DE102013226927A1

DE102013226927A1 - Freewheel with slip clutch

Info

Publication number: DE102013226927A1
Application number: DE102013226927.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Stoeckl; Stephan Kaske; Guenter Hindriks; Javier Bores
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25
Also published as: CN104728016A; CN104728016B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Freilauf (137), insbesondere auf einen Rollenfreilauf und eine elektrische Maschine (10). Der Freilauf (13) umfasst einen Außenring (132) und einen Innenring (140), zwischen denen rollenförmige Klemmkörper (138) angeordnet sind. Im Freilauf (137) ist zwischen dem Außenring (132) und einer Mitnehmerscheibe (118) eine Rutschkupplung (222) ausgebildet.The invention relates to a freewheel (137), in particular to a roller freewheel and an electric machine (10). The freewheel (13) comprises an outer ring (132) and an inner ring (140), between which roller-shaped clamping body (138) are arranged. In the freewheel (137), a slip clutch (222) is formed between the outer ring (132) and a drive plate (118).

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 30 40 074 A1 bezieht sich auf einen Rollenfreilauf für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen. Der Rollenfreilauf weist einen mit einem Andrehritzel verbundenen inneren Laufring und einen einstückig über einen Flansch mit einer Mitnehmerhülse ausgebildeten äußeren Laufring auf. Der äußere Laufring hat am Innenumfang um Winkel versetzte, exzentrisch zur Freilaufachse verlaufende Kurvenbahnen, zwischen denen Rollen und Schraubenfedern aufnehmende Räume ausgebildet sind, die wiederum durch axiale Stützelemente unterteilt sind. An diesen liegt jeweils ein Ende der Schraubenfedern an, welche seitlich an axialen Vorsprüngen des Flansches und einer die Räume verschließenden Deckscheibe geführt sind. Die Deckscheibe hat einen ihre axialen Vorsprünge verbindenden, in die Räume ragenden Ansatz, in welchem wiederum Ausnehmungen ausgebildet sind, in denen die Stützelemente enden. DE 30 40 074 A1 refers to a roller freewheel for starting devices of internal combustion engines. The roller freewheel has an inner race connected to a starter pinion and an outer race formed integrally with a cam sleeve via a flange. The outer race has on the inner circumference offset by angles, eccentric to the freewheel axis extending cam tracks between which rollers and coil springs receiving spaces are formed, which in turn are divided by axial support elements. At each of these is an end of the coil springs, which are guided laterally on axial projections of the flange and a cover plate closing the spaces. The cover plate has a connecting their axial projections, projecting into the spaces approach, in which in turn recesses are formed, in which the support elements end.

Der Rollenfreilauf gemäß DE 30 40 074 A1 hat bei Einbau in einer Startervorrichtung zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen die Aufgabe, in eine Richtung die Momentenübertragung zuzulassen und in die entgegengesetzte Richtung ein Durchrutschen bzw. ein Überholen zu ermöglichen. Durch die Auslegung des Rollenfreilaufes dahingehend, dass dieser in die erwähnte Gegenrichtung ein Durchrutschen bzw. ein Überholen ermöglicht, wird die Startervorrichtung gegen Beschädigungen geschützt. So ist ein Anforderungskriterium an Startervorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, dass diese auch bei an sich unsinnigen Betätigen, d.h. so zum Beispiel bei einer Betätigung der Startervorrichtung bei bereits mit einer höheren Drehzahl laufenden Verbrennungskraftmaschinen derartige Ereignisse beschädigungsfrei überstehen müssen. Dies geschieht in der Praxis zwar höchst selten, jedoch ist sicherzustellen, dass eine Startervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen auch solchen Belastungen standhält. The roller freewheel according to DE 30 40 074 A1 When installed in a starter device for cranking internal combustion engines has the task of allowing the torque transmission in one direction and to allow slippage or overtaking in the opposite direction. Due to the design of the roller freewheel to the effect that this allows slippage or overtaking in the opposite direction mentioned, the starter device is protected against damage. Thus, a requirement criterion for starter devices for internal combustion engines is that they must withstand such events without damaging them, even when the starter device is actuated, for example, when the internal combustion engines are already running at a higher speed. Although this happens very rarely in practice, it must be ensured that a starter device for internal combustion engines withstands such loads.

In Startervorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen werden heute die oben beschriebenen Rollenfreiläufe eingesetzt. Gemäß der Lösung aus DE 30 40 074 A1 werden Schraubenfedern eingesetzt, welche rollenförmige Elemente abstützen. Die Rolle wird über einen Keil an einem Freilaufring an einen Bund gepresst, so dass einerseits eine Momentenübertragung in eine Richtung möglich ist und in Gegenrichtung ein Durchrutschen bzw. ein Überholen sichergestellt ist. In starter devices for internal combustion engines, the roller freewheels described above are used today. According to the solution DE 30 40 074 A1 coil springs are used, which support roller-shaped elements. The role is pressed via a wedge on a freewheel ring to a collar, so that on the one hand a torque transfer in one direction is possible and in the opposite direction slipping or overtaking is ensured.

Bei Startervorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen haben jedoch auch eine höhere Zahl von Betätigungsvorgängen, d.h. Schaltzahlen beschädigungsfrei zu überdauern, die heute durch die Start-Stopp-Funktionalitäten, die zur Kraftstoffersparnis im Automobilbereich mehr und mehr Verbreitung finden, standzuhalten. Durch die Start-Stopp-Funktionalitäten bei Verbrennungskraftmaschinen bei Rotphasen von Ampeln, geschlossenen Bahnübergängen und dergleichen mehr, wird die Startervorrichtung für die Verbrennungskraftmaschine um ein Vielfaches öfter betätigt; ferner steigen die Anforderungen an die Startervorrichtung hinsichtlich eines ruhigeren und geräuschfreieren Betätigungsablaufes. Bei Startervorrichtungen treten oft Schwingungen auf, die sich gegenseitig durch Resonanzerscheinungen überlagern. Durch dieses Aufschaukeln der Schwingungen entstehen extrem hohe Lastspitzen, die einzelne Komponenten der Startervorrichtung bei Zusammentreffen ungünstiger Umstände beschädigen oder gar zerstören können.However, starter devices for internal combustion engines also have a higher number of actuations, i. Damage-free break numbers, which today by the start-stop functionalities, which find more and more widespread to save fuel in the automotive sector, to withstand. Due to the start-stop functionality in internal combustion engines at red phases of traffic lights, closed level crossings and the like, the starter device for the internal combustion engine is operated many times more often; Furthermore, the requirements for the starter device with respect to a quieter and quieter operation process increase. In starter devices often occur vibrations that overlap each other by resonance phenomena. This rocking of the vibrations results in extremely high load peaks, which can damage or even destroy individual components of the starter device in the event of unfavorable circumstances.

Um diesen mechanischen Belastungsspitzen bei Zusammentreffen ungünstiger Umstände Rechnung zu tragen, werden insbesondere Freiläufe von Startervorrichtungen zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen mit langbauenden zylindrischen Rollen ausgestattet oder mit großen Freiläufen ausgerüstet. Große Freiläufe weisen eine relativ hohe Wandstärke auf, was den Platzbedarf einer derartigen Startervorrichtung erhöht. In order to take account of these mechanical load peaks in the event of unfavorable circumstances, in particular freewheels of starter devices for starting internal combustion engines are equipped with long-running cylindrical rollers or equipped with large freewheels. Large freewheels have a relatively high wall thickness, which increases the space requirement of such a starter device.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Freilauf, beispielsweise ein Rollenfreilauf für Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen, bei dem die Momentenübertragung von dem Andrehritzel, welches auf einer Antriebswelle gelagert ist, über als Rollen ausgebildete Klemmkörper an einen äußeren Freilaufring übertragen wird. Dabei wird das Prinzip der Keilbahn, welches sich in der Praxis sehr bewährt hat, beibehalten. Erfindungsgemäß erfolgt die Weitergabe des über die Antriebswelle bzw. das Andrehritzel in den Rollenfreilauf eingeleiteten Drehmomentes über eine Scheibe, die durch mindestens ein Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder oder ein Tellerfedernpaket beaufschlagt ist, sowie eine Mitnehmerscheibe. Die Baugruppe aus der Scheibe und der Mitnehmerscheibe wird durch Einbau des mindestens einen Federelementes, beispielsweise eine Tellerfeder oder ein Tellerfedernpaket gespannt, wobei diese Vorspannung durch Kapselung der Baugruppe aus den genannten Elementen durch Vorsehen einer Verschlusskappe aufrechterhalten wird. According to the invention, a freewheel, for example, a roller freewheel for internal combustion engines is proposed, in which the torque transmission is transmitted from the starting pinion, which is mounted on a drive shaft, designed as rollers clamping body to an outer freewheel ring. Here, the principle of the wedge track, which has proven very successful in practice, maintained. According to the disclosure of the introduced via the drive shaft or the starting pinion in the roller freewheel torque via a disc which is acted upon by at least one spring element, such as a plate spring or a disc spring package, and a drive plate. The assembly of the disc and the drive plate is stretched by installing the at least one spring element, such as a plate spring or a cup spring package, this bias is maintained by encapsulating the assembly of said elements by providing a closure cap.

Bevorzugt wird durch die Verschlusskappe die aufrechtzuerhaltende Vorspannung der Baugruppe so gewählt, dass diese oberhalb des nötigen Freilaufübertragungsmomentes liegt und gerade – unter Einkalkulierung einer Sicherheit – unterhalb des Drehmomentes liegt, bei dem der Freilauf ansonsten versagte. Durch die Wahl der Vorspannung kann das nötige Freilaufübertragungsmoment sichergestellt werden und es ist des Weiteren sichergestellt, dass der Freilauf dann durchrutscht, sobald das zulässige Grenzdrehmoment erreicht ist, so dass Funktionstüchtigkeit des Freilaufes und dessen Schutzfunktion für die weiteren Komponenten der Startervorrichtung auch bei höchsten Lastspitzen, die sich im ungünstigsten Fall durch Resonanzüberhöhung von Drehmomenten einstellen können, gewährleistet ist. Preferably, the cap to be maintained bias of the assembly is chosen so that it is above the necessary freewheel transmission torque and just - taking into account a security - is below the torque at which the freewheel otherwise failed. By choosing the bias voltage the necessary freewheel transmission torque can be ensured and it is further ensured that the freewheel then slips when the allowable limit torque is reached, so that functionality of the freewheel and its protective function for the other components of the starter device even at peak load peaks in the worst case can be adjusted by resonance increase of torques, is guaranteed.

Die Vorspannung, welche durch die Verschlusskappe aufrechtzuerhalten ist, kann beeinflusst werden durch Anzahl und Steifigkeit der einzusetzenden Federelemente, die Bauraumgestaltung des mindestens einen Federelementes bzw. eine Verprägkraft bzw. die Montagekraft bei der Montage. The bias, which is to be maintained by the closure cap, can be influenced by the number and rigidity of the spring elements to be used, the space design of the at least one spring element or an embossing force or the mounting force during assembly.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht den Einsatz kleinerer Freiläufe, insbesondere an Startervorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, deren Einbaulage am Motorraum von Verbrennungskraftmaschinen höchst prekär ist, da um jeden Zentimeter bzw. Millimeter Bauraum gerungen wird. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich kleinere Freiläufe verwenden, die jedoch auch selten auftretende Spitzenlasten, so zum Beispiel einen Stoppschlag sowie überlagernde Resonanzen abfangen können und die Durchrutschfunktion des Freilaufes gewährleistet ist, ohne dass dieser beschädigt wird, etwa durch einen Bruch eines rollenförmig ausgebildeten Klemmkörpers. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann eine Dimensionierung des Freilaufes nicht auf das maximale Moment erfolgen, sondern auf ein Moment, welches lediglich geringfügig über dem Arbeitspunkt des Freilaufes liegt, d.h. über dem Punkt, an dem der Freilauf gerade noch nicht durchrutscht. The proposed solution according to the invention allows the use of smaller freewheels, in particular to starter devices for internal combustion engines whose installation position on the engine compartment of internal combustion engines is highly precarious, as is struggling for every centimeter or millimeter of space. By the proposed solution according to the invention, smaller freewheels can be used, but can also intercept rarely occurring peak loads, such as a stop impact and superimposed resonances and the slip function of the freewheel is ensured without this being damaged, such as a breakage of a roller-shaped clamp body , By the solution proposed by the invention, a dimensioning of the freewheel can not be made to the maximum moment, but to a moment which is only slightly above the operating point of the freewheel, i. above the point where the freewheel is just not slipping.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen eingehender beschrieben.The invention will be described in more detail with reference to the drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine Ansicht eines Freilaufes gemäß des Standes der Technik, 1 a view of a freewheel according to the prior art,

2 einen Längsschnitt durch eine Startervorrichtung, 2 a longitudinal section through a starter device,

3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß vorgeschlagenen Freilauf, insbesondere einen Rollenfreilauf. 3 a section through a proposed inventions freewheel, in particular a roller freewheel.

1 zeigt die Ansicht eines Freilaufes gemäß des Standes der Technik. 1 shows the view of a freewheel according to the prior art.

Der Darstellung gemäß 1 ist zu entnehmen, dass ein Freilauf 137 gemäß des Standes der Technik zwischen einem Außenring 132, der mit einer Keilbahn 210 versehen ist, und einer Lauffläche eines Innenringes 140 rollenförmig ausgebildete zylindrische Klemmkörper 138 aufweist. Im unteren Teil der 1 ist die Außenverzahnung eines Andrehritzels 22 erkennbar. Eine Lauffläche des Innenringes 140 ist durch Bezugszeichen 212 identifiziert. Der in 1 in einer Draufsicht dargestellte Freilauf 137 ermöglicht eine Drehmomentübertragung vom Innenring 140 an den Außenring 132 bei einer Bewegung im Uhrzeigersinn und bei einer Bewegung entgegen des Uhrzeigersinnes eben nicht. The representation according to 1 it can be seen that a freewheel 137 according to the prior art between an outer ring 132 with a wedge track 210 is provided, and a running surface of an inner ring 140 roll-shaped cylindrical clamping body 138 having. In the lower part of the 1 is the external toothing of a starter pinion 22 recognizable. A running surface of the inner ring 140 is by reference numerals 212 identified. The in 1 in a plan view illustrated freewheel 137 allows torque transmission from the inner ring 140 to the outer ring 132 when moving in a clockwise direction and in a counterclockwise movement just not.

2 zeigt eine Startvorrichtung 10 im Längsschnitt. 2 shows a starting device 10 in longitudinal section.

Die Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16 auf, der beispielsweise als Relais oder als Starterrelais beschaffen ist. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es in einen Zahnkranz 25 einer in 2 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eingespurt ist. The starting device 10 For example, has a starter motor 13 and a Vorspuraktuator 16 on, for example, is designed as a relay or as a starter relay. The starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are on a common drive end shield 19 attached. The starter motor 13 Functionally, it serves as a starter pin 22 when driving it into a sprocket 25 one in 2 Not shown internal combustion engine is eingespurt.

Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang beispielsweise Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. The starter motor 13 has a pole tube as a housing 28 on, on its inner circumference, for example, pole shoes 31 carries, each from a field winding 34 are wrapped.

Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und ein in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten am Innenumfang des als Gehäuse dienenden Polrohrs 28 Dauermagnete, Permanentmagnete eingesetzt werden.The pole shoes 31 in turn surround an anchor 37 that made a slats 40 built anchor package 43 and one in grooves 46 arranged armature winding 49 having. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34 could on the inner circumference of serving as a housing pole tube 28 Permanent magnets, permanent magnets are used.

Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 der Polschuhe 31 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs verteilt angeordnet sind, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise zwei, drei oder vier Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.The anchor package 43 is on a drive shaft 44 pressed. At the Andrehritzel 22 opposite end of the drive shaft 44 is furthermore a commutator 52 attached, among other things, from individual Kommutatorlamellen 55 is constructed. The commutator bars 55 are in known manner with the armature winding 49 electrically connected in such a way that when the commutator bars are energized 55 through carbon brushes 58 a rotary motion of the anchor 37 in the pole tube 28 results. One between the electric drive 16 and the starter motor 13 arranged power supply 61 supplies both the carbon brushes when switched on 58 as well as the excitation winding 34 the pole shoes 31 With Electricity. The drive shaft 44 is commutator side with a shaft journal 64 in a plain bearing 67 supported, which in turn in a Kommutatorlagerdeckel 70 is held stationary. The commutator bearing cover 70 turn is by tie rods 73 , Which are distributed over the circumference of the pole tube, such as screws, for example, two, three or four pieces, in the drive end shield 19 attached. It supports the pole tube 28 at the drive end plate 19 off and the commutator bearing cover 70 at the pole tube 28 ,

In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines Umlaufgetriebes, beispielsweise eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenrädern 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem daran angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 198 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. In drive direction closes to the anchor 37 a sun wheel 80 on, the part of a planetary gear, for example a planetary gear 83 is. The sun wheel 80 is from several planet wheels 86 surrounded, usually three planet wheels 86 that by rolling bearings 89 on axle journal 92 are supported. The planet wheels 86 roll in a ring gear 95 off, in the pole tube 28 is stored outside. Towards the output side closes to the planetary gears 86 a planet carrier 98 in which the axle journals 92 are included. The planet carrier 98 will turn into an interim storage 101 and a sliding bearing arranged thereon 104 stored. The interim storage 101 is designed pot-shaped, that in this both the planet carrier 98 as well as the planet wheels 86 are included. Furthermore, in cup-shaped intermediate storage 101 the ring gear 95 arranged, which ultimately by a cover 107 opposite the anchor 37 closed is. Also the interim storage 101 supports with its outer circumference on the inside of the pole tube 28 from. The anchor 37 indicates that of the commutator 52 opposite end of the drive shaft 44 another shaft journal 110 on, who also in a plain bearing 113 is included. The plain bearing 113 in turn is in a central hole of the planet carrier 198 added. The planet carrier 98 is integral with the output shaft 116 connected. The output shaft 116 is with her from the interim storage 101 opposite end 119 in another camp 122 , which in the drive end shield 19 is fixed, supported.

Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Welle-Nabe-Verbindung 128 ist. Die Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 eines Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) umfasst des Weiteren einen Innenring 140, der radial innerhalb des Außenringes 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind rollenförmige Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem und dem Außenring 140 bzw. 132 eine relative Drehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 nur in eine Richtung. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 122 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten auch permanentmagnetisch erregte Pole eingesetzt werden. The output shaft 116 is divided into different sections: So follows the section that is in the plain bearing 104 of the interim storage 101 is arranged, a section with a straight toothing 125 (Internal toothing), which is part of a shaft-hub connection 128 is. The shaft-hub connection 128 allows in this case the axially rectilinear sliding of a driver 131 , The driver 131 is sleeve-like extension, which is integral with a cup-shaped outer ring 132 a freewheel 137 connected is. The freewheel 137 (Richtgesperre) further includes an inner ring 140 that is radially inward of the outer ring 132 is arranged. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 are roller-shaped clamp body 138 arranged. The clamp body 138 prevent in cooperation with the and the outer ring 140 respectively. 132 a relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction. In other words: the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between the inner ring 140 and the outer ring 132 only in one direction. In the embodiment according to 2 is the inner ring 140 integral with the starter pinion 122 and its helical toothing 143 (External helical teeth) executed. The starter pin 22 Alternatively, it can be designed as a straight-toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34 could also permanent magnetically excited poles are used.

Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. ein linear beweglicher Anker 168 haben die Aufgabe, mittels eines Zugelementes 187 einen im Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190 ist üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt und umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken zwei Scheiben 193 und 194 jeweils an ihrem Außenumfang, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 an eine in 2 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine einzuspuren. The electric Vorspuraktuator 16 or a linearly movable anchor 168 have the task by means of a tension element 187 one in the drive end plate 19 rotatably arranged lever 190 to move. The lever 190 is usually designed as a fork lever and surrounds two discs not shown here two discs 193 and 194 in each case on its outer circumference, around a driving ring clamped between these 197 to the freewheel 137 towards the resistance of the spring 200 to move and thereby the starter pinion 22 in the sprocket 25 to an in 2 einzuspuren not shown internal combustion engine.

Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der elektrische Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier ebenfalls nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 stellt einen Anschluss für den elektrischen Startermotor 13 dar, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 und einer Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 umfasst eine Wicklung 1612, die Schalteinrichtung 161 eine weitere Wicklung 165. Die Wicklung 162 der Schubeinrichtung 160 und die Wicklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Subsequently, the Einspurmechanismus will be discussed. The electric Vorspuraktuator 16 has a bolt 150 on, which represents an electrical contact and in the case of being installed in the vehicle to the positive pole of an electric starter battery, which is also not shown here, is connected. The bolt 150 is through a lid 153 passed. A second bolt 152 provides a connection for the electric starter motor 13 that's about the power supply 61 (thick wire) is supplied. The lid 153 closes a housing 156 made of steel, which by means of several fasteners 159 (Screws) on the drive end plate 19 is attached. In the electric Vorspuraktuator 16 is a push device 160 for exerting a tensile force on the fork lever 190 and a switching device 161 arranged. The pushing device 160 includes a winding 1612 , the switching device 161 another winding 165 , The winding 162 the pushing device 160 and the winding 165 the switching device 161 each effect in the on state, an electromagnetic field, which flows through various components.

Der linear bewegliche Anker 168 umfasst eine Schubstange 174; ferner ist im linear beweglichen Anker 168 ein Schaltbolzen bzw. eine Schaltachse 177 ausgebildet. Diese ist von einer Feder umschlossen. Die Schaltachse 177 ist im Ankerrückschluss 171 gelagert, der eine Kontaktbrücke 184 aufweist, mit welchem Kontakte 180 bzw. 181 miteinander kontaktiert. Die Welle-Nabe-Verbindung 128 kann statt mit einer Geradverzahnung 125 auch mit einer Steilgewindeverzahnung ausgestattet sein. Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach a) das Andrehritzel 22 schräg verzahnt ist und die Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist, b) das Andrehritzel schräg verzahnt ist und Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist oder c) das Andrehritzel 122 geradverzahnt ausgeführt ist und die Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist. The linearly movable anchor 168 includes a push rod 174 ; Further, in the linearly movable armature 168 a switching pin or a switching axis 177 educated. This is enclosed by a spring. The switching axis 177 is in the anchor conclusion 171 stored, which is a contact bridge 184 having, with which contacts 180 respectively. 181 contacted each other. The shaft-hub connection 128 can take place with a spur gear 125 also be equipped with a steep thread toothing. There are the combinations possible, after which a) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 a straight toothing 125 has, b) the starting pinion is helical and shaft-hub connection 128 has a steep thread toothing or c) the starter pinion 122 is straight teeth and the shaft-hub connection 128 has a steep thread toothing.

Der Darstellung gemäß 3 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Freilauf zu entnehmen. The representation according to 3 is to take a section through an inventively designed freewheel.

Auch bei dem in 3 dargestellten, erfindungsgemäß ausgebildeten Freilauf 137 handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenfreilauf; die Klemmkörper 138, die zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 angeordnet sind, sind vorzugsweise rollenförmig, d.h. zylinderförmig beschaffen. Aus der Darstellung gemäß 3 geht des Weiteren hervor, dass der Innenring 140 Teil des Andrehritzels 122 ist. Der Innenring 140 kann auch alternativ in eine Antriebswelle übergehen, die dann per Steilgewinde das Ritzel antreibt. Die Lauffläche des Innenringes 140 des Freilaufes 137 gemäß der Darstellung in 3 ist durch Bezugszeichen 212 identifiziert. Oberhalb und damit radial außerhalb des Klemmkörpers 138 befindet sich der Außenring 132, an dem eine Scheibe 214 ausgebildet sein kann, die eine Stirnseite des Freilaufes 137 überdeckt. Die Scheibe 214 kann Teil des Außenringes 132 sein, oder als separates Bauteil ausgeführt sein und trennt den Freilauf 137 von einem Federelement oder einem Federpaket 216.Also at the in 3 illustrated, inventively designed freewheel 137 it is preferably a roller freewheel; the clamp body 138 between the inner ring 140 and the outer ring 132 are arranged, are preferably roll-shaped, ie cylindrically procured. From the illustration according to 3 goes further, that the inner ring 140 Part of the Andrehritzels 122 is. The inner ring 140 Alternatively, it can pass into a drive shaft, which then drives the pinion via a steep thread. The tread of the inner ring 140 of the freewheel 137 as shown in 3 is by reference numerals 212 identified. Above and thus radially outside of the clamp body 138 is the outer ring 132 on which a disc 214 may be formed, the one end of the freewheel 137 covered. The disc 214 can be part of the outer ring 132 be, or be designed as a separate component and separates the freewheel 137 from a spring element or a spring package 216 ,

Im Freiraum zwischen der Scheibe 214 und einer Stirnseite einer Mitnehmerscheibe 218 befindet sich das mindestens eine Federelement 216. Das mindestens eine Federelement 216 ist in der Darstellung gemäß 3 als Tellerfeder ausgebildet. Anstelle einer Tellerfeder kann auch ein Tellerfedernpaket zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Übertragungsscheibe 214 und der Mitnehmerscheibe 218 ausgebildet sein. Wie aus der Schnittdarstellung gemäß 3 hervorgeht, umfasst die Mitnehmerscheibe 218 mindestens einen stiftförmig ausgebildeten Mitnehmer 224. Falls der erfindungsgemäße Freilauf 137 als ortsfester Freilauf ausgebildet sein soll, bedeutet dies, dass der Mitnehmer 224 bspw. eine Achse zur Aufnahme eines Planetenrades eines Planetenegetriebes ist.In the space between the disc 214 and a front side of a drive plate 218 is the at least one spring element 216 , The at least one spring element 216 is in the illustration according to 3 designed as a plate spring. Instead of a plate spring can also be a disc spring package between the opposite end faces of the transfer disc 214 and the drive disc 218 be educated. As from the sectional view according to 3 shows, includes the drive plate 218 at least one pin-shaped driver 224 , If the freewheel invention 137 should be designed as a stationary freewheel, this means that the driver 224 For example, an axis for receiving a planetary gear of a planetary gear is.

Die Baueinheit aus Außenring 132, dem mindestens einen Federelement 216 und der Mitnehmerscheibe 214, die von einer gemeinsamen Verschlusskappe 220 überdeckt werden, stellt eine Rutschkupplung 222 dar. Durch die gemeinsame Verschlusskappe 220 werden die Stirnseite des Außenringes 132, das mindestens eine Federelement 216 sowie die Mitnehmerscheibe 218 umschlossen und vorgespannt. Durch die Verschlusskappe 220 kann in vorteilhafter Weise eine Vorspannung aufgebaut und aufrechterhalten werden. Die Vorspannung wird in vorteilhafter Weise so gewählt, dass diese oberhalb des benötigten Übertragungsdrehmomentes des Freilaufes 137 liegt und unterhalb des Drehmomentes liegt, bei dem der Freilauf 137 beschädigt würde. Bei Erreichen dieses Drehmomentes rutschte der Freilauf durch Wirkung der Rutschkupplung 222 durch, d.h. eine gemeinsame Drehbewegung zwischen der Übertragungsscheibe 214 und der Stirnseite der Mitnehmerscheibe 218 wäre in diesem Falle aufgehoben, so dass eine Übertragung unzulässig hoher mechanischer Spannungsspitzen in die dem mindestens einen Mitnehmerstift 224 nachgeschalteten Komponenten der elektrischen Maschine 10, insbesondere ausgebildet als Startervorrichtung zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen, ausgeschlossen werden kann. Zur Beeinflussung der Vorspannkraft, können eine oder beide der einander zuweisenden Stirnseiten der Übertragungsscheibe 214 bzw. der Mitnehmerscheibe 218 mit einem die zu übertragenden Reibkräfte in vorteilhafter Weise erhöhenden Belag oder einer dementsprechenden Beschichtung versehen werden. Anstelle des hier dargestellten stiftförmigen Mitnehmers 224 können am Umfang der Mitnehmerscheibe 218 auch eine größere Anzahl von stift- oder stabförmig ausgebildeten Mitnehmern 224 angeordnet werden. Je nach zur Verfügung stehenden Bauraums zwischen im Bereich der Rutschkupplung 222 zwischen der Übertragungsscheibe 214 und der Mitnehmerscheibe 218 können auch eine Anzahl von Federelementen 216 eingebaut werden. Der Außenring 132 mit daran aufgenommener Scheibe 214, das mindestens eine Federelement 216, die Mitnehmerscheibe 218, die gemeinsame Verschlusskappe 220, über welche die Vorspannung aufrechterhalten wird, stellen eine vormontierbare Baugruppe dar. Die Mitnehmerscheibe 218 kann auch Teil eines axial beweglichen Freilaufs 137 sein. Dann ist die Mitnehmerscheiber 218 nicht mit einem Mitnehmerstift 224 sondern mit einem rohrförmigen Stutzen als Mitnehmer ausgeführt, der üblicherweise und vorzugsweise mit einem Innensteilgewinde einer Steilgewindekupplung ausgestattet ist.The assembly of outer ring 132 , the at least one spring element 216 and the drive disc 214 coming from a common cap 220 be covered, provides a slip clutch 222 Through the common cap 220 become the front side of the outer ring 132 that has at least one spring element 216 as well as the driving disc 218 enclosed and biased. Through the cap 220 can be constructed and maintained in an advantageous manner, a bias voltage. The bias is advantageously chosen so that these above the required transmission torque of the freewheel 137 is below the torque and at which the freewheel 137 would be damaged. Upon reaching this torque, the freewheel slipped by the action of the slip clutch 222 by, ie a common rotational movement between the transfer disc 214 and the end face of the drive plate 218 would be canceled in this case, so that a transfer of impermissibly high mechanical stress peaks in the at least one driving pin 224 Downstream components of the electrical machine 10 , in particular designed as a starter device for cranking internal combustion engines, can be excluded. To influence the biasing force, one or both of the mutually facing end faces of the transfer disc 214 or the drive plate 218 be provided with a to be transferred frictional forces in an advantageous manner increasing coating or a corresponding coating. Instead of the pin-shaped driver shown here 224 can be on the perimeter of the drive disc 218 also a larger number of pin or rod-shaped drivers 224 to be ordered. Depending on the available installation space between in the area of the slip clutch 222 between the transfer disc 214 and the drive disc 218 You can also use a number of spring elements 216 to be built in. The outer ring 132 with disc recorded on it 214 that has at least one spring element 216 , the driving disc 218 , the common cap 220 , via which the bias voltage is maintained, represent a preassembled assembly. The drive plate 218 can also be part of an axially movable freewheel 137 be. Then is the Mitnehmerscheiber 218 not with a driver 224 but designed with a tubular nozzle as a driver, which is usually and preferably equipped with an internal thread part of a coarse-thread coupling.

Die Vorspannkraft, welche durch die gemeinsame Verschlusskappe 220 erzeugt werden kann, kann durch die Auswahl des mindestens einen Federelementes 216 bzw. durch die Anzahl der verbauten Federelemente 216, der Bauraumgestaltung des mindestens einen Federelementes 216 oder durch eine Vorprägekraft bzw. Krafteinwirkung bei der Montage beeinflusst werden. The preload force, which is due to the common cap 220 can be generated by the selection of the at least one spring element 216 or by the number of installed spring elements 216 , The space design of the at least one spring element 216 or influenced by a pre-embossing force or force during assembly.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Freilauf 137 kann in vorteilhafterweise erreicht werden, dass die Baugröße von Freiläufen 137 begrenzt bleibt und trotzdem auftretende Spitzenbelastungen, wie beispielsweis einen Stoppschlag oder sich in ungünstigen Fällen überlagernde Resonanzschwingungen, die zu unzulässig hohen mechanischen Belastungen führen könnten, abgefangen werden. Die Rutschkupplung 220, den Außenring 132 mit Scheibe 214, das mindestens eine Federelement 216 sowie die Mitnehmerscheibe 218 umfassend, rutscht bei Spitzenlasten durch, ohne dass Bauteile beschädigt werden. In vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Freilauf 137 nicht auf das maximal übertragbare Moment auszulegen, sondern nur auf einen Moment, was nur unwesentlich über dem des Arbeitspunktes des Freilaufs 137 liegt. By the inventively proposed freewheel 137 can be achieved in an advantageous manner that the size of freewheels 137 remains limited and still occurring peak loads, such as a stop impact or in unfavorable cases superimposed resonant vibrations that could lead to unacceptably high mechanical loads are intercepted. The slip clutch 220 , the outer ring 132 with disc 214 that has at least one spring element 216 as well as the driving disc 218 comprehensive, slips through at peak loads, without damage to components. Advantageously, the invention proposed freewheel 137 not to interpret the maximum transmittable moment, but only for a moment, which is only slightly above that of the operating point of the freewheel 137 lies.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3040074 A1 [0001, 0002, 0003]

Claims

Freewheel ( 137 ), in particular roller freewheel for an electric machine ( 10 ) with an outer ring ( 132 ) and an inner ring ( 140 ) between which clamping bodies ( 138 ) are arranged, characterized in that in the freewheel ( 137 ) a slip clutch ( 222 ) between the outer ring ( 132 ) and a drive disc ( 218 ) is trained.

Freewheel ( 137 ) according to claim 1, characterized in that the slip clutch ( 222 ) at least one spring element ( 216 ).

Freewheel ( 137 ) according to the preceding claim, characterized in that the at least one spring element ( 216 ) is a plate spring or is formed by a number of disc springs.

Freewheel ( 137 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer ring ( 132 ) a disk ( 214 ) or this a separate disc ( 214 ) assigned by the at least one spring element ( 216 ) or a spring package is acted upon.

Freewheel ( 137 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the disc ( 214 ) an end face of the clamping body ( 138 ) covered.

Freewheel ( 137 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring element ( 216 ) between the disc ( 214 ) of the outer ring ( 132 ) and the drive plate ( 218 ) is arranged.

Freewheel ( 137 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer ring ( 132 ), the at least one spring element ( 216 ) and the drive plate ( 218 ) for adjusting a biasing force of a common cap ( 220 ) are enclosed.

Freewheel ( 137 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer ring ( 132 ) with disc ( 214 ), the at least one spring element ( 216 ), the driving disc ( 218 ) and the cap ( 220 ) are a preassembled module.

Electric machine ( 10 ), in particular starter device for cranking internal combustion engines with a starter pinion ( 22 ) and a freewheel ( 137 ), a Vorspuraktuator ( 16 ) and a starter motor ( 13 ), characterized in that the freewheel ( 137 ) a slip clutch ( 222 ) having.

Electric machine ( 10 ) according to the preceding claim, characterized in that an outer ring ( 132 ) of the freewheel ( 137 ) at least one spring element ( 216 ) and a driving disc ( 218 ) for adjusting a biasing force of a common cap ( 220 ) are enclosed.