, wobei die Platte (105) zwischen einer der Rollen (104) und dem äußeren Ring (103) gestützt ist.Torque limiting clutch ( 100 ) according to claim 1, wherein the plate ( 105 ) between one of the roles ( 104 ) and the outer ring ( 103 ) is supported. Verfahren zur Begrenzung der Drehmomenthöhe durch die Verwendung einer Drehmomentbegrenzungskupplung (100) in einem Motor, das Folgendes umfasst: Zusammendrücken einer Druckfeder (106) durch eine Platte (105) als Reaktion auf eine Überlast an der Drehmomentbegrenzungskupplung (100); Verschieben jeder der einen oder mehreren Rollen (104) in Kontakt mit der Platte (105) entlang einem Raum, um zu bewirken, dass jede der Rollen (104) in einem durch die Druckfeder (106) erzeugten Hohlraum gleitet, wobei der Raum zwischen einem inneren Ring (102) und einem äußeren Ring (103) in einem Gehäuse (101) der Drehmomentbegrenzungskupplung (100) definiert ist. Vergrößern des Abstands zwischen jeder der einen oder mehreren Rollen (104) und dem inneren Ring (102); und Drehen des inneren Rings (102), ohne Drehmoment vom äußeren Ring (103) zu empfangen, wenn das Drehmoment am äußeren Ring (103) dem Motordrehmoment entspricht.Method for limiting the torque level through the use of a torque limiting clutch ( 100 ) in an engine, comprising: compressing a compression spring ( 106 ) through a plate ( 105 ) in response to an overload on the torque limiting clutch ( 100 ); Move each of the one or more roles ( 104 ) in contact with the plate ( 105 ) along a space to cause each of the rollers ( 104 ) in one through the compression spring ( 106 ), whereby the space between an inner ring ( 102 ) and an outer ring ( 103 ) in a housing ( 101 ) of the torque limiting clutch ( 100 ) is defined. Increasing the distance between each of the one or more roles ( 104 ) and the inner ring ( 102 ); and turning the inner ring ( 102 ), without torque from the outer ring ( 103 ) when the torque on the outer ring ( 103 ) corresponds to the motor torque.
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