DE10327213A1

DE10327213A1 - Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen

Info

Publication number: DE10327213A1
Application number: DE2003127213
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Michael; Michael Dipl.-Ing. Bogner
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13
Also published as: WO2004111483A1

Abstract

Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit zumindest einer Innen- (1) und zumindest einer Außenklemmbahn (2), die mit treibenden und angetriebenen Maschinenelementen einer Brennkraftmaschine, z. B. einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad einerseits und einem Startergenerator andererseits, verbunden sind, mit zwischen den Klemmbahnen (1 und 2) angeordneten Klemmkörpern (3, 4, 5), die innere (6) und äußere Klemmkonturen (7) aufweisen, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen (8, 9) aufweist, die beim Kippen der Klemmkörper (3, 4, 5) in beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen (1, 2) mittels entlang der Klemmkörper verlaufenden Stützlinien (16, 18) und damit ein Kuppeln der Bauteile miteinander bewirken, und mit zumindest einem zwischen den Klemmbahnen (1, 2) angeordneten Käfig (13), der entsprechende Ausnehmungen für die Klemmkörper (3, 4, 5) aufweist, wobei die Klemmkörper (3, 4, 5) in eine Kipprichtung mittels zumindest einer Feder (12) belastet sind und dass die Klemmkörper (3, 4, 5) je eine Masse (17, 17a) aufweisen, deren Schwerpunkt außerhalb der Stützlinien (16, 18) derart außermittig angeordnet ist, dass die im Schwerpunkt der Masse (17, 17a) angreifende Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper (3, 4, 5) gegen die Federkraft bewirkt.

Description

Gebiet der Erfindung
Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit zumindest einer Innen- und zumindest einer Außenklemmbahn, die mit treibenden und angetriebenen Maschinenelementen einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad einerseits und einem Startergenerator andererseits, verbunden sind, mit zwischen den Klemmbahnen angeordneten Klemmkörpern, die innere und äußere Klemmkonturen aufweisen, wobei gegebenenfalls zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen aufweisen, die beim Kippen der Klemmkörper in eine, gegebenenfalls beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen mittels entlang der Klemmkörper verlaufenden Stützlinien und damit ein Kuppeln der Bauteile miteinander bewirken, und mit zumindest einem zwischen den Klemmbahnen angeordneten Käfig der entsprechende Aussparungen für die Klemmkörper aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsbildender Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit Klemmkörpern, die eine innere und eine äußere Klemmkontur aufweisen, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen aufweist, ist aus der US-4,089,395 C bekannt. Dieser Klemmkörperfreilauf weist zwei radial beabstandete Käfige auf, wobei der äußere Käfig Reibflächen aufweist, die an der Außenklemmbahn anliegen und der innere Käfig reibschlüssig mit dem Gehäuse des Klemmkörperfreilaufes in Wirkverbindung steht. Die Käfige bewirken je nach relativer Drehrichtung der Innen- und Außenklemmbahn und des Gehäuses ein Kippen der Klemmkörper und damit ein Freigeben beziehungsweise Kuppeln der Innen- mit der Außenklemmbahn in der einen und der anderen Richtung.
Diese Ausgestaltung des Klemmkörperfreilaufes ist wegen der beiden Käfige, der Reibflächen zu der Außenklemmbahn und der reibschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse des Freilaufes aufwendig, verschleißbehaftet und wartungsintensiv.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen zu schaffen, der einfach im Aufbau und in der Herstellung sowie betriebssicher und kostengünstig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.
Gemäß Patentanspruch 1 geht die Erfindung von Klemmkörpern entsprechend der US-4,089,395 aus, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen aufweist, die beim Kippen der Klemmkörper in beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen bewirken.
Erfindungsgemäß erfolgt das Klemmen in der einen Richtung mittels Federkraft, während das Klemmen in der entgegengesetzten Drehrichtung mittels einer an den Klemmkörpern angebrachten Masse erfolgt, deren Schwerpunkt außerhalb der Stützlinien derart außermittig liegt, dass die im Schwerpunkt angreifende Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper gegen die Federkraft bewirkt.
Gemäß Patentanspruch 2 geht die Erfindung aus, von Klemmkörpern, die innere und äußere Klemmkonturen aufweisen und beim Kippen in eine Drehrichtung ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen bewirken. Erfindungsgemäß sind dabei erste Klemmkörper in ihrer Klemmkipprichtung federbelastet und zweite Klemmkörper mit je einer Masse versehen, deren Schwerpunkt derart außermittig angeordnet ist, dass die Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper in ihre Klemmkipprichtung, die der der ersten Klemmkörper entgegengerichtet ist, bewirken. Die ersten und zweiten Klemmkörper können dabei nebeneinander innerhalb eines Klemmkörperfreilaufes angeordnet sein oder nebeneinander in getrennten Klemmkörperfreiläufen mit eigenen Gehäusen oder sie können auch innerhalb eines Klemmkörperfreilaufes in einer Reihe verteilt hintereinander angeordnet sein.
Durch diese besonderen Ausgestaltungen der Klemmkörper wird erreicht, dass beispielsweise bei Verwendung des/der Klemmkörperfreilaufe(s) in Verbindung mit einem Startergenerator dieser beide Funktionen, nämlich das Starten der Brennkraftmaschine einerseits und beim Betrieb der Brennkraftmaschine das Erzeugen von elektrischer Energie andererseits, ausführen kann. Beim Starterbetrieb wird eine Kupplung zwischen der Innenklemmbahn und der Außenklemmbahn mittels Kippen der Klemmkörper oder der ersten Klemmkörper mit Hilfe der Federn sichergestellt. Nach Erreichen einer vorgebbaren Grenzdrehzahl, d.h. nach Anspringen der Brennkraftmaschine wird die Wirkung der Federn durch die Fliehkraft im Schwerpunkt der Massen aufgehoben und übertroffen, so dass die Klemmkörper entgegen der durch die Federn erzeugten Kipprichtung in die Gegenkipprichtung verschwenkt werden. Dadurch erfolgt ein Kuppeln der Außenklemmbahn, die beispielsweise mit einer Riemenscheibe verbunden ist, mit der Innenklemmbahn, die mit der Welle des Startergenerators verbunden ist, in entgegengesetzter Kraft-/Drehrichtung.
Bei der Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 Kuppeln nach Hochlaufen der Brennkraftmaschine die zweiten Klemmkörper aufgrund ihrer exzentrischen Masse ein und die ersten Klemmkörper Kuppeln durch Verdrehen der Außenklemmbahn zur Innenklemmbahn in die andere Drehrichtung aus.
Es ist zwar bekannt, DE-26 32 072 A , die Klemmkörper auf einer Achse in einem Käfig schwenkbar zu lagern und mittels Federkraft zu klemmen. Dadurch dass der Schwerpunkt der Masse der Klemmkörper außerhalb der Achse liegt, unterliegen die Klemmkörper auch der Fliehkraft, so dass sie ab einer bestimmten Drehzahl gegen die Federkraft verschwenken und von beiden Klemmbahnen abheben, also die Klemmwirkung der Klemmkörper aufheben. Es handelt sich also nicht um einen Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen. Die Klemmkörper sind nicht frei schwenkbar, sondern auf einer Achse gelagert und die Krafteinwirkung der Fliehkraft führt nicht zu einem Kippen der Klemmkörper in eine zweite Klemmrichtung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Masse als getrenntes Bauteil ausgebildet ist und mit dem jeweiligen Klemmkörper, vorzugsweise mittels eines Federelements, verbunden ist. Dadurch kann der Hebelarm der Masse gegenüber der Stützlinie verlängert und die Masse verkleinert werden, ohne die Wirkung der Masse zu verändern.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Zusatzmasse vorzusehen, die mit dem Klemmkörper verbunden ist.
Der Käfig kann dabei Anschläge für die Masse oder Zusatzmasse aufweisen, die die Bewegung der Massen oder Zusatzmassen in radialer Richtung begrenzen. Dadurch können die Kräfte auf die Klemmkörperkonturen und die Innen- und Außenklemmbahn verringert bzw. begrenzt werden.
Die Anschläge bieten sich insbesondere dann an, wenn die Massen bzw. Zusatzmassen über Federelemente mit den Klemmkörpern verbunden sind, da dann die Genauigkeit der Anschläge nicht so bedeutsam ist und über die Federelemente eine Krafteinwirkung auf die Klemmkörper erhalten bleibt.
Die Federn sind bevorzugt als Druckfedern ausgebildet und bevorzugt im Bereich der Klemmkonturen der Klemmkörper angeordnet. Sie können aber auch als Zugfedern ausgebildet und an anderen Stellen angreifen, vorausgesetzt, sie bewirken ein Kippen der Klemmkörper in die entsprechende Klemmrichtung. Statt einer Feder je Klemmkörper kann auch eine Abstützung zwischen den Klemmkörpern und dem Käfig vorgesehen sein, so dass eine Feder je Freilaufeinheit ausreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes in der einen Klemmstellung,
2 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes gemäß 1 in der entgegengesetzten Klemmstellung,
3 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines modifizierten Klemmkörperfreilaufes in der einen Klemmrichtung,
4 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes gemäß 3 in der entgegengesetzten Klemmrichtung und
5 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes mit modifizierter Massenanbindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 5 ist, soweit im einzelnen dargestellt, mit 1 eine Innenklemmbahn und mit 2 eine Außenklemmbahn bezeichnet, zwischen denen Klemmkörper angeordnet sind. In den 1 und 2 sind die Klemmkörper mit 3 bezeichnet, in den 3 und 4 modifizierte Klemmkörper mit 4 und in 5 weiter modifizierte Klemmkörper mit 5. Die Klemmkörper 3,4 und 5 weisen innere Klemmkonturen 6 und äußere Klemmkonturen 7 auf. Alle Klemmkörper 3 bis 5 haben an der inneren Klemmkontur 6 zwei Stützen 8 und 9. Die Klemmkörper 3 weisen auch an der äußeren Klemmkontur 7 zwei Stützen 10 und 11 auf, während die Klemmkörper 4 an der äußeren Klemmkontur 7 nur eine Stütze 10 haben. Die Klemmkörper 5 weisen ebenfalls je zwei Stützen auf, die aber nicht so ausgeprägt sind, dass sie mit Bezugszeichen versehen wurden.
Die Klemmkörper 3 bis 5 stehen neben ihrer inneren Klemmkontur 6 mit einer Druckfeder 12 in Wirkverbindung, die sich andererseits (in 5 dargestellt) an einem Käfig 13 abstützt. Die Klemmkörper 3 weisen auch neben der äußeren Klemmkontur 7 eine Druckfeder 14 auf, die sich, nicht dargestellt, ebenfalls an dem Käfig abstützt. Die Klemmkörper 4 gemäß den 3 und 4 haben anstelle der Druckfeder 14 eine Abstützung 15, die von der Wirkung her die Druckfeder 14 ersetzt. Die Klemmkörper 3 und 4 sind gemäß den 1 und 3 mittels der Druckfedern 12 und 14 bzw. der Druckfeder 12 und der Ab stützung 15 in eine Klemmrichtung gekippt, so dass sich zwischen den Stützen 8 und 10 eine erste Stützlinie 16 ergibt, die durch die Klemmkörper führt. Wie weiterhin den 1 bis 4 zu entnehmen ist, weisen die Klemmkörper 3 und 4 außermittig bzw. außerhalb der Stützlinie 16 Massen 17 auf, die ab einer bestimmten vorgebbaren Drehzahl des Klemmkörperfreilaufes ein Kippen der Klemmkörper 3 und 4 gegen die Kraftrichtung der Druckfedern 12 und 14 und der Abstützung 15 in die entgegengesetzte Richtung gemäß den 2 und 4 bewirken. Dadurch kommen die Stützen 9 und 11 in 2 bzw. 9 und 10 in 4 in Wirkverbindung mit der Innenklemmbahn 1 und der Außenklemmbahn 2, so dass ein Kuppeln des Klemmkörperfreilaufes in die andere Kraftrichtung erfolgt. Die Anlage der letztgenannten Stützen erzeugen eine zweite Stützlinie, die mit 18 bezeichnet ist.
Wie insbesondere 5 zu entnehmen ist, kann an dem Klemmkörper 5 eine Masse 17a angreifen, die als getrenntes Bauteil ausgeführt und mittels eines Federelements 19 mit dem Klemmkörper verbunden ist. Diese Masse 17a bzw. eine nicht dargestellte Zusatzmasse ist innerhalb einer Aussparung 20 des Käfigs 13 angeordnet, so dass die Aussparung 20 einen Anschlag für die Masse 17a bzw. Zusatzmasse bildet.

1: Innenklemmbahn
2: Außenklemmbahn
3: Klemmkörper
4: Klemmkörper
5: Klemmkörper
6: innere Klemmkontur
7: äußere Klemmkontur
8: Stützen
9: Stützen
10: Stützen
11: Stützen
12: Druckfeder
13: Käfig
14: Druckfeder
15: Abstützung
16: erste Stützlinie
17: Masse
17a: Masse
18: zweite Stützlinie
19: Federelement
20: Aussparung

Claims

Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit zumindest einer Innen- (1) und zumindest einer Außenklemmbahn (2), die mit treibenden und angetriebenen Maschinenelementen einer Brennkraftmaschine, z.B. einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad einerseits und einem Startergenerator andererseits, verbunden sind, mit zwischen den Klemmbahnen (1 und 2) angeordneten Klemmkörpern (3, 4, 5), die innere (6) und äußere Klemmkonturen (7) aufweisen, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen (8, 9) aufweist, die beim Kippen der Klemmkörper (3, 4, 5) in beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen (1, 2) mittels entlang der Klemmkörper verlaufenden Stützlinien (16,18) und damit ein Kuppeln der Bauteile miteinander bewirken, und mit zumindest einem zwischen den Klemmbahnen (1, 2) angeordneten Käfig (13), der entsprechende Ausnehmungen für die Klemmkörper (3, 4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (3, 4, 5) in eine Kipprichtung mittels zumindest einer Feder (12) belastet sind und dass die Klemmkörper (3, 4, 5) je eine Masse (17, 17a) aufweisen, deren Schwerpunkt. außerhalb der Stützlinien (16, 18) derart außermittig angeordnet ist, dass die im Schwerpunkt der Masse (17, 17a) angreifende Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper (3, 4, 5) gegen die Federkraft bewirkt.
Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit zumindest einer Innen- (1) und zumindest einer Außenklemmbahn (2), die mit treibenden und angetriebenen Maschinenelementen einer Brennkraftmaschine, z.B. einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad einerseits und einem Startergenerator andererseits, verbunden sind, mit zwischen den Klemmbahnen (1, 2) angeordneten Klemmkörpern, die innere und äußere Klemmkonturen aufweisen, die beim Kippen der Klemmkörper in eine Drehrichtung ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen (1,2) mittels einer entlang der Klemmkörper verlaufenden Stützlinie und damit ein Kuppeln der Bauteile miteinander bewirken, und mit zumindest einem zwischen den Klemmbahnen (1, 2) angeordneten Käfig, der entsprechende Ausnehmungen für die Klemmkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass einige erste Klemmkörper in ihrer Klemm/Kipprichtung mittels zumindest einer Feder belastet sind und dass einige zweite Klemmkörper je eine Masse aufweisen, deren Schwerpunkt außerhalb der Stützlinie derart außermittig angeordnet ist, dass die im Schwerpunkt der Masse angreifende Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper gegen die Federkraft bewirkt.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (17a) als getrenntes Bauteil ausgeführt ist und mit dem jeweiligen Klemmkörper (5), vorzugsweise mittels eines Federelementes (19), verbunden ist.
Klemmkörperfreilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzmasse vorgesehen ist, die mit je einem Klemmkörper verbunden ist.
Klemmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (13) Anschläge für die Massen (17, 17a) oder Zusatzmassen aufweist, die die Bewegung der Massen oder Zusatzmassen in radialer Richtung begrenzen.
Klemmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Klemmkonturen (6, 7) zwischen den Klemmkörpern (3, 4, 5) und dem Käfig (13) je eine Feder (12, 14) angeordnet ist, die die Klemmkörper in dieselbe Kipprichtung belasten.
Klemmkörperfreilauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Klemmkörper zwischen den Klemmkörpern (4) und dem Käfig (13) einerseits eine Feder (12) und andererseits eine Abstützung (15) angeordnet sind, die in dieselbe Kipprichtung der Klemmkörper (4) gerichtet sind.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmkörper in einer Reihe und die zweiten Klemmkörper in einer daneben vorgesehenen Reihe angeordnet ist.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmkörper und die zweiten Klemmkörper als getrennte Klemmkörperfreiläufe ausgeführt sind.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmkörper und die zweiten Klemmkörper einander abwechselnd in einem Klemmkörperfreilauf verbaut sind.