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Stand der Technik:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung
zum Einsatz in einem riemengetriebenen Anlasser eines Riemengetriebes
zum Übertragen
einer Drehkraft beim Anlassen eines Verbrennungsmotors und beim
Antrieb von Hilfseinrichtungen durch den Verbrennungsmotor.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Einwegkupplungen
der vorbeschriebenen Art sind nach dem Stand der Technik bereits
in den unterschiedlichsten Ausführungen
bekannt. So beschreibt beispielsweise die
EP 0 947 721 A2 eine Einwegkupplung
mit einem inneren und einem äußeren Ring,
wobei die Kontur des inneren Rings durch eine Kaltverformungsbehandlung
ausgebildet und seine Oberfläche
durch eine Nitroschwefel- oder Weichnitrierbehandlung gehärtet ist.
Weiter erfolgt die Nitroschwefel- oder Weichnitrierbehandlung in
einer solchen Weise, dass eine Verformung während dieser Behandlung unterdrückt wird.
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Die
EP-A-1 101 978 beschreibt eine Riemenscheibeneinheit nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Weiter
offenbart die US-A-5 876 298 eine ähnliche Geschwindigkeits-Reduziervorrichtung
mit einer Freilaufkupplung mit Antriebswelle, die einen Exzenterring
und eine relativ zu diesem drehbar angeordnete innere Zahnplatte
aufweist. Die Zahnplatte ist mit einer Anzahl von Zähnen und
Eingrifflöchern
versehen. Weiter weist die Vorrichtung auf am Gehäuse angeordnete
Fixierstifte, die in die Eingriffslöcher der inneren Zahnplatte eingreifen,
um die Drehung derselben zu beschränken und damit ihre Schwingbewegung
zu ermöglichen,
und einen um die innere Zahnplatte herum angeordneten und mit einer
Ausgangswelle sowie einem Drehmoment-Übertragungselement verbundenen äußeren Ring,
der mit den Zähnen
der inneren Zahnplatte in Eingriff steht, um Drehmoment von dieser
auf den äußeren Ring
zu übertragen.
Das Drehmoment-Übertragungselement
ist dahingehend konzipiert, dass die Zähne der inneren Zahnplatte
durch Zentrifugalkraft außer
Eingriff gebracht werden, wenn der äußere Ring mit einer über einem
Schwellenwert liegenden Geschwindigkeit gedreht wird.
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Die
Japanische Offenlegungsschrift 2001-99197 beschreibt wie in ihrer 1 dargestellt
eine Riemenscheibeneinheit mit einer Einwegkupplung, die aufweist:
einen ein vorderes Ende eines Motoranlassers (50) bildenden
Rahmen (51); eine Kupplungs-Ausgangswelle (52)
mit einem Schaftteil (52a), einem Scheibenteil (52b)
und einem äußeren Zylinderabschnitt
(52c), die über
ein zwischen einem vorderen Teil des Rahmens (51) und dem
Schaftteil (52a) angeordnetes Lager (53) drehbar
gelagert ist; eine Kupplungs-Eingangswelle (54), die auf
einem hinteren Vorsprung des Schaftteils (52a) der Kupplungs-Ausgangswelle
(52) mittels eines Lagers (55) drehbar angeordnet
ist; eine Anzahl von Klemmkörpern
(56), die zwischen dem äußeren Zylinderabschnitt
(52c) der Kupplungs-Ausgangswelle (52) und der
Kupplungs-Eingangswelle (54) angeordnet sind und zwischen
der Eingangswelle (54) und der Ausgangswelle (52)
eingreifen, wenn beide Wellen (52) und (54) relativ
in eine Richtung (Verriegelungsrichtung) gedreht werden, und welche
den Eingriffszustand auflösen, wenn
die beiden Wellen (52) und (54) in die andere
Richtung gedreht werden; und eine Riemen scheibe (57), die
mittels einer Mutter (58) am Kopfende des Schaftteils der
Kupplungs-Ausgangswelle (52) befestigt ist.
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Dreht
bei der Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung ein Gleichstrommotor
(59) des Motoranlassers mit hoher Geschwindigkeit, so wird
diese Drehung durch eine Planetenrad-Geschwindigkeits-Reduziereinrichtung
(60) reduziert und auf die Kupplungs-Eingangswelle (54)
und die Drehung der Kupplungs-Eingangswelle (54) über die
Klemmkörper
(56) auf die Kupplungs-Ausgangswelle (52) übertragen.
Die Übertragung
der der Kupplungs-Ausgangswelle (52) beaufschlagten Drehung
erfolgt über
die Riemenscheibe (57), so dass die Riemenscheibe (57)
dreht und über
den Riemen den Motor antreibt. Wird der Motor angelassen und liegt
die Drehzahl der Kupplungs-Ausgangswelle (52) über der
Drehzahl der Kupplungs-Eingangswelle (54), so lösen sich
die Klemmkörper
von der Kupplungs-Eingangswelle (54), so dass anschließend die
Kupplungs-Ausgangswelle (52) und die Riemenscheibe (57)
ohne Widerstand durch die Kupplungs-Eingangswelle (54)
frei drehen können.
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Aufgabe
dieser Erfindung nach dem Stand der Technik ist der Einsatz der
Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung für einen Anlasser eines Riemengetriebesystems
für eine
Verbrennungsmaschine, welche das Anlassdrehmoment über einen
Riemen auf eine Kurbelwelle überträgt.
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Bei
der konventionellen Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung wird
die Kupplungs-Ausgangswelle (52) während der Drehung der Riemenscheibe
(57) einteilig mit dieser rotiert, doch wird, da ein Abschnitt der
Kupplungs-Ausgangswelle (52) nicht zum Antrieb des Motors
beiträgt,
nicht nur der Schaftteil (52a), sondern auch der Scheibenteil
(52b) und der äußere Zylinderabschnitt
(52c) gedreht, was einen hohen Energieverlustfaktor bedeutet.
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Aus
diesem Grunde wird erwogen, eine Einwegkupplung mit einem inneren
Ring, einem äußeren Ring und
einem zwischen diesen Ringen angeordneten Betätigungselement (beispielsweise
einem Klemmkörper, einer
Feder oder dergleichen) zwischen der Welle und der konzentrisch
auf der Welle angeordneten Riemenscheibe vorzusehen und den mit
der Riemenscheibe drehenden Teil zu verkleinern. Weiter wird erwogen,
die Einwegkupplung in Form einer Rollen- statt einer Hemmkörperkupplung
vorzusehen, die beispielsweise aufweist einen inneren Ring; einen äußeren Ring;
eine Nockenfläche
auf einer inneren Umfangsoberfläche
des äußeren Rings;
Rollen als eine Anzahl von Eingriffselementen, die in einem von
der Nockenfläche
und der äußeren Umfangsoberfläche des
inneren Rings gebildeten keilförmigen
Raum angeordnet sind und mit dem inneren und dem äußeren Ring
in Eingriff stehen, wenn der innere und der äußere Ring relativ in eine Richtung rotiert
werden, und den Eingriffszustand lösen, wenn der innere und der äußere Ring
in die andere Richtung drehen; und eine Schraubenfeder als Vorspannelement,
welche die Rolle in eine Eingriffsrichtung (die Richtung des keilförmigen Raums)
vorspannt, wobei die Bewegung der Rolle in Eingriffs-Lösungsrichtung
durch Zentrifugalkraft bewirkt wird.
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Soll
die Einwegkupplung in Rollenausführung
jedoch zwischen der Welle und der konzentrisch um die Welle herum
angeordnete Riemenscheibe vorgesehen werden, wird, da der äußere Durchmesser
der Riemenscheibe beschränkt
ist, der innere Durchmesser des äußeren Rings
der Einwegkupplung und damit auch der Teilkreisdurchmesser natürlich klein,
so dass die auf die Rolle wirkende Zentrifugalkraft ebenfalls geringer
ist und das Problem entsteht, dass die Rolle und der innere Ring
der Einwegkupplung miteinander nicht in Kontakt gelangen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Riemenscheibeneinheit mit einer Einwegkupplung, bei welcher der
Energieverlust reduziert werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Riemenscheibeneinheit mit einer Einwegkupplung, bei welcher
die Einwegkupplung zwischen der Welle und der Riemenscheibe angeordnet
ist und ein berührungsloser
Zustand zwischen dem Eingriffselement und der Welle in der Leerlaufphase
auf einfache Weise hergestellt werden kann.
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Schließlich bezweckt
eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung eines inneren Rings einer Einwegkupplung,
der zur Bildung einer Riemenscheibeneinheit mit einer Einwegkupplung
geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird eine
Riemenscheibeneinheit mit einer Einwegkupplung bereitgestellt, welche Einwegkupplung
aufweist einen inneren Ring, einen äußeren Ring, ein Eingriffselement,
das zwischen den beiden Ringen angeordnet ist, und ein Vorspannelement
zum Vorspannen des Eingriffselements in eine Eingriffsrichtung,
welches zwischen einer Welle und einer konzentrisch auf der Welle
angeordneten Riemenscheibe vorgesehen ist, wobei sich zumindest
ein Lager zwischen der Welle und der Riemenscheibe befindet, in
der Einwegkupplung das Eingriffselement und das Vorspannelement
einteilig mit dem äußeren Ring
rotieren, das Eingriffselement durch eine Zentrifugalkraft in eine
Eingriffs-Lösungsrichtung
bewegt wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Rings
gleich oder größer wird
als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, und die Vorspannkraft des
Vorspannelements groß genug
ist, um diese Bewegung zuzulassen.
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Die
Einwegkupplung kann als Klemmkörperfreilauf
mit einem Klemmkörper
als Eingriffselement und der Feder zum Vorspannen des Klemmkörpers als
Betätigungselement
oder in Rollenausführung
mit einer Rolle als Eingriffselement und einer Feder zum Vorspannen
der Rolle als Betätigungselement
ausgeführt
sein.
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So
ist die Einwegkupplung beispielsweise in der Weise aufgebaut (Außenring-Nockenausführung), dass
sie aufweist eine Nockenoberfläche
auf einer inneren Umfangsoberfläche
der Riemenscheibe als äußeren Ring,
eine Anzahl von Rollen als eine Anzahl von Eingriffselementen, die
in einem durch die Nockenfläche und
einer äußeren Umfangsoberfläche der
Welle gebildeten keilförmigen
Raum als innerer Ring angeordnet sind und zwischen die Welle und
die Riemenscheibe eingreifen, wenn Welle und Riemenscheibe relativ
in eine Richtung drehen, und den Eingriffszustand lösen, wenn
Welle und Riemenscheibe in die andere Richtung rotieren, sowie eine
Schraubenfeder als Vorspannelement zum Vorspannen der Rolle in Eingriffsrichtung
(in Richtung auf die Schmalseite des keilförmigen Raums).
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Wird
die Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung als riemengetriebener
Anlasser für
einen Motor eingesetzt, so werden beim Anlassen das Eingriffs- und
das Vorspannelement einteilig mit dem äußeren Ring rotiert, während danach
jedoch nur die Riemenscheibe gedreht wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit
des äußeren Rings
gleich oder größer wird
als eine vorbe stimmte Geschwindigkeit, so dass der in dem Fall eintretende
Energieverlust, da ein nicht zum Antrieb des Motors beitragender
Teil rotiert wird, unterdrückt
werden kann.
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Bei
dieser Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung sind die Riemenscheibe
und der äußere Ring der
Einwegkupplung vorzugsweise einteilig ausgeformt.
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In
dieser Ausführung
lässt sich
der Teilkreisdurchmesser der Einwegkupplung (Klemmkörper, Rolle) vergrößern und
der äußere Durchmesser
der Riemenscheibe unterdrücken
mit dem Ergebnis, dass eine auf das Eingriffselement wirkende Zentrifugalkraft
groß wird
und der berührungslose
Zustand zwischen dem Eingriffselement und der Welle in der Leerlaufphase
sichergestellt werden kann.
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Vorzugsweise
wird die Einwegkupplung zwischen der Welle und einem axialen Zwischenabschnitt
der Riemenscheibe angeordnet und werden ein Rollen- sowie ein Kugellager
zwischen der Welle und der Riemenscheibe durch die Einwegkupplung
vorgesehen.
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Bei
dieser Ausführung
kann die Riemenscheibe mit hoher Geschwindigkeit rotieren und ist
diese Einheit zum Einsatz als riemengetriebener Anlasser für den Motor
eines Kraftfahrzeugs geeignet.
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Vorzugsweise
ist die Welle hohl und weist die Riemenscheibe einen Riemen-Aufwickelbereich
auf, auf welchem ein Riemen gewickelt ist, und ist ein Durchmesser-Abstand
T1 zwischen einem innersten Durchmesserbereich des äußeren Umfangs
der Riemenscheibe an dem Riemen-Aufwickelbereich und einer Mitte
des Eingriffselements kleiner als ein Durchmesser-Abstand T2 zwischen
einer Mitte des Eingriffselements in einer Eingriffs-Ausgangsposition
und einem minimalen inneren Durchmesserbereich eines inneren Umfangs
der Welle.
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Bei
dieser Ausführung
lässt sich
der Teilkreisdurchmesser des Eingriffselements vergrößern und gleichzeitig
der äußere Durchmesser
der Riemenscheibe unterdrücken
sowie die auf das Eingriffselement wirkende Zentrifugalkraft weiter
erhöhen.
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Weiter
weist der äußere Ring
eine Nockenfläche
auf, bilden die Nockenfläche
und die äußere Umfangsoberfläche des
inneren Rings einen keilförmigen
Raum, ist das Eingriffselement eine in dem keilförmigen Raum untergebrachte
Rolle, weist die Einwegkupplung weiter auf einen Halter zum Halten
der Rolle und des Vorspannelements sowie einen Rollen-Haltebereich,
der in einem breiteren Abschnitt des keilförmigen Raums durch eine Rollen-Haltefläche auf
dem inneren Umfang des äußeren Rings
und eine Rollen-Haltefläche
auf dem inneren Umfang des Halters gebildet wird und die in Eingriffs-Lösungsrichtung
bewegte Rolle in einen berührungslosen
Zustand mit dem inneren Ring hält.
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Die
Feder ist in diesem Falle beispielsweise eine Schraubenfeder, kann
aber auch als Blattfeder oder dergleichen vorgesehen sein. Der mittlere
Schaft der Feder ist so angeordnet, dass dieser im Wesentlichen mit
der Bewegungsrichtung des Eingriffselements beim Ausüben der
Zentrifugalkraft zusammenfällt.
Ein Durchmessermaß (im
Querschnitt) eines Teils der stumpf gegen die Rolle gelagerten Feder
ist größer als
der Durchmesser der Rolle, und es ist der Rollen-Haltebereich mit
einer Rollen-Haltefläche
des äußeren Rings
und einer Rollen- Haltefläche des
Halters versehen, so dass der stumpf an der Rolle angreifende Teil
der Feder zwischen gegenüberliegenden
Seiten eingespannt ist (dergestalt, dass der Querschnitt im Wesentlichen
einen faltfächerförmigen Querschnitt
annimmt).
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Bei
dieser Ausführung
drehen die Rolle und die von dem Halter gehaltene Feder einteilig
mit dem äußeren Ring
und bewegt sich die Rolle durch die Zentrifugalkraft in der Eingriffs-Lösungsrichtung,
wenn die Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Rings gleich oder höher als
eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird. Die in Eingriffs-Lösungsrichtung
bewegte Rolle wird durch den auf einer breiteren Seite im keilförmigen Raum
vorgesehenen Rollen-Haltebereich relativ zum inneren Rang in einem
berührungslosen
Zustand gehalten. Da der Rollen-Haltebereich
durch die Rollen-Haltefläche
auf dem inneren Umfang des äußeren Rings
und die Rollen-Haltefläche
auf der inneren Umfangsseite des Halters gebildet wird, wird ein
Verkanten der Rolle infolge von Schwingung oder dergleichen verhindert,
so dass ein Erhitzen aufgrund eines Kontakts zwischen der Rolle und
der Lauffläche
des inneren Rings und ein Festfressen der Rolle ausgeschlossen sind.
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Der
Halter ist mit einer Federenden-Positionierungsoberfläche, welche
die Feder an einer Bewegung in axialer Richtung hindert, einer senkrecht
zu einer Federachse angeordneten Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche, welche
eine Bewegung der Feder nach außen
verhindert, und einer senkrecht zu einer Federachse angeordneten
Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche zum
Verhindern einer Bewegung der Feder nach außen versehen. In diesem Falle
befindet sich die Rollen-Haltefläche des äußeren Rings
zwischen der Nockenfläche
und der Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche und
ist die Rollen-Haltefläche
des Halters durchgängig
mit der Feder-Innenseite-Positionierungsoberfläche ausgebildet.
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Bei
dieser Ausführung
ist im Zusammenwirken dieser Teile zuverlässig gewährleistet, dass sich die Rolle
bewegt und die Feder verformt, und sind selbst bei wiederholtem
Sperren/Entsperren die entsprechenden Funktionen absolut sicher
gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist die Rollen-Haltefläche
des äußeren Rings
eine Ausnehmungsfläche
mit einem bogenförmigen
Querschnitt. In diesem Falle kann auch die Rollen-Haltefläche des
Halters eine Ausnehmungsfläche
von bogenförmigem
Querschnitt sein. Die Rollen-Haltefläche des Halters kann in Form
einer mit der Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche verbundene
Schrägfläche vorgesehen
werden.
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Bei
dieser Ausführung
ist die vorbeschriebene Wirkung noch stärker ausgeprägt, weil
die eine zylindrische Oberfläche
aufweisende Rolle auf einfache Weise in dem Rollen-Haltebereich
untergebracht werden kann.
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Weiterhin
weist der äußere Ring
eine Nockenfläche
auf, bilden diese Nockenfläche
und eine äußere Umfangsoberfläche des
inneren Rings einen keilförmigen
Raum, in dem das Eingriffselement untergebracht ist, ist das Vorspannelement
eine Feder, welche des Eingriffselement in Richtung auf einen schmalen
Bereich des keilförmigen
Raums vorspannt, hat die Einwegkupplung außerdem eine Halter zum Halten
des Eingriffselements und der Feder, ist die Feder mit einem mittleren
Schaft versehen, der in einer tangentialen Richtung der äußeren Umfangsoberfläche des
inneren Rings geneigt ist, so dass die Feder in einer Richtung verformt werden
kann, in welcher bei Ausübung
einer Zentrifugalkraft die Vorspannkraft der das Eingriffselement
vorspannenden Feder vermindert wird, und weist die Feder eine Federenden-Positionierungsoberfläche, um
die Bewegung der Feder in einer axialen Richtung zu verhindern,
eine Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche zum Verhindern einer Bewegung
der Feder nach innen, d.h. senkrecht zur Federachse, und eine Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche auf,
welche die Bewegung der Feder nach außen, d.h. senkrecht zur Federachse,
verhindert.
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In
diesem Falle ist die Feder beispielsweise eine Schraubenfeder, kann
jedoch auch in Form einer Blattfeder oder dergleichen vorgesehen
werden. Der mittlere Schaft der Feder ist so positioniert, dass
er im Wesentlichen mit der Bewegungsrichtung des Eingriffselements
beim Ausüben
der Zentrifugalkraft zusammenfällt.
Ein solches Zusammenfallen der Bewegungsrichtungen des mittleren
Schafts und des Eingriffselements beim Beaufschlagen der Zentrifugalkraft
ist jedoch nicht immer erforderlich.
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Bei
dieser Ausführung
werden das vom Halter gehaltene Eingriffselement und die Feder einteilig
mit dem äußeren Ring
rotiert und bewegt sich beim Ausüben
einer Zentrifugalkraft das Eingriffselement in die Eingriffs-Lösungsrichtung,
wenn die Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Rings gleich oder größer wird
als eine vorbestimmte Geschwindigkeit. Da der mittlere Schaft relativ
zur äußeren Umfangsoberfläche des
inneren Rings geneigt ist, weist die auf die Feder wirkende Zentrifugalkraft
zusätzlich
zu einer zum mittleren Schaft der Feder senkrechten Komponente noch
eine Komponente in axialer Richtung der Feder auf. Damit ist eine
Vorspannkraft der Feder bei Ausübung
der Zentrifugalkraft eine Summe der ursprünglichen Federkraft und der
axialen Komponente der Zentrifugalkraft. Beim Aufbringen der Zentrifugalkraft
wird die Feder in einer Richtung verformt, in welcher die Vorspannkraft
zum Eingriffselement vermindert wird. Somit wird die Vorspannkraft
der Feder beim Ausüben
der Zentrifugalkraft kleiner als die ursprüngliche Federkraft. Damit lässt beim
Beaufschlagen der Zentrifugalkraft, wenn die Rotationsgeschwindigkeit
des äußeren Rings
gleich oder größer als
eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird, das Eingriffselement problemlos
in die Eingriffs-Lösungsrichtung
(in Richtung auf die breite Seite des keilförmigen Raums) bewegen. Wird
keine Zentrifugalkraft ausgeübt,
so wird die Vorspannkraft der Feder zur ursprünglichen Federkraft und größer, und
kann sich das Eingriffselement ohne Weiteres in die Eingriffsrichtung
(zur schmalen Seite des keilförmigen
Raums hin) bewegen. Die Bewegung der Feder ist nur in einer Richtung
möglich,
in welcher durch die Federenden-Positionierungsoberfläche, die Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche und
die Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche eine
Verformung erfolgt, es wird bei Bewegung des Eingriffselements die
Feder abgelenkt sowie die Vorspannrichtung der Feder beim Anhalten
des äußeren Rings
nicht verändert,
und es besteht keinerlei Problem dahingehend, dass die Rolle nicht
problemlos in die Eingriffsrichtung bewegt werden könnte. Auf
diese Weise sind die Bewegungen der Schraubenfeder zur schmalen
Seite des keilförmigen
Raums durch die Vorspannkraft und der Rolle in Richtung auf die
breite Seite des keilförmigen
Raums bei Ausübung
der Zentrifugalkraft zuverlässig wiederholbar
und lässt
sich selbst bei wiederholtem Sperren/Entsperren die entsprechende
Funktion zuverlässig
durchführen.
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Zum
Positionieren der Feder kann ein mit dem mittleren Schaft konzentrischer
Vorsprung vorgesehen werden. Wird beispielsweise die Schraubenfeder
durch den Vorsprung gehalten, so sollte vorzugsweise ein Spalt zwischen
dem Vorsprung und der inneren Umfangsoberfläche der Schraubenfeder größer vorgesehen werden
als ein Spalt zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Schraubenfeder und
der Federenden-Positionierungsberfläche, der Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche oder
der Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche.
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Was
jede der Positionierungsflächen
betrifft, so sind vorzugsweise die Federenden-Positionierungsoberfläche und
die Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche auf dem Halter sowie die
Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche auf
dem inneren Umfang des äußeren Rings
ausgebildet.
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Da
bei dieser Ausführung
der äußere Ring
direkt mit der Feder-Außenseiten-Positionierungsfläche versehen
ist, lässt
sich der mittlere Schaft der Feder genau einstellen und die Bearbeitung
des äußeren Rings, für den Festigkeit
gefordert ist, vereinfachen, weil der Halter die Federenden-Positionierungsoberfläche und die
Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche aufweist.
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Vorzugsweise
wird ein Öl
auf Ether-Basis zwischen den äußeren und
den inneren Ring eingefüllt.
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Als
Basis-Öl
auf Ether-Basis ist beispielsweise Alkyldiphenylether einsetzbar.
Dem Schiermittel werden entsprechend Antioxidanzien, Korrosionsschutzmittel,
Höchstdruckadditive,
Festschmierstoffe oder dergleichen zugegeben. Der Druckvisko sitätskoeffizient
des Schmierstoffs liegt bei 10G/Pa oder höher.
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Das
Basis-Öl
auf Ether-Basis besitzt eine hervorragende Wärmebeständigkeit und beim Einsatz in
einem riemengetriebenen Anlasser für einen KFZ-Motor mit extrem
langer Leerlaufphase eine außergewöhnliche
Haltbarkeit.
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Vorzugsweise
besteht der Verdicker des Schmiermittels aus Harnstoff. Das den
Schmierstoff bildende Basis-Öl
auf Ether-Basis besitzt eine hervorragende Wärmestabilität und in Verbindung mit dem
Harnstoff-Verdicker eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit.
Beim Einsatz in einem riemengetriebenen Anlasser für einen KFZ-Motor
mit langer Leerlaufphase entwickelt dieses Basis-Öl eine große Haltbarkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
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Es
zeigen:
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1 eine
Senkrecht-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Riemenscheibeneinheit mit
Einwegkupplung;
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2 eine
Querschnittsansicht derselben;
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3 eine
im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht eines Teils der Einheit aus 2 im Eingriffszustand
der Einwegkupplung;
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4 eine
im größeren Maßstab gezeichnete
Ansicht eines Teils der Einheit aus 2 im Eingriffs-Lösungszustand
der Einwegkupplung;
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5 eine
schematische Darstellung eines Halters diametral von außen gesehen,
in dem die senkrechte Richtung der Zeichnung mit einer axialen Richtung
der Einwegkupplung zusammenfällt;
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6 ein
Schaubild, welches das Ergebnis einer Messung zwischen der Temperatur
des Schmiermittels und der Eingriffsgeschwindigkeit beim Einsatz
zweier verschiedener Arten von Schmierstoffen aufzeigt; und
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7 ein
Schaubild, aus welchem das Ergebnis der Messung des Verhältnisses
zwischen der Viskosität
des Schmierstoffs und des Verschleißgrades beim Einsatz zweier
verschiedener Arten von Schmiermitteln ersichtlich it.
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Detaillierte Beschreibung
eines konkreten bevorzugten Ausführungsbeispiels:
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Es
folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Riemenscheibeneinheit
mit Einwegkupplung. Eine mit der Einwegkupplung versehene Riemenscheibeneinheit
(1) ist in einem Teil des Motors angeordnet und verbindet
einen Antriebsbereich sowie eine Ausnehmungsfläche eines Anlassermotors. Die
Einwegkupplung (5) ist zwischen einer mit der Drehwelle
(2) des Anlassermotors und einer konzentrisch um die hohle
Welle (3) herum angeordneten Riemenscheibe (4)
angeordneten hohlen Welle (3) vorgesehen. Die Riemenscheibe
(4) ist an ihrem äußeren Umfang
mit einem Riemen-Aufwickelbereich (4a) versehen, um den
herum ein Keilriemen (B) gewickelt ist.
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Die
Einwegkupplung (5) ist zwischen der hohlen Welle (3)
und einem Zwischenabschnitt der Riemenscheibe (4) in axialer
Richtung derselben vorgesehen. Zwischen den Enden der hoh len Welle
(3) und der Riemenscheibe (4) sind ein Rollenlager
(6) und ein Kugellager (7) in der Weise vorgesehen,
dass diese die Einwegkupplung (5) zwischen sich einschließen. Die
Riemenscheibe (4), ein äußerer Ring
der Einwegkupplung (5) sowie äußere Ringe der Lager (6)
und (7) sind einteilig ausgeformt, desgleichen die hohle
Welle (3), der innere Ring der Einwegkupplung (5)
sowie die inneren Ringe der Lager (6) und (7),
so dass die Zahl der Einzelbauteile reduziert ist.
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Dichtungselemente
(8) und (9) sind an den axialen Außenseiten
des Rollenlagers (6) bzw. Kugellagers (7) angeordnet.
Ein weiteres Dichtungselement (10) befindet sich am freien
Ende (am linken Ende in der Zeichnung) der Riemenscheibeneinheit,
um den Eintritt von Schmutzwasser in diese zu verhindern.
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Wie
aus 2 ersichtlich, weist die Einwegkupplung (5)
auf: eine Nockenfläche
(11) auf einer inneren Umfangsoberfläche der Riemenscheibe (4);
eine Anzahl von Rollen (13) als Eingriffselemente; eine
Schraubenfeder (14) als Vorspannelement zum Vorspannen
der Rollen (13) zur schmalen Seite des keilförmigen Raums
(12) in Eingriffsrichtung; und einen Halter (15)
zum Positionieren der Rollen (13) in dem keilförmigen Raum
(12). Die Rollen (13) sind in dem von der Nockenfläche (11)
und einer äußeren Umfangsoberfläche der hohlen
Welle (3) gebildeten keilförmigen Raum angeordnet. Werden
die hohle Welle (3) und die Riemenscheibe (4)
relativ in die eine Richtung (Verriegelungsrichtung) gedreht, so
gelangen die Rollen (13) zwischen der hohlen Welle (3)
und der Riemenscheibe (4) in Eingriff, während beim
relativen Rotieren der hohlen Welle (3) und der Riemenscheibe
(4) in die andere Richtung (Entsperrungsrichtung) der Eingriff
der Rollen (13) gelöst wird.
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Die
Nockenfläche
(11) besteht aus einer Anzahl von Sätzen aus jeweils zwei parallelen
Flächen
(vier Sätze
in dieser Ausführungsform)
(11a), (11b), (11c) und (11d),
die in Umfangsrichtung einander gegenüberliegend und die axiale Mitte
einschließend
angeordnet sind. Jede Oberfläche
der beiden parallelen Flächen (11a),
(11b), (11c) und (11d) bildet statt einen
rechten Winkel zu einer durch die Mitte der Rolle (13)
und die axiale Mitte gehenden Senkrechten (19) gemäß 3,
einer im größeren Maßstab gezeichneten
Ansicht eines Teils von 2, vielmehr einen spitzen Winkel,
der leicht kleiner als ein rechter Winkel ist. Da die Riemenscheibe
(4) mit einer Nockenfläche
(11) versehen ist, hat die Riemenscheibe (4) die
Funktion des äußeren Rings der
Einwegkupplung (5), wobei die Riemenscheibe (4)
und der äußere Ring
der Einwegkupplung (5) einteilig ausgeformt sind. Bei dieser
Ausführung
besteht die Möglichkeit,
den Teilkreisdurchmesser der Rolle (13) zu vergrößern und
den äußeren Durchmesser
der Riemenscheibe zu unterdrücken,
so dass die auf die Rolle (13) wirkende Zentrifugalkraft
groß wird.
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Ein
Breitseitenende des keilförmigen
Raums (12) einer jeden der beiden parallelen Flächen (11a), (11b),
(11c) und (11d) ist mit einer haltenden Ausnehmungsfläche (16)
zum Anhalten der Rolle (13) versehen, welche einen bogenförmigen Querschnitt
aufweist und eine Zentrifugalkraft aufnimmt. Die Ausnehmungsfläche (16)
ist ein Bogen mit im Wesentlichen dem gleichen Radius wie die äußere Umfangsoberfläche der
Rolle (13).
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist der innere Durchmesser der
Riemenscheibe (4) mit einer Abstufung versehen. Was die
den Funktionen des äußeren Rings
des Rollenlagers (6), des äu ßeren Rings der Einwegkupplung
(5) und des äußeren Rings
des Kugellagers (7) der Riemenscheibe (4) entsprechenden
Abmessungen betrifft, so gilt D1 > D2 ≥ D3, wobei
D1 der innere Durchmesser einer Lauffläche des äußeren Rings des Rollenlagers
(6), D2 ein kleinster innerer Durchmesser des äußeren Rings
der Einwegkupplung (5) (Abstand zwischen zwei parallelen
Flächen
der Nockenfläche
(11) des äußeren Rings,
und D3 der innere Durchmesser des Laufflächen-Schulterteils des Kugellagers
(7) sind.
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Der äußere Durchmesser
der hohlen Welle (3) ist mit Ausnahme ihrer Nut konstant
und es gilt: äußerer Durchmesser
der Lauffläche
des inneren Rings des Rollenlagers (6) = äußerer Durchmesser
des inneren Rings der Einwegkupplung (5) = äußerer Durchmesser
des Laufflächen-Schulterteils
des äußeren Rings
des Kugellagers (7). Durch diese Ausführung ist der äußere Durchmesser
des inneren Rings unterdrückt
und die erforderliche Abmessung der Einwegkupplung problemlos erreichbar.
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Der
diametrale Abstand T1 zwischen einem innersten Durchmesserbereich
des äußeren Umfangs
der Riemenscheibe im Riemen-Aufwickelbereich (4a) und der
Mitte der Rollen (13) in der Eingriffs-Ausgangsposition
ist kleiner als der diametrale Abstand T2 zwischen der Mitte der
Rollen (13) in der Eingriffs-Ausgangsposition und dem kleinsten
inneren Durchmesserbereich des inneren Umfangs der hohlen Welle
(3). Dies bedeutet, dass im Vergleich der wesentlichen
Dicken der Riemenscheibe (4) und der hohlen Welle (3)
die Dicke der Riemenscheibe (4) geringer ist. Durch diese
Ausführung
kann der Teilkreisdurchmesser der Rolle (13) bei gleichzeitiger
Unterdrückung
des äußeren Durchmessers
der Riemenscheibe (4) ver größert werden und wird die auf
die Rolle (13) wirkende Zentrifugalkraft größer.
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Die
Schraubenfeder (14) weist im Querschnitt gesehen einen
mittleren Schaft auf und ist von elliptischer Form, wobei die Richtung
des langen Durchmessers mit der axialen Richtung der Einwegkupplung
(5) zusammenfällt.
Die Länge
des kurzen Durchmessers, d.h. einer Größe in diametraler Richtung
eines stumpf an der Rolle angreifenden Teils der Schraubenfeder
(14), ist kleiner als der Durchmesser der Rolle (13).
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Der
Halter (15) besteht aus Kunstharz und weist im Wesentlichen
entlang der Nockenfläche
(11) eine äußere Umfangsform
und entlang der äußeren Umfangsoberfläche der
hohlen Welle (3) eine innere Umfangsform auf und ist in
die Nockenfläche
(11) eingepresst. Zwischen dem Halter (15) und
dem äußeren Umfang
der hohlen Welle (3) ist ein kleiner Spalt vorgesehen.
Der Halter (15) weist eine Federaufnahmenut (17)
zum Positionieren der Schraubenfeder (14) auf. In die Federaufnahmenut
(17) ist Schmiermittel eingefüllt.
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Die
Federaufnahmenut (17) ist mit der die Rolle haltenden Ausnehmungsfläche (16)
der Nockenfläche (11)
verbunden und hält
im Zusammenwirken mit einer Feder-Positionierungsfläche (18)
auf dem inneren Umfang der Riemenscheibe (4) die Ausrichtung
des mittleren Schafts der Schraubenfeder (14) konstant.
Der mittlere Schaft der Schraubenfeder (14) ist zu einer
tangentialen Richtung der äußeren Umfangsfläche der
hohlen Welle (3) geneigt, so dass bei Ausübung einer
Zentrifugalkraft auf die Schraubenfeder (14) der mittlere
Schaft in der die Vorspannkraft gegen die Rolle (13) reduzierenden
Richtung verformt werden kann. Wie die Nockenfläche (11) weist auch
die Feder-Positionierungsoberfläche
(18) der Riemenscheibe (4) vier Satz von jeweils zwei
parallelen Flächen
auf, die gegenüberliegend
angeordnet sind und die Schaftmitte der Einwegkupplung zwischen
sich einschließen.
Diese vier Sätze
von jeweils zwei parallelen Flächen
sind in Umfangsrichtung angeordnet.
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Wie
durch die Bezugsziffern (17a) und (17b) in 3 und 4 dargestellt,
weist die Federaufnahmenut (17) eine Federenenden-Positionierungsoberfläche (17a)
auf, welche die Bewegung der Schraubenfeder (14) in ihrer
axialen Richtung verhindert, und eine Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche (17b),
welche die Schraubenfeder (14) an einer Bewegung nach innen
senkrecht zu ihrer Achse hindert. Die Feder-Positionierungsoberfläche (18)
der Riemenscheibe (4) ist eine Feder-Außenseiten-Positionierungsoberfläche, welche
die Bewegung der Schraubenfeder (14) nach außen senkrecht
zu ihrer Achse verhindern soll. Durch diese Feder-Positionierungsoberflächen (17a),
(17b) und (18) wird wie aus 3 ersichtlich,
der mittlere Schaft der Schraubenfeder (14) parallel zu
den beiden parallelen Flächen
(11a), (11b), (11c) und (11d)
der Nockenfläche
gehalten.
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5 ist
eine schematische Darstellung eines Teils des Halters (15)
diametral von außen
gesehen. Wie aus dieser 5 ersichtlich, weist die Federaufnahmenut
(17) axiale Richtungs-Positionierungsoberflächen (17d)
und (17e) auf, welche die Schraubenfeder (14)
an ihre Bewegung in der axialen Richtung der Einwegkupplung (5)
hindert.
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Eine
schräge
Rollenhaltefläche
(17c) ist mit der Feder-Innenseiten-Positionierungsoberfläche (17b) der
Federaufnahme nut (17) verbunden. Das andere Ende der schrägen Oberfläche (17c)
weist einen kleinen Spalt zwischen sich und der äußeren Umfangsoberfläche der
hohlen Welle (3) auf. Durch die Ausnehmungsfläche (16)
und die schräge
Oberfläche
(17c), welche als Rollenhalteflächen dienen, erhält ein Rollenhalteteil einen
im Wesentlichen faltfächerartigen
Querschnitt. Der Rollenhalteteil nimmt die in Eingriffs-Lösungsrichtung bewegte
Rolle (13) auf.
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2 und 3 zeigen
einen Zustand, in dem keine Zentrifugalkraft auf die Rolle (13)
und die Schraubenfeder (14) ausgeübt ist. Wird in diesem Zustand
die hohle Welle entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so greift die
Rolle (13) zwischen die hohle Welle (3) und die
Riemenscheibe (4) ein und werden die hohle Welle (3)
und die Riemenscheibe (4) einteilig rotiert. Wenn die Riemenscheibe
(4) mit hoher Geschwindigkeit dreht und die Drehung der
hohlen Welle (3) unterbrochen wird, weichen eine Richtung
der Zentrifugalkraft (Richtung nach außen wie durch die Linie (19)
dargestellt) und eine normale Richtung in einem Punkt voneinander
ab, in dem die Rolle (13) die beiden parallelen Flächen (11a),
(11b), (11c) und (11d) berührt, so
dass Kräfte
entlang den beiden parallelen Flächen
(11a), (11b), (11c) und (11d)
den Rollen (13) beaufschlagt und wie aus 4 ersichtlich
die Rollen (13) in Richtung auf die breite Seite des keilförmigen Raums
(12) bewegt werden.
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In
diesem Zustand weist die als Rollen-Haltefläche dienende Ausnehmungsfläche (16)
einen bogenförmigen
Querschnitt mit im Wesentlichen dem gleichen Radius wie die äußere Umfangsoberfläche der
Rolle (13) auf. Damit greift ein äußerer Umfangsteil der Rolle
(13) mit der zylindrischen Oberfläche soeben in die Ausnehmungsfläche (16)
ein und wird die als Rollenhaltefläche des Halters (15)
vorgesehene schräge
Fläche (17c)
auf der diametralen Innenseite exponiert. Somit ist die Rolle (13)
nicht geneigt und wird ein Spalt zwischen dem äußeren Umfang der hohlen Welle
(3) und der Rolle (13) gebildet sowie der berührungslose
Zustand zwischen der hohlen Welle (3) und der Rolle (13)
hergestellt.
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Wird
die vorbeschriebene Riemenscheibeneinheit mit der Einwegkupplung
als riemengetriebener Anlasser eingesetzt, so muss das Schmiermittel
eine hervorragende Eingriffsfähigkeit,
Verschleißfestigkeit
und Wärmestabilität aufweisen.
Die Eingriffsfähigkeit
und die im Verhältnis
hierzu stehende Verschleißfestigkeit sind
generell für
Einwegkupplungen geforderte Eigenschaften, doch ist eine Verschleißfestigkeit
im Verhältnis zur
Wärmestabilität und Gleitfähigkeit
immer dann gefordert, wenn häufige
Leerlaufphasen auftreten, so dass bei ausreichender Verschleißfestigkeit
und Wärmestabilität die Haltbarkeit
der Riemenscheibe mit Einwegkupplung sichergestellt ist. Die Einsatzbedingungen
für den
riemengetriebenen Anlasser sind eine Winkelbeschleunigung von 300
bis 400 rad/sec2 und eine Temperatur von
ca. 10 bis 200°.
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Das
Basis-Öl
des in der Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung verwendeten
Schmiermittels ist Ether. Als Beispiel für ein Basisöl auf Ether-Basis ist Alkyldiphenylether
zu nennen. Ein Antioxidationsmittel, ein Korrosionsschutzmittel,
ein Höchstdruckadditiv,
ein Festschmierstoff oder dergleichen werden dem Schmiermittel entsprechend
zugesetzt. Der Druckviskositätskoeffizient
des Schmiermittels liegt bei 10G/Pa oder größer. Der Verdicker des Schmiermittels
ist Harnstoff.
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Es
folgt eine Erläuterung
der Vorgeschichte der Entwicklung des Schmiermittels mit einem Basis-Öl auf Ether-Basis
und einem Verdicker auf Harnstoff-Basis.
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Tabelle
1 zeigt das Verhältnis
zwischen verschiedenen Arten und Eigenschaften des Basis-Öls für das Schmiermittel.
Wie aus der Tabelle ersichtlich, ist hinsichtlich der Wärmestabilität Polyphenylether
am besten, jedoch hinsichtlich Verschleißfestigkeit weniger gut, so
dass die Verschleißfestigkeit
verbessert werden muss, um die Haltbarkeit zu erhöhen.
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In
einer Einwegkupplung mit langer Leerlaufphase ist es besonders wichtig,
dass der Verschleiß während des
Leerlaufs reduziert wird. Somit ist ein Schmiermittel zu wählen, bei
dem eine große Ölfilmdicke
und eine ausgezeichnete Eingriffsfähigkeit gewährleistet sind. Die Ölfilmdicke
kann als Index für
die Verschleißfestigkeit
herangezogen werden, wobei der Verschleiß bei großer Dicke geringer ist. In
Tabelle 2 ist ein Vergleich zwischen dem Schmiermittel mit dem Basis-Öl und der Ölfilmdicke
bei einem Keilwinkel von 9°,
einer Federspannung von 1N, einer Temperatur von 100°C und einer
Motordrehzahl von 500 U/min dargestellt.
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Aus
Tabelle 2 ist ersichtlich, dass ein Schmiermittel mit Alkyldiphenylether
als Basis-Öl
eine große Ölfilmdicke
bietet und hinsichtlich der Minderung des Verschleißes der
Nockenfläche
(11) und der Rolle (13) in einer Einwegkupplung
in der Leerlaufphase hochwirksam ist.
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Tabelle
3 zeigt das Ergebnis einer Bewertung der Eigenschaften von fünf Schmiermittelarten
und ihres Verschleißes
und 6 das Ergebnis einer Messung des Verhältnisses
zwischen dem Druckviskositätskoeffizienten
und der Verschleißtiefe
des Schmiermittels für
zwei Schmiermittel (2 Arten, d.h.
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Schmiermittel
mit Basis-Öl
auf Ether-Basis sowie Harnstoff als Verdicker, und Li-Seife).
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Im
Falle des Ergebnisses gemäß 6 bezeichnet
die durchgezogene Linie eine Egressionskurve bei Verwendung des
Verdickers auf Harnstoff-Basis. Anhand der Ergebnisse in Tabelle
3 und 6 lässt
sich feststellen, dass bei Verwendung des Verdickers auf Harnstoff-Basis
und Einstellung des Druckviskositätskoeffizienten auf 10 G/Pa
oder höher
selbst beim Einsatz des hinsichtlich Verschleißfestigkeit gegenüber Polyolester schlechteren
Basis-Öls
auf Ether-Basis (in diesem Beispiel von Alkyldiphenylether) die
Verschleißtiefe
in der Nockenfläche
(11) der Rolle (13) zum Zeitpunkt des Eingriffs
in der Einwegkupplung nicht schlechter als bei Verwendung eines
Schmiermittels mit Polyolester als Basis-Öl ist. Wie vorstehend bereits
ausgeführt,
ist Polyphenylether im Hinblick auf die Wärmestabilität überlegen, wobei festgestellt
werden konnte, dass ein Schmiermittel mit Alkyldiphenylether als
Basis-Öl
und einer Substanz auf Harnstoff-Basis als Verdicker eine äußerst hervorragende
Haltbarkeit zusammen mit Verschleißfestigkeit und Wärmestabilität ergibt.
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7 zeigt
das Verhältnis
zwischen einer Temperatur und einer Beschleunigung beim Erzeugen
einer Eingriffs-Gleitbewegung
für ein
Schmiermittel 1) (gestrichelt dargestellt), bei dem zum Beispiel
ein Basis-Öl
auf Ether-Basis und eine Substanz auf Harnstoff-Basis als Verdicker
verwendet wird, und für
ein Schmiermittel 2) (durchgezogen dargestellt), in dem das Basis-Öl aus Polyolester
und der Verdicker aus einer Substanz auf Harnstoff-Basis besteht.
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Aus 7 ist
ersichtlich, dass das Schmiermittel 2) (Polyolester + Harnstoff)
in Bezug auf die Eingrifffähigkeit
dem Alkyldiphenylether + Harnstoff überlegen ist. Bei einer Temperatur
jedoch von 100°C
oder höher, welche
den normalen Zustand beim Einsatz in einem riemengetriebenen Anlasser
darstellt, entspricht das Schmiermittel 1) dem Wert von 300 bis
400 rad/sec2. Somit ist das Schmiermittel
mit Basis-Öl
auf Ether-Basis im Hinblick auf Wärmestabilität, Verschleißfestigkeit
beim Eingriff sowie Verschleißfestigkeit
in der Leerlaufphase überlegen
und durch eine hervorragende Eingriffsfähigkeit unter Einsatzbedingungen
beispielsweise bei einem riemengetriebenen Anlasser gekennzeichnet,
so dass es für
den Einsatz in einer Einwegkupplung mit langen Leerlaufphasen geeignet
ist.
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Diese
Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung arbeitet wie folgt: Soll
ein Motor angelassen werden, so rotiert zunächst die einteilig mit der
Drehwelle (2) des Anlassermotors ausgeformte hohle Welle
(3) entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierbei stehen die Rollen
(13) mit der schmalen Seite des keilförmigen Raums (12) der
Einwegkupplung (5) in Eingriff, wird die Antriebskraft übertragen
und werden die hohle Welle (3) und die Riemenscheibe (4)
einteilig rotiert. Die Riemenscheibe (4) wird über einen
Riemen mit einer Kurbelwelle verbunden und es wird der Motor durch
Drehung der Riemenscheibe (4) angelassen. Nach dem Motorstart
wird der Anlasser angehalten und rotiert die Riemenscheibe (4)
weiter entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierbei wird der Eingriffszustand
der Rollen (13) gelöst
und dauert der Zustand an, in dem nur die Riemenscheibe (4)
rotiert. Besonders beim Drehen des Motors mit hoher Geschwindigkeit
wird jede der Rollen (13) durch die Ausnehmungsfläche (16)
mit im Wesentlichen der gleichen Krümmung wie die Rollen (13)
positioniert und die hohle Welle (3) in den berührungslosen
Zustand überführt. Die
Schraubenfeder (14) wird mit einer Kraft in einer von der
Zentrifugalkraft bestimmten Richtung beaufschlagt, es wird die Federkraft
zum Vorspannen der Rolle (13) in Eingriffsrichtung reduziert
und es wird der berührungslose
Zustand zwischen der Rolle (13) und der hohlen Welle (3)
gesichert. Da die Bewegungsrichtung der Rolle (13) beim
Beaufschlagen der Zentrifugalkraft und die Ausrichtung. des mittleren
Schafts der Schraubenfeder (14) zusammenfallen, erfährt die
Schraubenfeder (14) beim Bewegen der Rolle (13)
eine Ablenkung, wird die Richtung der Vorspannkraft der Schraubenfeder
(14) beim Anhalten der Riemenscheibe (4) nicht
verändert
und entsteht kein Problem dahingehend, dass die Rolle (13)
sich nicht problemlos in Eingriffsrichtung bewegen könnte.
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Beim
Zusammenbau dieser Riemenscheibeneinheit (1) mit Einwegkupplung
werden die Kugeln des Kugellagers (7) und der Halter, die
Schraubenfeder (14) der Einwegkupplung (5) sowie
die Rollen des Rollenlagers (6) und der Halter in dieser
Reihenfolge zwischen die Riemenscheibe (4) und die hohle
Welle (3) eingesetzt. Wie vorstehend erläutert, ist
der innere Durchmesser (D1) der Lauffläche des äußeren Rings des Rollen lagers
(6) größer als
der Abstand zwischen den beiden parallelen Flächen der Nockenfläche (11)
des äußeren Rings
der Einwegkupplung (5) (kleinster innerer Durchmesser D2)
des äußeren Rings
der Einwegkupplung) und gleich oder größer als der innere Durchmesser
(D3) des Laufflächen-Schulterbereichs
des äußeren Rings
des Kugellagers (7). Aus diesem Grunde ist diametral außen für das Einsetzen
jedes Elements ausreichend Arbeitsraum vorhanden und der Zusammenbau
vereinfacht.
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Wenngleich
als Mittel zum Vorspannen der Rolle (13) eine Schraubenfeder
beschrieben wurde, ist zu diesem Zweck auch eine Blattfeder oder
dergleichen einsetzbar. Zwar wurde in der vorstehenden Beschreibung
eine Rolle (13) als Eingriffselement beschrieben, doch
kann eine Einwegkupplung mit einem Klemmkörper als Eingriffselement verwendet
werden, aber nur dann, wenn die Einwegkupplung für ein einteiliges Drehen des
Eingriffs- und des
Vorspannelements mit dem äußeren Ring
konzipiert ist, das Eingriffselement durch Zentrifugalkraft in die
Eingriffs-Lösungsrichtung
bewegt wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Rings
gleich oder größer als
eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, und die Vorspannkraft des
Vorspannelements groß genug
ist, um diese Bewegung zuzulassen.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist der äußere Durchmesser der hohlen
Welle (3) mit Dichtungsnuten (8a), (9a)
und (10a) versehen, in welche Innendurchmesserbereiche
der Lauffläche
(7a) des Kugellagers (7) eingreifen und in denen
die Dichtungselemente (8), (9) und (10)
angeordnet sind. Der Innendurchmesserbereich der hohlen Welle (3)
ist mit einem Innengewindeabschnitt (3a) versehen, in den
ein Außengewindeabschnitt an
einem Ende der Drehwelle (2) eingeschraubt ist, sowie einer sechskantigen
Aufnahmenut (3b) zum Einsetzen eines Sechskantschlüssels, um
die hohle Welle (3) beim Aufschrauben auf das Ende der
Drehwelle (2) drehen zu können.
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Da
der äußere Durchmesser
der hohlen Welle (3) außer im Bereich der Lauffläche (7a)
und der Dichtungselemente (8), (9) und (10)
konstant ist, lässt
sich die hohle Welle (3) durch Kaltverformen statt Schaben bearbeiten,
so dass die Herstellungskosten für
die Riemenscheibeneinheit mit Einwegkupplung gesenkt werden können. Vorzugsweise
liegt die HRC-Härte
der hohlen Welle (3) bei 58 bis 67 (beispielsweise ca.
64).
