DE112013002101T5

DE112013002101T5 - Kraftübertragungsvorrichtung mit Freilauf-Entkoppler

Info

Publication number: DE112013002101T5
Application number: DE112013002101.3T
Authority: DE
Inventors: Warren Williams
Original assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Current assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2015-01-22
Also published as: CN104246264B; US9441681B2; WO2013155615A1; CN104246264A; US20150075943A1

Abstract

Ein Entkoppler, der ein Nabe, ein Antriebselement und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung und die drehelastische Kupplung sind in Reihe in einem Drehmomentpfad angeordnet und weisen einen Träger und eine Schlingfeder auf. Der Träger definiert eine Nut. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen auf. Das Eingriffsende ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende ist in der Nut aufgenommen. Der Träger ist in einer Aussparung aufgenommen, die in einem Rotationselement ausgebildet ist, das die Nabe, das Antriebselement oder eine Komponente in einem Drehmomentpfad zwischen der Nabe und dem Antriebselement sein kann. Eine axiale Stirnfläche des die Schlingfeder bildenden Drahts liegt an einem Rand der Aussparung an.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Seriennr. 61/625733, die am 18. April 2012 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Rückbezug aufgenommen ist, als ob sie hier in ihrer Gänze ausführlich dargelegt wäre.
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung mit Freilauf-Entkoppler und insbesondere betrifft sie eine Kraftübertragungsvorrichtung mit Freilauf-Entkoppler, der eine Einwegkupplungsbaugruppe und eine drehelastische Kupplung aufweist.
Hintergrund
Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen, die die vorliegende Offenbarung betreffenden und nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
Es ist bei einem Kraftfahrzeugmotor allgemein bekannt, einen Teil der Motorleistung auf eine Vielzahl von riemengetriebenen Nebenaggregaten unter Verwendung eines endlosen Keilrippenriemen zu übertragen. Üblicherweise umfasst jede Komponente eine Riemenscheibe, die antriebsmäßig mit dem Riemen im Eingriff steht, und der Riemen wird durch eine Ausgangsriemenscheibe angetrieben, die direkt mit der Kurbelwelle am Motor gekoppelt ist. Die Riemenscheibe der Komponente ist an einer Antriebswelle drehbar befestigt. Ein Beispiel für eine derartige riemengetriebene Nebenaggregatkomponente ist eine Lichtmaschine.
Brennkraftmaschinen funktionieren als ein Impulssystem, das beständig beschleunigt und abbremst und Motorvibrationen verursacht. Als Folge dieser sich ändernden Geschwindigkeiten versuchen die riemengetriebenen Nebenaggregatkomponenten, die von der Kurbelwelle angetrieben werden, beständig zu beschleunigen und abzubremsen. Dies kann aufgrund stark schwankender Belastungen und Vibrationen zu inakzeptablen Lärmpegeln und Vibration zusammen mit einer reduzierten Lebensdauer der Komponenten führen. Außerdem können plötzliche Motorbeschleunigungen und -abbremsungen, wie die während der Schaltvorgänge und des Motorstart- und -abschaltvorgangs, Riemenquietschen wegen Schlupf zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe sowie eine starke Stoßbelastung des Riemens verursachen.
Zusammenfassung
Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung und stellt keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale dar.
In einer Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement, das derart ausgelegt ist, das es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt, und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung umfasst, die einen Träger, eine Schlingfeder, eine Kupplungsfläche und mindestens eine Feder aufweisen. Der Träger definiert eine Nut. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen auf. Das Eingriffsende ist in der Nut aufgenommen und ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Die Schraubenwindungen stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff und sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von dem einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Träger ist in einer Aussparung aufgenommen, die in einem Rotationselement ausgebildet ist, das die Nabe, das Antriebselement oder eine Komponente in einem Drehmomentpfad zwischen der Nabe und dem Antriebselement sein kann. Eine axiale Stirnfläche des die Schlingfeder bildenden Drahts liegt an einem Rand der Aussparung an.
Ein Entkoppler mit einem derartigen Träger ist vorteilhaft, weil: (a) der Fuß (d. h. das erste Ende) der Schlingfeder fest gehalten wird und bei Belastung vor Knicken bewahrt wird und während eines Freilaufs die Kupplung aus dem Eingriff ,herauszieht', (b) wenn der Träger locker an der Nabe (oder einer anderen Rotationskomponente, wie einem Trägerelement) angebracht ist, er der Schlingfeder eine gewisse Nachgiebigkeit ermöglicht, was möglich macht, dass sie sich frei bewegt und an der Riemenscheibe oder einem Kupplungselement aufsitzt, und/oder (c) er eine übermäßige Begrenzung der Bewegung der Schlingfeder vermeidet – eine zu große Begrenzung der Bewegung der Schlingfeder kann Biegemomente und Bereiche von Spannungskonzentration verursachen, die zu Brüchen der Schlingfeder und/oder des Trägers führen können.
In einer anderen Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung und die drehelastische Kupplung sind in Reihe in einem Drehmomentpfad angeordnet. Die Einwegkupplung und die drehelastische Kupplung weisen einen Träger, eine Schlingfeder, ein Kupplungsgehäuse, einen Federträger und mindestens eine Feder auf. Der Träger ist in einer in der Nabe ausgebildeten Aussparung aufgenommen. Die Aussparung erstreckt sich nicht vollständig um die Nabe herum. Der Träger definiert eine Nut. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen auf. Das Eingriffsende ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende ist in der Nut aufgenommen und ist derart in Bezug auf die Nabe angeordnet, dass eine axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, an einem Rand der Aussparung anliegt. Das Trägergehäuse umfasst eine Kupplungsfläche und eine erste Federraststelle. Die Kupplungsfläche ist radial innerhalb der mindestens einer Feder angeordnet. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Federträger ist mit dem anderen von der Nabe und dem Antriebselement fest gekoppelt und weist eine zweite Federraststelle auf. Die mindestens eine Feder ist derart zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle angeordnet, dass Drehkraft, die zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle übertragen wird, durch die mindestens eine Feder übertragen wird.
In einer anderen Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung und die drehelastische Kupplung sind in Reihe in einem Drehmomentpfad angeordnet und weisen einen Träger und eine Schlingfeder auf, wobei der Träger in einer in der Nabe ausgebildeten Aussparung aufgenommen ist, wobei sich die Aussparung nicht vollständig um die Nabe herum erstreckt. Der Träger definiert eine Nut. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen auf. Das Eingriffsende ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende ist in der Nut aufgenommen und ist derart in Bezug auf die Nabe angeordnet, dass eine axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, an einem Rand der Aussparung anliegt.
In noch einer anderen Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement, eine Einwegkupplung und eine Anti-Hochlauf-Vorrichtung (Anti-Ramp-Up) umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung weist eine Schlingfeder, ein Kupplungsgehäuse, einen Federträger und mindestens eine Feder auf. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen auf. Das Eingriffsende ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende weist eine axiale Stirnfläche, die an dem einem von der Nabe und dem Antriebselement anliegt, so dass die Drehkraft zwischen dem Eingriffsende und dem einem von der Nabe und dem Antriebselement über die axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, übertragen wird. Das Trägergehäuse umfasst eine Kupplungsfläche und eine erste Federraststelle. Die Kupplungsfläche ist radial innerhalb der mindestens einer Feder angeordnet. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von dem einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Federträger ist mit dem anderen von der Nabe und dem Antriebselement fest gekoppelt und weist eine zweite Federraststelle auf. Die mindestens eine Feder ist eine Torsionsfeder, die aus Draht gebildet ist. Die Torsionsfeder weist eine erste Federstirnfläche, die an der ersten Federraststelle anliegt, und eine zweite Federstirnfläche auf, die an der zweiten Federraststelle anliegt, so dass Drehkraft, die zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle übertragen wird, über den Draht der Torsionsfeder übertragen wird. Die Anti-Hochlauf-Vorrichtung umfasst einen Vorsprung und einen Anschlag. Der Vorsprung ist fest an einem von dem Kupplungsgehäuse und dem Federträger gekoppelt. Der Anschlag ist an dem anderen von dem Kupplungsgehäuse und dem Federträger ausgebildet. Die Anti-Hochlauf-Vorrichtung begrenzt die relative Rotation zwischen dem Kupplungsgehäuse und dem Federträger, um eine Abkoppelung der ersten Federraststelle von der ersten Federstirnfläche, eine Abkoppelung der zweiten Federraststelle von der zweiten Federstirnfläche oder eine Abkoppelung von sowohl der ersten als auch der zweiten Federraststelle von der ersten und der zweiten Federstirnfläche zu verhindern.
Der Entkoppler kann ferner derart ausgelegt sein, dass: (a) der Anschlag einen elastischen Dämpfer umfasst, der mit dem Vorsprung in Kontakt steht, wenn keine Rotationsbelastung über den Entkoppler übertragen wird, (b) der elastische Dämpfer fest mit einer Druckbuchse gekoppelt ist, die an dem Kupplungsgehäuse anliegt, und/oder (c) ein Einschnitt in dem anderen von dem Kupplungsgehäuse und dem Federträger ausgebildet ist und der Anschlag mit einem Ende des Einschnitts assoziiert ist.
In einer weiteren Form schafft die vorliegende Offenbarung einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement und eine Einwegkupplung umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung weist eine Schlingfeder, ein Kupplungsgehäuse, einen Federträger, mindestens eine Feder und eine Kupplungsgehäusebuchse auf. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende, eine Vielzahl von Schraubenwindungen und ein zweites Ende auf. Das Eingriffsende ist an einem ersten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet und ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende weist eine axiale Stirnfläche, die an dem einem von der Nabe und dem Antriebselement anliegt, so dass Drehkraft zwischen dem Eingriffsende und dem einem von der Nabe und dem Antriebselement über die axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, übertragen wird. Das zweite Ende ist an einem zweiten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist. Das Trägergehäuse umfasst eine Kupplungsfläche und eine erste Federraststelle. Die Kupplungsfläche ist radial innerhalb der mindestens einer Feder angeordnet. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff und sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von dem einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Federträger ist fest mit dem anderen von der Nabe und dem Antriebselement gekoppelt und weist eine zweite Federraststelle auf. Die mindestens eine Feder ist derart zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle angeordnet, dass Drehkraft, die zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle übertragen wird, durch die mindestens eine Feder übertragen wird. Die Kupplungsgehäusebuchse ist drehfest mit dem Kupplungsgehäuse gekoppelt und stützt das Kupplungsgehäuse in Bezug auf eines von dem Antriebselement und dem Federträger. Die Kupplungsgehäusebuchse ist in der Nähe des zweiten Endes der Schlingfeder angeordnet, um eine axiale Ausdehnung der Schlingfeder zu begrenzen.
Der Entkoppler kann ferner derart ausgelegt sein, dass: (a) das zweite Ende der Schlingfeder gemeinsam mit mindestens einer aus der Vielzahl von Schraubenwindungen verläuft und ein Spalt zwischen der mindesten einer aus der Vielzahl von Schraubenwindungen und einer benachbarten aus der Vielzahl von Schraubenwindungen angeordnet ist, wobei der Spalt derart dimensioniert ist, dass ein Kontakt zwischen der letzten aus der Vielzahl von Schraubenwindungen und der Kupplungsgehäusebuchse in einer Ebene angeordnet ist, die zu einer Rotationsachse der Nabe senkrecht ist, (b) mindestens ein Zahn an einem axialen Ende des Kupplungsgehäuses ausgebildet ist und die Kupplungsgehäusebuchse zu dem axialen Ende des Kupplungsgehäuses komplementär ist, (c) das Kupplungsgehäuse einen rohrförmigen Abschnitt und einen Flansch umfasst, der radial außerhalb des rohrförmigen Abschnitts verläuft, wobei der rohrförmige Abschnitt die Kupplungsfläche definiert und die erste Feder mit dem Flansch gekoppelt ist, und/oder (d) das Kupplungsgehäuse aus Blech gebildet ist, ein Schlitz in dem Flansch ausgebildet ist und ein Abschnitt des Flansches an einer ersten Umfangsseite des Schlitzes in Axialrichtung verformt ist, um die erste Federraststelle zu definieren.
In einer anderen Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement und eine Einwegkupplung umfasst. Das Antriebselement ist derart ausgelegt, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt. Die Einwegkupplung weist eine Schlingfeder, ein Kupplungsgehäuse, einen Federträger und mindestens eine Feder auf. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende, eine Vielzahl von Schraubenwindungen und ein zweites Ende auf. Das Eingriffsende ist an einem ersten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet und ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende weist eine axiale Stirnfläche, die an dem einem von der Nabe und dem Antriebselement anliegt, so dass Drehkraft zwischen dem Eingriffsende und dem einem von der Nabe und dem Antriebselement über die axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, übertragen wird. Das zweite Ende ist an einem zweiten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist. Das Trägergehäuse umfasst eine Kupplungsfläche und eine erste Federraststelle. Die Kupplungsfläche ist radial innerhalb der mindestens einer Feder angeordnet. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff und sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von dem einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Federträger ist fest mit dem anderen von der Nabe und dem Antriebselement gekoppelt und weist eine zweite Federraststelle auf. Die mindestens eine Feder ist derart zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle angeordnet, dass Drehkraft, die zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle übertragen wird, durch die mindestens eine Feder übertragen wird. Jedes von der Federauflage und dem Antriebselement stellt eine getrennte Komponente dar. Die Federauflage ist mit dem Antriebselement fest gekoppelt.
Der Entkoppler kann ferner derart ausgelegt sein, dass: (a) die Federauflage an dem Antriebselement angeschweißt ist, (b) die Federauflage aus Blech gebildet ist, und/oder (c) das Antriebselement aus einem Material gebildet ist, das von dem Material, aus dem die Federauflage ausgebildet ist, verschieden ist.
In noch einer anderen Form schaffen die vorliegenden Lehren einen Entkoppler, der eine Nabe, ein Antriebselement, das derart ausgelegt ist, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt, und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung umfasst. Die Einwegkupplung weist eine Schlingfeder, ein Kupplungsgehäuse, einen Federträger und mindestens eine Feder auf. Die Schlingfeder ist aus Draht gebildet und weist ein Eingriffsende, eine Vielzahl von Schraubenwindungen und ein zweites Ende auf. Das Eingriffsende ist an einem ersten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet und ist hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer als eine Länge einer der Schraubenwindungen. Das Eingriffsende weist eine axiale Stirnfläche, die an der Nabe anliegt, so dass Drehkraft zwischen dem Eingriffsende und der Nabe über die axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, übertragen wird. Das zweite Ende ist an einem zweiten axialen Ende der Schlingfeder angeordnet, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist. Das Trägergehäuse umfasst eine Kupplungsfläche und eine erste Federraststelle. Die Kupplungsfläche ist radial innerhalb der mindestens einer Feder angeordnet. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder stehen mit der Kupplungsfläche im Eingriff. Die Schraubenwindungen der Schlingfeder sind derart aufgewickelt, dass sie dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von dem einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird. Der Federträger ist fest mit dem Antriebselement gekoppelt und weist eine zweite Federraststelle auf. Die mindestens eine Feder ist derart zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle angeordnet, dass Drehkraft, die zwischen der ersten und der zweiten Federraststelle übertragen wird, durch die mindestens eine Feder übertragen wird. Jedes von der Federauflage und dem Antriebselement ist eine getrennte Komponente und die Federauflage ist fest mit dem Antriebselement gekoppelt.
Der Entkoppler kann ferner derart ausgelegt sein, dass: (a) die Federauflage an dem Antriebselement angeschweißt ist, (b) die Federauflage aus Blech gebildet ist, und/oder (c) das Antriebselement aus einem Material gebildet ist, das von dem Material, aus dem die Federauflage gebildet ist, verschieden ist.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier gelieferten Beschreibung offensichtlich sein. Die Beschreibung und die konkreten Beispiele in dieser Zusammenfassung sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Zeichnung
Die hier beschriebene Zeichnung dient lediglich Veranschaulichungszwecken und soll auf keinerlei Weise den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. Ähnlichen oder identischen Elementen sind in den verschiedenen Figuren gleich bleibende Bezugszeichen zugewiesen.
1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für einen Freilauf-Entkoppler, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet und in funktionsfähiger Verbindung mit einer Brennkraftmaschine dargestellt ist;
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Rückansicht des Freilauf-Entkopplers von 1;
3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Vorderansicht des Freilauf-Entkopplers von 1;
4 ist eine Längsschnittansicht des Freilauf-Entkopplers von 1;
5 ist eine perspektivische Rückansicht eines Kupplungsgehäuses des Freilauf-Entkopplers von 1;
6 ist eine perspektivische Rückteilansicht eines Anti-Hochlauf-Merkmals (Anti-Ramp-Up), das mit dem Kupplungsgehäuse und einem Federträger des Freilauf-Entkopplers von 1 zusammenwirkt.
7 ist eine perspektivische Vorderteilansicht des Freilauf-Entkopplers von 1, die eine Torsionsfeder darstellt, die mit einer ersten Federeingriffsfläche des Kupplungsgehäuses im Eingriff steht;
8 ist eine perspektivische Rückteilansicht einer Schlingfeder und eines Trägers des Freilauf-Entkopplers von 1;
9 ist eine perspektivische Rückansicht einer Nabe des Freilauf-Entkopplers von 1;
10 ist eine Längsteilschnittansicht einer Abdichtkappe, die an dem Freilauf-Entkoppler von 1 eingebaut ist;
11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Rückansicht eines zweiten Beispiels für einen Freilauf-Entkoppler, der gemäß zusätzlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
12 ist eine auseinandergezogene perspektivische Vorderansicht des Freilauf-Entkopplers von 11;
13 ist eine Längsschnittansicht des Freilauf-Entkopplers von 11;
14 ist eine Längsteilschnittansicht einer Riemenscheibe und eines Federträgers des Freilauf-Entkopplers von 11;
15 ist eine Vorderdraufsicht auf den Federträger, die Riemenscheibe und eine bogenförmige Feder des Freilauf-Entkopplers von 11;
16 ist eine perspektivische Vorderansicht des Freilauf-Entkopplers von 11, wobei die Abdichtkappe und die Riemenscheibe zur Veranschaulichungszwecken entfernt wurden;
17 ist eine Längsteilschnittansicht der Abdichtkappe des Freilauf-Entkopplers von 11;
18 ist eine perspektivische Rückansicht einer Nabe des Freilauf-Entkopplers von 11;
19 ist eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels für eine Freilauf-Entkoppleranordnung, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet und in funktionsfähiger Verbindung mit einer Brennkraftmaschine dargestellt ist;
20 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Buchse und einen Federträger, die gemäß zusätzlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung ausgelegt sind;
21 ist eine Vorderdraufsicht auf die Buchse und den Federträger von 20, die in einer zusammengebauten Position dargestellt sind;
22 ist eine perspektivische Rückansicht der Buchse und des Federträgers von 21;
23 ist eine Vorderdraufsicht auf einen anderen Freilauf-Entkoppler, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
24 und 25 sind Schnittansichten des Abschnitts des Freilauf-Entkopplers von 23, die einen Träger als Befestigung an einem Trägerelement darstellen;
26 ist ein vergrößerter Abschnitt von 24, und
27 ist ein vergrößerter Abschnitt von 25.
Übereinstimmende Bezugszeichen zeigen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnung übereinstimmende Elemente an.
Genaue Beschreibung
Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung vollständiger beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnung wird ein erster Freilauf-Entkoppler, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgelegt ist, im Allgemeinen durch Bezugszeichen 10 angezeigt. Der Freilauf-Entkoppler 10 wird in einem Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12 einer Brennkraftmaschine 14 eingesetzt. Der Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12 umfasst eine Vielzahl von Motor-Nebenaggregaten, wie z. B. eine Wasserpumpe 16, einen Klimakompressor 18 und einen Starter/Generator oder Starter/Lichtmaschine 20, die durch eine Kurbelwelle 22 des Motors 14 mittels eines Riemens 24 und des Freilauf-Entkopplers 10 angetrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 1–2 wird der Freilauf-Entkoppler 10 ausführlicher beschrieben. Der Freilauf-Entkoppler 10 umfasst im Allgemeinen eine Einwegkupplungsbaugruppe 30, eine drehelastische Kupplung 32, eine Abdichtkappe 34, eine Nabe 36, ein Antriebselement oder eine Riemenscheibe 38, ein Lager 40, eine Druckbuchse 42 und eine Kupplungsbuchse 44. Die Einwegkupplungsbaugruppe 30 und die drehelastische Kupplung 32 sind in Reihe in einem Drehmomentpfad angeordnet. Die Einwegkupplungsbaugruppe 30 umfasst eine Muffe 48 auf der Nabe 36, einen Träger 50, einen Halter 52, eine Schlingfeder 54 und ein Kupplungsgehäuse 56. Kurz gesagt, ist die Nabe 36 starr an der Kurbelwelle 22 (1) des Motors 14 befestigt. Rotation der Kurbelwelle 22 in Antriebsrichtung veranlasst die Muffe 48 an der Nabe 36 dazu, eine Rotation der Schlingfeder 54 in eine Richtung zu erzwingen, die sie dazu veranlasst, sich radial auszudehnen und gegen den Innendurchmesser des Kupplungsgehäuses 56 zu wirken, was das Kupplungsgehäuse 56 dazu veranlasst, mit der Nabe 36 zu rotieren.
Die drehelastische Kupplung 32 von 2 umfasst einen ersten Federflansch 60 an dem Kupplungsgehäuse 56, eine Torsionsfeder 66 und einen Federträger 68. Im Allgemeinen wirkt eine Rotation des Kupplungsgehäuses 56 in Antriebsrichtung auf ein erstes Ende der Torsionsfeder 66 und verursacht tendenziell eine entsprechende Rotation der Torsionsfeder 66. Ein entgegengesetztes Ende der Torsionsfeder 66 wirkt auf den Federträger 68, der mit der Riemenscheibe 38 gekoppelt ist. Widerstand gegen die Rotation der Riemenscheibe 38, der durch den übrigen Teil des Frontmotor-Nebenaggregatantriebs 12 erzeugt wird, belastet die Torsionsfeder 66 derart, dass sich die Torsionsfeder 66 abwickelt (in Radialrichtung ausdehnt).
In dem vorgesehenen konkreten Beispiel funktioniert der zwischen der Kurbelwelle 22 und dem Riemen 24 angeschlossene Freilauf-Entkoppler 10 als ein Eingangselement in das Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12, aber es versteht sich, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung etwas anders implementiert sein könnten. Zum Beispiel kann ein Freilauf-Entkoppler betriebsfähig zwischen dem Riemen 24 und einem beliebigen oder mehreren von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 angeordnet sein (d. h. mit der Welle eines bestimmten von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 gekoppelt und betriebsfähig sein, um Drehkraft vom Riemen 24 auf das bestimme eine von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 zu übertragen). Es versteht sich, dass, wenn der Freilauf-Entkoppler mit einem bestimmten von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 assoziiert ist, der Entkoppler das bestimmte eine von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 automatisch vom Riemen 24 entkoppelt, wenn der Riemen 24 im Verhältnis zu dem bestimmen einen von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 abbremst, um es zu erlauben, dass die Eingangswelle des bestimmten einen von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 die Riemenscheibe des Entkopplers überholt.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2, 3 und 9 wird die dargestellte Nabe 36 ausführlicher beschrieben. Die Nabe 36 umfasst ein erstes Ende 70, ein zweites Ende 72 und einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 74, der sich axial dazwischen erstreckt. Der zylindrische Körper 74 umfasst eine Bohrung 76 und eine Außenfläche 78, die zwischen dem ersten Ende 70 und dem zweiten Ende 72 verläuft. Die Bohrung 76 ist zum Aufnehmen eines Gewindebefestigers (konkret nicht dargestellt) dimensioniert, um die Nabe 36 an der Kurbelwelle 22 starr zu befestigen (1). Ein ringförmiger Flansch 80 verläuft radial außerhalb des zylindrischen Körpers 74 in der Nähe des ersten Endes 70. Der ringförmige Flansch 80 weist eine Außenflanschfläche 84 (9) auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Außenfläche 78. Der ringförmige Flansch 80 umfasst ferner eine radiale Eintiefung 85 (3) und eine zylindrische Innenseitenwand 86 an der der Muffe 48 gegenüberliegenden Seite auf. Die Muffe 48 an der Nabe 36 umfasst ferner eine Aussparung 88, die innerhalb des ringförmigen Flansches 80 definiert ist. Die Außenfläche 78 des zylindrischen Körpers 74 umfasst insgesamt eine radiale proximale Seitenwand 90, eine radiale Zwischenseitenwand 91 und eine radiale Distalseitenwand 92.
Unter konkreter Bezugnahme auf 2 bis 4 umfasst der dargestellte Halter 52 im Allgemeinen einen Halterkörper 100, der einen distalen Körperabschnitt 102 (4) und einen proximalen Körperabschnitt 104 aufweist. Der distale und der proximale Körperabschnitt 102 und 104 sind in Bezug aufeinander axial versetzt. In einem Beispiel ist der Halter 52 auf den zylindrischen Körper 74 der Nabe 36 an einer an die Buchse 40 angrenzenden Position eingepresst. Insbesondere ist ein Innendurchmesser des Halters 52 (4) auf die radiale proximale Seitenwand 90 der Außenfläche 78, die an dem zylindrischen Körper 74 der Nabe 36 vorgesehen ist, eigepresst. Der Halter 52 kann ferner an dem Träger 50 anliegen, um den Träger 50 innerhalb der Aussparung 88 zu halten.
Die Riemenscheibe 38 ist mit dem Federträger 68, z. B. durch Verschweißen fest gekoppelt. Die Riemenscheibe 38 ist außerdem an der Nabe 36 drehbar gelagert. Die Riemenscheibe 38 umfasst im Allgemeinen einen Riemenscheibenkörper 110, der eine zylindrische Außenseitenwand 112, eine zylindrische Innenseitenwand 114 und eine ringförmige Verbindungsfläche 116 umfasst. In dem dargestellten Beispiel sind die zylindrische Außen- und Innenseitenwand 112, 114 konzentrisch. Die zylindrische Außenseitenwand 112, die zylindrische Innenseitenwand 114 und die Verbindungsfläche 116 definieren insgesamt einen ringförmigen Kanal 120 (3). Die zylindrische Außenseitenwand 112 umfasst einen Außenumfang 122, der eine Vielzahl von Nuten 124 aufweisen kann, die im Allgemeinen V-förmig sind und derart ausgelegt sind, dass sie mit dem Riemen 24 in Eingriff kommen und ihn führen.
Das Lager 40 ist zwischen der Riemenscheibe 38 und der Nabe 36 eingepresst und gekoppelt. Das Lager 40 umfasst einen Innenlaufring 130, einen Außenlaufring 132 und eine Vielzahl von Kugellagern 134. Der Innenlaufring 130 (4) ist an der radialen Zwischenseitenwand 91 des zylindrischen Körpers 74 der Nabe 36 starr befestigt. Der Außenlaufring 132 ist an der zylindrischen Innenseitenwand 114 des Körpers 110 der Riemenscheibe 38 befestigt. Die Vielzahl von Kugellagern 134 ist zwischen dem Innenlaufring 130 und dem Außenlaufring 132 des Lagers 40 für Rotation gelagert.
Die Schlingfeder 54 umfasst eine Vielzahl von Schraubenwindungen 140, die zwischen einem Eingriffs- oder einem ersten Ende 142 (3) und einem entgegengesetzten zweiten Ende 144 (2) verlaufen. Die Schlingfeder 54 kann aus einem unbeschichteten Federstahldraht gebildet sein und weist einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf, wie z. B. einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, der in Reibkontakt mit einer Kupplungsfläche 146 (4) an dem Kupplungsgehäuse steht. In dem dargestellten konkreten Beispiel ist der Querschnitt der Schlingfeder 54 rechteckig oder quadratisch. Ein Schmierstoff wird auf der Berührungsfläche zwischen der Schlingfeder 54 und der Kupplungsfläche 146 verwendet, um Verschleiß zwischen der Schlingfeder 54 und der Kupplungsfläche 146 des Kupplungsgehäuses 56 zu minimieren. Das erste Ende 142 der Schlingfeder 54 ist in einer Schlingfedernut 150 befestigt, die in dem Träger 50 definiert ist (siehe auch 8 und 9). Der Träger 50 ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet und ist derart in der Aussparung 88 der Nabe 36 verschachtelnd aufgenommen, dass eine axiale Stirnfläche E (3) des Drahts, der das erste Ende (z. B. Eingriffsende) 142 (3) bildet, an dem Führungsende oder der Stirnwand der Aussparung 88 in der Muffe 48 anliegt. Wenn die Nabe 36 in Antriebsrichtung (gegen den Uhrzeigersinn in 9) gedreht wird, wirkt ein Rand oder eine Stirnwand 152 der Aussparung 88 der Nabe 36 gegen die Gegenseitenwand 153 des Trägers 50 sowie die axiale Stirnfläche des ersten Endes 142 der Schlingfeder 54, um Drehkraft von der Nabe 36 auf die Schlingfeder 54 zu übertragen. Die Stirnwand 152 (9) erstreckt sich entlang einer ersten radial verlaufenden Achse 154. In der dargestellten Ausführungsform schneidet die erste radial verlaufende Achse 154 eine Rotationsachse 155 der Nabe 36. Die Schraubenwindungen 140 in der Nähe des zweiten Endes 144 weisen einen axialen Spalt 156 (4) auf. Der axiale Spalt 156 kann dabei helfen, die Neigung der Schraubenwindungen 140 in der Nähe des zweiten Endes 144 zu minimieren. In dieser Hinsicht ist der axiale Spalt 156 derart dimensioniert, dass ein Kontakt zwischen der letzten von den Schraubenwindungen 140 und der Kupplungsbuchse 44 auf einer Ebene angeordnet ist, die zur Rotationsachse 155 der Nabe 36 senkrecht ist. Weiter erläutert, ist Linienkontakt zwischen der Kupplungsbuchse 44 und einem Rand der axialen Stirnfläche der Schraubenwindungen 140, die das zweite Ende 144 bildet, vermieden.
Die Druckbuchse 42 (2) weist einen ringförmigen Körper 158 auf, der eine Vielzahl von von ihm hervorstehenden Fixiernoppen 160 aufweist. Der ringförmige Körper 158 der Druckbuchse 42 umfasst ferner einen von ihm hervorstehenden Anschlag oder eine Dämpferraste 162. Die Druckbuchse 42 kann aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet sein. Die Druckbuchse 42 schafft im Allgemeinen eine Barriere zwischen der Abdichtkappe 34 und dem Kupplungsgehäuse 56. Wie hier ausführlicher beschrieben sein wird, kann außerdem die Dämpferraste 162 der Druckbuchse 42 eine physische und akustische Dämpfung zwischen dem Kupplungsgehäuse 56 und dem Federträger 68 schaffen, wenn die Torsionsfeder 66 von einem belasteten Zustand in einen unbelasteten Zustand übergeht.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2 bis 6 wird das Kupplungsgehäuse 56 ausführlicher beschrieben. Das Kupplungsgehäuse 56 umfasst im Allgemeinen eine zylindrische Seitenwand 170 (5), die sich zwischen einem ersten Ende 172 und einem zweiten Ende 174 erstreckt. Eine Außenkante 176 verläuft radial außerhalb des ersten Endes 172 der zylindrischen Seitenwand 170. Die Außenkante 176 umfasst eine Vielzahl von Eintiefungsabschnitten 180, die um sie herum ausgebildet sind. Die Eintiefungsabschnitte 180 definieren insgesamt eine erste Federträgerfläche 181 (2). In dem vorgesehenen Beispiel ist die Vielzahl von Eintiefungen 180 in gestuften Erhebungen angeordnet, um die erste Federträgerfläche 181 vorzusehen, die zwecks Anpassung mit dem abgeschrägten Stirnprofil der Torsionsfeder 66 übereinstimmt. Eine Vielzahl von Öffnungen 182 ist in der Außenkante 176 ausgebildet, um die sich von der Druckbuchse 42 erstreckenden Fixiernoppen 160 verschachtelnd aufzunehmen. Die Druckbuchse 42 ist daher derart gekoppelt, dass sie einstimmig mit dem Kupplungsgehäuse 56 rotiert. Ein bogenförmiger Einschnitt 186 (5) ist durch das Kupplungsgehäuse 56 in einer Position definiert, die im Allgemeinen zwischen der zylindrischen Seitenwand 170 und der Außenkante 176 einen Übergang bildet. Ein Flansch 190 ist an einer Trennung, die an einer der Eintiefungen 180 angeordnet ist, ausgebildet. Der Flansch 190 kann eine erste Federraststelle oder Eingriffsfläche 192 vorsehen. Das Kupplungsgehäuse 56 kann aus einem Metallblech gebildet sein. Die Trennung, die die erste Eingriffsfläche 192 bildet, ist durch einen Schlitz und eine Verformung, die in dem Flansch 190 ausgebildet sind, ausgebildet. Das zweite Ende 174 der zylindrischen Seitenwand 170 umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von radialen Ausbuchtungen 194, die insgesamt eine turmartige Stirnfläche 198 schaffen.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2 bis 4 umfasst das Kupplungsgehäuse 44 im Allgemeinen einen zylindrischen Körper 200, der sich zwischen einem ersten Ende 202 und einem zweiten Ende 204 erstreckt. Der Körper 200 umfasst ferner eine zylindrische Innenfläche 206 (2) und eine zylindrische Außenfläche 208. Der zylindrische Körper 200 definiert ferner eine Vielzahl von Aussparungen 210, die in einer nach innen verlaufenden radialen Seitenwand 212 in der Nähe des zweiten Endes 204 ausgebildet sind (3). Die Aussparungen 210 sind derart ausgelegt, dass sie die radialen Ausbuchtungen 194, die sich von der zylindrischen Seitenwand 170 des Kupplungsgehäuses 56 erstrecken, verschachtelnd aufnehmen. In dieser Hinsicht ist die Kupplungsbuchse 44, sobald zusammengebaut, mit dem Kupplungsgehäuse 56 drehfest gekoppelt. Wie am besten in 4 dargestellt, ist das zweite Ende 204 des zylindrischen Körpers 200 der Kupplungsbuchse 44 in dem ringförmigen Kanal 120 aufgenommen und kommt mit der Riemenscheibe 38 in Eingriff. Insbesondere steht die radiale Seitenwand 212 mit dem zweiten Ende 144 der Schlingfeder 54 im Eingriff, um die axiale Bewegung der Schlingfeder 54 zu begrenzen. In dem vorgesehen Beispiel ist die Kupplungsbuchse 44 aus Kunststoff gebildet.
Der Federträger 68 umfasst im Allgemeinen eine zylindrische Seitenwand 220, die sich zwischen einem ersten Ende 222 und einem zweiten Ende 224 erstreckt (2 und 3). Eine Vielzahl von radial nach außen verlaufenden Flanschen 226 ist um das zweite Ende 224 des zylindrischen Körpers 200 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel verlaufen die Flansche 226 in verschiedenen Höhen, um das abgeschrägte Stirnprofil der Torsionsfeder 66 zu stützen. Weiter erklärt, definieren die Flansche 226 insgesamt eine zweite Federträgerfläche 230 (2), die höhenmäßig variiert, um die Torsionsfeder 66 axial zu tragen. Eine zweite Federraststelle oder Eingriffsfläche 232 ist an einem der Flansche 226 vorgesehen, um mit einem Abschlussend der Torsionsfeder 66 in Eingriff zu kommen, wie beschrieben wird. Ein Vorsprung 234 erstreckt sich vom ersten Ende 222 des zylindrischen Körpers 200 des Federträgers 68.
Die Torsionsfeder 66 verläuft im Allgemeinen zwischen dem Kupplungsgehäuse 56 und dem Federträger 68. In dieser Hinsicht ist die Torsionsfeder 66 axial zwischen der ersten Federträgerfläche 181 am Kupplungsgehäuse 56 und der zweiten Federträgerfläche 230 am Federträger 68 gestützt. Die Torsionsfeder 66 ist derart ausgelegt, dass sie Drehmoment zwischen dem Kupplungsgehäuse 56 und dem Federträger 68 überträgt. Insbesondere kommt ein erstes Ende 250 der Torsionsfeder 66 mit der ersten Federeingriffsfläche 192 am Kupplungsgehäuse 56 in Eingriff, während ein zweites Ende 252 der Torsionsfeder 66 mit der zweiten Federeingriffsfläche 232 am Federträger 68 in Eingriff kommt. In dieser Hinsicht, wirkt, wenn das Kupplungsgehäuse 56 in Antriebsrichtung (gegen den Uhrzeigersinn in 2) gedreht wird, die erste Federeingriffsfläche 192 gegen das erste Ende 250 der Torsionsfeder 66 und veranlasst die Torsionsfeder 66 dazu, sich radial auszudehnen. Gleichzeitig gibt das zweite Ende 252 der Torsionsfeder 66 Rotationsbewegung an die zweite Federeingriffsfläche 232 des Federträgers 68 weiter. Da der Federträger 68 fest mit der Riemenscheibe 38 gekoppelt ist, wird wiederum die Riemenscheibe 38 dazu veranlasst, zu rotieren. Die Torsionsfeder 66 kann ebenfalls eine Relativbewegung zwischen dem Kupplungsgehäuse 56 und dem Federträger 68 ermöglichen, um die aufgrund der im Allgemeinen schwankenden Änderungen der Betriebsgeschwindigkeit des Motors 14 entstehenden Änderungen der Geschwindigkeiten der Riemenscheibe 38 auszugleichen. In dem dargestellten Beispiel sind die Torsionsfeder 66 und die Schlingfeder 54 in derselben Richtung aufgewickelt.
Unter konkreter Bezugnahme auf 2 bis 4 und 10 wird die Abdichtkappe 34 ausführlicher beschrieben. Die Abdichtkappe 34 umfasst im Allgemeinen ein metallenes Pressstück 260, der einen umspritzten Kautschukabschnitt 262 aufweist. Eine nach außen gewandte Lippe 264 und eine nach innen gewandte Lippe 266 sind um den umspritzten Kautschukabschnitt 262 ausgebildet. Wie am besten in 4 dargestellt, ist die nach außen gewandte Lippe 264 derart ausgelegt, dass sie mit einem Innendurchmesser 268 der zylindrischen Außenseitenwand 112 abdichtend in Eingriff kommt. Die nach innen gewandte Lippe 266 ist derart ausgelegt, dass sie mit der zylindrischen Innenseitenwand 86, die an dem ringförmigen Flansch 80 der Nabe 36 ausgebildet ist, abdichtend in Eingriff kommt. Im Allgemeinen kann die Abdichtkappe 34 verhindern, dass Schmierstoff aus der Einwegkupplungsbaugruppe 30 entweicht, während verhindert wird, dass Schmutz und verunreinigende Substanzen in die Einwegkupplungsbaugruppe 30 gelangen. Insbesondere tendiert die Zentrifugalkraft dazu, die nach innen gewandte Lippe 266 der Abdichtkappe 34 in einen Eingriff mit der zylindrischen Innenseitenwand 86 der Nabe 36 zu drängen. Eine derartige Anordnung ist besonders vorteilhaft, da sie tendenziell die Notwendigkeit einer Zusatzunterstützung (Metallring usw.) eliminiert, damit eine abdichtende Kraft auf die zylindrische Innenseitenwand 86 der Nabe 36 aufrechterhalten bleibt.
Unter besonderer Bezugnahme auf 6 werden zusätzliche Merkmale des Freilauf-Entkopplers 10 ausführlicher beschrieben. Der Freilauf-Entkoppler 10 kann ferner eine Anti-Hochlauf-Vorrichtung (Anti-Ramp-Up) 270 umfassen. Die Anti-Hochlauf-Vorrichtung 270 kann ein Hochlaufen oder eine Relativbewegung der Torsionsfeder 66 und des Kupplungsgehäuses 56, wie wenn die Torsionsfeder 66 von einem belasteten Zustand (angetrieben) in einen unbelasteten Zustand (wie z. B. einen Freilaufzustand) übergeht, verhindern. Insbesondere kann die Anti-Hochlauf-Vorrichtung 270 den Vorsprung 234 des Federträgers 68, die Dämpferraste 162 der Druckbuchse 42 und den bogenförmigen Einschnitt 186, der in dem Kupplungsgehäuse 56 definiert ist, umfassen. Während einer relativen Bewegung des Kupplungsgehäuses 56 und des Federträgers 68 wird der Vorsprung 234 dazu veranlasst, entlang des bogenförmigen Einschnitts 186 zu rotieren, um Änderungen der Geschwindigkeit der Riemenscheibe 38 auszugleichen. Der Vorsprung 234 kann sich zwischen gegenüberliegenden Seiten des bogenförmigen Einschnitts 186 bewegen. Die Anti-Hochlauf-Position ist in 6 dargestellt und ist als eine Position definiert, in der der Vorsprung 234 mit der Dämpferraste 162 in Eingriff kommt, die wiederum mit einem Abschlussende 272 des bogenförmigen Einschnitts 186 in Eingriff kommt. In dieser Hinsicht kann sich die Torsionsfeder 66 im Allgemeinen zu einer entspannten Position komprimieren, wenn die Torsionsfeder 66 von einem belasteten Zustand in einen unbelasteten Zustand übergeht. Gleichzeitig wird der Federträger 68 dazu veranlasst, in einer im Allgemeinen in Uhrzeigersinn gerichteten, in 6 gezeigten Richtung in Bezug auf das Kupplungsgehäuse 56 zu rotieren. Der Vorsprung 234 wird dazu veranlasst, gleitend entlang des bogenförmigen Einschnitts 186 zu passieren, an welchem Punkt der Vorsprung 234 die Dämpferraste 162 in das Abschlussende 272 des bogenförmigen Einschnitts 186 drängt. Insbesondere ist eine physische und akustische Dämpfung während des Zusammenstoßes vorgesehen, da die Dämpferraste 162 der Druckbuchse 42 aus Kunststoff angefertigt ist. Des Weiteren wird ein Metall-auf-Metall-Kontakt zwischen dem Vorsprung 234 und dem Kupplungsgehäuse 56 vermieden.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1 bis 9 wird ein Drehkraft-Übertragungspfad des Freilauf-Entkopplers 10 in einem angetriebenen Zustand beschrieben. Am Anfang veranlasst eine Rotation der Kurbelwelle 22 in Antriebsrichtung ihrerseits die Nabe 36, die an der Kurbelwelle 22 starr befestigt ist, dazu, richtungsmäßig im Allgemeinen gegen den Uhrzeigersinn zu rotieren, wie in 2 dargestellt. Eine Rotation der Nabe 36 drängt das erste Ende 142 der Schlingfeder 54 (das in der Aussparung 88 der Nabe 36 aufgenommen ist) dazu, zu rotieren. Die Schlingfeder 54 kann dann dazu veranlasst werden, sich aufgrund von Rotationswiderstand gegen die Drehung der Riemenscheibe 38, die von einem übrigen Teil des Nebenaggregatantriebs (1) stammt, radial auszudehnen (abzuwickeln). Die Schlingfeder 54 wirkt gegen die Kupplungsfläche 146 des Kupplungsgehäuses 56, wodurch veranlasst wird, dass das Kupplungsgehäuse 56 mit der Nabe 36 rotiert. Eine Rotation des Kupplungsgehäuses 56 veranlasst die erste Federeingriffsfläche 192 des Kupplungsgehäuse 56 dazu, das erste Ende 250 der Torsionsfeder 66 anzutreiben. Die Torsionsfeder 66 dehnt sich radial aus und veranlasst das zweite Ende 252 der Torsionsfeder 66 dazu, auf die zweite Federeingriffsfläche 232 des Federträgers 68 zu wirken. Der Federträger 68 wird dann dazu veranlasst, mit der Riemenscheibe 38 zu rotieren, die mit dem Federträger 68 fest gekoppelt ist.
In einem Überholzustand rotiert die Kurbelwelle 22 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Riemenscheibe 38. Ein derartiger Zustand wird durch eine Abbremsung des Motors 14 verursacht. Bei einer schneller als die Nabe 36 rotierenden Riemenscheibe 38 können die Torsionsfeder 66 und die Schlingfeder 54 in eine unbelastete Stellung übergehen oder sich komprimieren. Insbesondere komprimiert sich die Schlingfeder 54, der Eingriff der Schlingfeder 54 mit der Kupplungsfläche 146 am Kupplungsgehäuse 56 wird gelöst, was eine Relativrotation des Kupplungsgehäuses 56 und der Nabe 36 erlaubt. Weiter erläutert, entlastet eine Abbremsung der Nabe 36 im Verhältnis zur Riemenscheibe 38 die Torsionsfeder 66, so dass sich die Schlingfeder 54 fester aufwickeln und bis zu einem Grad von der Kupplungsfläche 146 außer Eingriff kommen kann. Dies ermöglicht es, dass die Schraubenwindungen 140 der Schlingfeder 54 an der Kupplungsfläche 146 gleiten, so dass die Riemenscheibe 38 die Nabe 36 überholen kann.
Unter Bezugnahme auf 11–12 wird ein zweiter Freilauf-Entkoppler, der gemäß zusätzlichen Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgelegt ist, im Allgemeinen durch Bezugszeichen 300 angezeigt. Der Freilauf-Entkoppler 300 umfasst im Allgemeinen eine Einwegkupplungsbaugruppe 330, eine drehelastische Kupplung 332, eine Abdichtkappe 334, eine Nabe 336, eine Riemenscheibe 338, eine Kugellagerbaugruppe 340 und eine Buchse 344. Die Einwegkupplungsbaugruppe 330 und die drehelastische Kupplung 332 sind in Reihe in einem Drehmomentpfad angeordnet. Die Einwegkupplungsbaugruppe 330 umfasst im Allgemeinen eine Muffe 348 auf der Nabe 336, einen Träger 350, einen Halter 352, eine Schlingfeder 354 und ein Kupplungsgehäuse 356. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Kupplungsgehäuse 356 insgesamt einen Kupplungsring 357 und eine Kupplungshülse 358. Kurz gesagt, ist die Nabe 336 fest an der Kurbelwelle 22 (1) des Motors 14 angebracht. Eine Rotation der Kurbelwelle 22 in Antriebsrichtung veranlasst die Muffe 348 an der Nabe 336 dazu, eine Rotation der Schlingfeder 354 in eine Richtung zu erzwingen, die sie dazu veranlasst, sich radial auszudehnen und gegen den Innendurchmesser der Kupplungshülse 358 des Kupplungsgehäuses 356 zu wirken, was das Kupplungsgehäuse 356 dazu veranlasst, mit der Nabe 336 zu rotieren.
Die drehelastische Kupplung 332 umfasst im Allgemeinen ein Paar bogenförmige Feder 366, einen Federträger 368, ein Paar Nasen 370 und ein Paar Anschläge oder Dämpfer 372. Obwohl die gezeigte und beschriebene Anordnung ein Paar bogenförmige Feder 366, Nasen 370 und Dämpfer 372 umfasst, können andere Kombinationen gleichermaßen verwendet werden.
Wenn das Kupplungsgehäuse 356 in Antriebsrichtung rotiert, wirken im Allgemeinen die Nasen 370 auf jeweilige erste Enden der bogenförmigen Feder 366, wodurch veranlasst wird, dass sich die bogenförmigen Feder 366 komprimieren. Ein Widerstand gegen die Rotation der Riemenscheibe 338, der durch den übrigen Teil des Frontmotor-Nebenaggregatantriebs 12 (1) erzeugt wird, belastet die bogenförmigen Feder 366 derart, dass sich die bogenförmigen Feder 366 komprimieren. Ein entgegengesetztes Ende der jeweiligen bogenförmigen Feder 366 wirkt auf gegenüberliegende Federeingriffsflächen, die an dem Federträger 368 vorgesehen sind, wodurch veranlasst wird, dass der Federträger 368 und die Riemenscheibe 338, die mit dem Federträger 368 fest gekoppelt ist, mit dem Kupplungsgehäuse 356 rotieren.
In dem vorgesehen konkreten Beispiel funktioniert der Freilauf-Entkoppler 300 als ein Eingangselement in das Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12, aber es versteht sich, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung etwas anders implementiert sein könnten. Zum Beispiel kann ein Freilauf-Entkoppler betriebsfähig zwischen dem Riemen 24 und einem beliebigen oder mehreren von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 angeordnet sein (d. h. mit der Welle eines bestimmten von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 gekoppelt und betriebsfähig sein, um Drehkraft vom Riemen 24 aus das bestimme eine von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 zu übertragen). Es versteht sich, dass, wenn der Freilauf-Entkoppler mit einem bestimmten von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 assoziiert ist, der Entkoppler das bestimmte eine von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 automatisch vom Riemen 24 entkoppelt, wenn der Riemen 24 im Verhältnis zu dem bestimmen einem von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 abbremst, um es zu erlauben, dass die Eingangswelle des bestimmten einen von den riemengetriebenen Nebenaggregaten 16, 18 oder 20 die Riemenscheibe des Entkopplers überholt.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11, 12 und 18 wird die Nabe 336 ausführlicher beschrieben. Das Nabe 336 umfasst im Allgemeinen ein erstes Ende 380 (18), ein zweites Ende 382 und einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 384, der sich axial dazwischen erstreckt. Der zylindrische Körper 384 umfasst eine Innenfläche 386, die insgesamt durch eine Vielzahl von Befestiger-Aufnahmelöchern 388 definiert ist. Der zylindrische Körper 384 umfasst ferner eine Außenfläche 390, die zwischen dem ersten Ende 380 und dem zweiten Ende 382 verläuft. Die Befestiger-Aufnahmelöcher 388 sind zum Aufnehmen von Gewindebefestigerm dimensioniert, um die Nabe 336 an der Kurbelwelle 22 starr zu befestigen (1). Ein ringförmiger Flansch 400 verläuft radial außerhalb des zylindrischen Körpers 384 in der Nähe des ersten Endes 380. Der ringförmige Flansch 400 weist eine Außenflanschfläche 404 (18) auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Außenfläche 390. Der ringförmige Flansch 400 umfasst ferner einen Aufsatz 410 (12), der eine zylindrische Außenseitenwand 412 bereitstellt. Die Muffe 348 an der Nabe 336 umfasst ferner eine Aussparung 418, die in dem ringförmigen Flansch 400 definiert ist. Die Außenfläche 390 des zylindrischen Körpers 384 umfasst insgesamt eine proximale radiale Seitenwand 420, eine radiale Zwischenseitenwand 422 und eine radiale Distalseitenwand 424.
Unter Bezugnahme auf 11 bis 13 umfasst der Halter 352 im Allgemeinen einen Halterkörper 430, der einen distalen Körperabschnitt 432 und einen proximalen Körperabschnitt 434 aufweist. Der distale und der proximale Körperabschnitt 432 und 434 sind in Bezug aufeinander axial versetzt. In einem Beispiel ist der Halter 352 auf den zylindrischen Körper 384 der Nabe 336 an einer an die Kugellagerbaugruppe 340 angrenzenden Position eingepresst (13). Insbesondere ist ein Innendurchmesser des Halters 352 auf die radiale proximale Seitenwand 420 der Außenfläche 390, die an dem zylindrischen Körper 384 der Nabe 336 vorgesehen ist, eingepresst.
Die Riemenscheibe 338 ist mit dem Federträger 368, z. B. durch Verschweißen, fest gekoppelt. Die Riemenscheibe 338 ist an der Nabe 336 drehbar gelagert. Die Riemenscheibe 338 umfasst im Allgemeinen einen Riemenscheibenkörper 450, der eine zylindrische Außenseitenwand 452, eine zylindrische Innenseitenwand 454 und eine ringförmige Verbindungsfläche 456 umfasst (11). In dem dargestellten Beispiel sind die zylindrische Außen- und Innenseitenwand 452, 454 konzentrisch. Die zylindrische Außenseitenwand 452, die zylindrische Innenseitenwand 454 und die Verbindungsfläche 456 definieren insgesamt einen ringförmigen Kanal 460 (12). Die Verbindungsfläche 456 umfasst ferner eine Innenfläche 457 und eine Außenfläche 458 (13). Die zylindrische Außenseitenwand 452 kann einen Außenumfang 464 umfassen, der eine Vielzahl von Nuten 466 aufweist, die im Allgemeinen V-förmig sind und derart ausgelegt sind, dass sie mit dem Riemen 24 in Eingriff kommen und ihn führen.
Die Kugellagerbaugruppe 340 ist zwischen der Riemenscheibe 338 und der Nabe 336 eingepresst und gekoppelt. Die Kugellagerbaugruppe 340 umfasst einen Innenlaufring 470 (13), einen Außenlaufring 472 und eine Vielzahl von Kugellagern 474. Der Innenlaufring 470 ist an der radialen Zwischenseitenwand 422 des zylindrischen Körpers 384 der Nabe 336 starr befestigt. Der Außenlaufring 472 ist an der zylindrischen Innenseitenwand 454 des Körpers 450 der Riemenscheibe 338 befestigt. Die Vielzahl von Kugellagern 474 ist zwischen dem Innenlaufring 470 und dem Außenlaufring 472 der Kugellagerbaugruppe 340 für Rotation gelagert.
Die Schlingfeder 354 umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von Schraubenwindungen 480 (12), die sich zwischen einem ersten Eingriffs- oder Hakenende 482 und einem entgegengesetzten zweiten Ende 484 erstrecken. In einem Beispiel ist die Schlingfeder 354 aus einem unbeschichteten Federstahldraht gebildet und weist einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf, wie z. B. einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, der in Reibkontakt mit einer Kupplungsfläche 488 (13) der Kupplungshülse 358 des Kupplungsgehäuses 356 steht. In dem dargestellten Beispiel ist der Querschnitt der Schlingfeder 354 rechteckig oder quadratisch. Ein Schmierstoff kann auf der Berührungsfläche zwischen der Schlingfeder 354 und der Kupplungsfläche 488 der Kupplungshülse 358 des Kupplungsgehäuses 356 verwendet werden, um Verschleiß zwischen der Schlingfeder 354 und dem Kupplungsgehäuse 356 zu minimieren. Das erste Ende 482 der Schlingfeder 354 ist in einer Schlingfedernut 490 (12), die in dem Träger 350 definiert ist, fest aufgenommen. Der Träger 350 kann aus Kunststoff gebildet sein und in der Aussparung 418 der Nabe 336 derart verschachtelnd aufgenommen sein, dass eine axiale Stirnfläche des Drahts, der das erste Ende 482 (12) bildet, an dem führenden Ende oder der Stirnwand der Aussparung 418 (d. h. der Nabe 348) anliegt.
Wie bei der vorstehend beschriebenen Anordnung hinsichtlich der Nabe 36, wird die Nabe 336 in Antriebsrichtung (gegen den Uhrzeigersinn bei Betrachtung in 11) gedreht. Eine Stirnwand 496 (18) der Aussparung 418 der Nabe 336 wirkt gegen eine gegenüberliegende Seitenwand 497 (11) des Trägers 350 sowie die axiale Stirnfläche des ersten Endes 482 des Schlingfeder 354, um Drehkraft von der Nabe 336 auf die Schlingfeder 354 zu übertragen. Die Stirnwand 496 (18) erstreckt sich entlang einer ersten radial verlaufenden Achse 498. In der dargestellten Anordnung schneidet die erste radial verlaufende Achse 498 eine Rotationsachse 499 der Nabe 336. Die Schraubenwindungen 480 in der Nähe des zweiten Endes 484 definieren einen axialen Spalt 500 (13), der dabei helfen kann, die Neigung der Schraubenwindungen 480 in der Nähe des zweiten Endes 484 zu minimieren. In dieser Hinsicht ist der axiale Spalt 500 derart dimensioniert, dass ein Kontakt zwischen der letzten von den Schraubenwindungen 480 und der Buchse 344 auf einer Ebene angeordnet ist, die zur Rotationsachse 499 der Nabe 336 senkrecht ist. Weiter erläutert, ist Linienkontakt zwischen der Buchse 344 und einem Rand der axialen Stirnfläche der Schraubenwindungen 480, die das zweite Ende 484 bildet, vermieden.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11 bis 13 wird das Kupplungsgehäuse 356 ausführlicher beschrieben. Es versteht sich, dass das Kupplungsgehäuse 356 eine einheitliche Einzelkomponente sein kann, obwohl das dargestellte konkrete Beispiel ein Kupplungsgehäuse 356 vorsieht, das einen separat ausgebildeten Kupplungsring 357 und eine Kupplungshülse 358 aufweist. Das Kupplungsgehäuse 356 umfasst im Allgemeinen eine zylindrische Seitenwand 506, die sich zwischen einem ersten Ende 510 und einem zweiten Ende 512 erstreckt (13). Der Kupplungsring 357 ist an der Kupplungshülse 358 starr befestigt und erstreckt sich radial außerhalb der Kupplungshülse 358 in der Nähe des zweiten Endes 512. Die Nasen 370 verlaufen von dem Kupplungsring 357 an im Allgemeinen genau entgegengesetzten Positionen. Andere Anordnungen sind in Betracht gezogen. Die Nasen 370 können ferner ein erstes Komprimierende 520 (16) und ein entgegengesetztes Ende 522 umfassen.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11 bis 13 umfasst die Buchse 344 im Allgemeinen einen zylindrischen Körper 526, der sich zwischen einem ersten Ende 528 (11) und einem zweiten Ende 530 erstreckt. Die Buchse 344 ist derart ausgelegt, dass sie sich gleitend um die Innenfläche 457 der Riemenscheibe 338 bewegt. Der Körper 526 umfasst eine zylindrische Innenfläche 534 (12) und eine zylindrische Außenfläche 536, so dass er einen ringförmigen Kanal 540 dazwischen definiert. Wie in 13 dargestellt, ist der Kanal 540 ferner durch einen nach innen gestuften Kanal 542 und einen nach außen gestuften Kanal 544 definiert. Im Allgemeinen ist die Schlingfeder 354 zum Aufnehmen an dem Innenkanal 542 ausgerichtet, während die Seitenwand 506 der Kupplungshülse 358 zur Aufnahme an dem Außenkanal 544 ausgerichtet ist. Sobald zusammengebaut, ist die Buchse 344 drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 356 gekoppelt. Wie in 13 dargestellt, wird die zylindrische Innenseitenwand 534 der Buchse 344 in dem Kanal 460 der Riemenscheibe 338 aufgenommen und kommt mit der Riemenscheibe 338 in Eingriff. Insbesondere wird eine axiale Bewegung der Schlingfeder 354 durch die Buchse 344 an dem Innenkanal 542 verhindert.
Der Federträger 368 (12) umfasst einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 550, der ein Paar gegenüberliegende ringförmige Aufnahmeaussparungen 552 umfasst. Der Körper 550 umfasst ferner ein entsprechendes Paar von Last tragenden Seitenflächen 554. Der Körper 550 des Federträgers 368 umfasst ein Paar Eintiefungen 560. Die beiden Eintiefungen 560 können im Allgemeinen einen Abschnitt 562 zum Aufnehmen von Dämpfer (15) und ein Federeingriffsende 566 umfassen. Die zweiten Enden der Feder 366 sind derart ausgelegt, dass sie gegen die Federeingriffsenden 566 der Eintiefungen 560 gehalten werden. Eine Vielzahl von Grübchen 570 ist um den Körper 550 des Federträgers 368 ausgebildet, um Anschweißen des Federträgers 368 an der Riemenscheibe 338 zu erleichtern.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11, 12 und 17 wird die Abdichtkappe 334 ausführlicher beschrieben. Die Abdichtkappe 334 umfasst im Allgemeinen ein metallenes Pressstück 572, einen metallenen ringförmigen Ring 573 und einen umspritzten Kautschukabschnitt 574. Eine nach außen gewandte Lippe 576 und eine nach innen gewandte Lippe 578 sind um den umspritzten Kautschukabschnitt 574 ausgebildet. Wie am besten in 13 dargestellt, ist die nach außen gewandte Lippe 576 derart ausgelegt, dass sie mit einem Innendurchmesser 580 der zylindrischen Außenseitenwand 452 der Riemenscheibe 338 abdichtend in Eingriff kommt. Die nach innen gewandte Lippe 578 ist derart ausgelegt, dass sie mit einer Außenumfangsfläche 582, die um die Nabe 336 ausgebildet ist, in Eingriff kommt. Der ringförmige Ring 573 kann dabei helfen, eine radial nach innen gerichtete Abdichtkraft gegen die Außenumfangsfläche 582 der Nabe 336 aufrechtzuerhalten. Im Allgemeinen kann die Abdichtkappe 334 verhindern, dass Schmierstoff aus der Einwegkupplungsbaugruppe 330 entweicht, während verhindert wird, dass Schmutz und verunreinigende Substanzen in die Einwegkupplungsbaugruppe 330 gelangen.
Jede bogenförmige Feder 366 umfasst eine Vielzahl von Schraubenwindungen 586 (12), die zwischen jeweiligen ersten und zweiten Enden 590 und 592 verlaufen. Jeder Dämpfer 372 umfasst einen Dämpferkörper 596, der einen Nasenaufnahmeeinschnitt 598 definiert, und eine Verlängerung 600. Die Dämpfer 372 können aus spritzgegossenem Kunststoff gebildet sein. Der Nasenaufnahmeeinschnitt 598 ist derart ausgelegt, dass er sich radial abmessungsmäßig derart erstreckt, dass er eine Aufnahme einer entsprechenden Nase 370 beherbergt. Insbesondere können die Verlängerungen 600 mit dem ersten Ende 590 der Feder 366 in Eingriff kommen, um die ersten Enden 590 der Feder in einem radial versetzten Abstand von dem Einschnitt 598 zu halten. In dieser Hinsicht werden die Nasen 370 während des Zusammenbaus leicht in die entsprechenden Einschnitte 598 der Dämpfer 372 geschoben, ohne dass zusätzliche Manipulation der Feder 366 erforderlich ist. Beim Gebrauch können die Dämpfer 372 physischen und akustischen Aufschlag der Nasen 370 gegen die Eintiefungen 560 an dem Federträger 368 verhindern.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 11 bis 16 wird ein Drehkraft-Übertragungspfad des Freilauf-Entkopplers 300 in einem angetriebenen Zustand beschrieben. Am Anfang veranlasst eine Rotation der Kurbelwelle 22 in Antriebsrichtung die Nabe 336 dazu, richtungsmäßig im Allgemeinen gegen den Uhrzeigersinn zu rotieren, wie in 11 dargestellt. Rotation der Nabe 336 drängt das erste Ende 482 der Schlingfeder 354 (das in der Aussparung 418 der Nabe 336 aufgenommen ist) dazu, zu rotieren. Die Schlingfeder 354 dehnt sich aufgrund von Drehwiderstand der Riemenscheibe 338, der von der Trägheit des Nebenaggregatantriebs (1) stammt, radial aus. Die Schlingfeder 354 wirkt gegen die Kupplungsfläche 488 der Kupplungshülse 358, wodurch veranlasst wird, dass das Kupplungsgehäuse 356 mit der Nabe 336 rotiert. Rotation des Kupplungsgehäuses 356 veranlasst die Nasen 370 an dem Kupplungsring 367 dazu, die ersten Enden 590 der entsprechenden bogenförmigen Feder 366 anzutreiben (im Allgemeinen in Komprimierrichtung gegen den Uhrzeigersinn, wie in 15 und 16 dargestellt). Die bogenförmigen Feder 366 werden dazu veranlasst, sich zunächst zu komprimieren und anschließend eine Drehkraft von den zweiten Enden 592 (15) der Feder 366 auf das Federeingriffsende 566, das an den Eintiefungen 560 am Federträger 368 vorgesehen ist, zu übertragen. Der Federträger 368 wird dann veranlasst, mit der Riemenscheibe 338 zu rotieren, die mit dem Federträger 368 fest gekoppelt ist.
In einem Freilaufzustand rotiert die Kurbelwelle 22 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Riemenscheibe 338. Ein derartiger Zustand wird durch eine Abbremsung des Motors 14 verursacht. Weiter erläutert, entlastet eine Abbremsung der Nabe 336 im Verhältnis zur Riemenscheibe 338 die bogenförmigen Feder 366, so dass sich die Schlingfeder 354 fester aufwickeln und bis zu einem Grad von der Kupplungsfläche 488 außer Eingriff kommen kann. Dies ermöglicht es, dass die Schraubenwindungen 480 der Schlingfeder 354 an der Kupplungsfläche 488 gleiten, so dass die Riemenscheibe 338 die Nabe 336 überholen kann. Wenn die Riemenscheibe 338 schneller als die Nabe 336 rotiert, können die bogenförmigen Feder in eine im Allgemeinen nicht komprimierte Stellung übergehen, während die Schlingfeder 354 komprimiert wird. In dieser Hinsicht komprimiert sich die Schlingfeder 354, der Eingriff der Schlingfeder 354 mit der Kupplungsfläche 488 der Kupplungshülse 358 wird gelöst, was eine Relativrotation des Kupplungsgehäuses 356 und der Nabe 336 erlaubt. Von Bedeutung ist, dass die Nasen 370 durch die Vorspannung der Feder 366 zum Rotieren im Allgemeinen im Uhrzeigersinn veranlasst werden, wie in 16 dargestellt, wenn die Komprimierung der bogenförmigen Feder 366 losgelöst wird. Die Nasen 370 werden in den entsprechenden Einschnitten 598 der Dämpfer 372 geführt. Da die Dämpfer 372 vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff angefertigt sind, wird eine Dämpfungswirkung erbracht und ein Metall-auf-Metall-Kontakt zwischen den Nasen 370 und der Eintiefung 560 des Federträgers 368 wird vermieden.
Unter Bezugnahme auf 19 wird eine andere Freilauf-Entkoppleranordnung, die gemäß zusätzlichen Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgelegt ist, im Allgemeinen durch Bezugszeichen 10a angezeigt. Der Freilauf-Entkoppler 10a wird in einem Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12a einer Brennkraftmaschine 14a eingesetzt. Der Frontmotor-Nebenaggregatantrieb 12a kann eine Vielzahl von Motor-Nebenaggregaten, wie z. B. eine Wasserpumpe 16, einen Klimakompressor 18 und einen Starter/Generator oder Starter/Lichtmaschine 20 umfassen, die durch die Kurbelwelle 22 des Motors 14a mittels eines Riemens 24 und einer Kurbelwellenriemenscheibe 22a angetrieben werden. Beispielsweise ist der Freilauf-Entkoppler 10a derart ausgelegt, dass er wahlweise einen von dem vorstehend beschriebenen Freilauf-Entkoppler 10 oder 300 umfasst.
Unter Bezugnahme auf 20 sind ein Buchse 610 und ein Federträger 612 dargestellt, die gemäß zusätzlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet sind. Wenn nicht anders beschrieben ist die Buchse 610 ähnlich den anderen hier beschriebenen Buchsen ausgestaltet, wie der Buchse 44. Gleichermaßen kann der Federträger 612 ähnlich den hier beschriebenen Federträgern, wie dem Federträger 68, ausgestaltet sein, sofern nicht anders beschrieben. Die Buchse 610 kann im Allgemeinen einen zylindrischen Körper 620 umfassen, der sich zwischen einem ersten Ende 622 (21) und einem zweiten Ende 624 (22) erstreckt. Der Körper 620 kann ferner eine zylindrische Innenfläche 626 und eine zylindrische Außenfläche 630 umfassen. Die zylindrische Außenfläche 630 kann ein Paar radiale Aufsatzabschnitte 632 umfassen. Jeder radiale Aufsatzabschnitt 632 kann eine abgeschrägte Übergangsfläche 634 umfassen. Wie hier verständlich wird, sind die radialen Aufsatzabschnitte 632 derart ausgelegt, dass sie wahlweise mit einer komplementären Struktur in Eingriff kommen, die an dem Federträger 612 ausgebildet ist, um die Relativrotation zwischen der Buchse 610 und dem Federträger 612 zu begrenzen. Der zylindrische Körper 620 kann ferner eine Vielzahl von Aussparungen 640 definieren, die in einer nach innen verlaufenden radialen Seitenwand 642 in der Nähe des zweiten Endes 624 ausgebildet sind. Die Aussparungen 640 sind derart ausgelegt, dass sie die radialen Ausbuchtungen 194 (5), die sich von der zylindrischen Seitenwand 170 am Kupplungsgehäuse 56 erstrecken, verschachtelnd aufnehmen, wie vorstehend beschrieben.
Der Federträger 612 kann im Allgemeinen eine zylindrische Seitenwand 650 umfassen, die sich zwischen einem ersten Ende 652 (21) und einem zweiten Ende 654 (22) erstreckt. Die zylindrische Seitenwand 650 kann ferner ein Paar radiale Aufsatzabschnitte 660 umfassen, die derart ausgelegt sind, dass sie die in der Buchse 610 ausgebildeten radialen Aufsätze 632 aufnehmen. Die zylindrische Seitenwand 650 des Federträgers 612 kann eine abgeschrägte Übergangsfläche 662 umfassen, die an einem Übergang zu den radialen Aufsatzabschnitten 660 ausgebildet ist. Die abgeschrägte Übergangsfläche 662 des Federträgers 612 ist derart ausgelegt, dass sie mit der entsprechenden abgeschrägten Übergangsfläche 634 an der Buchse 610 in Eingriff kommt, um weitere Rotation der Buchse 610 im Uhrzeigersinn in Bezug auf den Federträger 612 zu verhindern, wie in 21 dargestellt. Im Betrieb, wenn die Riemenscheibe 38 beginnt, sich mit einer höheren Drehzahl zu drehen als die Nabe 36, veranlasst der Federträger 612 die Buchse 610 dazu, zu rotieren, was wiederum das Kupplungsgehäuse 56 antreibt, indem die Ausbuchtungen 194 im Kupplungsgehäuse und die Aussparungen 640 der Buchse 610 interagieren. In dieser Hinsicht wird verhindert, dass die Torsionsfeder 66 an dem Federträger 612 des Kupplungsgehäuses 56 verkeilt. Außerdem wird jeglicher Metall-auf-Metall-Aufprall verhindert.
Gemäß anderen Vorteilen ist die Torsionsfeder 66 vorbelastet, was weiter zu einem reduzierten Lärm beiträgt, der durch einen möglichen Komponentenkontakt verursacht wird.
Angesichts der vorstehenden Besprechung versteht es sich, dass der Träger der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann, um Drehkraft zwischen einer beliebigen Rotationskomponente (z. B. einer Riemenscheibe oder einem Kettenrad) und dem Fuß (d. g. dem ersten Ende) einer Schlingfeder direkt zu übertragen. In dem Beispiel von 23 bis 27 ist der Träger 1000 in einem Trägerelement 1002 in einem Entkoppler 1004 befestigt, der im Allgemeinen dem Entkoppler ähnlich ist, der in der internationalen Anmeldung WO 2010/099605 offenbart ist, deren Offenbarung durch Rückbezug aufgenommen ist, als ob sie hier vollständig und ausführlich dargelegt wäre. Insbesondere umfasst das Trägerelement 1002 einen Federgegenwirkungsblock 1006 und der Träger 1000 ist in einer Aussparung 1005 in dem Federgegenwirkungsblock 1006 derart aufgenommen, dass die axiale Stirnfläche 1008 des Fußes 1010 der Schlingfeder 1012 an der entsprechenden axialen Stirnfläche 1014, die an dem Federgegenwirkungsblock 1006 ausgebildet ist, anliegt. Es versteht sich, dass die axiale Stirnfläche 1014 ein Rand der Aussparung 1005 ist. In dem vorgesehenen Beispiel steht die gesamte axiale Stirnfläche 1008 mit einem entsprechenden Abschnitt der axialen Stirnfläche 1014 in Kontakt.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung lediglich den Charakter eines Beispiels hat und die vorliegende Offenbarung sowie deren Anwendung oder Verwendungen nicht beschränken soll. Obwohl konkrete Beispiele in der Beschreibung beschrieben und in der Zeichnung veranschaulicht wurden, wird ein Durchschnittsfachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente durch deren Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Außerdem ist hier die Mischung und Anpassung von Merkmalen, Elementen und/oder Funktionen zwischen verschiedenen Beispielen ausdrücklich in Betracht gezogen, so dass ein Durchschnittsfachmann aus dieser Offenbarung verstehen wird, dass Merkmale, Elemente und/oder Funktionen eines Beispiels in einem anderen Beispiel, soweit angemessen, aufgenommen werden können, soweit nicht anders vorstehend beschrieben. Des Weiteren können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine konkrete Situation oder ein konkretes Material an die Lehren der vorliegenden Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen.

Claims

Entkoppler, umfassend: eine Nabe, ein Antriebselement, das derart ausgelegt ist, dass es mit einem Endlos-Kraftübertragungselement in Eingriff kommt, und eine Einwegkupplung und eine drehelastische Kupplung, die einen Träger, eine Schlingfeder, eine Kupplungsfläche und mindestens eine Feder aufweisen, wobei der Träger eine Nut definiert, die Schlingfeder aus Draht gebildet ist und ein Eingriffsende und eine Vielzahl von Schraubenwindungen aufweist, das Eingriffsende hinsichtlich der Gesamtlänge kürzer ist als eine Länge einer von den Schraubenwindungen, das Eingriffsende in der Nut aufgenommen ist, die Schraubenwindungen mit der Kupplungsfläche im Eingriff stehen und derart aufgewickelt sind, dass die Schraubenwindungen dazu tendieren, sich gegen die Kupplungsfläche abzuwickeln, wenn Drehkraft von einem von der Nabe und dem Antriebselement auf das andere von der Nabe und dem Antriebselement übertragen wird, wobei der Träger in einer Aussparung aufgenommen ist, die in einem Rotationselement ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus der Nabe, dem Antriebselement und einer Komponente in einem Drehmomentpfad zwischen der Nabe und dem Antriebselement besteht, wobei eine axiale Stirnfläche des Drahts, der die Schlingfeder bildet, an einem Rand der Aussparung anliegt.
Entkoppler nach Anspruch 1, wobei ein ringförmiger Halter fest mit dem Rotationselement gekoppelt ist, der ringförmige Halter an dem Träger anliegt und derart ausgelegt ist, dass er eine Bewegung des Trägers axial weg von der Rotationselementkomponente begrenzt, so dass sich der Träger nicht nach außerhalb der Aussparung bewegt.
Entkoppler nach Anspruch 1, wobei der Rand der Aussparung entlang einer ersten radial verlaufenden Achse verläuft, die eine Rotationsachse des Rotationselements schneidet.
Entkoppler nach Anspruch 3, wobei ein gegenüberliegender Rand der Aussparung durch eine zweite radial verlaufende Achse definiert ist, die die Rotationsachse des Rotationselements schneidet.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Feder aus einer einzelnen Torsionsfeder besteht, die um eine Rotationsachse der Nabe angeordnet ist.
Entkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Feder eine Vielzahl von bogenförmigen Druckfedern umfasst.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger aus Kunststoff gebildet ist.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aussparung als ein ringförmiger Abschnitt ausgeformt ist.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingriffsende der Schlingfeder fest durch den Träger gehalten wird.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger locker an dem Rotationselement angebracht ist, um der Schlingfeder eine gewisse Nachgiebigkeit zu ermöglichen.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger derart ausgelegt ist, dass er eine Bewegung der Schlingfeder erlaubt, um Biegemomente und Spannungskonzentrationen zu reduzieren.
Entkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Aussparung weniger als 360 Grad um das Rotationselement erstreckt.
Entkoppler nach Anspruch 1, der ferner einen Federträger umfasst, der an dem Antriebselement für gemeinsame Rotation befestigt ist, wobei die mindestens eine Feder eine Torsionsfeder umfasst, die axial entlang einer Rotationsachse der Nabe verläuft, und wobei ein erstes Ende der Torsionsfeder mit dem Federträger antriebsmäßig gekoppelt ist.
Entkoppler nach Anspruch 13, der ferner einen Federflansch umfasst, der an einem axialen Ende der Torsionsfeder gegenüber dem Federträger befestigt ist, und wobei ein zweites Ende der Torsionsfeder mit dem Federflansch antriebsmäßig im Eingriff steht.
Entkoppler nach Anspruch 13, wobei eines von dem Federflansch und dem Federträger einen Vorsprung aufweist und wobei das andere von dem Federflansch und dem Federträger eine Schlitzöffnung aufweist, in der der Vorsprung aufgenommen wird, wobei der Vorsprung und die Schlitzöffnung zusammenwirken, um Rotation des Federflansches in Bezug auf den Federträger zu begrenzen.