DE19545804A1

DE19545804A1 - Drive for solid rotor e.g. for IC-engine driven generator of motor vehicle

Info

Publication number: DE19545804A1
Application number: DE1995145804
Authority: DE
Inventors: Uwe Hammerl
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-12

Abstract

The generator (1) is mounted on a shaft (2) rotating in bearings (3a,3b) and carrying at one end a pulley (5) for a belt driven by the IC engine. A free-wheel clutch (8) on the shaft between the pulley and the armature (rotor) (6) transmits accelerated rotation to the latter, but is disengaged when the rate of rotation falls. To reduce the number of components and to simplify their assembly, there may be two tandem bearings each comprising a unitary inner ring and divided outer rings, one fitted into the housing (4) and the other positioned within the armature.

Description

Field of the Invention

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Aggregat, das eine große Drehmasse umfaßt, insbesondere einen Generator für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, der über einen Zugmitteltrieb einen Antrieb von einer Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine erfährt, wobei zwischen einem Antriebsrad des Aggregates und dessen Drehmasse ein Freilauf angeordnet ist, mit dem einerseits eine beschleu nigte Drehbewegung der Brennkraftmaschine auf die Drehmasse übertragbar ist und andererseits bei einer verzögerten Drehbewegung die Drehmasse abkoppel bar ist.The invention relates to a drive for an assembly that has a large rotating mass comprises, in particular a generator for motor vehicle internal combustion engines, the drive via a traction drive from a crankshaft of the Brenn Engine experiences, being between a drive wheel of the unit and the rotating mass of which is arranged a freewheel with which, on the one hand, an acceleration nigt rotational movement of the internal combustion engine is transferable to the rotating mass and on the other hand decouple the rotating mass in the event of a delayed rotary movement is cash.

Background of the Invention

Aus der JP 56-101 353 ist ein gattungsbildender Antrieb für einen Fahrzeug generator bekannt. Der Aufbau umfaßt eine Freilaufanordnung zwischen der Nabe des Generators-Antriebsrades und der Antriebswelle. Die darin eingesetzte Freilaufkupplung ermöglicht eine Abkopplung der Generator-Drehmasse bei auftretenden Wechseldrehmomenten der Brennkraftmaschine, was sich positiv auf die Lebensdauer des Zugmitteltriebes auswirkt. Diese Freilaufanordnung kann zu einer Taumelbewegung bzw. zu einer radialen Verlagerung in Ver bindung mit einer Unwucht des Antriebsrades führen, aufgrund einer instabilen Führung des Antriebsrades auf dem Freilauf. Damit stellt sich eine nachteilige ungleichmäßige Abnutzung des Zugmittels ein. Weiterhin muß der Freilauf zur Vermeidung eines erhöhten Verschleißes wirkungsvoll sowohl gegenüber von außen eindringendem Staub, Schmutz oder Wasser als auch zur Vermeidung eines Schmiermittelaustrittes aus dem Freilauf abgedichtet sein. Diese Abdich tung verursacht Zusatzkosten und verlangt eine axiale Verlängerung der An triebsradnabe, wodurch sich nachteilig ein vergrößerter Einbauraum einstellt.JP 56-101 353 is a generic drive for a vehicle generator known. The structure includes a freewheel assembly between the Hub of the generator drive wheel and the drive shaft. The one used in it Overrunning clutch enables the generator rotating mass to be decoupled occurring alternating torques of the internal combustion engine, which is positive affects the lifespan of the traction mechanism drive. This freewheel arrangement can cause a wobble movement or a radial displacement in Ver lead to unbalance of the drive wheel due to an unstable Guiding the drive wheel on the freewheel. This poses a disadvantage uneven wear of the traction mechanism. Furthermore, the freewheel must Avoiding increased wear effectively against both dust, dirt or water penetrating outside as well as to avoid them of a lubricant outlet from the freewheel. This Abdich tion causes additional costs and requires an axial extension of the connection drive wheel hub, which disadvantageously results in an increased installation space.

Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geschützte, die Lebensdauer des Freilaufs und des Zugmitteltriebs erhöhende Freilaufanordnung innerhalb des vorhandenen Bauraums vorzusehen.The invention has for its object a protected, the life of Freewheel and the traction drive increasing freewheel arrangement within the to provide available space.

Summary of the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einem Antrieb für ein Aggregat der vorgenannten Gattung nach den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst durch einen auf der Antriebswelle drehbar gelagerten Anker, wobei auf der Antriebswelle innerhalb der Ankerkontur eine Freilaufkupplung angeordnet ist. Diese Freilaufanordnung ermöglicht eine gewünschte Entkopplung der Drehmasse, d. h. des Ankers bei von der Kurbelwelle ausgelösten verzögerten Drehantriebszyklen, ohne dabei den Bauraum des Generators zu beeinflussen. Die Freilaufkupplung ist zudem geschützt angeordnet und bedarf keiner zusätz lichen Abdichtung. Weiterhin kann das Antriebsrad drehstarr auf der Antriebs welle des Generators befestigt werden, wodurch eine Taumelbewegung sowie eine radiale Verlagerung des Antriebsrades unterbleiben. Auch diese Anordnung stellt eine die Wirkung des Freilaufs unterstützende Maßnahme zur Erreichung eines exakten, d. h. den Zugmitteltrieb beruhigenden Laufs dar, der sich ver schleißmindernd auswirkt. Der Erfindungsgedanke begünstigt außerdem die Lebensdauer des Freilaufs, da durch dessen Verlagerung in den Bereich des Ankers keine Zugmittelkräfte auf den Freilauf wirken, die aufgrund des erfin dungsgemäßen Aufbaus ausschließlich von den Gehäuselagern aufgenommen werden. Ebenso ist der erfindungsgemäß angeordnete Freilauf nicht unmittelbar den verschleißfördernden Schwingungen des Zugmitteltriebs ausgesetzt. Durch die Anordnung des Freilaufs in den Anker des Generators kann diesem ein zusätzliches Fettreservoir zugeordnet sein, mit dem eine Verbesserung der Dauerschmierung des Freilaufs über die Lebensdauer des Generators erzielbar ist.According to the invention, this task is performed on a drive for an assembly aforementioned type according to the characterizing features of claim 1 solved by an armature rotatably mounted on the drive shaft, whereby on a freewheel clutch is arranged on the drive shaft within the armature contour is. This freewheel arrangement enables a desired decoupling of the Rotating mass, d. H. of the armature in the event of delayed actuation by the crankshaft Rotary drive cycles without affecting the installation space of the generator. The one-way clutch is also protected and requires no additional sealing. Furthermore, the drive wheel can rotate on the drive shaft of the generator are attached, causing a wobble as well there is no radial displacement of the drive wheel. This arrangement too provides a measure to achieve the effect of the freewheel an exact, d. H. the traction drive is soothing barrel ver reduces wear. The idea of the invention also favors the Lifetime of the freewheel, because by moving it to the area of the Anchor no tensile forces act on the freewheel, which due to the invent construction according to the invention is only accommodated by the housing bearings will. Likewise, the freewheel arranged according to the invention is not immediate exposed to the wear-promoting vibrations of the traction drive. By the arrangement of the freewheel in the armature of the generator can this one additional fat reservoir can be assigned, with which an improvement in Permanent lubrication of the freewheel can be achieved over the service life of the generator is.

Der Erfindungsgedanke ist außerdem übertragbar auf Anlagen zur Energieum wandlung bzw. Energiegewinnung, wie beispielsweise Kraftwerke, Windkraftan lagen etc., bei denen z. B. im Antriebsstrang einer Turbine ein Aggregat nach geschaltet ist, das bedarfsabhängig vom Antrieb abgekoppelt werden kann.The idea of the invention is also transferable to plants for energy conversion or energy generation, such as power plants, wind turbines were etc. where z. B. in the drive train of a turbine after an aggregate is switched, which can be uncoupled from the drive as required.

Ebenso eignet sich die erfindungsgemäße Freilaufkupplung zum Einbau in einen Generator, der von einem Elektromotor angetrieben wird.Likewise, the one-way clutch according to the invention is suitable for installation in a Generator that is driven by an electric motor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Anker jeweils endseitig mit einem Lager versehen sowie einem zwischen den Lagern angeord neten Freilauf. Vorteilhaft ist der Freilauf dabei mittig angeordnet zur Vermei dung einer Schiefstellung des Ankers bei einer Drehmomentübertragung durch den Freilauf zwischen der Antriebswelle und dem Anker des Generators.According to a preferred embodiment of the invention, the anchor is in each case provided at the end with a bearing and arranged between the bearings neten freewheel. The freewheel is advantageously arranged centrally for avoidance a misalignment of the armature during a torque transmission the freewheel between the drive shaft and the armature of the generator.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Lager Wälzlager, wie beispiels weise Rillenkugellager oder Nadellager zur Lagerung des Ankers auf der An triebswelle vorgesehen. Alternativ können als Lager ebenfalls Gleitlager einge setzt werden. In a further embodiment of the invention, bearings are bearings, such as as deep groove ball bearings or needle bearings for storing the anchor on the An drive shaft provided. Alternatively, plain bearings can also be used as bearings be set.

Als Freilauf eignen sich erfindungsgemäß vorteilhaft Klemmkörper- sowie Klemmrollenfreiläufe in einer handelsüblichen Bauform und Größe, durch deren Verwendung sich ein Kostenvorteil einstellt. Alternativ ist außerdem ein Bürsten freilauf einsetzbar, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet sowie eine kostengünstige Montage ermöglicht. Der Aufbau des Bürstenfreilaufs umfaßt dabei einen Ring, von dem aus sich radial nach außen oder innen gerichtet eine Vielzahl gleichdimensionierter Bürsten anschließen. Im eingebau ten Zustand bewirkt der Bürstenfreilauf eine Verbindung zwischen dem Anker und der Antriebswelle des Generators. Jede Bürste ist dabei selbstfedernd ausgelegt und entspricht einem Klemmelement üblicher Freilaufkupplungen. Vorteilhaft bilden alle Bürsten mit einem Trägerring eine einstückige Einheit, die eine einfache Montage ermöglicht. Der Bürstenfreilauf ist dabei durch ein Spritzgußverfahren aus Kunststoff herstellbar, beispielsweise mit einer vernetzten Kunstfaserarmierung, zur Erreichung einer hohen Verschleißfestigkeit und Temperaturbestäridigkeit, verbunden mit einem Gewichts- und Kostenvorteil. Weiterhin verursacht ein aus Kunststoff hergestellter Bürstenfreilauf keine nachteilige Geräuschemision, was die heutige Forderung nach geräuschdämp fenden Maßnahmen an Kraftfahrzeugmotoren unterstützt.According to the invention, sprags and are advantageously suitable as a freewheel Pinch roller freewheels in a commercially available design and size, by their Use a cost advantage arises. Brushing is also an alternative can be used freely, which is characterized by a simple structure and enables inexpensive installation. The structure of the brush freewheel includes a ring from which radially outwards or inwards connect a large number of equally dimensioned brushes. Under construction In this state, the brush freewheel creates a connection between the armature and the drive shaft of the generator. Each brush is self-resilient designed and corresponds to a clamping element of conventional one-way clutches. Advantageously, all brushes form a one-piece unit with a carrier ring enables easy assembly. The brush freewheel is by a Injection molding process made of plastic, for example with a cross-linked Synthetic fiber reinforcement, to achieve high wear resistance and Temperature resistance combined with a weight and cost advantage. Furthermore, a brush freewheel made of plastic does not cause any adverse noise emission, which is today's demand for silencing supported measures on motor vehicle engines.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erreichung eines verschleißfesten Freilaufs die Verwendung von Sintermetall vorgesehen. Erfindungsgemäß ist sowohl ein Klemmkörperfreilauf bzw. Klemmrollenfreilauf als auch ein Bürstenfreilauf aus einem Sintermetall herstellbar, das sich ins besondere durch eine hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet.In a further advantageous embodiment of the invention is to achieve a wear-resistant freewheel the use of sintered metal is provided. According to the invention, both a sprag freewheel or sprag roller freewheel as well as a brush freewheel made of a sintered metal, which is ins particularly characterized by high wear resistance.

Der erfindungsgemäße Aufbau gewährleistet eine Funktionsverbesserung, da durch die versetzte Anordnung der Freilaufkupplung in den Bereich des Ankers der Freilauf eine vor Umwelteinflüssen und einem Schmiermittelaustritt ge schützte Anordnung besitzt.The structure according to the invention ensures an improvement in function since due to the offset arrangement of the one-way clutch in the area of the armature the freewheel ge against environmental influences and a lubricant leak protected arrangement.

Als eine Maßnahme zur Reduzierung des Bauteileumfangs ist der Generator mit Tandemlagerungen versehen, die übereinstimmend axial versetzte Wälzkörper anordnungen aufweisen, die jeweils einem Lageraußenring zugeordnet sind und auf einem gemeinsamen Innenring geführt sind. Damit ergibt sich die Möglich keit, daß die axial äußeren Wälzkörper eines jeden Tandemlagers als Gehäuse lagerung dienen und die zur Generatormitte angeordneten Wälzkörper zur Lagerung des Ankers vorgesehen sind.The generator is included as a measure to reduce the number of components Tandem bearings provide the axially offset rolling elements have arrangements which are each assigned to an outer bearing ring and are guided on a common inner ring. This creates the possibility speed that the axially outer rolling elements of each tandem bearing as a housing Serve storage and the rolling elements arranged to the middle of the generator Storage of the anchor are provided.

Brief description of the invention

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen:The invention will be further elucidated below on the basis of two exemplary embodiments explained. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Generator, bei dem der Anker auf einer Antriebswelle wälzgelagert ist und zwischen den Wälzlagern eine Freilaufkupplung angeordnet ist; Fig. 1 shows a longitudinal section through a generator in which the armature is mounted on roller bearings on a drive shaft and is arranged an overrunning clutch between the roller bearings;

Fig. 2 ein Generator gemäß Fig. 1, der über zwei Tandemlagerun gen verfügt. Fig. 2 is a generator of FIG. 1, which has two Tandemlagerun gene.

Detailed description of the drawings

Mit der Bezugsziffer 1 ist in der Fig. 1 ein Generator in einem Halbschnitt dargestellt. Der Generator 1 umfaßt eine Antriebswelle 2, die über Lager 3a, 3b in einem Gehäuse 4 des Generators 1 drehbar gelagert ist. An einem freien Ende ist die Antriebswelle 2 mit einem drehfest angeordneten Antriebsrad 5 versehen, das von einem in Fig. 1 nicht abgebildeten Zugmitteltrieb einen Antrieb erfährt. Im Gehäuse 4 des Generators 1 ist ein konzentrisch um die Antriebswelle angeordneter Anker 6 vorgesehen, der ebenfalls über Lager 7a, 7b auf der Antriebswelle 2 gelagert ist. Zwischen den Lagern 7a, 7b ist in der Ankermitte eine Freilaufkupplung 8 eingebracht, die sicherstellt, daß in einer Beschleunigungsphase des Antriebs der Antriebswelle 2 der Anker 6 mit einer gleichen Drehzahl umläuft und bei einer verzögerten Antriebsphase der An triebswelle 2 der Anker 6 abgekuppelt ist. The reference number 1 in FIG. 1 shows a generator in a half section. The generator 1 comprises a drive shaft 2 , which is rotatably supported by bearings 3 a, 3 b in a housing 4 of the generator 1 . At a free end, the drive shaft 2 is provided with a non-rotatably arranged drive wheel 5 , which is driven by a traction mechanism drive (not shown in FIG. 1). In the housing 4 of the generator 1 there is an armature 6 arranged concentrically around the drive shaft, which armature is also mounted on the drive shaft 2 via bearings 7 a, 7 b. Between the bearings 7 a, 7 b, a one-way clutch 8 is introduced in the middle of the armature, which ensures that in an acceleration phase of the drive of the drive shaft 2, the armature 6 rotates at the same speed and in a decelerated drive phase of the drive shaft 2, the armature 6 is uncoupled is.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls den Generator in einem Halbschnitt, der im Gegen satz zu Fig. 1 über eine geänderte Lagerung der Antriebswelle 2 verfügt. Zur Verringerung des Bauteileumfangs und zur Vereinfachung der Montage verfügt der Generator 1 über zwei Tandemlager 9a, 9b. Der Aufbau der Tandemlager 9a, 9b umfaßt jeweils einen einteiligen Innenring 10a, 10b und getrennte Außenringe 11a, 11b; 12a, 12b. Dabei ist der Außenring 11a, 11b jeweils im Gehäuse 4 eingesetzt und der Außenring 12a, 12b im Anker 6 lagepositioniert. Fig. 2 also shows the generator in a half section, which in contrast to Fig. 1 has a modified mounting of the drive shaft 2 . To reduce the number of components and to simplify assembly, the generator 1 has two tandem bearings 9 a, 9 b. The structure of the tandem bearing 9 a, 9 b each comprises a one-piece inner ring 10 a, 10 b and separate outer rings 11 a, 11 b; 12 a, 12 b. The outer ring 11 a, 11 b is inserted in the housing 4 and the outer ring 12 a, 12 b in the armature 6 is positioned.

BezugszeichenlisteReference list

1 Generator
2 Antriebswelle
3a Lager
3b Lager
4 Gehäuse
5 Antriebsrad
6 Anker
7a Lager
7b Lager
8 Freilaufkupplung
9a Tandemlager
9b Tandemlager
10a Innenring
10b Innenring
11a Außenring
11b Außenring
12a Außenring
12b Außenring. 1 generator
2 drive shaft
3 a warehouse
3 b bearings
4 housing
5 drive wheel
6 anchors
7 a warehouse
7 b bearings
8 one-way clutch
9 a tandem bearing
9 b tandem bearing
10 a inner ring
10 b inner ring
11 a outer ring
11 b outer ring
12 a outer ring
12 b outer ring.

Claims

1. Drive for an assembly which comprises a large rotating mass, in particular a generator ( 1 ) of a motor vehicle internal combustion engine, the assembly being driven by a traction mechanism drive and between a drive wheel ( 5 ) of the generator ( 1 ) and its armature ( 6 ) A one-way clutch ( 8 ) is angeord net with which on the one hand an accelerated rotary movement of the internal combustion engine can be transmitted to the armature ( 6 ) and, on the other hand, can be uncoupled in the event of a delayed rotary movement of the armature ( 6 ), characterized in that the armature ( 6 ) A drive shaft ( 2 ) is rotatably mounted, on which an overrunning clutch ( 8 ) is arranged within an armature contour.

2. Drive according to claim 1, characterized in that two ends provided within the outer contour of the armature ( 6 ) provided bearings ( 7 a, 7 b; 9 a, 9 b) are arranged, between which the one-way clutch ( 9 ) is inserted.

3. Drive according to claim 2, characterized in that slide bearings are provided as bearings ( 7 a, 7 b).

4. Drive according to claim 1, characterized in that in particular a sprag or sprag roller freewheel is used as a one-way clutch ( 8 ).

5. Drive according to claim 1, characterized in that a brush freewheel as a one-way clutch ( 8 ) between the armature ( 6 ) and the drive shaft ( 2 ) is arranged.

6. Drive according to claim 5, characterized in that a plastic manufactured brush freewheel finds application.

7. Drive according to claim 5 or claim 6, characterized in that the one-way clutch ( 8 ) is made of a sintered metal.

8. Drive according to claim 1, characterized in that the generator ( 1 ) has two tandem bearings ( 9 a, 9 b), with each of the drive shaft ( 2 ) in the housing ( 4 ) and the armature ( 6 ) on the drive shaft ( 2 ) is stored.