DE19616666A1 - Freilaufeinrichtung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen - Google Patents
Freilaufeinrichtung für Andrehvorrichtungen von BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Freilaufeinrich
tung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschi
nen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Freilaufeinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind
bekannt. Sie dienen dazu, einen Freilauf zwischen
einem Startermotor der Andrehvorrichtung und einem
Starterritzel herbeizuführen, damit beim Anspringen
der Brennkraftmaschine ein Überholen des Starter
ritzels ohne eine Beschleunigung der Andrehvorrich
tung auf unzulässig hohe Drehzahlen möglich ist.
Die bekannte Freilaufeinrichtung weist einen topf
förmigen Mitnehmer auf, der im Bereich seines Topf
bodens mit einer Ankerwelle der Andrehvorrichtung
gekoppelt ist. Der Topfrand nimmt - in Umfangsrich
tung - in keilförmigen Taschen Klemmstücke auf, die
mit einer Nabe zusammenwirken, welche das Ritzel
trägt und demgemäß der Brennkraftmaschine zugeord
net ist.
Die Klemmstücke werden von Federn mit einer Vor
spannkraft beaufschlagt, wodurch aufgrund der Keil
form der Taschen sichergestellt wird, daß bei einem
Kraftfluß von der Andrehvorrichtung zum Ritzel eine
Drehmitnahme und bei einem Kraftfluß von dem Ritzel
zur Andrehvorrichtung eine Nichtmitnahme (Ausrück
vorgang) erfolgt. Derartige Freilaufeinrichtungen
neigen bei hoher Belastung aufgrund eines durch den
Druck der Klemmstücke erfolgenden Aufweitens zu ho
hem Verschleiß, da die Wandung des Topfrandes auf
grund ihrer Anbindung an den Topfboden eine koni
sche Form annimmt und ein Linienkontakt zwischen
den als Klemmwalzen ausgebildeten Klemmstücken und
der Innenseite der Topfrandwandung in einen mehr
oder weniger großen Punktkontakt übergeht. Dieses
führt zu hoher Flächenpressung und entsprechend
starker Abnutzung. Die Standfestigkeit derartiger
Freilaufeinrichtungen ist daher begrenzt.
Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat
demgegenüber den Vorteil, daß der Topfrand zumin
dest im Bereich der Klemmstücke keine mechanische
Verbindung zum Topfboden aufweist. Hierdurch ist
eine Entkopplung der beiden Teile gegeben. Zur Aus
bildung eines Kraftflusses von der Andrehvorrich
tung zum Ritzel wird Druck auf die Klemmstücke aus
geübt. Die Klemmstücke geben diesen Druck an den
Topfrand weiter, der sich aufgrund der Entkopplung
im Bereich der Klemmstücke so aufweiten kann, daß
es nicht - wie im Stand der Technik - zu einer Ver
kantung der Rollen kommt, da kein Verkippen relativ
zum Topfboden des Mitnehmers auftritt. Die Formu
lierung "keine mechanische Verbindung zum Topfbo
den" gemäß Anspruch 1 muß nicht bedeuten, daß
Topfrand und Topfboden zwei völlig separate Teile
sind, sondern schließt auch mit ein, daß eine me
chanische Verbindung vorliegen kann, jedoch nicht
im unmittelbaren Bereich der Klemmstücke, so daß
von den Klemmstücken aufgebrachte Kräfte und durch
sie hervorgerufene Verformungen in den jeweiligen
Bereich des Topfrandes eingebracht werden, dieser
jedoch nicht aufgrund einer Anbindung zum Topfboden
zum "Schrägstellen" neigt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, daß der Topfrand und Topfboden einstückig aus
gebildet ist und daß die Entkopplung durch parti
elle Einschnitte erreicht ist. Diese partiellen
Einschnitte sind insbesondere als Radialeinschnitte
vorgesehen. Denkbar sind auch senkrechte Ein
schnitte im Topfboden, wobei sowohl radiale als
auch senkrechte Einschnitte in jedem Fall im Be
reich der Klemmstücke angeordnet sind. Durch die
partielle Ausbildung der Einschnitte, also diese
nur bereichsweise vorzunehmen, ist gewährleistet,
daß sich der Topfrand in radialer Richtung ausdeh
nen kann ohne zu kippen.
Insbesondere ist vorgesehen, daß Topfrand und Topf
boden als zwei separate Bauteile ausgebildet sind.
Dadurch ergibt sich automatisch eine Entkopplung
des Topfrandes von dem Topfboden im Bereich der
Klemmstücke.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, daß der Topfrand von einer Ringwand umgeben
ist, die mit dem Topfboden verbunden oder mit dem
Topfboden einstückig ausgebildet ist und daß im Be
reich der Klemmstücke jeweils ein Freiraum zwischen
Topfrand und Ringwand ausgebildet ist. Wird der
Topfrand von einer Ringwand vollständig umgeben,
gewährleistet der Freiraum zwischen Topfrand und
Ringwand, daß sich der Topfrand im Bereich der
Klemmstücke ohne Berührung der Ringwand aufweiten
kann, das heißt, die Ringwand hält unter Last die
gewünschte zylindrische Form bei und es erfolgt
auch nicht das erwähnte "Verkippen" der Klemm
stücke. In den Bereichen "außerhalb" der Bereiche
der Klemmstücke liegt die Ringwand vorzugsweise am
Topfrand an.
Insbesondere ist vorgesehen, daß der Freiraum einen
vorzugsweise etwa sichelförmigen Grundriß aufweist.
Es ist vorteilhaft, wenn der Freiraum durch eine
partielle Abflachung des Außenmantels des Topfran
des oder durch eine partielle Aufweitung der Ring
wand gebildet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, daß in einem Lager des Topfbodens oder der
Nabe eine Ankerwelle der Andrehvorrichtung lagert.
Die Ankerwelle kann vorzugsweise ein Sonnenrad ei
nes Planetengetriebes tragen, dessen Planetenträger
auf Achsbolzen des Mitnehmers lagern.
Ferner ist vorgesehen, daß die Klemmstücke von
Klemmwalzen mit vorzugsweise kreisförmigem Quer
schnitt gebildet sind.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Aus
führungsbeispiel einer Freilaufeinrich
tung,
Fig. 2 eine Stirnansicht auf die Freilaufein
richtung der Fig. 1, teilweise geschnit
ten,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Freilaufein
richtung,
Fig. 4 eine Stirnansicht auf die Freilaufein
richtung der Fig. 3, teilweise im
Schnitt,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Freilaufeinrichtung im Längsschnitt und
Fig. 6 eine Stirnansicht auf das Ausführungsbei
spiel der Fig. 5, teilweise geschnitten.
Die Fig. 1 zeigt eine Freilaufeinrichtung 1, die
zwischen einer Ankerwelle 2 einer nicht dargestell
ten Andrehvorrichtung und einer Abtriebswelle ange
ordnet ist, die ein nicht dargestelltes Einspurrit
zel aufweist, das im Betrieb der Andrehvorrichtung
mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine
zusammenwirkt, um diese zu starten. Ist der Start
erfolgt, so kann die Drehzahl des Einspurritzels
größer als die Drehzahl der Ankerwelle 2 werden, so
daß dann die Freilaufeinrichtung 1 in Funktion
tritt und eine Entkopplung der Teile vornimmt.
Die Ankerwelle 2 weist einen axialen Fortsatz 4
auf, der in einer Lagerbohrung 5 einer Nabe 27 ge
lagert ist. Die Ankerwelle 2 trägt ein Zahnrad 7,
das ein Sonnenrad 8 eines Planetengetriebes 9 bil
det. Dein Planetengetriebe 9 gehören Planetenträger
10 an, die mit dem Sonnenrad 8 kämmen und auf Achs
bolzen 11 lagern. Die Achsbolzen 11 sind in Auf
nahmebohrungen 12 eines Mitnehmerteiles 13 gehal
ten. Das Mitnehmerteil 13 bildet einen Topfboden 14
eines topfförmig ausgestalteten Mitnehmers 15, der
einen vom Topfboden 14 ausgehenden Topfrand 16 auf
weist. Der Topfboden 14 und der Topfrand 16 sind
einstückig ausgebildet. Zwischen Topfboden 14 und
Topfrand 16 sind in Fig. 1 Einschnitte 60 zu er
kennen, die in Fig. 2 mit gestrichelter Linie dar
gestellt sind. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß ins
gesamt vier solcher Einschnitte 60 vorhanden sind.
Jeder Einschnitt 60 ist im übergangsbereich zwi
schen Topfrand 16 und Topfboden 14 in radialer
Richtung eingebracht und befindet sich jeweils im
Bereich eines der vier Klemmstücke 25. In Fig. 2
ist zu erkennen, daß in der vom jeweiligen Ein
schnitt 60 gebildeten Fläche das zugehörige Klemm
stück 25 liegt und daß die Einschnitte 60 partiell,
das heißt bereichsweise, im Mitnehmer 15 ausgebil
det sind und eine konkav verlaufende Bogenkontur
besitzen. In den übrigen Bereichen ist der Topfbo
den mit dem Topfrand durchgehend einstückig ausge
bildet. Die Kontur des Einschnittes 60 richtet sich
nach dem jeweilig im Herstellungs-Verfahren verwen
deten Werkzeug (z. B. Schlitzfräser).
In Fig. 1 ist eine Ringwand 61 gezeigt, die im
Querschnitt betrachtet eine C-Kontur aufweist. Der
Endbereich 18 der Ringwand 61 bildet somit einen
radial nach innen gerichteten Kragen 19. Vor der
Montage weist die Ringwand 61 eine im Querschnitt
betrachtete L-Form auf, so daß die entsprechenden
Bauteile eingebracht werden können. Ist dies er
folgt, so wird durch Bördelung die C-Form gebildet
und der Endbereich 62 in eine Aussparung 63 des
Topfbodens 14 gedrängt. Der Kragen 19 überfängt
eine Deckscheibe 31, die sich - ausgehend von der
Ringwand 61 - in Richtung auf die Abtriebswelle 3
beziehungsweise die Nabe 27 erstreckt, so daß der
Topfrand 16 und auch die Klemmstücke 25 überfangen
werden und auf diese Art und Weise positioniert
sind.
In Fig. 2 ist ein Freiraum 64 zu erkennen, der
sich im Bereich jedes Klemmstücks 25 befindet und
zwischen Topfrand 16 und Ringwand 61 ausgebildet
ist. Die Darstellung in Fig. 2 zeigt nur ein
Klemmstück 25, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel
insgesamt vier Klemmstücke in einem Winkelabstand
von 90° angeordnet sind. Dies bedeutet, daß auch
vier Freiräume 64 zwischen Topfrand 16 und Ringwand
61 vorgesehen sind. Der Freiraum 64 weist einen
vorzugsweise etwa sichelförmigen Grundriß auf. Dies
ergibt sich dadurch, daß entweder der Außenmantel 22
des Topfrandes 16 partiell abgeflacht und/oder
die Innenmantelfläche 23 der Ringwand 61 partiell
verformt und/oder die Ringwand 61 partiell aufge
weitet wird. In Fig. 1 ist gezeigt, daß sich der
Freiraum 64 über die gesamte Höhe des Topfrandes 16
erstreckt.
Die Innenmantelwand 24 des Topfrandes 16 wirkt mit
den Klemmstücken 25 zusammen, die als zylindrische
Klemmwalzen 26 ausgebildet sind. Die Längsmittel
achsen der Klemmwalzen 26 verlaufen parallel zur
Drehachse der Ankerwelle 2. Die Mittelachsen der
Achsbolzen 11 verlaufen ebenfalls parallel zur Mit
telachse der Ankerwelle 2. Bei dem Ausführungs
beispiel der Fig. 1 und 2 sind die Achsbolzen 11
und die Klemmwalzen 26 etwa auf denselben Mittel
achsen angeordnet. Zwischen den Klemmwalzen 26 ist
die Nabe 27 angeordnet, die eine zylindrische Man
telwand 28 aufweist. Die Nabe 27 steht drehfest mit
dem Einspurritzel in Verbindung. Vorzugsweise be
findet sich zwischen der Deckscheibe 31 und den
Klemmwalzen 26 ein Käfigteil 32 für die Klemmwalzen
26. Gemäß Fig. 2 sind im Topfrand 16 keilförmig
ausgestaltete Aufnahmetaschen 29 für die Klemmwal
zen 26 ausgebildet, wobei die Klemmwalzen 26 mit
tels Spiraldruckfedern 30 etwa tangential zur
Drehachse der Ankerwelle 2 beaufschlagt werden.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6
ist die Nabe 27 der Freilaufeinrichtung 1 am Ende
der Abtriebswelle 3 einstückig mit dieser ausgebil
det, auf welche das nicht dargestellte Einspurrit
zel in bekannter Weise über ein Steilgewinde mit
tels eines Einrückmagneten der Startvorrichtung
axial einrückbar ist.
Es ergibt sich folgende Funktion: Treibt im Kupp
lungszustand des Freilaufes 1 die Ankerwelle 2 über
das Planetengetriebe 9 den Mitnehmer 15 an, so wer
den durch die sich einstellenden Kräfte die Klemm
walzen 26 in die sich verengenden Aufnahmetaschen
29 gedrängt, wodurch sie eine Radialkraft auf den
Topfrand 16 ausüben und insgesamt ein Kraftüber
tragsweg ausgebildet wird. Der Topfrand 16 kann
sich elastisch planparallel Aufweiten in Richtung
auf die Innenmantelfläche 23 der Ringwand 61. Da
durch, daß sich zwischen Topfrand 16 und Ringwand
61 jeweils im Bereich der Klemmwalzen 26 der
Freiraum 64 befindet, ist es dem Topfrand 16 mög
lich, sich auszudehnen, ohne daß eine Berührung der
Ringwand 61 in diesem Bereich erfolgt. Da aufgrund
der Einschnitte 60 im jeweiligen Bereich der Klemm
stücke 25 keine direkte mechanische Verbindung vom
Topfboden 14 vorliegt, ist eine Schrägstellung des
Topfrands 16 vermieden. Bei allen Lastzuständen be
hält die Ringwand 26 die gewünschte zylindrische
Form bei. Diese "ungehinderte" Ausdehnung des
Topfrandes 16 sorgt für eine optimale Krafteinlei
tung und Kraftübertragung, ohne daß ein kegelförmi
ges Aufweiten des topfförmigen Mitnehmers 15 er
folgt, so daß eine Linienkraftbeaufschlagung der
Klemmwalzen 26 auch unter extremen Betriebszustän
den der Freilaufeinrichtung 1 erhalten bleibt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist im
wesentlichen ebenso wie das Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 und 2 ausgebildet, so daß nachstehend nur
auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Diese
bestehen darin, daß - über den Umfang gesehen - beim
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 vier Klemm
walzen 26 vorgesehen sind, während beim Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 3 und 4 nur drei Klemm
walzen 26 und auch nur drei Achsbolzen 11 in 120° Win
kelteilung angeordnet sind. Achsbolzen 11 und
Klemmwalzen 26 sind hierbei um eine 45° Winkeltei
lung versetzt zueinander angeordnet, wie sich dies
aus Fig. 4 ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind den drei Klemmwalzen jeweils der entsprechende
Einschnitt 60 zugeordnet, wie bereits bei dem Bei
spiel der Fig. 1 und 2 beschrieben. Gleichfalls
ist im Bereich der Kleininwalzen 26 jeweils der
Freiraum 64 angeordnet. Zur Funktion des Ausfüh
rungsbeispiels der Fig. 3 und 4 wird auf die Be
schreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6
sind die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 1 und 2 verwendet, es
wird daher auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2
verwiesen. Nachstehend wird ebenfalls nur auf die
Unterschiede beider Ausführungsbeispiele eingegan
gen.
In Fig. 5 ist gezeigt, daß der Topfrand 16 und der
Topfboden 14′ als zwei separate Teile ausgebildet
sind. In Fig. 5 ist die Ringwand 61 einstückig mit
dem Topfboden 14′ ausgebildet. Rechtwinklig zu dem
Topfboden 14′ ist ein Lageransatz 33 vorgesehen,
der dem Lager 17 der Nabe 27 zugeordnet ist.
Die Achsbolzen 11 sind - wie in Fig. 6 gezeigt -
winkelversetzt zu den Klemmwalzen 26 angeordnet.
Dadurch können die Achsbolzen 11 - wie die Klemm
walzen 26 - bis in den Topfrand 16 hineinragen und
in Aufnahmebohrungen 34 eingreifen. Sie durchgrei
fen ferner ebenfalls Aufnahmebohrungen 12 des Topf
bodens 14′. Somit ergibt sich eine wesentlich kür
zere axiale Baulänge der Freilaufeinrichtung 1.
Aufgrund der Zweiteilung von Topfrand 16 und Topf
boden 14′ ist bei dem Ausführungsbeispiel in Fig.
5 kein Einschnitt vorzusehen, da sich hierbei auto
matisch eine Entkopplung von Topfboden 14′ und
Topfrand 16 ergibt. Diese Entkopplung wirkt gleich
wie die Einschnitte 60 in Fig. 1 bis 4. Gleich
falls sind Freiräume 64 vorgesehen, die sich im Be
reich der Klemmwalzen 26 befinden.
In den Ausführungsbeispielen ist die Nabe 27 der Freilaufkupp
lung einstückig am Ende einer Antriebswelle ausgebildet, auf
welche das nicht dargestellte Einspurritzel in bekannter Weise
über ein Steilgewinde der Abtriebswelle mittels eines Einrück
magneten der Startvorrichtung axial einrückbar ist.
Claims (8)
1. Freilaufeinrichtung für Andrehvorrichtungen von
Brennkraftmaschinen, mit einem der Andrehvorrich
tung zugeordneten, topfförmigen Mitnehmer, der
einen Topfrand und einen Topfboden aufweist, wobei
der Topfrand über Klemmstücke mit einer der Brenn
kraftmaschine zugeordneten Nabe zusammenwirkt, da
durch gekennzeichnet, daß der Topfrand (16) zumin
dest im Bereich der Klemmstücke (25) keine mechani
sche Verbindung zum Topfboden (14, 14′) aufweist.
2. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß Topfrand (16) und Topfboden (14)
einstückig ausgebildet sind und daß die Entkopplung
durch partielle Einschnitte (60) ausgebildet ist.
3. Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Topfrand
(16) und Topfboden (14′) als zwei separate Bauteile
ausgebildet sind.
4. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Topfrand (16) von einer Ringwand (61) umgeben ist,
die mit dem Topfboden (14) verbunden oder mit dem
Topfboden (14′) einstückig ausgebildet ist und daß
im Bereich der Klemmstücke (25) jeweils ein
Freiraum (64) zwischen Topfrand (16) und Ringwand
(61) ausgebildet ist.
5. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Freiraum (64) einen vorzugsweise etwa sichelförmi
gen Grundriß aufweist.
6. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Freiraum (64) durch partielle Abflachung des Außen
mantels (22) des Topfrandes (16) oder durch parti
elle Aufweitung der Ringwand (61) gebildet ist.
7. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem Lager (35) des Topfbodens (14) oder der Nabe
(27) eine Ankerwelle (2) der Andrehvorrichtung ge
lagert ist.
8. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klemmstücke (25) von Klemmwalzen (26) mit kreisför
migem Querschnitt gebildet sind.
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