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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Freilaufeinrichtungen.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der auskuppelbaren Riemenscheiben, die mit Freilaufeinrichtungen ausgestattet sind, wie sie beispielsweise in den Antriebsriemenscheiben von Drehstromlichtmaschinen in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
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Derartige auskuppelbare Riemenscheiben sind an sich bekannt und werden in zunehmendem Maße eingesetzt, um die schädlichen Auswirkungen von Winkelgeschwindigkeitsänderungen (Azyklismen) oder plötzlichen Verzögerungen des Motors zu vermeiden, die in Fremdzündungsmotoren insbesondere bei niedriger Drehzahl und vor allem in Dieselmotoren auftreten.
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Insbesondere kann ein Antriebsriemen, welcher über eine Kurbelwellenriemenscheibe mit dem Motor verbunden ist, plötzlich langsamer werden, während eine mitgenommene Riemenscheibe, beispielsweise eine Lichtmaschinenriemenscheibe, aufgrund der Trägheit bestrebt ist, sich mit derselben Geschwindigkeit weiter zu drehen.
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Im Falle einer starren Kopplung zwischen der Kurbelwellenriemenscheibe und der Lichtmaschinenwelle ist der Riemen während dieser plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen ganz erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt.
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Solche Geschwindigkeitsänderungen haben schädliche Auswirkungen, wie etwa eine vorzeitige Ermüdung des Riemens mit Gefahr des Reißens, ein Durchrutschen desselben auf der Riemenscheibe oder auch Schwingungen der Riementrume zwischen den Riemenscheiben.
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Um diese Erscheinungen zu mildern, wurde zwischen der mitgenommenen Riemenscheibe und der angetriebenen Welle eine Freilaufeinrichtung integriert, die es ermöglicht, die Riemenscheibe im Falle einer plötzlichen Verzögerung derselben vorübergehend von der Welle abzukuppeln.
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Eine solche auskuppelbare Riemenscheibe ist insbesondere aus der Druckschrift
JP 2005-282856 bekannt und umfasst gewöhnlich zwei Wälzlager, die zu beiden Seiten der Riemenscheibe angeordnet sind, und eine Freilaufeinrichtung, die zwischen den beiden Lagern angebracht und mit mehreren Klemmnocken und einem Käfig, der mehrere Fenster zur Aufnahme dieser Nocken umfasst, versehen ist.
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Um den Verschleiß dieser Nocken zu begrenzen, ist es gemäß dieser Druckschrift vorgesehen, den Haltekäfig auf der angetriebenen Welle zu befestigen, um den Käfig und die Welle mit derselben Winkelgeschwindigkeit anzutreiben. Auf diese Weise tritt, wenn sich die Riemenscheibe in der ausgekuppelten Stellung befindet, in der sie im Freilaufbetrieb arbeitet, ein Rutschen nur zwischen den Nocken und einer im Inneren der Riemenscheibe angeordneten Gleitbahn auf, welche aufgrund der Fliehkraft, die dazu neigt, das Schmiermittel gegen die Gleitbahn zu schleudern, angemessen geschmiert ist.
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Bei einer solchen Riemenscheibe weist der Käfig jedoch keinen Winkelfreiheitsgrad bezüglich der angetriebenen Welle auf. Die Anmelderin hat erkannt, dass dies möglicherweise die Betriebssicherheit der Freilaufeinrichtung beeinträchtigt, insbesondere weil die Gefahr einer störenden Beeinflussung zwischen den Nocken und den Rändern der Fenster des Haltekäfigs hervorgerufen wird, wenn die Nocken geschwenkt werden.
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Um diesen Nachteil zu überwinden, hat die Anmelderin eine auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung vervollkommnet, welche Gegenstand einer Einreichung einer
französischen Patentanmeldung war, die unter der Nummer 2 914 381 veröffentlicht wurde. Diese Riemenscheibeneinrichtung umfasst eine um die angetriebene Welle gewickelte Feder, von welcher ein Ende an der Welle und das andere Ende an der Riemenscheibe befestigt ist. Die Feder kann sich radial bezüglich der Getriebewelle bewegen, um eine geringfügige Winkelbewegung des Käfigs bezüglich der angetriebenen Welle zuzulassen, falls die Nocken, wenn sie schwenken, eine Kraft auf den Rand der Fenster des Käfigs ausüben.
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Diese Anordnung ermöglicht es daher, das Blockieren der Nocken durch den Käfig oder auch eine Beschädigung des Letzteren zu verhindern und dadurch eine gute Funktionsweise der Freilaufeinrichtung zu fördern.
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Diese Lösung erfordert jedoch ein Blindloch an der Außenfläche der angetriebenen Welle, um die Anbringung eines Endes der Feder zu ermöglichen. Außerdem kann im Laufe der Zeit eine Ermüdung der Feder eintreten, welche die Betriebssicherheit der Freilaufeinrichtung beeinträchtigen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden.
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Die spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Freilaufeinrichtung für eine auskuppelbare Riemenscheibe bereitzustellen, welche Komponenten enthält, die hinsichtlich ihrer Herstellung und ihres Zusammenbaus kostengünstig sind.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Freilaufeinrichtung mit einer hohen Betriebssicherheit bereitzustellen.
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Bei einer Ausführungsform ist die Freilaufeinrichtung für eine auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung des Typs, welcher ein inneres Übertragungselement und eine auf diesem inneren Element angebrachte Riemenscheibe umfasst, mit mehreren Klemmkörpern, die dazu bestimmt sind, zwischen dem inneren Übertragungselement und der Riemenscheibe angebracht zu werden, und mit einem Käfig für die Klemmkörper ausgerüstet. Die Freilaufeinrichtung umfasst außerdem ein Mittel zur Montage des Käfigs auf dem inneren Übertragungselement, das dazu ausgebildet ist, an diesem inneren Element befestigt zu werden, und ein elastisches Kupplungsmittel, das zwischen dem Käfig und dem Montagemittel angeordnet ist und in der Lage ist, eine Bewegung des Käfigs im Umfangsrichtung bezüglich des Montagemittels zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise ist das Montagemittel aus einem starren Material hergestellt, während das Kupplungsmittel aus einem flexiblen Material hergestellt ist.
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Bei einer Ausführungsform ist das Kupplungsmittel wenigstens teilweise radial zwischen dem Montagemittel und dem Käfig angeordnet. Das Kupplungsmittel kann wenigstens teilweise axial zwischen dem Käfig und dem Montagemittel angeordnet sein.
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Vorzugsweise umfasst der Käfig wenigstens ein Mittel zur axialen Halterung des Kupplungsmittels.
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Bei einer Ausführungsform umfasst das Kupplungsmittel einen Körper und radiale Vorsprünge, wobei jeder Vorsprung in der Umfangsrichtung zwischen einem Anlageabschnitt des Käfigs und einem Anlageabschnitt des Montagemittels angeordnet ist. Der Körper des Kupplungsmittels ist radial zwischen radialen Abschnitten des Montagemittels angeordnet.
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Vorteilhafterweise umfasst die Freilaufeinrichtung einen einzigen Käfig für die Klemmkörper. Der Käfig kann aus einem Stück hergestellt sein. Die Freilaufeinrichtung weist keinen zusätzlichen Käfig mit einem Radius, der von demjenigen des Käfigs verschieden ist und in der Lage ist, die Nocken aus der Eingriffsposition zu schwenken, auf.
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Der Käfig kann wenigstens einen Ansatz zur axialen Halterung des Montagemittels umfassen. Der Ansatz bildet auch ein Mittel zur axialen Halterung des Kupplungsmittels.
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Bei einer Ausführungsform ist das Kupplungsmittel an dem Käfig und an dem Montagemittel befestigt, insbesondere durch Aufformen.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung, welche ein inneres Übertragungselement, eine auf dem inneren Übertragungselement angebrachte Riemenscheibe und eine Freilaufeinrichtung, die mit mehreren zwischen dem inneren Übertragungselement und der Riemenscheibe angebrachten Klemmkörpern und mit einem Käfig für die Klemmkörper versehen ist, umfasst. Die Freilaufeinrichtung umfasst außerdem ein Mittel zur Lagerung des Käfigs auf dem inneren Element, welches an diesem inneren Element befestigt ist, und ein elastisches Kupplungsmittel, das zwischen dem Käfig und dem Montagemittel angeordnet ist und in der Lage ist, eine Bewegung des Käfigs im Umfangsrichtung bezüglich des Montagemittels und des inneren Übertragungselements zu ermöglichen.
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Die auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung kann auf einer Lichtmaschinenwelle zum Zwecke des Antriebs dieser Drehstromlichtmaschine angebracht sein. Die Riemenscheibe kann auf einer zentralen Welle insbesondere über eine Freilaufeinrichtung angebracht sein. Die Antriebswelle kann an der Lichtmaschinenwelle angebracht sein oder mit dieser zusammenfallen. Ein über den Motor angetriebener Antriebsriemen kann sich auf einem Umfang der Riemenscheibe erstrecken.
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Aufgrund der Freilaufeinrichtung treibt die Riemenscheibe die zentrale Welle an, wenn der Motor beschleunigt oder mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Drehzahl läuft oder auch sehr langsam abbremst. Im Falle einer plötzlichen Verlangsamung des Motors und somit auch der Riemenscheibe kann sich die zentrale Achse der auskuppelbaren Riemenscheibeneinrichtung aufgrund der Freilaufeinrichtung weiterhin schneller drehen als die Riemenscheibe selbst, wodurch übermäßige Beanspruchungen des Antriebsriemens vermieden werden. Aufgrund der Freilaufeinrichtung besteht die Tendenz, die Klemmkörper während einer eingekuppelten Stellung und während einer ausgekuppelten Stellung der Freilaufeinrichtung ständig in Kontakt mit den Gleitbahnen zu halten, was es insbesondere erlaubt, nahezu augenblicklich aus einer Freilaufstellung in eine Drehmomentübertragungsstellung zu gelangen, und umgekehrt.
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Dies ist besonders vorteilhaft für eine Anwendung bei einer Drehstromlichtmaschine, bei welcher die Winkelgeschwindigkeitsänderungen (Azyklismen) infolge extrem schneller Änderungen der Drehzahl des Motors auftreten, was ein schnelles Reaktionsvermögen der Einrichtung erfordert.
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In der ausgekuppelten Stellung der Freilaufeinrichtung, d. h. wenn kein Drehmoment zwischen der Riemenscheibe und dem inneren Übertragungselement übertragen wird, ermöglichen das Montagemittel und das Kupplungsmittel, die Freilaufeinrichtung mit derselben Drehzahl anzutreiben wie das innere Übertragungselement.
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Demzufolge wird das relative Gleiten zwischen einer an dem inneren Übertragungselement angeordneten Gleitbahn und den Klemmkörpern begrenzt. Daher tritt das Gleiten im Wesentlichen zwischen den Klemmkörpern und einer Gleitbahn der Riemenscheibe, welche durch Zentrifugalwirkung vollkommen geschmiert ist, auf. Die Gleitvorgänge bewirken dann ein niedriges Schleppmoment und einen minimalen Verschleiß der Klemmkörper.
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Außerdem ermöglicht das elastische Kupplungs- oder Verbindungsmittel, das zwischen dem Käfig und dem Montagemittel vorgesehen ist, zum Beispiel wenn die Klemmkörper gegen die Fenster des Käfigs drücken, wenn sie aus der ausgekuppelten Stellung in die eingekuppelte Stellung geschwenkt werden oder umgekehrt, eine geringfügige Winkel- oder Umfangsbewegung des Käfigs bezüglich des inneren Elements zuzulassen. Dies wird durch die Elastizität des Kupplungsmittels in der Umfangsrichtung ermöglicht. Dies verhindert, dass die Klemmkörper durch den Käfig blockiert werden, oder auch, dass der Letztere beschädigt wird. Dies begünstigt eine gute Funktionsweise der Freilaufeinrichtung.
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Das elastische Kupplungsmittel ist von dem Montagemittel und von dem Käfig verschieden. Das Kupplungsmittel befindet sich in einem Abstand von dem inneren Übertragungselement. Es ist kein Kontakt zwischen dem Kupplungsmittel und diesem inneren Element vorhanden.
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Die vorliegende Erfindung wird beim Studium der ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen besser verständlich, die als Beispiele zu betrachten sind, welche in keiner Weise einschränkend sind und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, wobei:
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1 eine axiale Schnittansicht einer auskuppelbaren Riemenscheibeneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
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die 2 und 3 Schnittansichten entlang der Linien II-II und III-III von 1 sind;
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4 eine Teilschnittansicht entlang der Linie IV-IV von 3 ist;
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die 5 und 6 perspektivische Ansichten einer Freilaufeinrichtung der Einrichtung der 1 bis 4 sind;
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7 eine Schnittansicht einer auskuppelbaren Riemenscheibeneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist; und
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8 eine Schnittansicht einer auskuppelbaren Riemenscheibeneinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ist.
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst die auskuppelbare Riemenscheibeneinrichtung 1 eine Riemenscheibe 2, ein inneres Übertragungselement 3, zum Beispiel eine Hohlwelle, zwei Wälzlager 4 und 5 und eine Freilaufeinrichtung 6.
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Die Riemenscheibe 2, mit einer Achse 7, weist eine Außenfläche auf, die mit einem genuteten Bereich 2a mit ringförmigen Nuten und einem axialen Bereich 2b, der an einem axialen Ende des genuteten Bereiches 2a ausgebildet ist, versehen ist. Die Riemenscheibe 2 umfasst eine zylindrische Bohrung 2c, die sich über die gesamte Länge der Riemenscheibe 2 erstreckt, mit Ausnahme der Abschrägungen (nicht mit Bezugszeichen versehen), die jeweils an einem axialen Ende angeordnet sind, und der zwei radialen Querflächen 2d und 2e.
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Das innere Übertragungselement 3, welches die Form einer Hohlwelle annimmt, weist eine zylindrische axiale Außenfläche 3a auf, an welcher an jedem der axialen Enden eine Abschrägung (nicht mit Bezugszeichen versehen) vorgesehen ist. Das innere Übertragungselement 3 umfasst außerdem eine Bohrung 3b, von der ein Abschnitt 3c ein Gewinde zum Zwecke der Befestigung des Endes einer Lichtmaschinenwelle und zum Antreiben dieser Welle (nicht dargestellt) umfasst. Axial gegenüber der Bohrung 3b umfasst das innere Übertragungselement 3 innen Keilnuten 3d zum festen Befestigen dieses Elements auf der Lichtmaschinenwelle mittels eines geeigneten Werkzeugs, das mit den Keilnuten zusammenwirkt.
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Das Lager 4, das mit der Achse 7 koaxial ist, umfasst einen Innenring 8 und einen Außenring 9, zwischen denen eine Reihe von Wälzkörpern 10 angeordnet ist, die in diesem Beispiel in der Form von Kugeln ausgebildet sind, einen Käfig 11 zum Aufrechterhalten des Umfangsabstands der Wälzkörper 10 und eine Dichtung 12.
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Der Innenring 8 umfasst eine Bohrung 8a von zylindrischer Form, die auf der Außenfläche 3a des inneren Übertragungselements 3 angebracht ist und von zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen 8b und 8c begrenzt wird, sowie von einer stufenförmigen äußeren zylindrischen Fläche 8d, von welcher eine torusförmige kreisförmige Nut (nicht mit Bezugszeichen versehen) gebildet wird, die im Querschnitt ein konkaves Innenprofil aufweist, das geeignet ist, eine Rollbahn für die Wälzkörper 10 zu bilden, wobei diese Nut radial nach außen gerichtet ist.
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Der Außenring 9 umfasst eine äußere zylindrische Fläche 9a, die in die Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 eingepasst ist und von quer verlaufenden Flächen 9b und 9c begrenzt wird, sowie von einer abgestuften Bohrung 9d von zylindrischer Form, von welcher eine torusförmige kreisförmige Nut (nicht mit Bezugszeichen versehen) gebildet wird, die im Querschnitt ein konkaves Innenprofil aufweist, das geeignet ist, eine Rollbahn für die Wälzkörper 10 zu bilden, und die radial nach innen gerichtet ist. Die Bohrung 9d umfasst in diesem Beispiel zwei ringförmige Nuten (nicht mit Bezugszeichen versehen), welche zueinander symmetrisch in Bezug auf eine Ebene sind, die durch den Mittelpunkt der Wälzkörper 10 verläuft. Innerhalb der ringförmigen Nut, die sich an der Außenseite des Lagers 4 befindet, ist die Dichtung 12 angebracht, welche an der zylindrischen Außenfläche 8d des Innenrings 8 reibt, um eine Dichtung zu bilden. Die Dichtung 12 ist radial zwischen dem Innenring 8 und dem Außenring 9 angeordnet, und sie ist axial zwischen den Wälzkörpern 10 und den radialen Flächen 8b und 9b der Ringe 8 und 9 angebracht. Diese Flächen sind in Bezug auf die radiale Querfläche 2e der Riemenscheibe 2 axial ein wenig zurückgesetzt.
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In ähnlicher umfasst das Lager 5, das mit der Achse 7 koaxial ist, einen Innenring 13, der auf der Außenfläche 3a des inneren Übertragungselements 3 angebracht ist, und einen Außenring 14, der in die Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 eingepasst ist, zwischen denen eine Reihe von Wälzkörpern 15 angeordnet ist, die in diesem Beispiel in der Form von Kugeln ausgebildet sind, einen Käfig 16 zum Aufrechterhalten des Umfangsabstands der Wälzkörper 15 und eine Metalldichtung 17. Das Lager 5 ist mit dem Lager 4 identisch und ist zu dem Letzteren symmetrisch in Bezug auf eine radiale Ebene angeordnet, die durch den Mittelpunkt der Riemenscheibe 2 verläuft. Das Lager 5 ist in Bezug auf die radiale Querfläche 2d der Riemenscheibe 2 axial ein wenig zurückgesetzt.
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Die Lager 4 und 5 sind daher jeweils an einem axialen Ende der Riemenscheibe 2 angeordnet, wobei die Freilaufeinrichtung 6 axial zwischen ihnen angebracht ist. Die Freilaufeinrichtung 6 ist daher durch die Lager 4 und 5 und insbesondere die Dichtungen 12 und 17 vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt.
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Die Freilaufeinrichtung 6 umfasst mehrere Klemmkörper oder Klemmnocken 19, die zwischen zwei Gleitbahnen 20 und 21 von achsensymmetrischer Form angeordnet sind. Die Nocken 19 sind vom ”in Eingriff gelangenden” Typ, das heißt, sie tendieren dazu, sich unter der Einwirkung der Fliehkräfte während der Rotation der Freilaufeinrichtung in die Richtung zu neigen, die ihre Verriegelung zwischen den zwei Gleitbahnen 20 und 21 unterstützt, zum Zwecke der Erleichterung eines praktisch augenblicklichen Übergangs von einem Freilaufbetrieb zu einem Betrieb mit Drehmomentaufnahme.
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Die Gleitbahn 20 wird unmittelbar von der Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 gebildet. Die Gleitbahn 21 wird unmittelbar von der axialen Außenfläche 3a der Welle 3 oder des inneren Übertragungselements gebildet.
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Anders ausgedrückt, die Riemenscheibe 2 kann mit einer Innenfläche mit einer besonders einfachen Form hergestellt werden, welche mit Ausnahme der Endabschrägungen vollständig axial ist. Die Riemenscheibe 2 kann daher kostengünstig hergestellt werden. Diese Innenfläche bildet eine äußere Lagerfläche oder eine Fläche mit großem Durchmesser für die Nocken 19.
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Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Gleitbahn 21 auf der Außenfläche 3a der Welle 3 ausgebildet. Das äußere Rotationsprofil der Welle 3 weist auf ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser auf. Die Fertigbearbeitung kann auf einer Oberflächenbearbeitungsmaschine in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden und ermöglicht es, in einer großen Serie und kostengünstig die Gleitbahn 21 der einen kleinen Durchmesser aufweisenden oder inneren Lagerfläche für die Nocken 19 der Freilaufeinrichtung 6 zu erzeugen.
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Die Freilaufeinrichtung 6 umfasst außerdem einen im Allgemeinen ringförmig gestalteten Käfig 22 zum Halten der Nocken 19. Er ist aus einem dünnen Blechzuschnitt durch Abkanten, Schneiden und Stanzen hergestellt.
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Der Käfig 22 umfasst einen ringförmigen axialen Abschnitt 23, der mit mehreren Fenstern 24 ausgestattet ist, welche Gehäuse für die Nocken 19 bilden. Die Fenster 24 sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Der Käfig 22 ermöglicht es, die Nocken 19 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zu halten.
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Der Käfig 22 umfasst außerdem einen ringförmigen radialen Abschnitt 25, welcher sich von einem axialen Ende des axialen Abschnitts 23, das sich in der Nähe des Lagers 4 befindet, radial nach außen erstreckt. Das freie Ende des radialen Abschnitts 25 verbleibt in einem Abstand von der Bohrung 2c.
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Wie in 6 noch klarer dargestellt ist, umfasst der Käfig 22, in axialer Richtung gesehen, auf der dem radialen Abschnitt 25 gegenüberliegenden Seite radiale Abschnitte 26, die sich von einem axialen Ende des axialen Abschnitts 23, das sich auf der Seite des Lagers 5 (1) befindet, radial nach außen erstrecken und in einem Abstand von der Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 verbleiben. Die radialen Abschnitte 26 sind identisch, befinden sich in ein und derselben radialen Ebene und erstrecken sich jeweils über einen begrenzten Winkelsektor. In diesem Beispiel beträgt ihre Anzahl drei, wobei in 6 nur zwei sichtbar sind, und sie sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die Abmessung der radialen Abschnitte 26 in Umfangsrichtung ist im Wesentlichen gleich der Abmessung in Umfangsrichtung, welche zwei aufeinanderfolgende Fenster 24 trennt.
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Jeder radiale Abschnitt 26 ist an seinen in Umfangsrichtung befindlichen Enden in axialer Richtung durch einen kurzen axialen Abschnitt 27, 28 verlängert, der sich axial in der Richtung der Fenster 24 und der Nocken 19 erstreckt und mit dem axialen Abschnitt 23 verbunden ist. Der axiale Abschnitt 27 eines radialen Abschnitts 26 ist mit dem axialen Abschnitt 28 des unmittelbar benachbarten radialen Abschnitts 26 mittels eines radialen Abschnitts 29 verbunden, der mit dem axialen Abschnitt 23 verbunden ist. Der Käfig 22 umfasst daher drei radiale Abschnitte 29, die bezüglich der radialen Abschnitte 26 in axialer Richtung zu den Nocken 19 hin versetzt sind und in der Umfangsrichtung bezüglich der radialen Abschnitte 26 versetzt sind. Die radialen Abschnitte 29 befinden sich in ein und derselben radialen Ebene und erstrecken sich jeweils über einen begrenzten Winkelsektor. Die einen großen Durchmesser aufweisenden Ränder der radialen Abschnitte 29 sind in axialer Richtung nach außen durch axiale Abschnitte 30 verlängert, welche in der Umfangsrichtung mit den einen großen Durchmesser aufweisenden Rändern der radialen Abschnitte 26 verbunden sind.
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Jeder axiale Abschnitt 30 ist durch einen axialen Ansatz 31 verlängert, der sich axial in Richtung der Außenseite des Käfigs 22 erstreckt, d. h. auf der Seite des Lagers 5. Die Ansätze 31 weisen eine Abmessung in Umfangsrichtung auf, die kleiner ist als diejenige der axialen Abschnitte 30.
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Es wird erneut auf die 1 bis 3 Bezug genommen; die Freilaufeinrichtung 6 umfasst außerdem eine Feder 32, welche in der Form eines ringförmigen Metallstreifens ausgebildet ist, der auf sich selbst aufgewickelt ist und mittels Stumpfstoß oder mit teilweiser Überlappung verbunden ist. Die Feder 32 ist im Inneren des Käfigs 22 angebracht und, genauer, in radialer Richtung zwischen der Außenfläche 3a des Übertragungselements 3 und dem axialen Abschnitt 23 des Käfigs 22 angeordnet. In axialer Richtung befindet sich die Feder 32 zwischen den radialen Abschnitten 25 und 29 des Käfigs 22.
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Die Feder 32 umfasst außerdem Hohlräume oder Fenster 33, welche denjenigen des Käfigs 22 entsprechen, damit es möglich ist, die Nocken 19 anzubringen. Daher sind die Fenster 33 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet.
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Die Feder 32 wiederum ist mit mindestens einem elastischen Rückholelement 34 pro Nocken 19 versehen, das in der Form einer sich vom Rand eines Fensters aus erstreckenden Zunge ausgebildet ist und dazu bestimmt ist, auf eine zu diesem Zweck auf dem zugehörigen Nocken 19 angeordnete Fläche zu drücken, um ein Kippmoment auszuüben, welches bestrebt ist, die Nocken 19 in Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 zu halten. In einer statischen Position üben die Rückholelemente 34 eine Kraft aus, die zu der Riemenscheibe 2 hin gerichtet ist.
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Als Variante wäre es möglich, für jeden Nocken ein ihm zugeordnetes individuelles Rückholelement vorzusehen, um eine Kraft auszuüben, die bestrebt ist, einen ständigen Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 aufrechtzuerhalten. Es wäre zum Beispiel möglich, für jeden der Nocken 19 eine elastische Rückholfeder anzubringen, die zwischen dem Nocken 19 und dem Käfig 22 angeordnet ist.
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Um das innere Übertragungselement 3 und den Käfig 22 zu verbinden, umfasst die Freilaufeinrichtung eine Endplatte 35, die an dem inneren Übertragungselement 3 axial zwischen dem Lager 5 und der Feder 32 befestigt ist, und ein elastisches Kupplungsmittel 36, das zwischen dieser Endplatte und dem Käfig 22 angeordnet ist. Die Endplatte 35 ermöglicht die Anbringung des Käfigs 22 auf dem inneren Übertragungselement 3, wobei das Kupplungsmittel 36 seinerseits eine elastische Verbindung in der Umfangsrichtung des Käfigs 22 mit dem inneren Übertragungselement 3 gewährleistet, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
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Die Endplatte 35 kann kostengünstig aus einem Blechzuschnitt durch Abkanten, Schneiden und Stanzen hergestellt sein, oder auch durch Formen eines Kunststoffes. Wie in 6 klarer dargestellt ist, umfasst die Endplatte 35 einen axialen Zentrierabschnitt 37 von allgemein ringförmiger Gestalt, der mit der Außenfläche 3a des inneren Übertragungselements 3 (1) in Kontakt kommt, um ein Zentrieren der Endplatte 35 auf dem Letzteren zu ermöglichen. Der axiale Abschnitt 37 ist an dem inneren Übertragungselement 3 durch ein beliebiges geeignetes Mittel befestigt, zum Beispiel durch Herstellen eines festen Sitzes auf der Außenfläche 3a. Der axiale Abschnitt 37 befindet sich axial zwischen dem Innenring 13 des Lagers 5 und der Feder 32, wobei er in einem Abstand von diesen zwei Elementen verbleibt.
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Das auf der Seite des Lagers 5 befindliche axiale Ende des axialen Abschnitts 37 ist in radialer Richtung nach außen durch einen ringförmigen radialen Abschnitt 38 verlängert, der seinerseits zur Außenseite der radialen Abschnitte 39 hin verlängert ist, die sich in der Richtung der Bohrung 2c der Riemenscheibe 2 erstrecken, während sie trotzdem in einem Abstand von dieser Bohrung bleiben. Die radialen Abschnitte 39 sind identisch, befinden sich in ein und derselben radialen Ebene und erstrecken sich jeweils über einen begrenzten Sektor. In diesem Beispiel beträgt ihre Anzahl drei, und sie sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet.
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Jeder radiale Abschnitt 39 ist an seinen in Umfangsrichtung befindlichen Enden in axialer Richtung durch einen kurzen axialen Abschnitt 40, 41 verlängert, der sich axial auf der Seite des axialen Abschnitts 37 erstreckt, d. h. in der Richtung des Käfigs 22. Die axiale Abmessung der axialen Abschnitte 40, 41 ist im Wesentlichen gleich derjenigen der axialen Abschnitte 27, 28 des Käfigs 22. Der axiale Abschnitt 40 eines radialen Abschnitts 39 ist mit dem axialen Abschnitt 41 des unmittelbar benachbarten radialen Abschnitts 39 mittels eines radialen Abschnitts 42 verbunden. Die Endplatte 35 umfasst daher drei radiale Abschnitte 42, die bezüglich der radialen Abschnitte 39 in axialer Richtung zu dem Käfig 22 hin versetzt sind und in der Umfangsrichtung bezüglich der radialen Abschnitte 39 versetzt sind. Die radialen Abschnitte 42 befinden sich in ein und derselben radialen Ebene und erstrecken sich jeweils über einen begrenzten Winkelsektor. Die Abmessung der radialen Abschnitte 42 in Umfangsrichtung ist kleiner als die Abmessung der radialen Abschnitte 29 des Käfigs 22 in Umfangsrichtung.
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Die Endplatte 35 umfasst außerdem axiale Abschnitte 43, die sich von einem einen großen Durchmesser aufweisenden Rand des radialen Abschnitts 38 aus in axialer Richtung erstrecken und in axialer Richtung mit den radialen Abschnitten 42 und in Umfangsrichtung mit den axialen Abschnitten 40, 41 in Verbindung stehen. Die axialen Abschnitte 43 sind koaxial dem axialen Abschnitt 37 und begrenzen in radialer Richtung einen Raum zur Anbringung des Kupplungsmittels 36 zwischen sich.
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Das Kupplungsmittel 36 ist aus einem Stück hergestellt und kann vorteilhafterweise durch Formen eines Kunststoffes erhalten werden, es kann zum Beispiel aus Nitril oder aus Elastomer hergestellt sein. Wie in den 3 und 6 dargestellt ist, umfasst es einen ringförmigen Körper 45, der zwischen den axialen Abschnitten 37, 43 der Endplatte 35 angebracht ist, wobei ein kleiner radialer Zwischenraum mit der Letzteren verbleibt, und radiale Laschen oder Vorsprünge 46 bis 51, die den Körper 45 lokal nach außen verlängern. Diese Vorsprünge sind in der Umfangsrichtung durch flache axiale Flächen begrenzt und weisen eine axiale Abmessungen auf, welche gleich derjenigen des Körpers 45 ist. Die Anzahl dieser Vorsprünge 46 bis 51 beträgt sechs, sie sind zueinander identisch und erstrecken sich über einen begrenzten Winkelsektor, zum Beispiel in der Größenordnung von 5 bis 10°. Die Vorsprünge 46, 47 und 48, 49 und 50, 51 sind in Zweiergruppen in der Umfangsrichtung mit einem konstanten Abstand angeordnet. Die Vorsprünge 47, 48 und 49, 50 und 51, 47 sind in Zweiergruppen mit einem zunehmenden Abstand in Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Vorsprung 46, 48 und 50 wird in der Umfangsrichtung zwischen dem axialen Abschnitt 28 des Käfigs 22 und dem axialen Abschnitt 41 der Endplatte 35 aufgenommen, wobei er mit diesen Abschnitten in Kontakt kommt. Jeder Vorsprung 47, 49 und 51 wird dagegen in der Umfangsrichtung zwischen dem axialen Abschnitt 27 des Käfigs 22 und dem axialen Abschnitt 40 der Endplatte 35 aufgenommen, wobei er mit dem axialen Abschnitt 27 in Kontakt kommt. Zwischen jedem dieser Vorsprünge 47, 49 und 51 und dem entsprechenden axialen Abschnitt 40 der Endplatte 35 ist ein kleiner Zwischenraum vorgesehen. Die axialen Abschnitte 27, 28 des Käfigs 22 und die axialen Abschnitte 40, 41 der Endplatte 35 bilden daher Anschläge für die Vorsprünge 46 bis 51 und begrenzen zwischen sich Aufnahmen für diese Vorsprünge. Zwischen den axialen Abschnitten 27, 28, die mit einem der Abschnitte 29 des Käfigs 22 verbunden sind, sind in der Umfangsrichtung zwei der Vorsprünge 46 bis 51 und zwei der axialen Abschnitte 40, 41 der Endplatte 35 angeordnet. Die Paare von Vorsprüngen 47, 48 und 49, 50 und 51, 47 sind jeweils radial von einem der axialen Abschnitte 30 des Käfigs 22 umgeben, wobei ein kleiner radialer Zwischenraum zwischen diesen Elementen vorgesehen ist. Die Vorsprünge 46 bis 51 sind in axialer Richtung zwischen den radialen Abschnitten 29 des Käfigs 22 und den radialen Abschnitten 39 der Endplatte 35 angeordnet und kommen an den radialen Abschnitten 29 zur Anlage.
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Um den Käfig 22, die Endplatte 35 und das Kupplungsmittel 36 zusammenzubauen, wird das Kupplungsmittel 36 zuerst an die Endplatte 35 angebaut, und anschließend wird die Endplatte 35 in axialer Richtung geschoben, bis das Kupplungsmittel 36 an den radialen Abschnitten 29 des Käfigs 22 zur Anlage kommt.
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Danach werden, um eine aus diesen drei Elementen bestehende einheitliche Baugruppe zu erhalten, welche ohne die Gefahr, dass die Elemente sich voneinander lösen, gehandhabt, transportiert und eingebaut werden kann, die Ansätze 31 verformt, wie in den 4 und 5 dargestellt ist, so dass sie gekrümmt und gegen die radialen Abschnitte 42 der Endplatte 35 gepresst werden. Die Verformung kann durchgeführt werden, indem auf eine besonders kostengünstige Art und Weise eine Crimpverbindung hergestellt wird, zum Beispiel mit einem Quetschwerkzeug, das mit geeigneten Zähnen ausgestattet ist. Speziell ist der Käfig 22 aus dünnem Blech hergestellt, was eine leichte lokale plastische Verformung ermöglicht.
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Der Käfig 22 und die Endplatte 35 sind axial aneinander befestigt, wobei das Kupplungsmittel 36 axial zwischen diesen zwei Elementen angeordnet ist. In dieser Position ist ein kleiner axialer Zwischenraum zwischen den radialen Abschnitten 42 der Endplatte 35 und den radialen Abschnitten 29 des Käfigs 22 vorhanden. Die radialen Abschnitte 38, 39 stehen in Bezug auf die freien Enden der axialen Abschnitte 30 ein wenig in axialer Richtung vor. Die Ansätze 31 bilden Mittel zum Festhalten des Kupplungsmittels 36 und der Endplatte 35 in axialer Richtung.
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Die Freilaufeinrichtung 6 wird mittels eines Schmiermittels, wie etwa Schmierfett, geschmiert, das im Inneren der Riemenscheibe 2 zwischen den zwei Lagern 4 und 5 angebracht ist.
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Die Funktionsweise der Freilaufeinrichtung 6 ist folgende. Während einer stabilen Geschwindigkeit oder während einer Beschleunigung der Riemenscheibe 2 tendieren die Nocken 19 dazu, sich unter der Einwirkung der Fliehkräfte und durch Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 in eine erste Richtung zu neigen, was es ermöglicht, durch Abstützung eine Verriegelung zwischen den zwei Gleitbahnen 20 und 21 der Riemenscheibe 2 und des inneren Elements 3 zu erzielen. Die Freilaufeinrichtung 6 arbeitet mit Drehmomentaufnahme oder Eingriff und überträgt ein Antriebsdrehmoment zwischen der Riemenscheibe 2 und dem inneren Element 3. Unter diesen Bedingungen ist keine relative Winkelbewegung des inneren Übertragungselements 3 und der Riemenscheibe 2 vorhanden.
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Im Gegensatz dazu tendieren die Nocken 19 während einer schnellen Verzögerung der Riemenscheibe 2 dazu, sich in eine zweite Richtung zu neigen, die zur ersten entgegengesetzt ist, was das Entriegeln oder Freigeben der Nocken 19 zur Folge hat, die jedoch trotzdem in Kontakt mit den Gleitbahnen 20 und 21 bleiben. Die Freilaufeinrichtung 6 überträgt dann kein Drehmoment mehr und ermöglicht vorübergehend eine relative Drehbewegung der Riemenscheibe 2 bezüglich des inneren Übertragungselements 3. Die Freilaufeinrichtung 6 stellt daher eine Einwegkupplung zwischen der Riemenscheibe 2 und dem Übertragungselement 3 zur Verfügung.
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In der ausgekuppelten Stellung ermöglichen es die Endplatte 35 und das Kupplungsmittel 36, den Drehantrieb des Käfigs 22 und, allgemeiner, der Freilaufeinrichtung 6 zu erzielen. Das innere Übertragungselement 3 und der Käfig 22 sind drehfest verbunden, was das relative Gleiten in der Umfangsrichtung zwischen der an dem inneren Übertragungselement 3 angeordneten Gleitbahn 21 und den Nocken 19 verhindert oder begrenzt. Das Gleiten tritt hauptsächlich an der Gleitbahn 20 der Riemenscheibe 2 auf. Aufgrund der auf das Schmiermittel infolge der Rotation der Vorrichtung einwirkenden Fliehkraft wird die Gleitbahn 20 der Riemenscheibe 2 perfekt geschmiert, und dementsprechend kann das Gleiten der Nocken 19 auf dieser Gleitbahn mit einem extrem verminderten Verschleiß und ohne Erzeugung eines beträchtlichen Reibungsdrehmoments erfolgen.
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Außerdem kann das Kupplungsmittel 36 eine geringfügige Drehung des Käfigs 22 bezüglich des inneren Übertragungselements 3 ermöglichen, zum Beispiel wenn die Nocken 19 gegen die Ränder der Fenster 24 gepresst werden sollten, wenn sie sich während des Übergangs aus der ausgekuppelten Stellung in die eingekuppelte Stellung oder umgekehrt neigen sollten.
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Insbesondere ist, wenn die Nocken 19 gegen den Rand der Fenster 24 des Käfigs 22 gepresst werden, eine kleine Winkel- oder Umfangsbewegung des Käfigs 22 bezüglich des inneren Übertragungselements 3 und bezüglich der Endplatte 35 möglich, da sich die Vorsprünge 46 bis 51 durch Druck in der Umfangsrichtung verformen können. Daher wird durch Verformung der Vorsprünge 46 bis 51 des Kupplungsmittels 36 eine Beschädigung des Käfigs 22 verhindert. Sobald die Beanspruchung, die durch die Nocken 19 auf die Ränder der Fenster 24 ausgeübt wird, aufhört, übt der Käfig 22 keine Kraft mehr über die axialen Abschnitte 27 oder 28 in der Umfangsrichtung auf die Vorsprünge 46 bis 51 auf, wobei die Letzteren aufgrund ihrer Elastizität dazu tendieren, ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen. Der Käfig 22 nimmt dann wieder seine anfängliche Position bezüglich des inneren Übertragungselements 3 und der Endplatte 35 ein.
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Natürlich ist klar, dass die Verformung der Vorsprünge 46 bis 51 und die Bewegung des Käfigs 22 in der Umfangsrichtung von der Art des für das Kupplungsmittel 36 verwendeten Materials und von der Abmessung der Vorsprünge 46 bis 51 in der Umfangsrichtung abhängen. Diese Merkmale können leicht entsprechend der Umfangs- oder Winkelbewegung, die dem Käfig 22 bezüglich des inneren Übertragungselements 3 und der Endplatte 35 ermöglicht werden soll, modifiziert werden.
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Die Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, in welcher die identischen Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich insbesondere darin, dass der Käfig 22 im Querschnitt allgemein L-förmig ist und einen axialen Abschnitt 23 mit vergrößerter axialer Abmessung umfasst.
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Um den Käfig 22 und das innere Übertragungselement 3 zu verbinden, umfasst die Freilaufeinrichtung 6 eine ringförmige Buchse oder Hülse 61, die an der Außenfläche 3a des inneren Übertragungselements 3 befestigt ist, zum Beispiel durch Herstellen eines festen Sitzes, und ein Kupplungsmittel 62, das zwischen der Hülse 61 und dem axialen Abschnitt 23 des Käfigs 22 angeordnet ist. Das Kupplungsmittel 62 ist in der Form eines ringförmigen Körpers ausgebildet, der aus Kunststoff, zum Beispiel aus Nitril oder aus Elastomer, hergestellt ist, und ist auf das freie Ende des axialen Abschnitts 23 des Käfigs 22 und auf die Außenfläche der Hülse 61 aufgeformt. Alternativ dazu könnte das Kupplungsmittel 62 Aussparungen umfassen, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, um seine Verformung in dieser Richtung zu begünstigen.
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Die Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, in welcher die identischen Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass der axiale Abschnitt 23 des Käfigs 22 auf der dem radialen Abschnitt 25 in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite durch einen radialen Abschnitt 63 verlängert ist, der sich radial nach innen erstreckt. Dieser radiale Abschnitt 63 ermöglicht es, die Haftung des Kupplungsmittels 62 zu unterstützen, wenn es auf den Käfig 22 aufgeformt wird.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst die Hülse 62 einen radialen Abschnitt 64, der sich von dem auf der Seite des Lagers 5 befindlichen axialen Ende der Hülse aus radial nach außen erstreckt. Dieser radiale Abschnitt 64 ermöglicht es, eine Verformung des Kupplungsmittels 62 in der axialen Richtung zu verhindern. Das Kupplungsmittel 62 ist auch auf diesen radialen Abschnitt 64 aufgeformt, und seine Außenfläche ist mit dem Ende des radialen Abschnitts 64 bündig.
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Auf eine ähnliche Weise wie bei der beschriebenen ersten Ausführungsform ist bei dieser zweiten und dieser dritten Ausführungsform, falls die Nocken 19 gegen die Ränder der Fenster 24 des Käfigs 22 gepresst werden, eine Bewegung des Letzteren in der Umfangsrichtung bezüglich der Hülse 61 und des inneren Übertragungselements 3 durch Verformung des Kupplungsmittels 62 in der Umfangsrichtung möglich.
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Bei diesen letzten beiden Ausführungsformen kann der Käfig 22 aus einem dünnen Blechzuschnitt durch Abkanten, Schneiden und Stanzen hergestellt sein, oder auch durch Formen eines Kunststoffes wie Polyamid. Das Kupplungsmittel 62 ist in diesem Beispiel auf die Hülse 61 aufgeformt. Alternativ dazu könnte es durch ein beliebiges anderes geeignetes Mittel befestigt sein, zum Beispiel durch Banden.
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Bei einer Anwendung auf eine Antriebsriemenscheibe einer Drehstromlichtmaschine für ein Kraftfahrzeug treibt die Riemenscheibe aufgrund der Freilaufeinrichtung die Zentralwelle an, wenn der Motor beschleunigt oder mit einer im Wesentlichen stabilen Drehzahl läuft oder auch sehr langsam seine Drehzahl verringert. Im Falle einer plötzlichen Verlangsamung des Motors und somit der Riemenscheibe kann sich die Zentralspindel der auskuppelbaren Riemenscheibeneinrichtung dank der Freilaufeinrichtung schneller weiterdrehen als die Riemenscheibe selbst, wodurch übermäßige Beanspruchungen des Antriebsriemens verhindert werden. Außerdem ermöglicht die Freilaufeinrichtung einen praktisch augenblicklichen Übergang von einem Betrieb als Freilaufeinrichtung zu einem Betrieb mit Drehmomentaufnahme, und sie weist eine hohe, dauerhafte Zuverlässigkeit auf, insbesondere aufgrund des sehr geringen Verschleißes der Nocken auf den Gleitbahnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-282856 [0008]
- FR 2914381 [0011]
