DE102014225522A1 - Freewheel device for a starting device - Google Patents
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Abstract
Eine Freilaufeinrichtung für eine Startvorrichtung weist einen Mitnehmer auf, der über Stützrollen mit einer Welle verbunden ist. Am Mitnehmer und an der Stirnseite der Welle sind ein zylindrischer Zentrierzapfen und eine den Zentrierzapfen aufnehmende Ausnehmung angeordnet.A freewheel device for a starting device has a driver, which is connected via support rollers with a shaft. At the driver and on the front side of the shaft, a cylindrical centering pin and a centering pin receiving recess are arranged.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufeinrichtung für eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a freewheel device for a starting device for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Freilaufeinrichtung für eine Startvorrichtung so auszubilden, dass über einen langen Betriebszeitraum eine exakte radiale Relativpositionierung zwischen einem Mitnehmer und einer Welle der Freilaufeinrichtung gewährleistet ist.The invention is based on the object with simple constructive measures a freewheel device for a starting device in such a way that over a long period of operation an exact radial relative positioning between a driver and a shaft of the freewheel device is guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung wird in Startvorrichtungen eingesetzt, mit denen Brennkraftmaschinen gestartet werden können. Die Freilaufeinrichtung ist hierbei im Übertragungsweg zwischen einem Startermotor und einem Starterritzel angeordnet und gewährleistet eine Bewegungsübertragung von der Rotorwelle auf das Starterritzel. Sobald jedoch nach dem Starten der Brennkraftmaschine die Drehgeschwindigkeit eines Zahnkranzes der Brennkraftmaschine die Drehgeschwindigkeit des antreibenden Starterritzels überholt, wird die kinematische Kopplung zwischen dem Mitnehmer und der Welle der Freilaufeinrichtung aufgehoben, um eine Schädigung des Startermotors zu verhindern.The freewheel device according to the invention is used in starting devices with which internal combustion engines can be started. The freewheel device is in this case arranged in the transmission path between a starter motor and a starter pinion and ensures a transmission of motion from the rotor shaft to the starter pinion. However, as soon as after starting the internal combustion engine, the rotational speed of a ring gear of the internal combustion engine overtakes the rotational speed of the driving starter pinion, the kinematic coupling between the driver and the shaft of the freewheel device is released to prevent damage to the starter motor.
Die Startvorrichtung, in der die Freilaufeinrichtung eingesetzt wird, umfasst neben dem Startermotor und dem Starterritzel sowie der zwischengeschalteten Freilaufeinrichtung vorteilhafterweise auch ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, das sich insbesondere unmittelbar an der Abtriebsseite des Startermotors befindet und die Antriebsbewegung der Rotorwelle des Startermotors untersetzt. Auf der Abtriebsseite des Getriebes befindet sich die Freilaufeinrichtung, deren Mitnehmer drehfest mit einem abtriebsseitigen Bauteil des Getriebes verbunden ist. Im Antriebsfall wird die Antriebsbewegung über den Mitnehmer und Stützrollen auf die Welle übertragen, welche das Starterritzel antreibt.The starting device in which the freewheel device is used, in addition to the starter motor and the starter pinion and the intermediate freewheel device advantageously also includes a transmission, such as a planetary gear, in particular directly on the output side of the starter motor and the drive movement of the rotor shaft of the starter motor stocky. On the output side of the transmission is the freewheel device whose driver is rotatably connected to a driven-side component of the transmission. In the drive case, the drive movement is transmitted via the driver and support rollers on the shaft, which drives the starter pinion.
Gegebenenfalls ist das Starterritzel zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition zu verstellen, in der das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht. Die Verstellbewegung des Starterritzels wird vorzugsweise über ein elektromagnetisches Starterrelais durchgeführt, das einen axial verschieblichen Hubanker aufweist, dessen Bewegung über ein Koppelelement wie zum Beispiel einen Gabelhebel auf das Starterritzel übertragen wird. Die Verstellbewegung des Starterritzels ist beispielsweise eine axiale Bewegung parallel zur Motorlängsachse des Startermotors. Bei der axialen Verstellbewegung führt das Starterritzel zweckmäßigerweise eine überlagerte Rotationsbewegung durch, indem das Starterritzel über ein Steilgewinde auf der Welle der Freilaufeinrichtung aufsitzt. Die überlagerte Rotationsbewegung erleichtert das Einspuren in den Zahnkranz. Optionally, the starter pinion is to be adjusted between a retracted non-functional position and an advanced engaged position in which the starter pinion is in engagement with the ring gear of the internal combustion engine. The adjustment movement of the starter pinion is preferably carried out via an electromagnetic starter relay having an axially displaceable lifting armature, the movement of which is transmitted via a coupling element such as a fork lever on the starter pinion. The adjusting movement of the starter pinion is, for example, an axial movement parallel to the motor longitudinal axis of the starter motor. During the axial adjustment movement, the starter pinion expediently performs a superimposed rotational movement in that the starter pinion rests on the shaft of the freewheel device via a coarse thread. The superimposed rotational movement facilitates the meshing in the sprocket.
Bei der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung weisen der Mitnehmer und die Welle eine Ausnehmung sowie einen zylindrischen Zentrierzapfen auf, wobei Ausnehmung und Zentrierzapfen sich jeweils in Achsrichtung – bezogen auf die Rotationsachse – erstrecken und ineinandergreifen. In the freewheel device according to the invention, the driver and the shaft on a recess and a cylindrical centering, wherein recess and centering each in the axial direction - with respect to the axis of rotation - extend and engage.
Diese Ausführung gewährleistet eine exakte koaxiale Ausrichtung von Mitnehmer und Welle der Freilaufeinrichtung. Der Zentrierzapfen ist vorteilhafterweise spielfrei in der Ausnehmung aufgenommen. Im Antriebsfall – bei einer Übertragung von Antriebsmoment vom Mitnehmer auf die Welle – führen die Bauteile keine Relativbewegung zueinander aus. Nur im Freilauffall kann sich die Welle relativ zu dem Mitnehmer verdrehen, so dass auch der Zentrierzapfen sich in der Ausnehmung dreht.This design ensures an exact coaxial alignment of driver and shaft of the freewheel device. The centering pin is advantageously received without play in the recess. In the drive case - in a transmission of drive torque from the driver to the shaft - the components perform no relative movement to each other. Only in the freewheeling case, the shaft can rotate relative to the driver, so that the centering pin rotates in the recess.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung liegt in der einfachen Herstellbarkeit. Der Mitnehmer, der beispielsweise aus Kunststoff, Sintermaterial oder Stahl gefertigt ist und zum Beispiel im Spritzgussverfahren oder durch Fließpressen hergestellt bzw. umgeformt wird, kann gegebenenfalls auch ohne Nachbearbeitung in der Freilaufeinrichtung eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es auch, dass die Zentrierung zwischen Mitnehmer und Welle in Radialrichtung nur verhältnismäßig wenig Platz beansprucht, so dass zum einen eine klein bauende Zentrierung gewährleistet ist und zum andern auch im Falle einer Relativdrehbewegung die Reibung reduziert ist und nur ein geringer Wärmeeintrag in die Freilaufeinrichtung erfolgt.Another advantage of this design is the ease of manufacture. The driver, which is made of plastic, sintered material or steel, for example, and is produced or formed, for example by injection molding or extrusion, may optionally also be used without further processing in the freewheel device. It is also advantageous that the centering between the driver and shaft in the radial direction only takes up relatively little space, so that on the one hand ensures a small-scale centering is and on the other hand, in the case of a relative rotational movement, the friction is reduced and only a small heat input into the freewheel device takes place.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung befindet sich der Zentrierzapfen an dem Mitnehmer und steht axial über die Seitenfläche des Mitnehmers über. Dementsprechend befindet sich die Ausnehmung an der Stirnseite der Welle. Im Prinzip kommt aber auch eine umgekehrte Anordnung in Betracht, bei der der Zentrierzapfen an der Stirnseite der Welle und die Ausnehmung am Mitnehmer angeordnet sind. According to an advantageous embodiment, the centering pin is located on the driver and projects axially beyond the side surface of the driver. Accordingly, the recess is located on the end face of the shaft. In principle, however, is also a reverse arrangement into consideration, in which the centering pin on the end face of the shaft and the recess are arranged on the driver.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt die freie Stirnseite des Zentrierzapfens axial auf Abstand zum Boden der Ausnehmung. Dementsprechend unterliegt der Zentrierzapfen keinen oder nur geringen Axialkräften, er dient in erster Linie zur Zentrierung und koaxialen Ausrichtung zwischen Mitnehmer und Welle der Freilaufeinrichtung. According to a further advantageous embodiment, the free end face of the centering pin is axially spaced from the bottom of the recess. Accordingly, the centering pin is subject to little or no axial forces, it serves primarily for centering and coaxial alignment between the driver and the shaft of the freewheel device.
Die Welle weist insbesondere einen Rollenbund auf, der vorzugsweise einteilig mit der Welle ausgebildet ist und von dem Mitnehmer übergriffen wird. Die Stützrollen befinden sich radial zwischen dem übergreifenden Abschnitt des Mitnehmers und der Mantelfläche des Rollenbundes. Die Funktion der Freilaufeinrichtung mit der Richtungsabhängigkeit wird vorzugsweise von einer Keilbahn am Mitnehmer gewährleistet, in der die Stützrollen aufgenommen sind. Je nach Richtung des zwischen Mitnehmer und Welle wirkenden Drehmomentes werden die Stützrollen in der Keilbahn entweder in eine blockierende Funktion beaufschlagt, welche dem Antriebsfall entspricht, oder in eine Freilaufposition, in der eine Relativdrehbewegung zwischen Welle und Mitnehmer möglich ist.The shaft has in particular a roller collar, which is preferably formed integrally with the shaft and is overlapped by the driver. The support rollers are located radially between the cross-section of the driver and the lateral surface of the roller covenant. The function of the freewheel device with the directional dependence is preferably ensured by a wedge track on the driver, in which the support rollers are accommodated. Depending on the direction of the torque acting between the driver and the shaft, the support rollers are acted upon in the keyway either in a blocking function, which corresponds to the drive case, or in a freewheeling position in which a relative rotational movement between the shaft and driver is possible.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ragt der Zentrierzapfen über mindestens die Hälfte der axialen Tiefe in die Ausnehmung ein. Dies gewährleistet eine ausreichende Führung zwischen den Bauteilen. Zugleich ist es zweckmäßig, dass die Stirnseite des Zentrierzapfens axial auf Abstand zum Boden der Ausnehmung liegt. Hierdurch ist zugleich gewährleistet, dass die Stirnseite der Welle an der Seitenwand des Mitnehmers zur Anlage kommen kann.According to an expedient embodiment, the centering pin projects into the recess over at least half of the axial depth. This ensures adequate guidance between the components. At the same time it is expedient that the end face of the centering pin is axially spaced from the bottom of the recess. This ensures at the same time that the end face of the shaft can come to rest on the side wall of the driver.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegen die Stirnseite der Welle und die Stirnseite der Stützrollen in einer gemeinsamen Ebene. Diese gemeinsame Ebene kann, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, die Seitenfläche des Mitnehmers sein, so dass sowohl die Stützrollen als auch die Welle axial an gleicher Höhe an der Seitenwand des Mitnehmers enden.According to yet another expedient embodiment, the end face of the shaft and the end face of the support rollers lie in a common plane. This common plane can, according to another advantageous embodiment, be the side surface of the driver, so that both the support rollers and the shaft end axially at the same height on the side wall of the driver.
Es kann zweckmäßig sein, an der Stirnseite des Zentrierzapfens und/oder an dem die Ausnehmung begrenzenden Randbereich eine Fase oder eine Rundung vorzusehen, beispielsweise mit einem Radius zwischen 0.1 mm und 2 mm, um ein Einführen des Zentrierzapfens in die Ausnehmung zu erleichtern. Eine derartige Fase bzw. Radius kann insbesondere auf Seiten des Mitnehmers im Wege des Fließpressens hergestellt werden.It may be expedient to provide a chamfer or a rounding on the end face of the centering pin and / or on the edge region delimiting the recess, for example with a radius of between 0.1 mm and 2 mm in order to facilitate insertion of the centering pin into the recess. Such a chamfer or radius can be produced in particular on the part of the driver by means of extrusion.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Durchmesser des Zentrierzapfens bzw. der Ausnehmung kleiner als der Außendurchmesser der Welle. Zweckmäßigerweise beträgt der Durchmesser des Zentrierzapfens maximal 30 % des Außendurchmessers des Mitnehmers, insbesondere maximal 25 % oder maximal 20 %. Dieser verhältnismäßig kleine Durchmesser des Zentrierzapfens reicht für die Zentrierfunktion aus und gewährleistet zugleich im Falle einer Relativdrehbewegung eine verhältnismäßig geringe Umfangsgeschwindigkeit im Kontaktbereich zwischen Zentrierzapfen und Ausnehmung und damit einhergehend auch nur einen verhältnismäßig geringen Wärmeeintrag.According to yet another expedient embodiment, the diameter of the centering pin or the recess is smaller than the outer diameter of the shaft. Conveniently, the diameter of the centering pin is a maximum of 30% of the outer diameter of the driver, in particular a maximum of 25% or a maximum of 20%. This relatively small diameter of the centering pin is sufficient for the centering function and at the same time ensures in the case of a relative rotational movement a relatively low peripheral speed in the contact area between centering pin and recess and, consequently, only a relatively small heat input.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Die in
Die drehende Antriebsbewegung auf die Antriebswelle
Der Startvorrichtung
Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers
Die Startvorrichtung
In
Der Rollenbund
An der Seitenfläche
Wie den
Am Mitnehmer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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