DE19951051A1

DE19951051A1 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE19951051A1
Application number: DE19951051A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Nagaya; Hirofumi Miyata; Shinichiro Nishikawa; Masakazu Domoto; Masahiko Satoda
Original assignee: NTN Corp; Bando Chemical Industries Ltd; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2000-04-27
Also published as: US6220414B1

Abstract

Eine Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung von der Art, die Klemmkörper 5 besitzt, die in einer Richtung kippen, in der sie zwischen inneren und äußeren Ringen 1, 2 festgeklemmt werden, während sie auf jeweiligen Laufbahnen 8 eines Käfigs 4 geführt werden, indem sie von entsprechenden Blattfedern 6 gedrückt werden, ist auf einer Generatorwelle eines Drehstromgenerators montiert, auf den ein Drehmoment einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, die zusammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit rotiert, durch einen Kraftübertragungsriemen übertragen wird. Bei der Montage wird eine Kippkraft F2, die auf einen Kontaktpunkt Q wirkt, an dem jeder Klemmkörper 5 mit der entsprechenden Laufbahn 8 in Kontakt steht, zum Kippen des Klemmkörpers in der Verkeilrichtung größer eingestellt als eine Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8, die auf den Kontaktpunkt Q einwirkt. Entsprechend dieser Einstellung kann der Klemmkörper 5 in der Verkeilrichtung ungeachtet der Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8 gekippt werden, wodurch ein Sperrversagen in dem hohen Motordrehzahlbereich verhindert wird. Außerdem wird bei dieser Riemenscheibe mit einer eingebauten Freilaufkupplung der Schwerpunkt G jedes Klemmkörpers 5 in der Ebene, in der die Klemmkörper 5 verschwenkt werden, auf eine Stelle an der Seite festgelegt, an der es eine Zentrifugalkraft F, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe 1, 2 ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung, die zum Beispiel in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, die sich zusammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit dreht, auf eine Antriebswelle eines Nebenaggregats (eine Nebenaggregatswelle) durch einen Kraftübertragungsriemen zu übertragen, und vor allem bezieht sich die Erfindung auf Maßnahmen zur Verhinderung eines Sperrver sagens der Kupplung bedingt durch hochfrequente geringfügige Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle oder dergleichen und auf Maßnahmen zur Verbesserung der Fähigkeit der Klemmkörper, einem Anstieg der Winkelgeschwin digkeit der Kurbelwelle oder dergleichen folgen zu können.

So ist zum Beispiel ein Verfahren zur Reduzierung einer Belastung eines Kraftüber tragungsriemens bekannt, wie in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungs schrift Nr. 61-228153 offenbart ist, bei dem eine Freilaufkupplung in einem Kraft übertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle eines Kraft fahrzeugmotors auf eine Nebenaggregatswelle durch den Kraftübertragungsriemen zu übertragen, um so geringfügige Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit des Drehmoments, die die Folge eines Explosionshubs des Motors sind, in der Freilauf kupplung zu absorbieren. Vor allem wenn das Nebenaggregat ein Drehstromgene rator ist, dann besitzt dessen Rotor ein großes Trägheitsmoment, und deshalb ist der Effekt der Reduktion einer Riemenbelastung wichtig.

In diesem Fall fallen hochfrequente geringfügige Schwankungen der Winkelge schwindigkeit der Kurbelwelle in dem hohen Motordrehzahlbereich (z. B. bei 5000 U/min.) in einen Bereich, der durch die Elastizität des Kraftübertragungsriemens aus reichend absorbiert werden kann, da die Amplitude der Schwankungen klein ist. Des halb nimmt der Kraftübertragungsriemen eine leichte Last auf. Im Gegensatz dazu besitzen aber niederfrequente geringfügige Schwankungen der Winkelgeschwindig keit der Kurbelwelle in dem niedrigen Motordrehzahlbereich eine große Amplitude, und deshalb wird eine schwere Last an den Kraftübertragungsriemen angelegt. Aus diesen Umständen wird klar, daß die Hauptaufgabe der Freilaufkupplung darin liegt, vor allem die niederfrequenten geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwin digkeit der Kurbelwelle in dem niedrigen Motordrehzahlbereich zu absorbieren.

Im folgenden wird der Aufbau einer herkömmlichen Freilaufkupplung beschrieben, die in dem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt die Freilaufkupplung einen inneren Ring a, einen äußeren Ring b und Klemm körper c, c, . . ., die jeweils zwischen den inneren und äußeren Ringen a, b so ange ordnet sind, daß sie in einer Ebene orthogonal zu einer Rotationsachse der inneren und äußeren Ringe a, b eine Schwenkbewegung ausführen können. Jeder der Klemmkörper c kippt in eine Richtung, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen a, b festgeklemmt wird (in Fig. 5 im Uhrzeigersinn), um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und kippt in eine andere Richtung, in der er mit den in neren und äußeren Ringen a, b in Gleitkontakt kommt (in Fig. 5 gegen den Uhrzei gersinn), um die Übertragung des Drehmoments zwischen den inneren und äußeren Ringen a, b zu beenden. Die Klemmkörper c, c, . . . werden jeweils normal vorwärts getrieben, um in die oben genannte Verkeilrichtung zu kippen, während sie gleitend auf jeder entsprechenden Laufbahn f eines Käfigs e durch eine Druckkraft F1 jeder entsprechenden Blattfeder d geführt werden.

Genauer gesagt ist in der Ebene, in der der Klemmkörper c verschwenkt wird, ein Kontaktpunkt Q, an dem der Klemmkörper c die entsprechende Laufbahn f berührt, näher an dem Außenumfang der Kupplung positioniert als eine Linie (strichpunktierte Linie in Fig. 5), die sich ausgehend von einem Druckpunkt P, an dem der Klemm körper c eine Druckkraft F1 der Blattfeder d aufnimmt, entlang der Richtung der Druckkraft F1 erstreckt. Somit wird die Druckkraft F1 in eine Kippkraft F2 umgewan delt, die tangential auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers c einwirkt, um den Klemmkörper c in der Verkeilrichtung zu kippen.

Bei der oben genannten Konfiguration wird zum Beispiel dann, wenn das Drehmo ment der Kurbelwelle dem äußeren Ring b zugeführt wird, für die Zeitdauer des An stiegs der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle während geringfügiger Schwan kungen der Winkelgeschwindigkeit davon jeder Klemmkörper c in der Verkeilrichtung gekippt, während sein Kontaktpunkt Q mit der Laufbahn f durch die Relativrotation des äußeren Rings b in einer Sperrichtung zusammen mit einer Druckkraft F1 von der Blattfeder d in Richtung auf den äußeren Ring b gleitet, wodurch das Drehmo ment zwischen den inneren und äußeren Ringen a, b übertragen wird. Andererseits kippt jeder Klemmkörper c für die Zeitdauer der Verringerung der Winkelgeschwin digkeit der Kurbelwelle während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwin digkeit davon in der Richtung, in der er gleitend mit den inneren und äußeren Ringen a, b in Kontakt kommt, während der Kontaktpunkt Q in Richtung auf den inneren Ring a gegen die Druckkraft F1 der Blattfeder d durch Relativrotation des äußeren Rings b in einer Freigaberichtung gleitet, wodurch die Drehmomentübertragung zwi schen den inneren und äußeren Ringen a, b unterbrochen wird.

Aber die oben genannte herkömmliche Freilaufkupplung besitzt die folgenden Pro bleme. Zuerst einmal wird bei dieser Freilaufkupplung aufgrund der hochfrequenten (z. B. 160 Hz) geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich leicht ein Sperrversagen verursacht. Der Grund dafür liegt an scheinend in folgendem: Wenn der Klemmkörper c in die Richtung kippt, in der er durch eine Relativrotation des äußeren Rings b in seiner Freigaberichtung gleitend mit den inneren und äußeren Ringen a, b in Kontakt kommt, dann wird der Klemm körper c zwischen der Blattfeder d und der Laufbahn f eingekeilt, um eine Reibungs kraft zwischen dem Klemmkörper c und der Laufbahn f zu erzeugen. Diese Rei bungskraft unterdrückt die Kippbewegung des Klemmkörpers c in der Richtung des Festklemmens zwischen den inneren und äußeren Ringen a, b zu dem Zeitpunkt der Relativrotation des äußeren Rings b in seiner Sperrichtung. Dadurch kommt es ohne weiteres zu dem oben genannten Sperrversagen sowie auch zu einer verschlechter ten Fähigkeit des Klemmkörpers c, geringfügigen Schwankungen der Winkelge schwindigkeit folgen zu können, wenn die Motordrehzahl steigt.

Zweitens kann bei der herkömmlichen Freilaufkupplung jeder Klemmkörper c den hochfrequenten (z. B. 160-170 Hz) geringfügigen Schwankungen der Winkelge schwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich nicht ausreichend folgen. Deshalb kommt es leicht zum Schlupf zwischen den einzelnen Klemmkörpern c und den je weiligen inneren und äußeren Ringen a, b. Genauer gesagt bewirken die geringfügi gen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit, daß jeder Klemmkörper c Vibratio nen verursacht, die von einem Schlupf über die inneren und äußeren Ringe a, b be gleitet sein können. Dadurch können die einzelnen Klemmkörper c für die Zeitdauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit nur noch unzulänglich in der Richtung kippen, in der sie zwi schen den inneren und äußeren Ringen a, b eingekeilt bzw. festgeklemmt werden.

Um das oben genannte Problem zu bewältigen, kann man erwägen, die Druckkraft F1, die auf jeden Klemmkörper c einwirkt, zu erhöhen, indem die Dicke jeder Blattfe der d vergrößert wird, so daß die Vibrationen jedes Klemmkörpers c unterdrückt werden, damit der Klemmkörper c sicher in der Verkeilrichtung kippen kann.

Aber wenn die Dicke der Blattfeder d vergrößert wird, wird dementsprechend auch eine in der Blattfeder d erzeugte Spannung erhöht. Dies führt zu einem weiteren Problem, da die Blattfeder d dadurch leicht brechen kann. Folglich ist es in der Rea lität schwierig, eine Druckkraft F1 jeder Blattfeder d zu erhöhen.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin zu verhindern, daß eine Freilaufkupplung, die in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmoment zu übertragen, das mit geringfügigen Schwankungen der Winkelge schwindigkeit verbunden ist, für den Zeitraum des Anstiegs der Winkelgeschwindig keit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich eines Kraftfahrzeugmotors oder dergleichen ein Sperrversa gen bewirkt, indem es jedem Klemmkörper erlaubt wird, ungeachtet einer Reibungs kraft zwischen dem Klemmkörper und einer entsprechenden Laufbahn in der Verkeil richtung zu kippen.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Fähigkeit der ein zelnen Klemmkörper zu verbessern, geführt auf einer entsprechenden Laufbahn ei nes Käfigs in eben dieser Freilaufkupplung dem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit während hochfrequenter geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich zu folgen, indem ein Kraftanstieg ermöglicht wird, der den Klemmkörper in einer Verkeilrichtung zum Festklemmen zwischen den inne ren und äußeren Ringen kippt, ohne daß eine Druckkraft eines Druckmechanismus wie z. B. einer Blattfeder erhöht werden muß, die normalerweise den Klemmkörper in eine Kippbewegung in der Verkeilrichtung vorwärtstreibt.

Zur Erzielung der oben genannten ersten Aufgabe wird bei der vorliegenden Erfin dung ein Kontaktpunkt jedes Klemmkörpers, an dem dieser in Kontakt mit einer ent sprechenden Laufbahn eines Käfigs in einer Ebene steht, in der der Klemmkörper verschwenkt wird, näher an dem äußeren Ring angeordnet als bei der herkömmli chen Freilaufkupplung, so daß eine Kippkraft, die auf diesen Kontaktpunkt einwirkt, größer als eine Reibungskraft zwischen dem Klemmkörper und der Laufbahn ist, die auf den Kontaktpunkt einwirkt.

Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung auf eine Freilaufkupplung ausgerichtet, die folgendes umfaßt: einen inneren Ring, einen äußeren Ring, der so mit dem inne ren Ring zusammengebaut ist, daß er relativ dazu rotieren kann, eine Vielzahl von Klemmkörpern, die jeweils zwischen den inneren und äußeren Ringen so angeordnet sind, daß sie eine Schwenkbewegung in einer Ebene orthogonal zu einer Rotati onsachse der inneren und äußeren Ringe durchführen können, daß sie in einer Richtung so kippen können, daß sie zwischen den inneren und äußeren Ringen ein gekeilt werden, um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und daß sie in einer Richtung so gekippt werden können, daß sie mit den inneren und äußeren Rin gen in einen Gleitkontakt kommen, um so die Übertragung des Drehmoments zwi schen diesen abzubrechen, einen ringartigen Käfig, der koaxial zwischen den inne ren und äußeren Ringen angeordnet ist und eine Vielzahl von Laufbahnen besitzt, die in einer Richtung orthogonal zu der Ebene angeordnet sind, in der die entspre chenden Klemmkörper verschwenkt werden, und auf denen die jeweiligen Klemm körper während der Schwenkbewegung gleitend geführt sind, und eine Vielzahl von Druckelementen zum normalen Drücken der jeweiligen Klemmkörper derart, daß die Klemmkörper in der Richtung kippen, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen festgeklemmt bzw. eingekeilt werden, während die Kontaktpunkte, an denen die Klemmkörper die Laufbahnen des Käfigs berühren, in der Ebene verschoben werden, in der die Klemmkörper verschwenkt werden.

Außerdem wird eine tangentiale Kippkraft F2, die auf den Kontaktpunkt jedes einzel nen Klemmkörpers mit der Laufbahn einwirkt, um den Klemmkörper in der Richtung zu kippen, daß der Klemmkörper zwischen den inneren und äußeren Ringen einge keilt wird, größer festgesetzt als eine Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper und der Laufbahn, die auf den Kontaktpunkt einwirkt (F2 < F3).

Gemäß dieser Erfindung wird dann, wenn ein Drehmoment, das von geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit begleitet ist, der Freilaufkupplung zuge führt wird, jeder Klemmkörper verschwenkt, während er gleitend auf der entspre chenden Laufbahn des Käfigs geführt wird, um die Übertragung des Drehmoments zwischen den inneren und äußeren Ringen in Abhängigkeit von den geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit herzustellen oder zu unterbrechen. Ge nauer gesagt kippt jeder Klemmkörper für den Zeitraum des Anstiegs der Winkelge schwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in der Richtung, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird, während sein Kontaktpunkt mit der Laufbahn des Käfigs von einer Druckkraft des Druckelements und einer Relativrotation der inneren und äußeren Ringe in deren Sperrichtung verschoben wird, um das Drehmoment zwischen den inneren und äu ßeren Ringen zu übertragen. Andererseits kippt für die Zeitdauer der Verringerung der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelge schwindigkeit jeder Klemmkörper in der Richtung, in der er gleitend in Kontakt mit den inneren und äußeren Ringen kommt, während sein Kontaktpunkt mit der Lauf bahn gegen die Druckkraft des Druckelements durch die Relativrotation der inneren und äußeren Ringe in ihrer Freigaberichtung verschoben wird, um die Drehmoment übertragung zwischen diesen zu beenden. Diese Kippbewegung des Klemmkörpers in der Richtung, in der er gleitend in Kontakt mit den Ringen kommt, führt dazu, daß dieser zwischen der Laufbahn und dem Druckelement eingeklemmt wird. Somit kann dann, wenn die inneren und äußeren Ringe während der nächsten Zeitdauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit eine Relativrotation in ihrer Sperrichtung durch führen, die Kippbewegung des Klemmkörpers in der oben genannten Verkeilrichtung durch eine Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper und der Laufbahn unter drückt werden, die auf den Kontaktpunkt des Klemmkörpers mit der Laufbahn ein wirkt.

Aber zu diesem Zeitpunkt wirkt eine tangentiale Kippkraft F2, die bestrebt ist, den Klemmkörper in der Verkeilrichtung durch das Anlegen einer Druckkraft von dem Druckelement zu kippen, auf den Kontaktpunkt des Klemmkörpers, und diese Kipp kraft F2 ist größer als die Reibungskraft F3 (F2 < F3). Folglich kann der Klemmkörper, der zwischen der Laufbahn des Käfigs und dem Druckelement für den Zeitraum der Verringerung der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit eingekeilt ist, in der Richtung kippen, in der er gegen die Rei bungskraft F3, die zwischen dem Klemmkörper und der Laufbahn besteht, für den nächsten Zeitraum des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit zwischen den inneren und äußeren Ringen festgeklemmt wird.

Die Klemmkörper sind vorzugsweise aus Stahl hergestellt, und zumindest die Lauf bahnen des Käfigs sind vorzugsweise aus Kunstharz hergestellt. Außerdem wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, dann, wenn jedes der Druckelemente 6 so angeordnet ist, daß es den entsprechenden Klemmkörper 5 normal in einer Richtung orthogonal zu der entsprechenden Laufbahn 8 drückt, ein Klemmkörper-Stützwinkel θ, den eine Be zugslinie L1, die sich ausgehend von einem Druckpunkt P1 erstreckt, an dem jeder der Klemmkörper 5 eine Druckkraft F1 des Druckelements 6 in der Richtung ortho gonal zu der entsprechenden Laufbahn 8 aufnimmt, in der Ebene, in der die Klemm körper 5 verschwenkt werden, mit einer Linie M bildet, die den Druckpunkt P1 und den Kontaktpunkt Q umfaßt, vorzugsweise auf 12° oder höher festgesetzt.

Mit dieser Anordnung wird die tangentiale Kraft (Kippkraft) F2, die auf den Kontakt punkt Q des Klemmkörpers 5 mit der Laufbahn 8 einwirkt, um den Klemmkörper 5 in der Richtung zu kippen, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 eingeklemmt wird (in Fig. 1 im Uhrzeigersinn), mit F2 = F1 × tanθ dargestellt.

Unterdessen wird dann, wenn der Reibungskoeffizient zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8µ ist, die Reibungskraft F3, die auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers 5 durch die Druckkraft F1 des Druckelements 6 einwirkt, mit F3 = F2 × µ dargestellt. Folglich ist die Anforderung zur Erzielung von F2 < F3 dann tanθ < µ (θ < tan^-1µ). Mit anderen Worten, wenn tan θ < µ, dann kann F2 < F3 ungeachtet der Größe der Druckkraft F1 des Druckelements 6 erzielt werden.

Außerdem beträgt der Reibungskoeffizient µ zwischen Stahl und Kunstharz im all gemeinen 0,1 bis 0,2 (tan^-1µ = 5,7105 . . . bis 11,3099 . . .). Und der Klemmkörper- Stützwinkel θ beträgt 12° oder mehr (< 11,3099 . . . tan^-1µ), was größer ist als tan^-1µ.

Folglich wird die oben genannte Forderung von tan θ < µ (θ < tan^-1µ) erfüllt. Als eine Folge davon können bestimmte Funktionsweisen und Effekte der vorliegenden Erfin dung erzielt werden.

Die Freilaufkupplung kann in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet sein, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle, die zusammen mit geringfügigen Schwan kungen der Winkelgeschwindigkeit bedingt durch einen Explosionshub eines Kraft fahrzeugmotors rotiert, auf eine Antriebswelle eines Nebenaggregats durch einen Kraftübertragungsriemen zu übertragen. In diesem Fall können die folgende Funkti onsweise und der folgende Effekt erzielt werden. Wie oben beschrieben worden ist, ist die Kippkraft in der Verkeilrichtung, die auf den Kontaktpunkt des Klemmkörpers einwirkt, größer als die Reibungskraft zwischen dem Klemmkörper und der Laufbahn, die auf den Kontaktpunkt einwirkt. Folglich kann dann, wenn das Drehmoment, das mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit verbunden ist, von der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors an die Freilaufkupplung angelegt wird, ein Sperrversagen der Freilaufkupplung ausgeschlossen werden, das für den Zeitraum des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit während hochfrequenter geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich ver ursacht werden kann.

Um die oben genannte zweite Aufgabe zu erzielen, wird bei der vorliegenden Erfin dung eine Kraft, die den Klemmkörper in der Richtung kippt, daß er zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird, unter Verwendung einer Zentrifugalkraft erhöht, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung ist vor allem auf eine Freilaufkupplung gerichtet, die fol gendes umfaßt: einen inneren Ring, einen äußeren Ring, der so mit dem inneren Ring zusammengebaut ist, daß er eine Relativrotation dazu ausführen kann, eine Vielzahl von Klemmkörpern, die jeweils zwischen den inneren und äußeren Ringen so angeordnet sind, daß sie eine Schwenkbewegung in einer Ebene orthogonal zu einer Rotationsachse der inneren und äußeren Ringe durchführen können, daß sie in einer Richtung kippen können, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen festgeklemmt werden, um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und daß sie in einer Richtung kippen können, in der sie gleitend mit den inneren und äußeren Ringen in Kontakt kommen, um die Übertragung des Drehmoments zwischen diesen zu beenden, und eine Vielzahl von Druckmechanismen zum normalen Drücken der jeweiligen Klemmkörper derart, daß die Klemmkörper in der Richtung kippen, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen eingeklemmt werden.

Außerdem wird der Schwerpunkt jedes Klemmkörpers in der Ebene, in der die Klemmkörper verschwenkt werden, an einer Stelle festgelegt, die es erlaubt, daß der Klemmkörper in der Richtung gekippt werden kann, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen durch eine Zentrifugalkraft, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, festgeklemmt wird.

Wie bereits beschrieben, kippt also jeder Klemmkörper dann, wenn eine Freilauf kupplung in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmo ment zu übertragen, das mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindig keit verbunden ist, und der Freilaufkupplung ein Drehmoment mit einer relativ hohen Drehzahl zugeführt wird, und wenn die Druckkraft des Druckmechanismus unzurei chend ist, nicht in ausreichender Weise in der Richtung, daß er bei der Relativrotati on der inneren und äußeren Ringen in deren Sperrichtung für die Dauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelge schwindigkeit zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird. Dadurch kommt es zum Schlupf zwischen dem Klemmkörper und den jeweiligen inneren und äußeren Ringen, wodurch es schwierig wird, das Drehmoment zwischen den inneren und äußeren Ringen durch die Klemmkörper zu übertragen.

Aber da bei der vorliegenden Erfindung der Schwerpunkt jedes Klemmkörpers in der Ebene, in der die Klemmkörper verschwenkt werden, an einer Stelle existiert, die es erlaubt, daß der Klemmkörper in der Richtung gekippt wird, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen durch eine Zentrifugalkraft eingekeilt wird, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, nimmt jeder Klemmkörper nicht nur eine Druckkraft des entsprechenden Druckmechanismus auf, sondern auch eine Kippkraft in der Verkeilrichtung auf der Grundlage der Zentrifugalkraft. Die Wir kungen beider Kräfte steigern eine Kraft, die den Klemmkörper in der Verkeilrichtung kippt, um Vibrationen des Klemmkörpers zu unterdrücken, selbst wenn das Ein gangsdrehmoment mit solchen relativ hochfrequenten geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit verbunden ist, wie sie in dem hohen Motordrehzahlbe reich eines Kraftfahrzeugmotors erzeugt werden. Folglich kann die Fähigkeit des Klemmkörpers, einem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit zu folgen, ohne weiteres verbessert wer den.

Der Schwerpunkt jedes Klemmkörpers in der Ebene, in der die Klemmkörper ver schwenkt werden, ist vorzugsweise auf eine Position an der Seite festgelegt, an der die Zentrifugalkraft, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, ein Kippen des Klemmkörpers in der Richtung erlaubt, daß er zwischen den inne ren und äußeren Ringen hinsichtlich einer Bezugslinie festgeklemmt wird, die den Drehungsmittelpunkt der inneren und äußeren Ringe und einen Gleitkontaktpunkt umfaßt, an dem der Klemmkörper gleitend in Kontakt mit dem äußeren Ring in der Ebene kommt, in der der Klemmkörper während des Unterbrechens der Drehmo mentübertragung verschwenkt wird.

Mit dieser Konfiguration kippt jeder Klemmkörper dann, wenn die inneren und äuße ren Ringe in ihrer Freigaberichtung eine Relativrotation vollführen, in der Richtung, daß er gleitend in Kontakt mit den inneren und äußeren Ringen kommt, wodurch die Drehmomentübertragung zwischen den inneren und äußeren Ringen abgebrochen wird. Wenn sich dann die Relativrotation der inneren und äußeren Ringe in ihre Sper richtung umdreht, wird immer eine Kippkraft in der Richtung, in der jeder Klemmkör per zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird, von einer Zentrifugal kraft vorgesehen, die eine Begleiterscheinung der Rotation der inneren und äußeren Ringe ist, da der Schwerpunkt des Klemmkörpers an einer Stelle auf der Seite liegt, an der es die mit der Relativrotation der inneren und äußeren Ringe verbundene Zentrifugalkraft erlaubt, daß der Klemmkörper in der Richtung kippt, in der er zwi schen den inneren und äußeren Ringen hinsichtlich der Bezugslinie eingekeilt wird, die den Drehungsmittelpunkt der inneren und äußeren Ringe und den Gleitkontakt punkt des Klemmkörpers mit dem äußeren Ring während des Unterbrechens der Drehmomentübertragung umfaßt.

Die oben genannte Freilaufkupplung kann in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet sein, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle, die sich zusammen mit ge ringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit durch einen Explosionshub eines Kraftfahrzeugmotors dreht, auf eine Antriebswelle eines Nebenaggregats durch einen Kraftübertragungsriemen zu übertragen.

Wenn das Drehmoment, das mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwin digkeit verbunden ist, von der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors der Freilauf kupplung zugeführt wird, dann drehen sich bei dieser Konfiguration für die Dauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Win kelgeschwindigkeit der Kurbelwelle die inneren und äußeren Ringe relativ zueinander in ihrer Sperrichtung, so daß jeder Klemmkörper in der Richtung kippt, in der er zwi schen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird. Andererseits drehen sich die inneren und äußeren Ringe für die Dauer der Verringerung der Winkelgeschwindig keit relativ zueinander in ihrer Freigaberichtung derart, daß jeder Klemmkörper in der Richtung kippt, in der er gleitend in Kontakt mit den inneren und äußeren Ringen kommt. Da außerdem jeder Klemmkörper normalerweise eine Kippkraft in der Ver keilrichtung auf der Grundlage der Zentrifugalkraft aufnimmt, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, sowie auch die Druckkraft des Druckme chanismus aufnimmt, können Vibrationen des Klemmkörpers verursacht durch un zulängliche Druckkräfte des Druckmechanismus während hochfrequenter geringfügi ger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich unterdrückt werden. Dadurch wird die Fähigkeit der Klemmkörper verbessert, einem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Win kelgeschwindigkeit zu folgen.

Eine Riemenscheibe zum Aufspannen des Kraftübertragungsriemens um diese her um kann um den äußeren Umfang des äußeren Rings herum vorgesehen werden. In diesem Fall bildet die Riemenscheibe eine Riemenscheibe mit einer eingebauten Freilaufkupplung. Wenn diese Riemenscheibe mit einer eingebauten Freilaufkupp lung auf einer Antriebswelle eines Nebenaggregats oder dergleichen montiert wird, wird durch den Kraftübertragungsriemen ein Drehmomentübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle des Motors und der Antriebswelle des Nebenaggregats gebildet.

Die oben genannten Aufgaben sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der vorliegen den Erfindung deutlich, die in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ge geben wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Seitenansicht eines wesentlichen Teils einer Riemen scheibe mit einer eingebauten Freilaufkupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Nebenaggregats-Antriebsvorrichtung der Art mit schlangenförmigem Antrieb (Riemenantrieb) für Kraftfahrzeugmotoren,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines wesentlichen Teils einer Riemenscheibe mit einer eingebauten Freilaufkupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines wesentlichen Teils einer herkömmlichen Freilaufkupplung.

Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung einer Nebenaggregats-Antriebsvorrichtung der Art mit Riemenantrieb für Kraftfahrzeugmotoren, bei der eine Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Diese Nebenaggregats-Antriebsvorrichtung ist an einem Ende eines Vierzylinder-Viertaktmotors 20 angeordnet, der in einem Kraftfahrzeug montiert ist. Im einzelnen umfaßt die Nebenaggregats-Antriebsvorrich tung eine Antriebsriemenscheibe 21, die auf einer Kurbelwelle 20a montiert ist, die sich zusammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit bedingt durch einen Explosionshub des Motors 20 dreht, und eine Vielzahl von angetriebe nen Riemenscheiben, die jeweils auf Antriebswellen einer Vielzahl von Nebenaggre gaten wie z. B. einem Drehstromgenerator 22 angeordnet sind. Ein einzelner Keilrip penriemen 23 als ein Kraftübertragungsriemen ist in einer Schlangenform oder in einer sogenannten schlangenförmigen Anordnung um diese Riemenscheiben herum aufgespannt.

Genauer gesagt sind die Antriebsriemenscheibe 21, eine Spannrolle 24 eines auto matischen Riemenspanners, eine Riemenscheibe 25 für eine Hydraulikpumpe einer Servolenkung, eine Spannriemenscheibe 26, eine Riemenscheibe 27 für einen Kom pressor einer Klimaanlage, und eine Riemenscheibe 28 für ein Motorkühlgebläse in der Reihenfolge einer Laufrichtung des Keilrippenriemens 23 angeordnet, wie mit Pfeilen in Fig. 3 gezeigt ist. Außerdem ist die Riemenscheibe A mit einer einge bauten Freilaufkupplung zwischen der Spannrolle 24 und der Riemenscheibe 25 für eine Hydraulikpumpe angeordnet und ist auf einer Generatorwelle 22a des Dreh stromgenerators 22 mit einem Rotor montiert, der ein relativ großes Trägheitsmo ment besitzt.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt die Riemenscheibe A mit einer einge bauten Freilaufkupplung folgendes: einen inneren Ring 1, der so auf der Generator welle 22a montiert ist, daß er sich einheitlich damit dreht, einen äußeren Ring 2, der so mit dem inneren Ring 1 zusammengebaut ist, daß er eine Relativrotation dazu durchführen kann, und der zur einheitlichen Rotation mit einer Riemenscheibe 3 vor gesehen ist, um den Keilrippenriemen 23 dort herum aufzuspannen, ein einreihiges Lager 4 als ein Rillenkugellager mit Stahlkugeln 4a, 4a, . . ., das zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 in einer einzigen Ebene orthogonal zu der Rotationsachse dieser Ringe 1, 2 angeordnet ist, und ein ringähnlicher Käfig 4b zum Halten der Stahlkugeln 4a, 4a, . . ., damit diese darin rollen können, eine Vielzahl von Klemmkör pern 5, 5, . . ., die jeweils so angeordnet sind, daß sie zwischen den inneren und äu ßeren Ringen 1, 2 in der Ebene orthogonal zu der Rotationsachse eine Schwenkbe wegung durchführen können, damit sie in einer Richtung kippen können, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 eingekeilt werden (in Fig. 1 im Uhr zeigersinn), um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und damit sie in einer Richtung kippen können, in der sie gleitend mit den inneren und äußeren Rin gen 1, 2 in Kontakt kommen können (in Fig. 1 gegen den Uhrzeigersinn), um die Drehmomentübertragung zwischen diesen zu unterbrechen, und eine Vielzahl von Blattfedern 6, 6, . . . als Druckmechanismen zum normalen Drücken der jeweiligen Klemmkörper 5, 5, . . ., um zu erlauben, daß die Klemmkörper in der Richtung kippen, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 eingekeilt werden.

In dem Käfig 4b des einreihigen Lagers 4 sind eine Vielzahl von Kugellagerbohrun gen 7a, 7a, . . . mit kreisrundem Querschnitt, die durch den Käfig 4b in seiner radialen Richtung ausgeschnitten sind, und eine Vielzahl von Klemmkörperlagerbohrungen 7b, 7b, . . . mit rechteckigem Querschnitt, die durch den Käfig 4b in seiner radialen Richtung ausgeschnitten sind, in einem vorgegebenen Muster (z. B. abwechselnd) in vorbestimmten Umfangsabständen angeordnet. Die zuerst genannten Lagerbohrun gen 1a, 7a, . . . nehmen die jeweiligen Stahlkugeln 4a, 4a, . . . auf, während die zuletzt genannten Lagerbohrungen 7b, 7b, . . . die jeweiligen Klemmkörper 5, 5, . . . aufneh men. Folglich sind die Stahlkugeln 4a, 4a, . . . und die Klemmkörper 5, 5, . . . des ein reihigen Lagers 4 in der gleichen Ebene angeordnet. Außerdem sind in dem Außen umfang 1a des inneren Rings 1 und in dem Innenumfang 2a des äußeren Rings 2 tiefe Nuten bzw. Rillen 1b, 2b mit bogenförmigem Querschnitt zur Führung der Stahl kugeln 4a, 4a, . . . ausgebildet, um jeweils deren Rollbewegung zu ermöglichen.

Aus einem Paar von Innenwandflächen der Klemmkörper-Lagerbohrung 7b heraus, die einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegen, dient die Innenwandfläche auf der linken Seite in den Fig. 1 und 2 als eine Laufbahn 8, auf der der Klemmkör per 5 während der Schwenkbewegung gleitend geführt ist. Der Käfig 4b setzt sich folgendermaßen zusammen: ein Käfigkörper 9 aus Kunstharz mit einer Vielzahl von Aussparungen, die sich jeweils in einer axialen Endfläche des Käfigkörpers öffnen (die untere Endfläche davon in Fig. 2), um so die Innenwände jeder Klemmkörper- Lagerbohrung 7b in drei Richtungen zu bilden, und eine Stützplatte 10, die mit der einen axialen Endfläche des Käfigkörpers 9 verknüpft ist, um so die restliche Innen wandfläche jeder Klemmkörper-Lagerbohrung 1b zu bilden. Außerdem ist der Käfig körper 9 mit einer Aufnahmebohrung 11 versehen, die sich sowohl in die Klemmkör per-Lagerbohrung 7b als auch in die andere axiale Endfläche des Käfigkörpers 9 öff net (die obere Endfläche davon in Fig. 2).

Jede der Blattfedern 6 ist so geformt, daß ein Teil eines einzelnen ringförmigen Blattfederelements 12, das mit der anderen axialen Endfläche des Käfigkörpers 9 verknüpft ist, nach außen in Richtung der einen axialen Endfläche davon gebogen wird. Die Blattfeder 6 ist so positioniert, daß sie durch die Aufnahmebohrung 11 tritt und zwischen dem Klemmelement 5 und einer Innenwandfläche 13 der Klemmkör per-Lagerbohrung 7b eintritt, die der Laufbahn 8 davon umfangsseitig entgegenge setzt ist. Bei dieser Anordnung drückt die Blattfeder 6 den Klemmkörper 5 normaler weise gegen die Laufbahn 8. Die Richtung der Druckkraft F1 jeder Blattfeder 6 wird so festgesetzt, daß sie orthogonal zur Laufbahn 8 ist. Außerdem verjüngt sich die Blattfeder 6 derart, daß ihre Breite in Richtung auf ihr distales Ende zu allmählich verringert wird.

Jeder der Klemmkörper 5 besitzt Kontaktflächen, die jeweils als Nockenflächen 5a, 5a dienen, und mit denen er den Außenumfang 1a des Innenrings und den Innen umfang 2a des äußeren Rings 2 berührt, und dadurch wird der Klemmkörper in Re aktion auf die Relativrotation des äußeren Rings 2 hinsichtlich des inneren Rings 1 gekippt. Vor allem wenn der äußere Ring 2 die Relativrotation für die Dauer des An stiegs der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkel geschwindigkeit der Kurbelwelle 20a in der Sperrichtung durchführt, kippt jeder der Klemmkörper 5 in der Richtung, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 in Reaktion auf die Relativrotation eingekeilt wird. Wenn andererseits der äußere Ring 2 die Relativrotation für die Dauer der Verringerung der Winkelgeschwindigkeit in der Freigaberichtung durchführt, kippt jeder der Klemmkörper 5 in der Richtung, daß er gleitend mit den inneren und äußeren Ringen 1, 2 in Reaktion auf die Rela tivrotation in Kontakt kommt.

Ein Abschnitt des Klemmkörpers 5, der von der Blattfeder 6 gedrückt wird, ist zu ei nem erweiterten Abschnitt 5c ausgebildet, der sich in Richtung auf die Blattfeder 6 erstreckt. Andererseits ist ein Abschnitt des Klemmkörpers 5, der von der Druckkraft F1 der Blattfeder 6 gegen die Laufbahn 8 gedrückt wird, zu einer Kontaktfläche 5d mit einem im wesentlichen bogenförmigen Querschnitt ausgebildet, die gleitend mit der Laufbahn 8 in Kontakt kommt. Die Kontaktfläche 5d befindet sich näher an dem äußeren Ring 2 als der erweiterte Abschnitt 5c. Dies erlaubt es, daß die Druckkraft F1 der Blattfeder 6, die von dem Klemmkörper 5 aufgenommen wird, in eine tangen tiale Kippkraft F2 umgewandelt wird, die auf einen Kontaktpunkt Q einwirkt, an dem der Klemmkörper 5 die entsprechende Laufbahn 8 in der Ebene berührt, in der der Klemmkörper 5 verschwenkt wird. Diese Kippkraft F2 bewirkt, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung kippt, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 ein gekeilt wird, während sich sein Kontaktpunkt Q mit der Laufbahn 8 in Richtung auf den äußeren Ring 2 entlang der Laufbahn 8 während der Relativrotation des äuße ren Rings 2 in der Sperrichtung bewegt.

Außerdem wird bei diesem Ausführungsbeispiel die tangentiale Kippkraft F2, die auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers 5 mit der Laufbahn 8 einwirkt, größer einge stellt als eine Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8, die auf den Kontaktpunkt Q in der Richtung einwirkt, die der Kippkraft F2 entgegen gesetzt ist (d. h., F2 < F3).

Genauer gesagt wird dann, wenn der Reibungskoeffizient µ zwischen dem Klemm körper 5 und der Laufbahn 8 des Käfigs 4 0,1 bis 0,2 beträgt, ein Klemmkörper- Stützwinkel θ, den eine Bezugslinie L1, die sich ausgehend von einem Druckpunkt P1, an dem der Klemmkörper 5 die Druckkraft F1 der Blattfeder 6 aufnimmt, in einer Richtung der Druckkraft F1 erstreckt, in der Ebene, in der der Klemmkörper 5 ver schwenkt wird, mit einer Linie M bildet, die den Druckpunkt P1 und den Kontaktpunkt Q umfaßt, auf 12° oder höher eingestellt.

Nun wird die Funktionsweise der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilauf kupplung beschrieben. Zuerst wird ein Drehmoment, das mit geringfügigen Schwan kungen der Winkelgeschwindigkeit verbunden ist, von der Kurbelwelle 20a des Kraftfahrzeugmotors 20 an die Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilauf kupplung über den Keilrippenriemen 23 der Nebenaggregats-Antriebsvorrichtung der Art mit schlangenförmigem Antrieb zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt kippt jeder Klemmkörper 5 der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung, wäh rend er gleitend auf der entsprechenden Laufbahn 8 geführt wird, um die Drehmo mentübertragung zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 in Reaktion auf die geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 20a ent weder herzustellen oder zu unterbrechen. Vor allem für die Dauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwin digkeit der Kurbelwelle 20a wird der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 eingekeilt wird, während sein Kon taktpunkt Q mit der Laufbahn 8 in Richtung auf den äußeren Ring 2 durch die Druck kraft F1 der Blattfeder 6 und die Relativrotation des äußeren Rings 2 in der Sper richtung bewegt wird, wodurch das Drehmoment zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 übertragen wird.

Andererseits wird für die Dauer der Verringerung der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 20a der Klemmkörper 5 in die Richtung gekippt, in der er gleitend mit den inneren und äuße ren Ringen 1, 2 in Kontakt kommt, während sein Kontaktpunkt Q mit der Laufbahn 8 gegen die Druckkraft F1 der Blattfeder 6 durch die Relativrotation des äußeren Rings 2 in der Freigaberichtung bewegt wird, wodurch die Drehmomentübertragung zwi schen diesen abgebrochen wird. Diese Kippbewegung des Klemmkörpers 5 in der Richtung, in der er gleitend in Kontakt mit den Ringen 1, 2 kommt, führt zu einem Festklemmen davon zwischen der Laufbahn 8 und der Blattfeder 6. Deshalb kann dann, wenn der äußere Ring 2 die Relativrotation in der Sperrichtung für die nächste Dauer des Anstiegs der Winkelgeschwindigkeit durchführt, die Kippbewegung des Klemmkörpers 5 in der Richtung, in der er zwischen den Ringen 1, 2 eingekeilt wird, durch eine Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8, die auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers 5 mit der Laufbahn 8 einwirkt, unterdrückt werden.

Aber zu diesem Zeitpunkt wirkt eine tangentiale Kippkraft F2, die bestrebt ist, den Klemmkörper 5 durch das Anlegen der Druckkraft F1 von der Blattfeder 6 in der Ver keilrichtung zu kippen, auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers 5, und diese Kipp kraft F2 ist größer als die Reibungskraft F3 (F2 < F3). Folglich kann der Klemmkörper 5, der zwischen der Laufbahn 8 des Käfigs 4 und der Blattfeder 6 für die Zeitdauer der Verringerung der Winkelgeschwindigkeit während geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit festgeklemmt worden ist, in der Richtung gekippt werden, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 gegen die Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8 für die nächste Zeitdauer des An stiegs der Winkelgeschwindigkeit eingekeilt wird.

Wie oben beschrieben ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei der Montage der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung auf der Generatorwelle 22a des Drehstromgenerators 22, auf die ein Drehmoment der Kurbelwelle 20a, die zusammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit durch den Explosionshub des Kraftfahrzeugmotors 20 rotiert, durch den Keilrippenriemen 23 übertragen wird, der Klemmkörper-Stützwinkel θ in der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung auf 12° oder höher eingestellt, und die Kippkraft F2, die auf den Kontaktpunkt Q des Klemmkörpers 5 einwirkt, wird größer eingestellt als die Reibungskraft F3 zwischen dem Klemmkörper 5 und der Laufbahn 8, die auf den Kontaktpunkt Q in der Richtung entgegengesetzt zu der Kippkraft F2 einwirkt. Da durch wird gewährleistet, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt wird, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 durch die Relativrotation des äu ßeren Rings 2 in der Sperrichtung eingekeilt wird. Folglich kann ein Sperrversagen effektiv verhindert werden, das für die Zeitdauer des Anstiegs der Winkelgeschwin digkeit während hochfrequenter (z. B. 160-170 Hz bei 5000 U/min) geringfügiger Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich des Motors 20 auftreten kann.

Im Ausführungsbeispiel 1 wird die auf jeden Klemmkörper 5 einwirkende Druckkraft F1 so eingestellt, daß sie in einer Richtung orthogonal zu der Laufbahn 8 wirkt. Aber die vorliegende Erfindung ist auch für den Fall anwendbar, daß die Richtung der Druckkraft F1 nicht orthogonal zu der Laufbahn 8 verläuft.

Fig. 4 zeigt eine Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 versehen sind und eine vollständige Beschreibung dieser Teile weggelassen worden ist. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel ist der Schwerpunkt G jedes Klemmkörpers 5 der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung in der Ebene, in der der Klemmkörper 5 ver schwenkt wird, bei einer Position festgelegt, die es erlaubt, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt wird, daß er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 durch eine Zentrifugalkraft F eingekeilt wird, die mit der Rotation des äußeren Rings 2 verbunden ist.

Genauer gesagt ist der Schwerpunkt G an einer Stelle auf der Seite festgelegt, an der es die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe 1, 2 verbundenen Zentri fugalkraft erlaubt, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt wird, in der er zwi schen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 (linke Position in Fig. 4) hinsichtlich einer Bezugslinie L2 eingeklemmt wird, die den Drehungsmittelpunkt (nicht gezeigt) der inneren und äußeren Ringe 1, 2 und einen Gleitkontaktpunkt P2 umfaßt, an dem der Klemmkörper 5 den äußeren Ring 2 in der Ebene berührt, in der der Klemmkör per 5 während der Unterbrechung der Drehmomentübertragung verschwenkt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Drehmoment, das mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit verbunden ist, von der Kurbelwelle 20a des Kraftfahrzeugmotors 20 dem äußeren Ring 2 der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung durch den Keilrippenriemen 23 zugeführt. Da zu die sem Zeitpunkt der Schwerpunkt G jedes Klemmkörpers 5 an einer Stelle existiert, die es erlaubt, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt wird, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 durch die Zentrifugalkraft F eingekeilt wird, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe 1, 2 verbunden ist, nimmt jeder Klemmkörper 5 nicht nur immer die Druckkraft F1 der entsprechenden Blattfeder 6 auf, sondern auch eine Kippkraft T, die den Klemmkörper 5 in der Richtung kippt, in der er aufgrund der Zentrifugalkraft F zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 eingekeilt wird.

Wie oben beschrieben ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei der Montage der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung auf der Generatorwelle 22a des Generators 22, auf die ein Drehmoment von der Kurbelwelle 20a, die zu sammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit durch den Ex plosionshub des Kraftfahrzeugmotors 20 rotiert, durch den Keilrippenriemen 23 über tragen wird, der Schwerpunkt G jedes Klemmkörpers 5 der Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung auf eine Position auf der Seite festgelegt, an der es die Zentrifugalkraft F, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe 1, 2 verbunden ist, erlaubt, daß der Klemmkörper 5 in der Richtung gekippt wird, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 hinsichtlich der Bezugslinie L2 ein gekeilt wird, die den Drehungsmittelpunkt der inneren und äußeren Ringe 1, 2 und den Gleitkontaktpunkt P2 des Klemmkörpers 5 mit dem äußeren Ring 2 in der Ebene umfaßt, in der der Klemmkörper 5 während der Unterbrechung der Drehmomentüber tragung verschwenkt wird. Folglich kann die auf den Klemmkörper 5 in dessen Ver keilrichtung einwirkende Kippkraft ungeachtet der Größe der Druckkraft F1 der Blatt feder 6 erhöht werden. Dadurch wird auf einfache Weise die Fähigkeit des Klemm körpers 5 verbessert, dem Anstieg der Winkelgeschwindigkeit während hochfre quenter (z. B. 160-170 Hz bei 5000 U/min.) geringfügiger Schwankungen der Winkel geschwindigkeit in dem hohen Motordrehzahlbereich des Motors 20 zu folgen.

Um den inneren Ring 1 mit dem äußeren Ring 2 so zusammenzubauen, daß sie eine Relativrotation ausführen können, verwenden die oben genannten Ausführungsbei spiele jeweils ein einreihiges Lager 4, das aus einem Rillenkugellager gebildet wird, in dem die Stahlkugeln 4a, 4a, . . . in der gleichen Ebene angeordnet sind wie die Klemmkörper 5, 5, . . .. Aber bei der vorliegenden Erfindung können auch verschiede ne andere Arten von Lagern verwendet werden, und die Erfindung ist nicht speziell auf eine axiale Anordnung des Lagers und auf die genannte Anzahl der Lager be schränkt.

Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen werden die Druckelemente zum Drücken der Klemmkörper 5, 5, . . . jeweils von Blattfedern 6, 6, . . . gebildet. Aber es können auch andere im Stand der Technik bekannte Druckelemente als die Blattfe dern 6, 6, . . . auf entsprechende Weise eingesetzt werden.

Außerdem beschreiben die obigen Ausführungsbeispiele jeweils die Riemenscheibe A mit einer eingebauten Freilaufkupplung, bei der die Riemenscheibe 3 um den Au ßenumfang des äußeren Rings 2 herum angeordnet ist. Aber die vorliegende Erfin dung kann bei jeder Freilaufkupplung verwendet werden, bei der Klemmkörper 5, 5, in einer Ebene orthogonal zu der Rotationsachse der inneren und äußeren Ringe 1, 2 verschwenkt werden, um die Drehmomentübertragung zwischen den inneren und äußeren Ringen 1, 2 herzustellen oder zu unterbrechen.

Claims

1. Freilaufkupplung, die folgendes umfaßt:
einen inneren Ring,
einen äußeren Ring, der so mit dem inneren Ring zusammengebaut ist, daß er relativ dazu rotieren kann,
eine Vielzahl von Klemmkörpern, die jeweils zwischen den inneren und äuße ren Ringen so angeordnet sind, daß sie eine Schwenkbewegung in einer Ebe ne orthogonal zu einer Rotationsachse der inneren und äußeren Ringe durch führen können, daß sie in einer Richtung so kippen können, daß sie zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt werden, um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und daß sie in einer Richtung so gekippt werden können, daß sie mit den inneren und äußeren Ringen in einen Gleitkontakt kommen, um so die Übertragung des Drehmoments zwischen diesen abzu brechen,
einen ringartigen Käfig, der koaxial zwischen den inneren und äußeren Ringen angeordnet ist und eine Vielzahl von Laufbahnen besitzt, die in einer Richtung orthogonal zu der Ebene angeordnet sind, in der die entsprechenden Klemm körper verschwenkt werden, und auf denen die jeweiligen Klemmkörper wäh rend der Schwenkbewegung gleitend geführt sind, und
eine Vielzahl von Druckelementen zum normalen Drücken der jeweiligen Klemmkörper derart, daß die Klemmkörper in der Richtung kippen, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen festgeklemmt bzw. eingekeilt wer den, während die Kontaktpunkte, an denen die Klemmkörper die Laufbahnen des Käfigs berühren, in der Ebene verschoben werden, in der die Klemmkör per verschwenkt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine tangentiale Kippkraft, die auf den Kontaktpunkt jedes einzelnen Klemmkörpers mit der Laufbahn einwirkt, um den Klemmkörper in der Rich tung zu kippen, in der der Klemmkörper zwischen den inneren und äußeren Ringen eingekeilt wird, größer als eine Reibungskraft zwischen dem Klemm körper und der Laufbahn, die auf den Kontaktpunkt einwirkt, eingestellt wird.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Klemmkörper aus Stahl hergestellt sind,
zumindest die Laufbahnen des Käfigs aus Kunstharz hergestellt sind,
jedes der Druckelemente so angeordnet ist, daß es den entsprechenden Klemmkörper normal in einer Richtung orthogonal zu der entsprechenden Laufbahn drückt,
ein Klemmkörper-Stützwinkel, den eine Bezugslinie, die sich ausgehend von einem Druckpunkt erstreckt, an dem jeder der Klemmkörper eine Druckkraft des Druckelements in der Richtung orthogonal zu der entsprechenden Lauf bahn aufnimmt, in der Ebene, in der die Klemmkörper verschwenkt werden, mit einer Linie bildet, die den Druckpunkt und den Kontaktpunkt umfaßt, vor zugsweise auf 12° oder höher festgesetzt wird.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle, die zusammen mit geringfügigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit bedingt durch einen Explosionshub eines Kraftfahrzeugmotors rotiert, auf eine Antriebswelle eines Nebenaggre gats durch einen Kraftübertragungsriemen zu übertragen.

4. Freilaufkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Riemenscheibe zum Aufspannen des Kraftübertragungsriemens um den Außenumfang des äußeren Rings herum vorgesehen ist.

5. Freilaufkupplung, die folgendes umfaßt:
einen inneren Ring,
einen äußeren Ring, der so mit dem inneren Ring zusammengebaut ist, daß er eine Relativrotation dazu ausführen kann,
eine Vielzahl von Klemmkörpern, die jeweils zwischen den inneren und äuße ren Ringen so angeordnet sind, daß sie eine Schwenkbewegung in einer Ebe ne orthogonal zu einer Rotationsachse der inneren und äußeren Ringe durchführen können, daß sie in einer Richtung kippen können, in der sie zwi schen den inneren und äußeren Ringen festgeklemmt werden, um zwischen diesen ein Drehmoment zu übertragen, und daß sie in einer Richtung kippen können, in der sie gleitend mit den inneren und äußeren Ringen in Kontakt kommen, um die Übertragung des Drehmoments zwischen diesen zu been den, und
eine Vielzahl von Druckmechanismen zum normalen Drücken der jeweiligen Klemmkörper derart, daß die Klemmkörper in der Richtung kippen, in der sie zwischen den inneren und äußeren Ringen eingeklemmt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwerpunkt jedes Klemmkörpers in der Ebene, in der die Klemm körper verschwenkt werden, an einer Stelle festgelegt ist, die es erlaubt, daß der Klemmkörper in der Richtung gekippt werden kann, in der er zwischen den inneren und äußeren Ringen durch eine Zentrifugalkraft, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, festgeklemmt wird.

6. Freilaufkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt jedes Klemmkörpers in der Ebene, in der die Klemm körper verschwenkt werden, auf eine Position an der Seite festgelegt wird, an der die Zentrifugalkraft, die mit der Rotation der inneren und äußeren Ringe verbunden ist, ein Kippen des Klemmkörpers in der Richtung erlaubt, daß er zwischen den inneren und äußeren Ringen hinsichtlich einer Bezugslinie fest geklemmt wird, die den Drehungsmittelpunkt der inneren und äußeren Ringe und einen Gleitkontaktpunkt umfaßt, an dem der Klemmkörper gleitend in Kontakt mit dem äußeren Ring in der Ebene kommt, in der der Klemmkörper während des Unterbrechens der Drehmomentübertragung verschwenkt wird.

7. Freilaufkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung in einem Drehmomentübertragungsweg angeordnet ist, um ein Drehmoment einer Kurbelwelle, die sich zusammen mit geringfügi gen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit durch einen Explosionshub ei nes Kraftfahrzeugmotors dreht, auf eine Antriebswelle eines Nebenaggregats durch einen Kraftübertragungsriemen zu übertragen.

8. Freilaufkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Riemenscheibe zum Aufspannen des Kraftübertragungsriemens um diese herum um den äußeren Umfang des äußeren Rings herum vorgesehen ist.