-
Die Erfindung geht aus von einer
Freilaufeinrichtung für
Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen 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 Starterritzels
ohne eine Beschleunigung der Andrehvorrichtung auf unzulässig hohe
Drehzahlen möglich
ist. Die bekannte Freilaufeinrichtung weist einen topfförmigen Mitnehmer
auf, der im Bereich seines Topfbodens mit einer Ankerwelle der Andrehvorrichtung
gekoppelt ist. Der Topfrand nimmt – in Umfangsrichtung – in keilförmigen Taschen
Klemmstücke
auf, die mit einer Nabe zusammenwirken, welche das Ritzel trägt und demgemäß der Brennkraftmaschine
zugeordnet ist (vergl. z. B.
DE 31 41 843 A1 ).
-
Die Klemmstücke werden von Federn mit einer
Vorspannkraft beaufschlagt, wodurch aufgrund der Keilform 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 (Ausrückvorgang)
erfolgt. Derartige Freilaufeinrichtungen neigen bei hoher Belastung
aufgrund eines durch den Druck der Klemmstücke erfolgenden Aufweitens
zu hohem Verschleiß,
da die Wandung des Topfrandes aufgrund ihrer Anbindung an den Topfboden
eine konische 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
zumindest im Bereich der Klemmstücke
keine mechanische Verbindung zum Topfboden aufweist. Hierdurch ist
eine Entkopplung der beiden Teile gegeben. Zur Ausbildung eines
Kraftflusses von der Andrehvorrichtung zum Ritzel wird Druck auf
die Klemmstücke
ausgeübt.
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 Formulierung "keine mechanische Verbindung
zum Topfboden" gemäß Anspruch
1 muß nicht
bedeuten, daß Topfrand
und Topfboden zwei völlig
separate Teile sind, sondern schließt auch mit ein, daß eine mechanische
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 vorgesehen, daß der
Topfrand und Topfboden einstückig
ausgebildet ist und daß die
Entkopplung durch partielle Einschnitte erreicht ist. Diese partiellen
Einschnitte sind insbesondere als Radialeinschnitte vorgesehen.
Denkbar sind auch senkrechte Einschnitte im Topfboden, wobei sowohl
radiale als auch senkrechte Einschnitte in jedem Fall im Bereich
der Klemmstücke
angeordnet sind. Durch die partielle Ausbildung der Einschnitte,
also diese nur bereichsweise vorzunehmen, ist gewährleistet,
daß sich
der Topfrand in radialer Richtung ausdehnen kann ohne zu kippen.
-
Insbesondere ist vorgesehen, daß Topfrand und
Topfboden 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 vorgesehen, daß der
Topfrand von einer Ringwand umgeben ist, die mit dem Topfboden verbunden
oder mit dem Topfboden einstückig
ausgebildet ist und daß im
Bereich 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 Klemmstücke. 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 Topfrandes oder durch eine partielle Aufweitung der Ringwand
gebildet ist.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, daß in
einem Lager des Topfbodens oder der Nabe eine Ankerwelle der Andrehvorrichtung
lagert. Die Ankerwelle kann vorzugsweise ein Sonnenrad eines Planetengetriebes
tragen, dessen Planetenträger
auf Achsbolzen des Mitnehmers lagern.
-
Ferner ist vorgesehen, daß die Klemmstücke von
Klemmwalzen mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gebildet
sind.
-
Zeichnung
-
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Freilaufeinrichtung,
-
2 eine
Stirnansicht auf die Freilaufeinrichtung der 1, teilweise geschnitten,
-
3 einen
Längsschnitt
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Freilaufeinrichtung,
-
4 eine
Stirnansicht auf die Freilaufeinrichtung der 3, teilweise im Schnitt,
-
5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Freilaufeinrichtung im Längsschnitt
und
-
6 eine
Stirnansicht auf das Ausführungsbeispiel
der 5, teilweise geschnitten.
-
Die 1 zeigt
eine Freilaufeinrichtung 1, die zwischen einer Ankerwelle 2 einer
nicht dargestellten Andrehvorrichtung und einer Abtriebswelle angeordnet
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 gelagert ist. Die Ankerwelle 2 trägt ein Zahnrad 7,
das ein Sonnenrad 8 eines Planetengetriebes 9 bildet. Dem
Planetengetriebe 9 gehören
Planetenträger 10 an,
die mit dem Sonnenrad 8 kämmen und auf Achsbolzen 11 lagern.
Die Achsbolzen 11 sind in Aufnahmebohrungen 12 eines
Mitnehmerteiles 13 gehalten. Das Mitnehmerteil 13 bildet
einen Topfboden 14 eines topfförmig ausgestalteten Mitnehmers 15,
der einen vom Topfboden 14 ausgehenden Topfrand 16 aufweist.
Der Topfboden 14 und der Topfrand 16 sind einstückig ausgebildet.
Zwischen Topfboden 14 und Topfrand 16 sind in 1 Einschnitte 60 zu
erkennen, die in 2 mit
gestrichelter Linie dargestellt sind. In 2 ist zu erkennen, daß insgesamt vier solcher Einschnitte 60 vorhanden
sind. Jeder Einschnitt 60 ist im Übergangsbereich zwischen Topfrand 16 und
Topfboden 14 in radialer Richtung eingebracht und befindet
sich jeweils im Bereich eines der vier Klemmstücke 25. In 2 ist zu erkennen, daß in der
vom jeweiligen Einschnitt 60 gebildeten Fläche das
zugehörige
Klemmstück 25 liegt
und daß die
Einschnitte 60 partiell, das heißt bereichsweise, im Mitnehmer 15 ausgebildet
sind und eine konkav verlaufende Bogenkontur besitzen. In den übrigen Bereichen
ist der Topfboden mit dem Topfrand durchgehend einstückig ausgebildet.
Die Kontur des Einschnittes 60 richtet sich nach dem jeweilig
im Herstellungs-Verfahren verwendeten Werkzeug (z.B. Schlitzfräser).
-
In 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 erfolgt, 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 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 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
aufgeweitet wird. In 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 Längsmittelachsen
der Klemmwalzen 26 verlaufen parallel zur Drehachse der
Ankerwelle 2. Die Mittelachsen der Achsbolzen 11 verlaufen
ebenfalls parallel zur Mittelachse der Ankerwelle 2. Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 sind die Achsbolzen 11 und
die Klemmwalzen 26 etwa auf denselben Mittelachsen angeordnet.
Zwischen den Klemmwalzen 26 ist die Nabe 27 angeordnet,
die eine zylindrische Mantelwand 28 aufweist. Die Nabe 27 steht
drehfest mit dem Einspurritzel in Verbindung. Vorzugsweise befindet
sich zwischen der Deckscheibe 31 und den Klemmwalzen 26 ein
Käfigteil 32 für die Klemmwalzen 26.
Gemäß 2 sind im Topfrand 16 keilförmig ausgestaltete
Aufnahmetaschen 29 für
die Klemmwalzen 26 ausgebildet, wobei die Klemmwalzen 26 mittels
Spiraldruckfedern 30 etwa tangential zur Drehachse der
Ankerwelle 2 beaufschlagt werden.
-
In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 ist die Nabe 27 der Freilaufeinrichtung 1 am
Ende der Abtriebswelle 3 einstückig mit dieser ausgebildet, auf
welche das nicht dargestellte Einspurritzel in bekannter Weise über ein
Steilgewinde mit tels eines Einrückmagneten
der Startvorrichtung axial einrückbar
ist.
-
Es ergibt sich folgende Funktion:
Treibt im Kupplungszustand des Freilaufes 1 die Ankerwelle 2 über das
Planetengetriebe 9 den Mitnehmer 15 an, so werden
durch die sich einstellenden Kräfte
die Klemmwalzen 26 in die sich verengenden Aufnahmetaschen 29 gedrängt, wodurch
sie eine Radialkraft auf den Topfrand 16 ausüben und
insgesamt ein Kraftübertragsweg
ausgebildet wird. Der Topfrand 16 kann sich elastisch planparallel
Aufweiten in Richtung auf die Innenmantelfläche 23 der Ringwand 61. Dadurch,
daß sich
zwischen Topfrand 16 und Ringwand 61 jeweils im
Bereich der Klemmwalzen 26 der Freiraum 64 befindet,
ist es dem Topfrand 16 möglich, sich auszudehnen, ohne
daß eine
Berührung
der Ringwand 61 in diesem Bereich erfolgt. Da aufgrund der
Einschnitte 60 im jeweiligen Bereich der Klemmstücke 25 keine
direkte mechanische Verbindung vom Topfboden 14 vorliegt,
ist eine Schrägstellung des
Topfrands 16 vermieden. Bei allen Lastzuständen behält die Ringwand 26 die
gewünschte
zylindrische Form bei. Diese "ungehinderte" Ausdehnung des Topfrandes 16 sorgt
für eine
optimale Krafteinleitung und Kraftübertragung, ohne daß ein kegelförmiges Aufweiten
des topfförmigen
Mitnehmers 15 erfolgt, so daß eine Linienkraftbeaufschlagung
der Klemmwalzen 26 auch unter extremen Betriebszuständen der
Freilaufeinrichtung 1 erhalten bleibt.
-
Das Ausführungsbeispiel der 3 und 4 ist im wesentlichen ebenso wie das
Ausführungsbeispiel
der 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 1 und 2 vier Klemmwalzen 26 vorgesehen
sind, während beim
Ausführungsbeispiel
der 3 und 4 nur drei Klemmwalzen 26 und
auch nur drei Achsbolzen 11 in 120°-Winkelteilung angeordnet sind. Achsbolzen 11 und
Klemmwalzen 26 sind hierbei um eine 45° Winkelteilung versetzt zueinander
angeordnet, wie sich dies aus 4 ergibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind den drei Klemmwalzen jeweils der entsprechende Einschnitt 60 zugeordnet,
wie bereits bei dem Beispiel der 1 und 2 beschrieben. Gleichfalls
ist im Bereich der Klemmwalzen 26 jeweils der Freiraum 64 angeordnet.
Zur Funktion des Ausführungsbeispiels
der 3 und 4 wird auf die Beschreibung
der 1 und 2 verwiesen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 sind die gleichen Bezugszeichen wie
bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 verwendet, es wird daher
auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen. Nachstehend
wird ebenfalls nur auf die Unterschiede beider Ausführungsbeispiele
eingegangen.
-
In 5 ist
gezeigt, daß der
Topfrand 16 und der Topfboden 14' als zwei separate Teile ausgebildet
sind. In 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 6 gezeigt – winkelversetzt
zu den Klemmwalzen 26 angeordnet.
-
Dadurch können die Achsbolzen 11 – wie die Klemmwalzen 26 – bis in
den Topfrand 16 hineinragen und in Aufnahmebohrungen 34 eingreifen.
Sie durchgreifen ferner ebenfalls Aufnahmebohrungen 12 des
Topfbodens 14'.
Somit ergibt sich eine wesentlich kürzere axiale Baulänge der
Freilaufeinrichtung 1.
-
Aufgrund der Zweiteilung von Topfrand 16 und
Topfboden 14' ist
bei dem Ausführungsbeispiel
in 5 kein Einschnitt
vorzusehen, da sich hierbei automatisch eine Entkopplung von Topfboden 14' und Topfrand 16 ergibt.
Diese Entkopplung wirkt gleich wie die Einschnitte 60 in 1 bis 4. Gleichfalls sind Freiräume 64 vorgesehen,
die sich im Bereich der Klemmwalzen 26 befinden.
-
In den Ausführungsbeispielen ist die Nabe 27 der
Freilaufkupplung einstückig
am Ende einer Antriebswelle ausgebildet, auf welche das nicht dargestellte
Einspurritzel in bekannter Weise über ein Steilgewinde der Abtriebswelle
mittels eines Einrückmagneten
der Startvorrichtung axial einrückbar
ist.