DE69611157T2

DE69611157T2 - Spiralförmige freilaufkupplung

Info

Publication number: DE69611157T2
Application number: DE69611157T
Authority: DE
Inventors: Hugh Kerr
Original assignee: Ker Train Holdings Ltd
Current assignee: Ker Train Holdings Ltd
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: AU705915B2; AU4325596A; EP0803030A1; DE69611157D1; CA2209636A1; CA2209636C; EP0803030B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf den Einsatz von Freilaufkupplungen bei automotiven Zubehörantrieben im allgemeinen, jedoch im besonderen auf Serpentin "Flachriemen"-Antriebe mit Riemenspannern, die im besonderen geeignet sind für den Einsatz einer Hochschaltungs-Freilaufkupplung. Sie bezieht sich darüber hinaus auf Freilaufkupplungen vom Sprialtyp mit einem verbesserten Hochschaltungsaufbau.[0001]

Beschreibung des Standes der Technik

Zubehörantriebsrollen von Brennkraftmaschinen umfassen allgemein einen Riemenführungsteil sowie einen Nabenabschnitt zur Befestigung entweder an einer Motorkurbelwellenverlängerung oder an einer getriebenen Spindel eines Zubehörteils. Als solches sind die Zubehörteile sowohl Niedriggeschwindigkeitsschwingungen des Motors ausgesetzt als auch einer plötzlichen Motorverzögerung, die eintritt, wenn das Fahrzeuggetriebe hochschaltet. Wenn eine plötzliche Verzögerung des Motors eintritt, widersetzen sich der Wechselstromgenerator und andere Zubehörteile einer Verlangersamerung aufgrund ihrer Rotationsträgheit. Dies erzeugt gelegentlich ein lautes "Quietschen" von der Riemen/Rollenzwischenfläche. Neben der Belastung des Riemens bedeutet dieser Effekt eine Untebrechung des Antriebes. Zu dessen Behebung hat man in der Vergangenheit die Spannung des Riemens erhöht auf Kosten einer gesteigerten Riemenabnutzung.[0002]
Ein weiterer Grund, warum Zubehörriemen üblicherweise mit einem hohen Spannungsnieveau betrieben werden, liegt darin, daß der Rotationsausgang der Kurbelwellenspindel einer Brennkraftmaschine inhärent mit Pulsierungen oder Oszillationen bei der Rotationsgeschwindigkeit läuft. Die Konsequenz für den Riemen liegt darin, daß sein Spannungsniveau sich ändert oberhalb und unterhalb des Basisniveaus. Um den richtigen Eingriff des Riemens mit der (den) Zubehörrolle(n) wird die Riemenspannung oberhalb des Niveaus angehoben, bei welcher Spannungsveränderungen ein Rutschen verursachen können. Somit führt die Anwesenheit einer Schwingungskomponente im Riemenantrieb herkömmliche Riemensysteme einer erhöhten Belastung aus.[0003]
Es besteht ein Bedürfnis, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher das Ankoppeln derartiger Schwingungen auf die Zubehörteile reduziert oder minimiert wird.[0004]
Es besteht auch ein Bedürfnis für eine Anordnung, die das Angst verursachende "Riemenquietschen" reduziert oder eliminiert, welches eintritt bei einem plötzlichen Herabsetzen der Motorgeschwindigkeit.[0005]
Es ist Aufgabe und Gegenstand der nachfolgend beschriebenen Erfindung, dieses Bedürfnis zu beheben durch den Einsatz einer Freilaufkupplung, um innerhalb der Drehverbindung zwischen der Hauptmotorkurbelwelle und den hiervon getriebenen verschiedenen Zubehörteilen eingesetzt zu werden, wobei die Kupplung einen Hochschaltungsaufbau besitzt, um das Problem der Riemenspannungsschwingungen zu beheben.[0006]
Eine Freilaufkupplung vom Hochschaltungstyp, welche in die Nabe einer Zubehörantriebsrolle eingebaut ist, erreicht zwei Ergebnisse. Zum ersten isoliert sie die angetriebenen Komponenten von den langsamen hochfrequenten Torsionsschwingungen des Motors und zum zweiten wird es möglich, daß die getriebenen Komponenten des Systems sich von dem Motorlauf lösen, wenn eine Verzögerung stattfindet während des Hochschaltens des Getriebes.[0007]
Ein besonderer Vorteil des Einsatzes dieser Freilaufrollen in Zubehörantriebssystemen liegt darin, daß durch die Unterdrückung der Riemenvibration bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten die Notwendigkeit, den Riemen auf ein hohes Spannungsniveau vorzuspannen, reduziert wird. Auch wenn die Riemenspannung nicht reduziert wird, wird ein "Riemenquietschen", welches durch ein Riemenrutschen während einer starken Verzögerung des Motors auftritt, eliminiert durch die Einführung einer Freilaufkupplung in die Ankopplung eines Zubehörantriebssystems.[0008]
Ein Aufbau einer Freilaufkupplung, die diese Rolle erfüllen kann, ist vorzugsweise eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp mit Merkmalen, die sowohl ihre Schaltfähigkeit erhöht als auch die Fähigkeit, frei zu laufen unter hohen Radialbelastungen. Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Kupplung bereitzustellen.[0009]
Frühere Aufbauten von Spiralkupplungen sind beschrieben in den amerikanischen Patenten US-A-2 785 782 und US-A-3 021 928 sowie der britischen Patentschrift GB-A-255 943. Eine jüngere Form einer Freilaufkupplung geht auf den vorliegenden Erfindung zurück und stellt eine verbesserte Schaltkapazität zur Verfügung. Sie ist beschrieben in den folgenden Patenten:[0010]
Kanadisches Patent 1 115 221 - SPIRAL TYPE ONE-WAY CLUTCH U. S. Pat. 4 341 294 - SPIRAL TYPE ONE-WAY CLUTCH ASSEMBLY
Dies herkömmliche Spiraltypkonfiguration beruht auf zwei Spiraloberflächen zur Bildung eines Spiralkanals für Walzenlager. Der Abstand zwischen den spiraligen Seitenwänden dieses Kanals ist im wesentlichen konstant für einen gegebenen Bereich der rotationalen Orientierung der beiden Elemente, die die Seitenwände bilden. Die Differentialbewegung der Komponenten, die die Spiraloberflächen tragen - ein gespaltenes Rutschelement und ein Körperelement - bewirkt, daß einer dieser Spiraloberflächen tragenden Bestandteile das gespaltene Rutschelement sich ausdehnt (oder kontrahiert, wenn das Körperelement und das gespaltene Rutschelement ausgetauscht sind) und mit einer Lagerfläche oder einem Laufring in Eingriff tritt mit einer Lagerfläche oder einem Gleitlaufkranz, welche außerhalb (oder innerhalb) des Spiralkanals positioniert sind.
[0011] In einer Variante muß ein äußeres umgreifendes Laufringträgerelement anwesend sein, um die Expansion des gespaltenen Rutschelementes aufzunehmen und einen Drehmomentdurchfluß zur Verfügung zustellen, wenn sich die Kupplung in einem Eingriffsmodus oder "Verriegelungs"-Modus dreht. Bei einer anderen Version dieser herkömmlichen Spiralkupplung befindet sich der Körper, der zusammen mit dem Rutschelement den Spiralkanal definiert, auf der Außenseite und das gespaltene Rutschelement zieht sich zusammen, um den inneren Laufring zu ergreifen, welcher von einer zu drehenden Welle getragen wird.
[0012] Diese Konfiguration stellt eine gleichmäßige Verteilung der Kompressionskräfte zur Verfügung, wie auch der sich ergebenden Belastungen auf die Rollenlager, die sich in dem Spiralkanal befinden. Darüber hinaus wird der Reibeingriff, der eintritt, wenn die Kupplung zum Eingriff kommt, durch die im wesentlichen zylindrischen Lagerflächen getragen, die zusammentreffen an der Zwischenfläche zwischen dem gespaltenen Rutschelement und dem Rutschlagerlauf und die als Drehlager funktionieren, wenn die Kupplung frei läuft.
[0013] Zusätzlich reduzieren die Rollenlager, die bei Kupplungen vom Spiraltyp eingesetzt werden, den Reibwiderstand auf die Differentielrotation der spiraligen Seitenoberflächen der spiraligen Lagerlaufringe, wenn die Kupplung einrasten oder ausrasten soll. Hierdurch wird der Aufwand, den Eingriff der Kupplung zu "machen" oder "brechen" reduziert. Zylindrische Rollenlager werden bevorzugt gegenüber Kugellagern für den Einsatz innerhalb des spiraligen Lagerlaufrings, da der Linienkontakt, den sie zur Verfügung stellen, die Belastungen verteilt, die entstehen über einen größeren Kontaktbereich. Nichts desto weniger könnte auch eine solche Kupplung mit Rollenlagern im Lagerlaufring betrieben werden und beide Varianten sollen als "Lager" in dieser Beschreibung eingeschlossen sein.
[0014] Eine geringe Zugebelastung sollte anwesend sein, wenn eine solche Kupplung in ihrem offenen oder Freilaufstatus betrieben wird. Dieser Zug ist erforderlich, so daß, wenn die Kupplung in der entgegengesetzten Verriegelungsrichtung betrieben wird, eine hinreichende Differentialrotation der Spiraloberflächen eintritt, um den Eingriff der Kupplung zu bewirken. Dieser Zug muß ausreichend sein, um die Startreibung der Rollen innerhalb des spiraligen Lagerlaufrings zu überwinden.
[0015] In der US-PS 4 341 294 wird vorgeschlagen, eine Feder vorzusehen, die so positioniert ist, daß sie sich zwischen den beiden Spiraloberflächen erstreckt, die die Komponenten tragen, welche den Spiralkanal definieren, nämlich der Körper und das Rutschelement, um somit die Rotation dieser Komponenten in Richtung auf den Eingriff der Kupplung zu drücken. Der Druck der Feder ist in idealer Weise gerade ausreichend, um sicher zu stellen, daß genug Zug existiert zwischen den jeweiligen Komponenten, die die spiraligen Wände tragen, welche den Spiralkanal und den Lagerlaufring definieren derart, daß bei einer Rotation der Kupplung für den Eingriff eine Differentialbewegung zwischen diesen Wänden eintritt. Diese Differentialbewegung entwickelt die Radialverschiebung des gespaltenen Rutschelementes und erzeugt die Kraft, die erforderlich ist, damit die Kupplung positiv zum Eingriff kommt.
[0016] Die entsprechende Kraft, die durch diese Druckfeder erzeugt wird, sollte ausreichend sein, um einen hinreichenden Zug auf die Rutschelementoberfläche der Kupplung zu erzeugen, um einen verläßlichen Eingriff sicherzustellen. Zur gleichen Zeit ist nicht mehr als das minimal erforderliche Zugausmaß erwünscht, um eine Abnutzung des Rutschelementes und eine Vergeudung des Energieverbrauchs während des Freilaufes zu vermeiden.
[0017] Die US-PS 4 341 294 schlägt den Einsatz einer entweder umgekehrt gebogenen "U"-förmigen Feder oder einer quer montierten Schraubenfeder vor, die anliegt zwischen dem Körperelement und dem Rutschelement in jedem der Spiralsegmente an der Kupplungsanordnung. In jedem Fall sollen diese Federelemente zwei Aufgaben erfüllen:
a) sie sollen die Eingangsreibkraft zwischen dem Rutschelement und dessen Lagerlaufring zur Verfügung stellen, die erforderlich ist für den Kupplungseingriff und
b) sie sollen die relativen Rotationspositionen des Rutschelementes und des Körperelementes begrenzen, wenn die Kupplung frei läuft, damit diese Teile positioniert sind für einen raschen Eingriff, wenn die Kupplung in den Verriegelungsmodus eintritt.
Die Aufgabe a) erfordert eine Feder mit einer hohen Steifigkeit, um die Eingangskopplungskräfte (jedoch keine exzessive zugerzeugende Kraft) zur Verfügung zu stellen, die erforderlich ist, um das Rutschelement gegen den Laufring zu expandieren und den Kupplungseingriff zu bewirken. Die Aufgabe b) erfordert eine Feder mit einer positiven Kompressionsbegrenzung, um das Spiel zu begrenzen und einen hinreichenden Weg zur Verfügung zu stellen, um das Körperelement und das Rutschelement für einen raschen Wiedereingriff zu positionieren, während eine niedrige Steifigkeit vorgesehen sein soll, um den Freilaufzug zu minimieren.
[0018] Während die "U"-förmigen Federn der erwähnten Patentschriften einen positiven eingebauten Anschlag zur Verfügung stellen, muß bei der Federkennung ein Kompromiß hergestellt werden, um die beiden aufgezeigten Aufgaben zu erfüllen. Außerdem erfordert das Nichtvorhandensein eines positiven Anschlages eine quer montierte Schraubenfeder, wie sie in der oben erwähnten Druckschrift beschrieben ist, außerdem einen ähnlichen Kompromiß. Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine spiralige Freilaufkupplung bereitzustellen, die die beiden erwähnten Aufgaben in einer neuartigen Weise löst, um eine Einwegkupplung vom Spiraltyp bereitzustellen mit Ausführungsformen, die eine Hochgeschwindigkeitsschaltfähigkeit verstärkt, ohne die Fähigkeit zu kompromittieren, unter hohen Radialbelastungen frei zu laufen.
[0019] Die Erfindung in ihrer allgemeinen Form soll zunächst beschrieben werden und dann ihre Implementierung, inbegriffen spezielle Ausführungsformen, die im Detail erläutert werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Diese Ausführungsformen sollen das Prinzip der Erfindung demonstrieren und die Art und Weise ihrer Implementierung. Die Erfindung in ihren breitesten und mehr speziellen Formen soll dann weiter beschrieben und definiert werden in jedem der individuellen Ansprüche, die in diese Beschreibung eingeschlossen sind.

Zusammenfassung der Erfindung

[0020] Gemäß der Erfindung ist eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp bzw. eine Freilaufkupplung in den beigefügten Ansprüchen definiert und geeignet für den Einsatz in einer Brennkraftmaschine mit einem Zubehörantriebssystem, welches innerhalb der Rotationskupplung eines solchen Antriebes angeordnet ist, mit einer oder mehreren Freilaufkupplungen. Derartige Kupplungen entkoppeln den angetriebenen Zubehörteil im wesentlichen von dem Umkehrteil von Schwingungen bei der Rotationsgeschwindigkeit des Motors und im besonderen von raschen Verzögerungen des Motors. Der Wechselstromgenerator, der typischerweise in einem Zubehörantriebssystem anwesend ist, ist eine ideale Anwendung für die vorliegende Erfindung.
[0021] Eine Einwegkupplung kann eingebaut sein in eine Rolle, die auf der Spindel der Hauptmotorkurbelwelle oder einem anderen Antriebspunkt des Motors angeordnet ist. Eine solche Kupplung kann auch angeordnet sein in der Rolle, die an das angetriebene Zubehörteil angeschlossen ist. Zubehörteile, die in dieser Beziehung in Betracht gezogen werden, umfassen z. B. einen Wechselstromgenerator, eine Abgassystemluftpumpe, einen Kompressor für eine Klimaanlage und andere typische angetriebene Komponenten.
[0022] Eine Spiralfreilaufkupplung gemäß der Erfindung besitzt ein hohes Schaltausmaß und umfaßt Merkmale, die die beiden zu lösenden Aufgaben dem Federelement zuordnet, welches bei bekannten Freilaufkupplungsaufbauten vom Spiraltyp vorhanden ist.
[0023] Zwei Ausführungsformen für eine Einwegkupplungsanordnung vom Spiraltyp werden beschrieben, die sich mit dem Kompromiß zwischen den beiden oben stehend diskutierten Aufgaben befassen. Die Aufgabe a) wird gelöst, zumindest teilweise, indem man ein gespaltenes Gleitelement vorsieht, welches vorbelastet ist, um Expansionskräfte einer relativ hohen Steifigkeit zur Verfügung zu stellen, die erzeugt werden, wenn das Gleitelement zusammengedrückt oder implodiert ist, um mit einer entsprechenden Anpassung in eine umgebende äußere Gleitlagerfläche oder Lageroberfläche zu passen. (Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, daß das gespaltene Gleitelement in Kontakt gedrückt wird gegen eine innere eingeschlossene Gleitlagerfläche oder Lageroberfläche zum Eingriff mit einer eingeschlossenen Welle.) Die Aufgabe b) wird gelöst im wesentlichen durch Auffüllen eines jeden spiraligen Kanals mit Rollenlagern und durch die Anordnung eines einzigen Federelementes niedriger Steifigkeit, d. h. einer Blattfeder, die sich innerhalb des Laufringes befindet, vorzugsweise zwischen den beiden zylindrischen Rollenelementen in jedem Spiralsegment der Anordnung. Ein derartiges Federelement stellt eine positive Grenze gegenüber einer Spiral-Gleitelement/Körper-Bewegung bereit, wenn es in einen flachen Status zusammengedrückt wird, während des Überganges von dem Eingriffsmodus zum Freilaufmodus. Darüber hinaus schiebt es erneut den Körper und das Gleitelement vor und positioniert diese Elemente, um bereit zu sein für einen Wiedereingriff mit minimalem Spiel, wenn die Kupplung zurückkehrt zur Rotation in der Eingriffsrichtung. Zusätzlich dient es dazu, die zylindrischen Rollenlager in paralleler Ausrichtung zu halten und gleicht kleine Variationen in den Toleranzen für die Rollendurchmesser und die Länge eines jeden spiraligen Elementes aus. Schließlich stellt es ein Supplement oder eine alternative Quelle dar für einen Druck der Differentialrotation der Seiten des Spiralkanals, um einen Zug zu erzeugen, der erforderlich ist, um einen positiven Eingriff der Kupplung sicherzustellen.
[0024] Während das Blattfedermerkmal auf dem Einschluß eines bestimmten Elementes innerhalb der Kupplungsanordnung beruht, beruht die Ausführungsform mit dem vorbelasteten gespaltenen Gleitelement auf der Herstellung eines gespaltenen Gleitelementes, welches eine präzise hergestellte Form darstellt. Eine Maßnahme zur Bewirkung der Herstellung des gespaltenen Gleitelementes ist es, dieses in einem freien Status der Expansion zu produzieren mit einer präzisen Form, die im implotierten (oder expandierten) Zustand in ein Gleitelementlager paßt, wobei die spiraligen Oberflächen des gespaltenen Gleitelementes bei der Kompression verformt werden, so daß sie exakt die spiraligen Kanalabschnitte der Kupplungsanordnung und der zylindrischen Gleitelementoberfläche bilden, welche als Drehlager funktioniert. Eine solche Produktion kann es erforderlich machen, daß die Teile mit hohen Toleranzen geformt werden, in der Größenordnung von 0,00254 mm (0,0001 Zoll). Ein Verfahren, mit welchem man dies erreichen kann, wird weiter unten beschrieben.
[0025] Das Federelement drückt gegen die Rollenlager, um das gespaltene Gleitelement zu expandieren und seine äußere Gleitlageroberfläche gegen die innere Lauffläche des Umschließungselementes zu drücken, um hierbei einen ausreichenden Zug zu entwickeln zwischen dem Lagerlaufring und der inneren Gleitelementlageroberfläche, um eine Differentialrotation zu erzeugen zwischen dem Körper und dem Gleitelement in einer Richtung, die eine Expansion des Gleitelementes bewirkt und einen Eingriff der Kupplung.
[0026] Ein solches Federelement kann vom Metallblatttyp sein oder die Form eines federnden festen Stabes besitzen mit einem quadratischen oder runden Querschnitt. Mindestens ein Federelement ist positioniert zwischen zwei Rollenlagern in jedem Spirallaufring innerhalb des Lagers. Alternativ kann das Federelement positioniert sein an jedem Ende des Spiralkanals.
[0027] Die Kombination der Rollenlager und des Federelementes zusammen füllen im wesentlichen den Spirallaufring aus, wobei die Kupplung sich in ihrem Freilaufmodus befindet, um es der Kraft des Federelementes zu ermöglichen, über die aufeinander folgenden Rollenlager zu wirken, daß der Körper und das Gleitelement in Richtung auf den Wiedereingriff gedrückt werden. Bei einer solchen Anordnung wird die Druckkraft zwischen dem Reibelement und dem Körperelement übertragen durch die Rollenlager und das Federelement innerhalb des Spiralkanals.
[0028] Die Spiral-Einwegkupplungen, die mit der vorliegenden Erfindung behaftet sind, sind in einer idealen Weise geeignet für den Einsatz in Zubehörrollen von riemengetriebenen Kfz-Motorzubehöreinheiten. Die Bezugnahme auf die Begriffe "Riemen" und "Riemeneinrichtungen" umfaßt alle äquivalenten Verbindungssysteme, die Antriebsrollen einschließen. Spiralkupplungen sind praktisch für die Motorzubehöranwendung wegen ihrer verringerten Größe. Bolzen-, Rollerrampen- oder andere Typen von Einwegkupplungen erfordern alle Käfige und/oder Ausrichtlager, um die Integrität der Klemmelemente aufrechtzuerhalterii Dies gilt nicht für Freilaufkupplungen vom Spiraltyp, da ihre Freilaufoberflächen als Lagerflächen dienen während des Freilaufes. Dieses Merkmal ist es, welches es gestattet, daß eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp bequem in die Rolle eines beliebigen angetriebenen Motorzubehörs paßt und hohe Radialbelastungen aufzunehmen vermag, die bei solchen Anwendungen auftreten.
[0029] Eine Spiralfreilaufkupplung gemäß der Erfindung besitzt eine hohe Schaltfähigkeit in der Größenordnung von 60-70 Hz und höher in Abhängigkeit von der Präzision der Fertigung. Dies macht es möglich, daß die Kupplung in einem Bereich arbeiten kann, der erforderlich ist, um die getriebenen Zubehörteile zu isolieren von Torsionsschwingungen einer Motorkurbelwelle, sogar eines Achtzylindermotors, wenn dieser rotiert mit Geschwindigkeiten von bis zu 1500 upm. Diese Oszillationsisolationskapazität liegt in der Größenordnung von 6- bis 10-fach höher als diejenige der meisten, wenn nicht alle anderen bekannten Freilaufkupplungstypen. Sie deckt auch den Bereich ab, in welchem derartige Schwingungen schwerwiegender sind.
[0030] Die vorangehende Beschreibung faßt die prinzipiellen Merkmale der Erfindung zusammen sowie einige von deren optionalen Aspekten. Die Erfindung wird weiter erläutert durch die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.

Zusammenfassung der Zeichnungen

[0031] Die Fig. 1 ist ein Situationsplan eines typischen motorriemengetriebenen Zubehörantriebssystems.
[0032] Fig. 2 ist eine grafische Darstellung einer stark schematisierten Form der Änderung der Amplitude der Oszillationsschwingungen an einer herkömmlichen Kurbelwellenzubehörantriebsrolle bei einem Sechszylindermotor, wenn dieser mit Geschwindigkeiten von 500, 800 und 1500 upm dreht.
[0033] Fig. 3 zeigt eine Reihe schematischer Darstellungskurven Unter Wiedergabe der sich ergebenden Torsionsoszillationen an einer existierenden Wechselstromgeneratorrolle, die dreimal schneller dreht als der Motor, angetrieben von einem Treibriemen über eine Kurbelwelle, die in Übereinstimmung mit den Darstellungen gemäß Fig. 2 dreht.
[0034] Fig. 3a ist eine grafische Darstellung, die die auftretende Rotationsverschiebung des Riemenführungsabschnittes einer Kurbelwellenrolle gemäß der Erfindung zeigt, wie in Fig. 5 dargestellt, mit verringerten Ausläufen der Amplitude und einer leicht gedrückten durchschnittlichen Rotationsgeschwindigkeit oberhalb derjenigen der Kurbelwelle für die 500 upm grafische Kurve der Fig. 2.
[0035] Fig. 4 ist eine gespaltene Querschnittsseitenansicht einer an der Kurbelwelle montierten Rolle mit einer hierin eingebauten herkömmlichen Freilaufkupplung vom Bolzentyp.
[0036] Fig. 4a ist die Draufsicht auf einen Querschnitt einer Rolle mit einem Bolzenkupplungsaufbau gemäß Fig. 4, hierin positioniert.
[0037] Fig. 4b ist eine schematische Draufsicht auf den Querschnitt einer Rolle mit einer hierin befindlichen Freilaufkupplung vom herkömmlichen Rollenrampentyp.
[0038] Fig. 5 zeigt eine gespaltene Querschnittsseitenansicht einer Kurbelwellenzubehörantriebsrolle mit einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp gemäß der Erfindung, die sich zwischen der Rollennabe und der Kurbelwelle befindet.
[0039] Die Fig. 5a, 5b und 5c zeigen die Draufsicht auf die drei kinematischen Zustände der vier Grundelemente der Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp, ähnlich der Darstellung in Fig. 5 bei:
(a) Freilauf,
(b) kineamtisch statisch oder freigesetzt und
(c) vollem Drehmoment.
[0040] Fig. 5d und 5e zeigen die zulässige Form der Ecken an dem Gleitelement und dem Körper, welche die Enden der Spiralkanäle definieren.
[0041] Fig. 5f, 5g und 5h (ohne erfindungsgemäße Ausbildung) zeigen die Fig. 5a, 5b und 5c ohne die Anwesenheit eines Federelementes in dem Spiralkanal.
[0042] Die Fig. 6 zeigt eine gespaltene Querschnittsseitenansicht einer Rolle mit einer Spiralfreilaufkupplung, die ausgelegt ist zum Eingriff in einer umgekehrten Weise zu derjenigen gemäß Fig. 5, wobei eine innere Welle über eine laufringtragende Hülse an die Welle angeklemmt ist.
[0043] Fig. 6a ist eine Teildraufsicht auf das Gleitelement gemäß Fig. 6 mit angepaßten Rollenlagern.
[0044] Fig. 6b und 6c zeigen das Gleitelement (nur) der Fig. 6, zusammengepreßt und expandiert.
[0045] Die Fig. 6d zeigt eine gespaltene Querschnittsseitenansicht einer Rolle mit einer Spiralfreilaufkupplung, die ausgelegt ist mit zwei gespaltenen Gleitelementen.
[0046] Die Fig. 6e ist die Draufsicht auf das Gleitelement und den äußeren Körper der Kupplung gemäß Fig. 6d, wobei die Rollen innerhalb des Spiralkanals und der beiden Gleitelemente im Freilaufzustand arbeiten.
[0047] Die Fig. 7a und 7b zeigen Ausführungsformen eines Gleitelementes einerseits, wenn die äußere zylindrische Gleitelementlageroberfläche zusammengehalten wird durch den inneren Lagerlaufring des Umgreifungselementes und andererseits, wenn ein solches Gleitelement sich uneingeschränkt in einem expandierten freien Status befindet.
[0048] Die Fig. 7c und 7d erläutern das Verfahren, das eingesetzt wird, um Punkte auf der Oberfläche eines Gleitelementes zu übertragen in eingespanntem Zustand durch einen ersten kreisförmigen Umgreifungszylinder in eine entpsrechende Oberfläche, wobei sich das Gleitelement in einem freien Status der Expansion befindet.
[0049] Die Fig. 7e ist eine Tabelle, die die entsprechenden Werte für die Orte der Punkte in Fig. 7 zeigt.
[0050] Die Fig. 8a ist eine Querschnittsseitenansicht einer Spiralfreilaufkupplungsanordnung, wobei eine Rolle auf der mit einem Gewinde versehenen Welle eines Wechselstromgenerators montiert ist.
[0051] Fig. 8b ist die Draufsicht auf den Körper und das Gleitelement innerhalb der Rolle gemäß Fig. 8a.
[0052] Fig. 8c ist eine Explosionsdarstellung einer Wechselstromgeneratorrolle mit einem inneren, mit einem Gewinde versehenen Körper zum Eingriff mit einer mit einem Gewinde versehenen Wechselstromgeneratorwelle und einer aufgerauhten Gleitelementlageroberfläche.
[0053] Die Fig. 8d zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wechselstromgenerator-Rollenriemenrührungsteils mit zwei alternativen Versionen von zylindrischen, mit Nuten versehenen Gleitelementlageroberflächen mit kreuzweise verlaufenden bzw. parallelen Nuten.
[0054] Die Fig. 8e zeigt zwei alternative Rollenriemenführungsteile mit inneren, zylindrischen, profilierten und mit Nuten versehenen Gleitelementlageroberflächen.
[0055] Die Fig. 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und 9f zeigen Freilaufkupplungen vom Spiraltyp für den Einbau entweder zwischen der Rollennabe und der Kurbelwelle entsprechend der Darstellung in den Fig. 5, 6 und 6a oder innerhalb einer Rolle, die montiert ist an der mit einem Gewinde versehenen Welle eines Wechselstromgenerators entsprechend der Darstellung in Fig. 8a, wobei die Gleitelemente der Kupplung segmentiert sind.
[0056] Die Fig. 9 zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit zwei Reihen von geschnittenen, segmentierten, inneren und äußeren Gleitelementen, die sich zwischen inneren und äußeren Laufelementen befinden. Die Fig. 9 ist eine Zusammensetzung der Merkmale der Fig. 9a und 9b.
[0057] Die Fig. 9a zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Reihe von geschnittenen, segmentierten äußeren Gleitelementen, die sich zwischen einem äußeren Laufelement und einem inneren Körperelement befinden.
[0058] Die Fig. 9b zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Reihe von geschnittenen, segmentierten inneren Gleitelementen, die sich zwischen einem inneren Laufelement und einem äußeren Körperelement befinden.
[0059] Die Fig. 9c zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit zwei Reihen von Gleitelementen, wobei die erste Reihe gebildet wird durch eine flache segmentierte innere Gleitelementanordnung und die zweite Reihe durch geschnittene, segmentierte, äußere Gleitelemente, die sich beide zwischen den inneren und äußeren Laufelementen befinden.
[0060] Die Fig. 9d zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp ähnlich derjenien der Fig. 9c mit einer ersten Reihe von flachen segmentierten äußeren Gleitelementen und einer zweiten Reihe von geschnittenen, segmentierten inneren Gleitelementen.
[0061] Die Fig. 9e zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Reihe von flachen segmentierten inneren Gleitelementen, die sich zwischen einem inneren Laufelement und einem äußeren Körperelement befinden.
[0062] Fig. 9f zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Reihe von flachen segmentierten äußeren Gleitelementen, die sich zwischen einem äußeren Laufelement und einem inneren Körperelement befinden.
[0063] Die Fig. 10 und 10a zeigen jeweils optionale Behandlungen für die Oberflächen der inneren und äußeren segmentierten Gleitelemente der Fig. 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und 9f mit entweder flachen, axial genuteten oder kreuzweise genuteten zylindrischen Freilauflageroberflächen.
[0064] Die Fig. 11, 11a und 11b zeigen Gruppen von Rollenelementen für die beschriebenen Freilaufkupplungsanordnungen vom Spiraltyp, jeweils mit einer Blattfeder, einem Gummiband mit rundem Querschnitt bzw. einem Gummiband mit quadratischem Querschnitt als elastisches Element.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

[0065] Die Fig. 1 zeigt den Situationsplan eines typischen, vom Motorrriemen getriebenen Zubehörantriebssystems, bestehend aus einer motorgetriebenen Kurbelwellenrolle P1 und drei getriebenen Rollen P2, P3 und P4. Diese letzteren Rollen können eingesetzt werden, um beispielsweise die folgenden Zubehörteile anzutreiben nämlich: eine Kühlwasserpumpe, eine katalytische Konverterluftpumpe, einen Kompressor einer Klimaanlage, eines Kühlgebläses oder einer Lenkhilfepumpe. Zusätzlich zeigt die Fig. 1 eine Wechselstromgeneratorrolle PS und eine freie Riemenspannungsrolle P6, um den Riemen 20 unter Spannung zu halten. Dargestellt durch Pfeile sind die Riemenspannungsbelastungen T11, T2, T3 und T4, die sich aus der Torsionskraft F6 ergeben, welche über die Spindel der freien Rolle P6 des Riemenspanners 21 auf den Riemen 20 übertragen wird und die sich aus den Drehmomentbelastungen der Zubehörteile ergeben, die zusammen Radialkräfte F1 und F5 auf der Kurbelwelle und der Wechselstromgeneratorspindel entwickeln.
[0066] In vielen Serpentinen-"Flachriemen"-Antrieben liegt die Spannung, die auf einen Riemenspanner zurückzuführen ist, über 45,36 kg (100 Pfund). Wenn diese Hintergrundbelastung zu den Antriebs- und Trägheitsmomenten hinzugefügt wird, die sich an der Zubehörrolle entwickeln, kann der kombinierte Effekt die Kräfte F1 und F5 ansteigen lassen bis zu 158,75 kg (350 Pfund). Dies stellt erhöhte Anforderungen sowohl an den Riemen 20 als auch an die Spindellager der Zubehörteile (in Fig. 1 nicht gezeigt).
[0067] Die Riemenspannung, die entwickelt wird durch den Riemenspanner 21, wird allgemein hoch gehalten aufgrund der Variationen der Riemenspannung, die sich aus den Pulsierungen der Leistung ergibt, die vom Motor entwickelt werden. Die Fig. 2 bietet eine Reihe von symbolischen grafischen Kurven, die die Änderung der Amplituden erläutert, bei den rotatorischen Oszillationen einer Kurbelwellenzubehörantriebsrolle für einen Sechszylindermotor, wenn dieser mit 500, 800 und 1500 upm dreht. Die 0º-Linie in Fig. 2 repräsentiert die durchschnittliche Position der Kurbelwellenrolle P1, die mit der Kurbelwellenrotationsgeschwindigkeit dreht. Es ergibt sich aus Fig. 2, daß die Oszillationen der Motorgeschwindigkeit stärker sind bei einer niedrigen Umdrehungszahl und geringer werden, wenn die Motorgeschwindigkeit 1000 upm überschreitet. Wie dargestellt, gibt es drei zyklische Schwingungsperioden während einer jeden Umdrehung der Kurbelwelle, die im wesentlichen den Arbeitstakten des Motors entsprechen. Die Kurven der Fig. 2 sollen nicht ein sinusförmiges oder symmetrisch gleichmäßiges Ansprechen darstellen, sondern die Fig. 2 ist lediglich eine schematische Darstellung, um das zyklische Muster der Variationen innerhalb der Kurbelwellengeschwindigkeit zu zeigen. Die Kurven repräsentieren allgemein die Ausläufe der rotatorischen Verschiebung dieser Rolle P, um die Position, die definiert ist, durch die Durchschnittsgeschwindigkeitsposition, die als Nullbezug eingesetzt wird.
[0068] Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Abnutzungseffekt derartiger Schwingungen des Motorriemens und der Rollen P1-P6 reduziert werden können durch die Einfügung einer Freilaufkupplungsfunktion in die Naben einer oder mehrerer der sich drehenden Elemente. Dementsprechend kann eine Zubehörantriebsfreilaufkupplung, die sich mit den Glätten solcher Pulsationen befaßt, erforderlich sein, um ein Schaltausmaß zu bewirken bis zu den oder besser als die Frequenzperioden eines Achtzylindermotors, die bei etwa 67 Hz liegen, bei einer Motorgeschwindigkeit von 1000 upm.
[0069] Wenn, unter Bezugnahme auf Fig. 1, der Motor im Leerlauf dreht oder wenn er beschleunigt, ist die Differenz der Spannungen T1 und T2 an der Rolle 1 in etwa gleich den funktionalen und Trägheits-Lastdrehmomenten der Zubehörteile. Beim Verzögern ist die Differenz in etwa gleich den funktionalen Lastdrehmomenten minus den Trägheitslastdrehmomenten. Als Konsequenz ergibt sich, daß dann, wenn die Motortorsionsschwingungen so sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, der Zubehörantriebsriemen und im besonderen die Spannung schwingt in Übereinstimmung mit den sich ändernden Spannungen an dem Riemen. Wenn rapide Motorabbremsungen eintreten, neigt ein Riemen, der den Riemenführungsteil eines Zubehörteiles mit einer hohen Trägheit umläuft, dazu sich zu lösen, als Konsequenz der Umkehr des Trägheitslastdrehmoments. Dies kann zu einem Riemenrutschen führen mit dem begleitenden "Riemenquietschen", insbesondere im Fall einer Wechselstromgeneratorrolle wegen der großen Armaturmasse und Rotationsgeschwindigkeit dieses Bauteils. Die Rotationsgeschwindigkeit eines Wechselstromgenerators liegt typischerweise drei- oder mehrfach höher als diejenige des Motors aufgrund des Durchmesserverhältnisses der Kurbewellen- und Wechselstromgeneratorrollen.
[0070] Die Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung für die Übertragung der sich ergebenden Rotationsschwingungen, die entwickelt werden durch eine Kurbelwellenrolle, entsprechend der Darstellung in Fig. 2, auf eine Wechselstromgeneratorrolle, die sich mit einer dreifachen Motorgeschwindigkeit dreht.
[0071] Die Natur eines Drehmomentgenerators ist derart, daß der sich drehende Teil eine große Masse besitzt, die immer größer wird, je mehr elektrische Leistung verlangt wird, während und nach dem Motorstart. Um im unteren Geschwindigkeitsbereich eines modernen Motors wirksam zu sein, drehen allgemein Wechselstromgeneratoren mit Geschwindigkeiten etwa 3-fach höher als der Motor. Dementsprechend besitzen Wechselstromgeneratoren einen Geschwindigkeitsbereich, der variiert von etwa 1.500 upm bis zu etwa 24.000 upm. Da die Trägheit ein Produkt aus Masse und Geschwindigkeit ist, (gleichgültig ob linear oder rotatorisch) leuchtet ein, warum Riemenquietschen beim Herunterfahren des Motors auftreten kann. Eine Wechselstromgeneratorrolle mit einer Freilaufkupplung zwischen dem Riemenführungsteil und der Spindel trägt in starkem Maße dazu bei, die Effekte der Trägheitsdrehmomentumkehr zu eliminieren, die entsteht in einem Motorzubehörantriebssystem.
[0072] Die Fig. 3a ist eine grafische Darstellung der Ergebnisse des Einschlusses einer Freilaufkupplung in die Kurbelwellenrolle eines Zubehörantriebssystems. Die gestrichelte Linie ist eine Reproduktion der 500 upm-Kurve von Fig. 2. Die ausgezogene Linie zeigt das Ergebnis des Einschlusses einer Freilaufkupplung mit hoher Schaltkapazität in die Rolle. Wie ersichtlich ist, werden umgekehrte Pulsationen in Fig. 2 eleminiert. Die Größenordnung der positiven Pulsationen bei 500 upm werden reduziert. Die Pulsationen oberhalb von 750 upm sind virtuell eliminiert. Die horizontale gestrichelte Linie bei + 2,2º in Fig. 3a repräsentiert das Mittel der Rotationsposition der Rolle P1, wobei diese Position etwas vorgeschoben ist gegenüber der vorherigen Null-Bezugsposition für die Rolle, wenn sie an die Kurbelwelle angekoppelt ist.
[0073] Die Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung des Aufbaues einer Kurbelwelle, auf welcher eine Zubehörantriebsrolle montiert ist mit einer herkömmlichen Freilaufkupplungsanordnung vom Bolzentyp, die eingebracht ist zwischen der Nabe 13a des Riemenführungsteils oder Kranzes 13 und einer Verlängerung der Kurbelwelle 1. Fest gegen eine Schulter der Kurbelwelle 1 gehalten, über Haltemuttern 9, sind die Bolzenkupplungslager 22 und 22a zusammen mit dem inneren Laufkranz 18 der Kupplungsanordnung. Fest zwischen der Rollennabe 13a und den Seitenplatten 16 über einen Durchgangsbolzen 17 gehalten, sind die Lager 22 und 22a und der äußere Laufkranz 15 der Kupplungsanordnung. Zwischen dem äußeren und dem inneren Laufkranz 15 bzw. 18 der Kupplungsanordnung befindet sich das Käfigelement, das die Bolzen 12 und die Bolzenseitentorsionsschraubenfedern 10 und 13 hält.
[0074] Die wesentlichen strukturellen Erfordernisse bei diesem System sind zunächst, die konzentrische Rotation der inneren und äußeren Laufringe aufrechtzuerhalten, wobei es sich um ein erforderliches Merkmal der Freilaufkupplung vom Bolzentyp handelt und zweitens eine ringförmige Ausnehmung vorzusehen, die die Bolzenanordnung umgibt, so daß Schmierfett in dem Aufbau gehalten wird, wenn die Rotation stattfindet.
[0075] Die Fig. 4a ist eine Vorderansicht im Schnitt der herkömmlichen Freilaufkupplungsanordnung vom Bolzentyp gemäß Fig. 4 mit dem Bolzenkäfig 11 und den kantengeschlitzten Bolzen 12, die die Schraubenfedern 10 und 13a aufnehmen. Die Federn 10, 13a übertragen eine Torsionsverdrehung auf die Bolzen 12, um diese in Kontakt zu halten mit den inneren und äußeren Laufkränzen 15 und 18 der Anordnung, wenn die Kupplung frei läuft.
[0076] Als alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 4b eine Vorderansicht im Schnitt einer Freilaufkupplung vom Rollenrampentyp, wobei Rollen 19 in Kontakt gehalten werden mit einem inneren Laufkranz 18 und einer Rampenoberfläche 15a eines äußeren Körperelementes 15b. Rollenlager 19 stehen unter Druck durch eine Kompressionsfeder 14, so daß sie an der Fläche 18 der Kupplungsanordnung anliegen.
[0077] Beide dieser Freilaufkupplungsausgestaltungen können zum Einsatz kommen, um die "Freilauf"-Funktion, die oben beschrieben wurde, zu erfüllen. Obwohl sie in Betrieb genommen werden können, besitzen derartige Standardfreilaufmechanismen eine Anzahl von Nachteilen.
[0078] Wegen der Klemmelemente in den Freilaufkupplungen vom Bolzen- und Rollenrampentyp, entsprechend der Darstellung in den Fig. 4a und 4b, sind die beiden kinematisch unabhängig voneinander, wobei das gleichmäßige Lastteilen abhängt von der Konsistenz in der Anordnung des Kontaktes, aufrechterhalten durch die entsprechenden Schrauben- oder Andrückfedern. Eine Übergangsbeschleunigung in der Ebene der Achse der Anordnung, wie sie verursacht wird durch Torsions- und/oder Radialvibrationen des Zubehörriemens und/oder des Motors, neigt dazu, die Anordnung zu verziehen und bewirkt ungleiche Lastverteilung über die Klemmelemente. Während die Lager, die normalerweise auf jeder Seite der Bolzen- und Rollenrampenfreilaufkupplungen angeordnet sind, die Konzentrizität ihrer jeweiligen inneren und äußeren Laufgrenze aufrechterhalten, läßt sich wenig tun, um eine Umordnung der Klemmelemente zu verhindern, wenn diese den Vibrationen eines Motorzubehörantriebssystems ausgesetzt werden.
(0079) Dementsprechend neigen diese Anordnungen dazu, gegenüber Nachteilen empfänglich zu sein, die sie weniger ideal erscheinen lassen als Freilaufmechanismus für ein Zubehörantriebssystem. Darüber hinaus sind sie nicht in der Lage, auf hochfrequente Schwingungen anzusprechen oder diese zu dämpfen, die in einem Riemenantriebssystem vorhanden sind, wodurch es erforderlich wird, hohe Spannungen auf den Riemen und die sich drehenden Rollen zu übertragen.
[0080] Dieses erforderliche Frequenzansprechen ist jedoch gegeben innerhalb der Fähigkeit der Freilaufkupplung vom Spiraltyp und insbesondere einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp, wie modifiziert durch die nachfolgend beschriebenen Verbesserungen.
[0081] Die Fig. 5 zeigt die wesentlichen strukturellen Ausführungsformen einer kurbelwellenmontierten Zubehörantriebsrolle mit einer Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp, die hierin positioniert ist. Fest gegen eine Schulter der Kurbelwellenverlängerung gehalten über eine Haltemutter 9 ist ein Körperelement 2 der Kupplungsanordnung. Drehbar gehalten, zusammenfallend mit einem inneren Laufkranz 4a in dem Riemenführungsteil 4 der Rolle und zwischen den ringförmigen Seitenplatten 7 und 8 befindet sich ein gespaltenes Gleitelement 3. Rollenelemente 5 befinden sich in einem Spiralkanal 23 und stehen in Kontakt sowohl mit dem Körper 2 als auch dem Gleitelement 3. Nicht ersichtlich in Fig. 5, jedoch wiedergegeben in den Fig. 5a, 5b und 5c sind Blattfederelemente 6, die sich zwischen den Seitenplatten 7 und 8 erstrecken und anliegen an zwei benachbarten Rollen 5 innerhalb des Spiralkanals 23.
[0082] Die Fig. 8a und 8b zeigen eine ähnliche Kupplungsanordnung, die befestigt ist an einer mit einem Gewinde versehenen Wellenverlängerung 42, wie man sie typischerweise an Wechselstromgeneratoren findet.
[0083] Die Fig. 5a, 5b und 5c zeigen die kineamtische Anordnung der vier Grundelemente der verbesserten Freilaufkupplung vom Spiraltyp bei:
(1) Freilauf,
(2) statischer Zustand (d. h. keine Relativbewegung oder Neigung zu einer Bewegung liegt zwischen den Elementen vor - dies ist ebenfalls ein augenblicklicher Übergangsstatus) und
(3) vollem Drehmoment.
[0084] Seitlich angebrachte Darstellungen der Blattfeder 6a, die in den entsprechenden Zeichnungen 5a, 5b und 5c wiedergegeben sind, zeigen jeweils den Grad der Kompression in der Blattfeder 6 an, während sie sich in dem jeweiligen kinetischen Status befindet. Die Orte a&sub1; und a&sub2; sind ein Maß für den Abstand, der sich erstreckt zwischen den Zentren der Endrollen 5a, 5b einschließlich des Bogens der Kompression (wenn vorhanden) der Blattfeder 6 für jeden der Sektoren der Kupplungsanordnung. T1 und T2 markieren die jeweiligen Kontaktpunkte, wo die Endrollen 5a, 5b eines Abschnittes die Radialflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körpers 2 berühren, die die Begrenzung des Spiralkanals 23 definieren. Die Endrollen 5a, 5b stehen bei einer bevorzugten Variante der Erfindung in Kontakt mit den Radialflächen 24, 25, wenn sich die Erfindung in einem Freilaufmodus befindet. Winkel 14º und 4º sind ein überzeichnetes Maß des Bereiches der Rotation oder des Spiels, welche eintreten zwischen dem Gleitelement 3 und dem Körper 4, wobei der Bereich in dem Zwischenraum 27 der am Umfang des gespaltenen Gleitelementes 3 gebildet wird, die Werte 0,8x, x and 3x für die Fälle der Zwischenräume 27a, 27b, 27c der Fig. 5a, 5b bzw. 5c einnimmt.
[0085] Das Spiel, welches in den Fig. 5a, 5b und 5c dargestellt ist, ist stark vergrößert, um deutlicher die relative Position der vier funktionalen Elemente einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp zu zeigen. Wie sich während aktueller Untersuchungen ähnlicher Anordnungen gezeigt hat, ist das Spiel in der Praxis kaum größer als 1,5º, gemessen von einem freilaufenden bis zum voll drehmomentübertragenden Status.
[0086] Um eine Kupplung mit einem hohen Schwingungsausmaß beim Betrieb zur Verfügung zu stellen, ist es erforderlich so viel Spiet wie möglich zwischen dem Freilaufstatus und dem Eingriffsstatus zu eliminieren. Einerseits kann dieses Ergebnis erreicht werden durch den Einschluß von Federelementen, vorzugsweise Blattfedern 6, innerhalb des Spiralkanals 23 der Kupplung.
[0087] Wenn sich die Kupplungsanordnung in einem statischen Zustand befindet, wie in Fig. 5b dargestellt, ist der Abstand im Uhrzeigersinn zwischen den radialen Oberflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körpers 2, angezeigt durch den Bogen a&sub2;, wobei dies der Bogenabstand ist zwischen den beiden Endrollen 5a, 5b und einschließlich der speziellen Dicke oder des Weges der gekrümmten Blattfedern 6. In diesem Status liegen die Endrollen 5a, 5b an den radialen Flächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körpers 2 an und die Feder 6 sollte sich in einem entspannten gekrümmten Zustand befinden, wie dies durch 6a wiedergegeben ist.
[0088] Beim Betrieb in einem Freilaufmodus, wie in Fig. 5a gezeigt, ist das maximale Überlappen im Uhrzeigersinn der radialen Oberflächen des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2 angezeigt durch die Länge des Bogens a&sub1;. Wiederum wird dieses Überlappen gesteuert durch den Abstand zwischen den beiden Endrollen 5a, 5b in dem Spiralkanal und durch die Dicke der abgeflachten Blattfeder 6, 6a. In diesem Status liegen die Endrollen 5a, 5b an den radialen Flächen 24, 25 am Punkt T1 bzw. T2 an dem Gleitelement 3 und dem Körperelement 2 an, aber ist festzustellen, daß die abgeflachte Feder 6, 6a eine rotatorische Druckkraft ausübt zwischen dem Gleitelement 3 und dem Körper 2 durch die Reihe der Rollen 5.
[0089] Unter einer Drehmomentbelastung, wie sie in Fig. 5c dargestellt ist, tritt eine maximale Verschiebung im Uhrzeigersinn der radialen Oberflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körpers 2 ein. Dies wird gesteuert durch die erforderliche Expansion des Gleitelementes 3 gegen einen Gleitelementlaufkranz 4a (getragen durch die äußere Rolle 4, die als Umgreifungselement dient), die erforderlich ist, um die Kupplung in den Eingriffsmodus zu überführen. In diesem Status bleibt die Länge des Bogens a&sub2; mehr oder weniger gleich lang, verglichen mit einem statischen Zustand mit einem gleichen Boden in der Blattfeder 6a, wobei jedoch die Endrollen 5a, 5b nicht mehr an den Radialflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2 anliegen.
[0090] Die Anwesenheit der Blattfeder 6 innerhalb des Spiralkanals 23, zusammen mit den Rollen 5, die kollektiv die gesamte Kanallänge ausfüllen während des Freilaufstatusbetriebs, stellt eine definitive Begrenzung der Relativrotationen des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2 dar. Wenn die Kupplungsanordnung vom statischen in einen Freilaufstatus überführt wird, fällt die Blattfeder 6 mehr oder weniger zusammen zum abgeflachten oder teilweise abgeflachten Status. Die Änderung des Durchmessers des Gleitelementes 3, wenn sich die Kupplung von dem Freilaufstatus in den Eingriffsmodus ändert, schließt den Zwischenraum zwischen der Gleitelementlageroberfläche 26 und dem Umgreifungselementkranz 4a, welcher sonst eine Lagerzwischenfläche bilden würde. Dementsprechend sollte der Bogen der Blattfeder 6, wenn sie sich in einem statt schen Modus befindet, begrenzt werden auf gerade das Erforderliche, um einen Schmierfilm zwischen den Lageroberflächen 4a, 26 zu bilden, wenn der Freilaufzustand vorliegt. Die Theorie der Schmierfilmdicke schlägt vor, daß ein Abstand von etwa 0,0254 mm (0,001 Zoll) zu diesem Zweck erforderlich ist, und der erforderliche Bogen der Blattfeder 6 kann berechnet werden, indem man eine Durchmesseränderung des Gleitelementes 3 von etwa 0,0508 mm (0,002 Zoll) annimmt.
[0091] Da durch die Definition ein Durchmesser einer jeden Rolle 5 senkrecht auf der Spiraloberfläche, sowohl des Gleitelementes 3 als auch des Körperelementes 2, liegt, ist die Verstrebungskraft entlang dieses Durchmessers abhängig von dem Grad des Kontaktes zwischen jeder Rolle 5 und den Spiraloberflächen als kinematische Disposition der vier Grundelementänderungen während des Freilaufes, des statischen Zustandes und des Modus bei vollem Drehmoment.
[0092] Im Freilaufmodus sind die Verstrebungskräfte vernachlässigbar, wobei der Bogen a&sub1;, der die Rollenelemente 5 und die Blattfeder 6 enthält, bei einem Minimum liegt, da die aufgebrachte Kraft begrenzt ist auf diejenige, die von der Feder ausgeübt wird, die veranlaßt daß die beiden Endrollen 5a, 5b in jedem Sektor an den Radialflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2 anliegen.
[0093] Im voll drehmomentübertragenden oder verriegelten Modus liegen die Verstrebungskräfte bei einem Maximum, wobei der Bogen a&sub2;, der die Rollenelemente 5 und die Blattfeder 6 enthält, und die Kraft, die durch die Feder 6 ausgeübt wird, sich von dem statischen Modus nicht unterscheiden. Das Ergebnis ist, daß die beiden Endrollen 5a, 5b in jedem Spiralkanalsektor 23 Kontakt verlieren können mit den Radialflächen 24, 25 des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2 in einem solchen Modus. Nichtsdestoweniger stellt diese Anordnung eine Kupplungseinrichtung zur Verfügung, in welcher die Rollenelemente 5 sich die Belastungen gleichmäßig teilen und das Spiel minimiert wird. Das Ergebnis ist eine Freilaufkupplung, die in der Lage ist anzusprechen auf ein Oszillationsausmaß in der Größenordnung von 60-70 Hz und möglicherweise höher.
[0094] Die Fig. 5d zeigt das Gleitelement 3 und das Körperelement 2 der Freilaufkupplung vom Spiraltyp gemäß Fig. 5, wobei ihre radialen Endoberflächen 24, 25 vergrößerte Hohlkehlen r&sub1; und r&sub2; besitzen, entsprechend der Darstellung in dem Ausschnitt der Fig. 5e der Fig. 5d. Eine solche Form für die Enden der jeweiligen Spiraloberflächen, die den Spiralkanal 23 definieren, ist zulässig, wenn die Elemente hergestellt werden entweder durch "Walzformen" oder durch "ein gesintertes Metallverfahren", wobei die scharfen Hohlkehlen dazu neigen, unregelmäßig zu sein.
[0095] Die Fig. 5f, 5g und 5h (die außerhalb des Rahmens der Erfindung liegen) sind jeweils identisch mit den Fig. 5a, 5b und 5e mit der Ausnahme der Abwesenheit der Blattfedern 6, die in den erstgenannten Figuren dargestellt sind. Wie in Fig. 5f gezeigt, liegt der Freilaufwinkel zwischen den Radialoberflächen 24 und 25 der jeweiligen Gleit- und Körperelemente 3 und 2 nun bei 15º statt 14º, entsprechend der Darstellung in Fig. 5a. Wie ebenfalls in Fig. 5g wiedergegeben ist, steht, wenn sich die Anordnung in einem kinematisch statischen Zustand befindet, nur die Endrolle 5a in Anlage mit der Radialfläche 24 des Gleitelementes, da die Rollen 5 in diesem Status relativ frei sind und die Zentrifugalkräfte dazu neigen, diesen Effekt zu bewirken. Die Absicht ist es hier zu zeigen, daß die Freilaufkupplung vom Spiraltyp, die keine Blattfederausführungsform einschließt, ebenfalls funktioniert. Die Rotation von einem kinematisch statischen Zustand in einen Freilaufzustand ist jedoch abrupt und bleibt die gleiche, unabhängig von der Geschwindigkeit, bei welcher der Freilauf stattfindet. Wenn jedoch die Blattfeder 6 sich an ihrer Stelle befindet, ist das Ausmaß der Körper/Gleitelementbewegung eine Funktion der Geschwindigkeit und der Dauer des Freilaufes.
[0096] Der Einsatz der Federeinrichtungen 6, die sich in einem Spiralkanal befinden, dient nicht nur der Begrenzung der Relativverschiebung und der Position des Gleitelementes 3 und des Körperelementes 2, sondern auch zur Bereitstellung eines gewissen Drehmomentes und eines "Zuges", welcher erforderlich ist, um den präzisen Eingriff einer Spiralkupplung sicherzustellen, wenn sie in den Eingriffsmodus eintritt. Eine weitere Alternative oder zusätzliche Einrichtung, um einen solchen Zug zu erzeugen, kann ebenfalls zum Einsatz kommen. Diese alternative Einrichtung wird bereitgestellt durch die Bildung eines gespaltenen Gleitelementringes 3 einer Spiralkupplung, so daß dieser elastisch verformt werden muß (komprimiert oder expandiert), wenn er in den Laufkranz eingefügt wird, um somit eine Eingriffspassung zu erzeugen. Der so erzeugte elastische Zustand bewirkt, daß das gespaltene Gleitelement 3 dazu neigt zu expandieren oder kontrahieren gegen den Laufkranz, wodurch damit ein erforderlicher Zug erzeugt wird.
[0097] Die Fig. 6 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Zubehöranatriebsrolle, welche eine nach innen wirkende Freilaufkupplung vom Spiraltyp einschließt. Ein Körperelement 2a, welches an dem Riemenführungsteil 4 befestigt ist, enthält ein Gleitelement 3a mit einer inneren Gleitlagerfläche 28a, die kongruent ist mit einer äußeren zylindrischen Oberfläche eines nach außen gerichteten Gleitelementkranzes 29, der von einem Lager 28 getragen ist, das an einer Motorkurbelwellenverlängerung 1 befestigt ist durch den Druck einer Mutter 9. Die verbleibenden Elemente der Anordnung sind in der Diskussion der Fig. 5 beschrieben.
[0098] Die Fig. 6a ist die Draufsicht auf die Elemente der Einwegkupplung vom Spiraltyp gemäß Fig. 6, wobei alle Teile entsprechend identifiziert sind.
[0099] Die Fig. 6b und 6c zeigen jeweils Draufsichten auf das Gleitelement 3a der Fig. 6, wenn es sich in einem freien und entspannten Zustand befindet und wenn es elastisch expandiert ist, um das Lager 28 zu umgreifen, welches den Gleitlagerkranz trägt.
[0100] Bei dieser "nach innen gerichteten" Variante ist der Körper 2a, der einen Teil des Spiralkanals 23 definiert, außerhalb des gespaltenen Gleitelementes 3a montiert und dient als äußere Umgreifung gegen eine Expansion. Die Differentialdrehung zwischen dem äußeren Körper 2a und dem inneren Gleitelement 3a in Richtung des Kupplungseingriffes bewirkt, daß das Gleitelement 3a sich gegen den Laufkranz 29 zusammenzieht, welcher durch das Lager 28 zur Verfügung gestellt wird. Die Betriebsprinzipien sind im übrigen analog zu denjenigen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurden.
[0101] Die Fig. 6b und 6c zeigen den Freilaufstatus und den expandierten Status für das innere Gleitelement der Fig. 6 und 6a, wodurch angezeigt wird, daß das Endspiel 27 des expandierten inneren Gleitelementes fünf mal größer ist als das, wenn es sich in einem Freilaufstatus befindet (Fig. 6c). Das Gleitspiel 27 bei diesem Übergang liegt im Bereich von 0,127 mm (0,005 Zoll) und 0,635 mm (0,025 Zoll).
[0102] Die Fig. 6d zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kurbelwellenzubehörantriebsrolle mit einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp, die sowohl ein äußeres Gleitelement 3 enthält, welches innerhalb eines nach innen gerichteten Gleitelementlaufkranzes 4a gemäß Fig. 5 positioniert ist, zusammen mit einem inneren Gleitelement 3a und einem nach außen gerichteten Gleitelementlaufkranz 29 gemäß Fig. 6. Zusammen bilden diese Teile eine Freilaufkupplungsanordnung vom Zweigleitelement/Spiraltyp.
[0103] Die Fig. 6e zeigt eine Draufsicht auf die beiden montierten Gleitelemente 3 und 3a der Fig. 6d, wobei Rollenelemente 5 und Blattfedern 6 sich an ihrem Platz befinden. Der Spiralkanal 26 wird wirkungsvoll gebildet durch die äußeren Gleitelemente 3 der Fig. 5 und das innere Gleitelement 3a der Fig. 6, so daß eine Drehung des inneren Gleitelementes im Uhrzeigersinn, während das äußere Gleitelement drehfest gehalten wird, bewirkt, daß das innere Gleitelement 3a kollabiert und das äußere Gleitelement expandiert. Die Endspiele 27, 27d der jeweils inneren und äußeren Gleitelemente 3a, 3 von 0,635 und 0,254 mm (0,025 und 0,010 Zoll) sind dargestellt, wie sie sein würden in jeweils implodiertem und expandiertem Zustand, damit sie in die kongruenten Kranzelemente 4a und 29 der Anordnung passen.
[0104] Bei dieser Doppelgleitelementvariante dient jedes gespaltene Gleitelement 3, 3a als der Körper, der den Radialkanal 23 definiert, in Verbindung mit dem anderen Gleitelement. Eine solche Konfiguration gewährleistet die Sicherheit zweier Lagerzwischenflächen, die als Drehlagerflächen arbeiten können im Freilaufmodus.
[0105] Der Einsatz einer Federeinrichtung 6, die zusammen mit den Rollen 5 innerhalb de Spiralkanals 23 liegen und diesen ausfüllen, ist eine praktische Maßnahme, um einen Zug bei dieser Ausführungsform zur Verfügung zu stellen. Der Einsatz elastisch vorbelasteter Gleitelemente 3, 3a ist ebenfalls praktisch geeignet für den Einsatz bei dieser Konfiguration.
[0106] Die nächste Reihe von Figuren ist auf ein genaues Verfahren gerichtet zur Formgebung eines gespaltenen Gleitelementringes, um diese elastische Druckfunktion zur Verfügung zu stellen.
[0107] Die Fig. 7b zeigt ein Gleitelement 3 einer Freilaufkupplung vonn Spiraltyp im freien Zustand der Expansion. Die Fig. 7a zeigt das gleiche Gleitelement 3 nachdem es implodiert ist, um in einem elastisch belasteten Zustand in den Gleitelementlagerkranz 4a der kurbelwellenmontierten Zubehörantriebsrolle gemäß Fig. 5 oder Fig. 6d hineinzupassen.
[0108] Die Fig. 7c ist eine Illustration, die das Verfahren zeigt, welches eingesetzt wird, um einen Punkt auf einem Kreisbogen mit vorgegebenem Radius zu überführen auf einen äquivalenten Punkt eines Kreisbogens mit größerem Radius, so daß die Länge der Bögen, die durch ihre jeweiligen Polarkoordinaten definiert ist, gleich ist. Von Fig. 7c ergibt sich, daß die Polarkoordinaten des Punktes L2 auf dem Kreisbogen C1 oberhalb eines Bezugspunktes L1 jeweils eine radial Länge R2 besitzen (die für diese Illustration einen Wert von 1,70 Längeneinheiten besitzt) und einen Winkel θ, wiedergegeben als 45º. Dementsprechend ist die Länge des Bogens 2 · 1,70(pi)/(45º1360º) = 1,3352 Längeneinheiten oder einfacher, der Umfang des Kreisbogens C1 dividiert durch acht ist die Zahl von 45º Sektoren in einem vollständigen Kreis.
[0109] Die Amplitude θ' der Polarkoordinaten des Punktes L2' auf dem Kreisbogen C2 mit dem Radius R2' (welcher wiederum für diese Illustration den Wert von 2,30 Längeneinheiten einnimmt), findet man, indem man zunächst den Umfang des Kreisbogens C2 durch die Länge des Bogens L1' - L2' teilt (welches qua definition äquivalent zur Länge des Bogens L1 - L2 oder 1,3352 Längeneinheiten ist), um die Anzahl solcher Bögen zu erhalten, die sich auf einem vollständigen Kreisbogen C2 befinden. Der Wert, wenn geteilt in 360º, stellt ein Ergebnis von 33,26º bereit als Amplitude der Polarkoordinaten von dem Punkt L2'.
[0110] Eine allgemeine Beziehung zwischen der Amplitude θ der Polarkoordinaten des Punktes P auf einem Kreisbogen C1 mit einem vorgegebenen Radius R und der Amplitude θ' der Polarkoordinaten eines Punktes P' auf einem Kreisbogen mit größerem Radius R', wenn die Bögen, die durch ihre jeweiligen Polarkoordinaten beschrieben werden, gleich lang sind, ergibt sich durch die nachfolgende Formel:
θ = 360º/((2piR')/(2piR/N)) (1)
dabei gilt: θ' ist die Amplitude der Polarkoordinaten des Punktes P' auf einem vergrößerten Kreisbogen C2 und der Radius R' ist der Modul der Polarkoordinaten des Punktes P, R ist der Modul der Polarkoordinaten des Punktes P auf dem kleineren Kreisbogen C1 und N ist 360º/θ, oder einfacher der Nummer der Bögen in einem vollen Kreisbogen mit dem Radius R. Hieraus folgt, daß dann, wenn ein Punkt auf einem Kreisbogen transponiert wird auf einen Kreisbogen mit kleinerem Radius, wie dies der Fall sein würde für die inneren Gleitelemente der Fig. 6 und 6d, die Formel (1) wie folgt aussieht:
θ' = 360º/((2piR/N)/(2piR')) (2)
Dabei gilt: Wiederum ist θ' die Amplitude der Polarkoordinaten des Punktes P' auf einem kleineren Kreisbogen C2 und der Radius R' ist wieder der Modul der Polarkoordinaten des Punktes P'. R ist der Modul der Polarkoordinaten des Punktes P auf dem vergrößerten Kreisbogen D1 und N ist wiederum 360º/θ oder einfacher die Zahl der Bögen in einem vollen Kreisbogen mit dem Radius R.
[0111] Die Fig. 7d zeigt die Änderung der Form der Spiraloberfläche 30 des Gleitelementes 3, die sich ergibt, wenn die Endpunkte E1 und E2 sowie die Punkte, die numeriert sind von 0 bis 10 auf dem 90º-Sektor der Fig. 7a transponiert werden auf den 84,3º-Sektor der Fig. 7b in Übereinstimmung mit dem Verfahren, welches in der Diskussion der Fig. 7c beschrieben wurde. Beispielsweise liegt die Amplitude θ' des Endpunktes E2' auf dem expandierten Außenumfang des vergrößert dargestellten Gleitelementes der Fig. 7, wenn es expandiert von einem Radius von 0,8952, dargestellt in Fig. 7a, auf einen Radius von 0,9452, dargestellt in Fig. 7b, für eine Differenz von 0,050 wie folgt:
θ = 360º/2pi(0,9451(0,895/(360º1359,3º))) = 340,2º
Aus dieser Formel läßt sich der Ort der transponierten Punkte auf der Spiralgleitelementoberfläche 30 zwischen den beiden Stadien berechnen. Die Fig. 7e ist eine Tabelle für Reihen von 10 Punkten P entlang des Bogens der Spiralgleitelementoberfläche 30, für welche die transponierten Polarkoordinaten berechnet wurden für den Übergang zwischen den Fig. 7a und 7b. Derartige Punkte können eingesetzt werden, um einen Gleitelementrohling zu fertigen in seinem entspannten Zustand. Durch Experimente kann das erforderliche Ausmaß der Expansion (oder Kontraktion) bestimmt werden, um den geeigneten Zug zu erzielen von den so hergestellten Rohlingen.
[0112] Somit erläutern die Fig. 7c und 7d mit der vorgenannten Methologie zusammen ein einfaches Verfahren zum Transponieren von Punkten auf der Oberfläche eines Gleitelementes, wenn dies eingeschlossen ist, auf solche einer Oberfläche, wenn das Gleitelement sich in einem freien oder gerade hergestellten Zustand befindet. Das beschriebene Verfahren sieht jedoch nicht die Biegecharakteristika einer sich verändernden radialen Materialdicke des Materials zwischen der inneren Spiraloberfläche 30 und der äußeren zylindrischen Oberfläche 26 des Gleitelementes 3 in Betracht. Auch berücksichtigt es nicht den Typ und die Art des Materials, welches bei dem Herstellungsverfahren zum Einsatz kommt. Während die meisten Gleitelemente, wenn sie hergestellt werden, durch feines Räumen von halb gehärteten Materialien, gefolgt von einer Oberflächenhärtung oder Diamantausräumen oder einer elektrischen Entladungsverarbeitung (W-EDM) der voll gehärteten Materialien geringfügige oder keine Veränderungen der Formel (1) bedürfen, können dann, wenn die Gleitelemente gesintert werden, geringe Abänderungen zu der Forme I (1) helfen bei der Definition der Oberflächenprofile eines freien Gleitelementes 3. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Säulenfestigkeitsbeschränkungen der gesinterten Spulen der Vorrichtungen, die zum Einsatz kommen, bei der gesinterten Metallproduktion eine minimale radiale Dicke auf das Gleitelement 3 übertragen, die beträchtlich größer ist als diejenige, die eingesetzt wird für Gleitelemente 3, die durch andere Herstellungsverfahren produziert werden. Eine Anzahl theoretischer Modelle kann zum Einsatz kommen, um die Formel (1) zu ändern zur Erreichung einer besseren Passung, aber ein praktischer Weg, um die optimale Teilenform zu bestimmen, liegt darin, empirische Daten zu verwenden, die man durch Versuch und Fehler erhält. Im allgemeinen beeinflussen derartige Änderungen nur die Amplitude und nicht den Modul der Transposition.
[0113] Die begrenzten Winkel 84,3º und 90º des dritten Quadranten des Spiralsektors des Gleitelementes gemäß den Fig. 7a und 7b und die Änderung des Endspiels von 8,1026 auf 0,254 mm (0,391 auf 0,101 Zoll) sind eine gute Indikation der Verstärkung die eingesetzt wird, um das Verfahren des Transponierens von Punkten zu illustrieren von einem vollständig implodierten Gleitelement auf dasselbe Gleitelement in einem freien Status. Sie wurden erhalten aus der Tabelle gemäß Fig. 7e, die auf einer radialen Differenz basiert von etwa 1,27 mm (0,050 Zoll).
[0114] Bei dem bevorzugten Einsatz dieser Ausführungsform unter Verwendung von gespaltenen Stahlgleitelementen der entsprechenden Dicke muß die Differenz der Radien eines implodierten und sich im freien Zustand befindlichen Gleitelementes kaum 0,127 mm (0,005 Zoll) überschreiten für Zubehörantriebsspiralkupplungen. Dies gilt im besonderen in dem Fall, wenn die Gleitelementlageroberfläche 26 gebildet wird auf der Außenseite des Gleitelementes 3. In solchen Fällen wirken die Zentrifugalkräfte ebenfalls, um den Gleitelement/Gleitelenent- Lagerkranzkontakt zu unterstützen.
[0115] Wenn Herstellungseinschränkungen notwendigerweise erforderlich machen, daß das Gleitelement 3 eine Dicke besitzt, die es relativ steif hinsichtlich der Kompression macht, kann das zuvor erwähnte Verfahren, einen Zug zu erzeugen mit Hilfe einer Feder 6 in dem Spirallaufkranz 26 eingesetzt werden in Verbindung mit der elastischen Vorbelastung des implodierten gespaltenen Elements 3 zur Erzeugung des erforderlichen Zuges.
[0116] Das Problem der hohen axialen Belastungen auf die Spindeln von Zubehörantriebsrollen wurde bereits zuvor besprochen. Ein Vorteil der Freilaufkupplung vom Spiraltyp liegt, wie sich aus den Fig. 8c, 8d und 8e ergibt, darin, daß die Freilaufoberflächen einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp als Drehlager wirksam werden, wenn sich die Kupplung in einem Freilaufmodus befindet. Wie bei allen Drehlagern muß eine Schmierung vorgesehen sein, vorzugsweise durch Schmiermittel enthaltende Nuten, die ausgebildet sind entweder auf der Lageroberfläche des Gleitelementes oder der zylindrischen Oberfläche des Lagerelementlaufkranzes.
[0117] Da ein Rollenaufbau des Typs, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, vorzugsweise in der Lage sein sollte, einen sich über die gesamte Lebensdauer erstreckenden Vorrat an Schmiermittel aufzunehmen, sollte dieses vorhandene Schmiermittel stets verfügbar sein beim Freilauf der Drehlageroberflächen der Anordnung. Aus diesem Grund wird vorzugsweise eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp ausgewählt mit einem nach außen gerichteten Gleitelement 3, welches eingeschlossen ist in einen übergreifenden Gleitelementlaufkranz 4a. In einem solchen Fall neigt die Zentrifugalkraft dazu, das Schmiermittel zwischen das freilaufende Gleitelement 3 und den Gleitelementlaufkranz 4a zu injizieren.
[0118] Die Fig. 8d zeigt ein Gleitelement einer Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit alternativen Anordnungen für die äußeren zylindrischen Oberflächen von Gleitelementvarianten 32a, 32b, die entweder aufgerauht sind oder Axialnuten besitzen für die Schmiermittelverteilung.
[0119] Um die Menge und das Zurückhalten des Schmiermittels zu maximieren innerhalb der sich drehenden Struktur, kann eine Schmiermittel enthaltende Ausnehmung ausgebildet sein durch den Einschluß von zwei schulterförmigen ringförmigen Elementen (7, 8 in Fig. 5 und 40, 41 in Fig. 8a), die an jeder Seite des Gleitelementlaufkranzes 4a der Rolle 4 befestigt sind. Eine zweite Funktion dieser Randelemente 7, 8, 40, 41 ist, das Gleitelement 3, die Rollen 5 und das Federelement 6 axial festzuhalten und diese in Ausrichtung zu halten mit dem Körperelement 2 der Anordnung.
[0120] Im Fall einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp mit einem äußeren Gleitelement liegt, wenn ein Vorrat an Schmiermittel vorhanden ist, stets ein nach außen gerichteter Druck vor zwischen den freilaufenden Lageroberflächen der Kupplungsanordnung durch die Zentrifugalkräfte, die sich ergeben aus der Rotation der Kupplung. Wenn das Gleitelement zum Eingriff kommt mit einem innen befindlichen Laufkranz, wie etwa direkt auf der umgebenden Welle, kann Schmiermittel zur Verfügung gestellt werden auf der Gleitelement/Laufkranzwischenfläche durch Abdichten der gesamten inneren Ausnehmung der Kupplung.
[0121] Die Fig. 8a und 8b zeigen einen Gesamtschnitt und eine Vorderansicht einer Zubehörantriebswechselstrom-Generatorrolle, wobei eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp eingeschlossen ist zwischen der Riemenführung der Rolle und der Spindel eines (nicht dargestellten) Wechselstromgenerators mit einer Gewindewelle 42 und Wechselstromgeneratorlagern 43. Die Fig. 8c ist eine Explosionsdarstellung der Wechselstromgeneratorrolle gemäß Fig. 8a. Die Fig. 8e zeigt alternative Ausführungsformen der Riemenführungselemente 4c, 4d der Wechselstromgeneratorrolle gemäß Fig. 8a, wobei axiale Nuten 34a und kreuzweise geführte Nuten 24b jeweils auf den inneren Laufringen 4a, 4c vorgesehen sind und ein Gleitelement 3 mit einer glatten äußeren Oberfläche 34 versehen ist, ausgerichtet zur Positionierung innerhalb der Laufkränze 4a, 4c.
[0122] Diese Figuren zeigen eine Variation der bevorzugten Spiralkupplung gemäß der Erfindung, die versehen ist sowohl mit Blattfedern 6 als federnden Elementen, die sich in den Spiralkanälen 23 befinden, als auch mit einem vorbelasteten elastischen Zustand, der in dem gespaltenen Gleitelement 3 vorhanden ist. Der Einschluß einer Blattfeder 6 mit einer relativ niedrigen Steifigkeit innerhalb des Spiralkanals 23, der sich zwischen zwei Rollenelementen 5 in einem Sektor der Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp befindet, ist zusätzlich geeignet, da er die axiale Ausrichtung der Rollenelemente 5 mit der Anordnung aufrechterhält während des Überganges zwischen dem statischen Modus und dem Freilaufmodus.
[0123] Die Fig. 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und 9f zeigen eine Variation der bevorzugten Freilaufkupplung vom Spiraltyp gemäß der Erfindung, wobei segmentierte innere und äußere Gleitelemente vorgesehen sind, entweder mit oder ohne abgeschnittenen Enden. Durch die Auswahl verschiedener Kombinationen von Gleitelementen in Kombination mit Varianten der inneren 107 und äußeren 104 Körperelementen, die die Laufkränze für die Kupplung bilden, wird eine leichter herstellbare Anordnung zur Verfügung gestellt. Von diesen Varianten sind die glatten Gleitelemente die erstrebenswertesten, da sie hergestellt werden können entweder durch Sintern und/oder Walzformen, wie auch durch andere kostengünstigere Verfahren.
[0124] Die Fig. 9 zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp, wobei sowohl die inneren Gleitelemente 106a, b, c, d als auch die äußeren Gleitelemente 105a, b, c, d getrennt sind in vier Segmente und jedes Segment ein abgeschnittenes Ende besitzt, identifiziert durch die Radialoberflächen R2 und R3 des inneren Gleitelementsegmentes 106a und durch die Radialoberflächen R5 und R6 des äußeren Gleitelementsegmentes 105a. Diese Segmente sind eingeschlossen um einen inneren Kernkörper 107 durch einen äußeren Ring oder Körper 104, der die Laufgrenze zur Montage definiert.
[0125] Gleitelementsegmentteile 105a und 106a sind in Fig. 9 herausgebrochen aus der Hauptkupplungsanordnung, zusammen mit den elf Rollen B1-B11 und den Blattfedern 110 zur Klarheit der Beschreibung. Ähnliche Gleitelementteile sind ebenfalls herausgebrochen in den Fig. 9a bis 9e. Die verbleibenden Gleitelementsegmente 105b, c, d; 106b, c, d sind identifiziert in der gleichen Weise mit ihren entsprechenden inneren und äußeren zylindrischen Oberflächen C2 und C3 kongruent mit den äußeren und inneren zylindrischen Oberflächen C1 und C4 des inneren Laufkranzes 107 und des äußeren Laufkranzes 104, während die Rollen B1 bis B 10 kongruent sind zu den entsprechenden äußeren und inneren Spiraloberflächen So und Si. Die Rollen B1-B10 befinden sich in Fig. 9 zwischen den Radialoberflächen R3, R6, die getragen sind auf den inneren Gleitelementsegmenten 106a, b, c, d bzw. den äußeren Gleitelementsegmenten 105a, b, c, d.
[0126] Die Fig. 9a zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp mit einem einzigen äußeren Gleitelement 105a, b, c, d, getrennt in vier Segmente, wobei jedes Segment ein abgeschnittens Ende besitzt, identifiziert durch die Radialoberflächen R5 und R6 des äußeren Gleitelementsegmentes 105b der Fig. 9a. Die elf Rollen B1-B11 und die Blattfeder 110 befinden sich zwischen den Radialoberflächen R6 auf dem äußeren Gleitelement 105b und der radialen Wand R7, die auf dem inneren Kern 107a ausgebildet ist.
[0127] Die Fig. 9b zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Gruppe innerer Gleitelemente 106a, b, c, d, getrennt in vier Segmente, wobei jedes Segment ein abgeschnittenes Ende besitzt, identifiziert durch die Radialoberflächen R2 und R3 des inneren Gleitelementsegmentes 106c. Die elf Rollen B1-B11 und die Blattfeder 110 befinden sich zwischen den Radialoberflächen R3 auf dem Gleitelement 106c und der Radialoberfläche R6, die ausgebildet ist auf dem äußeren abgeschnittenen Ring 114a. Die Fig. 9 ist eine Zusammensetzung der Merkmale der Fig. 9a und 9b. Anders gesehen sind die inneren Gleitelementsegmente 106a, b, c, d der Fig. 9 vereinigt mit dem Kern 107a der Fig. 9a und die äußeren Gleitelementsegmente 105a, b, c, d der Fig. 9 sind vereinigt mit dem äußeren abgeschnittenen Ring 114a der Fig. 9b.
[0128] Die Fig. 9c zeigt die Draufsicht einer Freilaufkupplungsanordnung vom Sprialtyp, wobei sowohl die inneren Gleitelemente 106a, b, c, d als auch die äußeren Gleitelemente 105a, b, c, d getrennt sind in vier Segmente, wobei die Segmente der äußeren Gleitelemente 105a, b, c, d ein geschnittenes Ende besitzen, definiert durch die Radialoberflächen R4 und R5 der äußeren Gleitelementsegmente 105a. Die inneren Gleitelementsegmente 116a, b, c, d in dieser Fig. 9c besitzen ein glattes ungeschnittenes Ende, definiert durch die radiale Endoberfläche R2. Die elf Rollen B1-B11 und die Blattfeder 110 werden gehalten zwischen der radialen Endfläche R5 der geschnittenen Enden der äußeren Gleitelemente 105a, b, c, d und der Endoberfläche R1 des nächsten angrenzenden inneren Gleitelementsegmentes 106a, b, c, d.
[0129] Die Fig. 9d zeigt die Draufsicht auf eine umgekehrte Version der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 9c, wobei die Segmente des abgeschnittenen inneren Gleitelementes 106a, b, c, d ein geschnittenes Ende besitzt, identifiziert durch die Radialoberflächen R2 und R3 des inneren Gleitelementsegmentes 106b und mit glatten äußeren Gleitelementsegmenten 115a, b, c, d. Die elf Rollen B1- B11 und die Blattfeder 110 werden bei dieser Variante aufgenommen zwischen den Radialoberflächen R3 des abgeschnittenen Endes des inneren Gleitelementsegmentes 106b und der größeren Radialoberfläche R4 auf dem äußeren Gleitelementsegment 115b.
[0130] Die Fig. 9e zeigt die Draufsicht auf eine Freilaufkupplungsanordnung vom Spiraltyp mit einer einzigen Gruppe glatter innerer Gleitelemente 116a, b, c, d. Die elf Rollen B1-B11 und die Blattfeder 110 befinden sich zwischen den Radialoberflächen R8 auf dem äußeren geschnittenen Ring 114a und der radialen Endoberfläche R1 des benachbarten inneren Gleitelementes 116a, b, c, d.
[0131] Die Fig. 9f zeigt die Draufsicht auf eine umgekehrte Version der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 9e. In diesem Fall schließt eine Radialoberfläche R7 auf dem Kern 107a die elf Rollen B1-B11 und die Blattfeder 110 ein gegen das radiale Ende R4 des nächsten angrenzenden Gleitelementsegmentes 116a, b, c, d.
[0132] Während die Segmente eines segmentierten Gleitelementes angesehen werden können als kinematisch unabhängig in der gleichen Weise wie die Klemmelemente bei Bolzen oder Rollenrampenfreilaufkupplungen es sind, trifft dies nicht zu. Wenn der Zwischenraum zwischen den Enden benachbarter Segmente nur ausreicht, um ein Verriegeln zu erreichen, dargestellt durch den Wert X in den Fig. 9, 9a und 9b, wird jede unabhängige Rotation eines Segmentes verhindert und sie werden voneinander abhängig.
[0133] Die Wirkung einer Blattfeder 110, wenn sie in irgendeiner Kombination mit geschnittenen Gleitelementsegmenten zum Einsatz kommt, liegt darin, daß die Kupplung in Richtung auf die Keilwirkung innerhalb de Segmentes gedrückt wird. Dementsprechend liegt die Wirkung einer oder mehrerer Gleitfedern, wenn sie in irgendeiner Kombination mit glatten Gleitelementsegmenten zum Einsatz kommen, darin, daß sie die Kupplung in Richtung auf die Keilwirkung mit einem benachbarten Segment drücken. Es ist ersichtlich aus den Fig. 9c, 9d, 9e oder 9f, daß die Rollen B1 und B11 an der radialen Oberfläche R1 des benachbarten inneren glatten Segmentes oder einer radialen Oberfläche R4 eines benachbarten äußeren glatten Elementes anliegen müssen. Diese Wirkung erhöht die Zwischenabhängigkeit der Segmente.
[0134] Die Fig. 10 und 10a zeigen optionale verschiedene Behandlungsweisen für die Oberflächen von jeweils den inneren 106 und äußeren 105 geschnittenen segmentierten Gleitelementen der Fig. 9, 9a und 9b und den inneren 116 und äußeren 115 glatten ungeschnittenen segmentierten Gleitelementen der Fig. 9c, 9d, 9e und 9f. Diese umfassen eine glatte Umfangsoberfläche C, eine axial genutete Umfangsoberlfäche Ca oder eine kreuzweise genutete Umfangsoberfläche Cb. Die letzteren zylindrischen Lageroberflächen sind genutet für einen Schmiermittelrückhalt im Verrieglungsmodus und eine Schmiermittelverteilung während eines Freilaufmodus.
[0135] Die Fig. 11, 11a und 11b zeigen die Lagerelemente B1-B10 der Freilaufkupplungsanordnungen nach den Fig. 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e und 9f, wobei die Blattfeder 10 und die Blattfeder 110 ersetzt sind durch eine Länge einer elastischen Schnur mit entweder einem kreisförmigen Querschnitt 118 oder einem quadratischen Querschnitt 119. Derartige Schnüre können aus Gummi oder einem anderen ähnlichen elastischen Material sein und Dimensionen besitzen, die in etwa äquivalent sind denjenigen der Rollen. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einem Einschluß zwischen zwei benachbarten Rollen, wie im Fall einer Blattfeder einer Freilaufkupplung vom Spiraltyp, sie eine ausgezeichnete Einrichtung darstellen zur Erreichung der Ziele der Aufgabe b), die in dem Abschnitt "Beschreibung des Standes der Technik" weiter oben dargelegt wurden.
[0136] Es wurde somit eine Freilaufkupplung vom Spiraltyp für den Einsatz in der Nabe einer Zubehörantriebsrolle dargestellt, mittels welcher zwei Ergebnisse erreicht werden, nämlich erstens das angetriebene Zubehörteil zu isolieren von langsamen hochfrequenten Torsionsschwingungen des Motors und zweitens es zu ermöglichen, daß sich die angetriebenen Zubehörteile von dem Motor lösen während den Perioden rascher Verzögerung, wie sie verursacht wird durch ein Hochschalten des Getriebes.

Schlußfolgerung

[0137] Das Voranstehende bildet eine Beschreibung spezifischer Ausführungsformen, welche darstellen, wie die Erfindung angewendet und zum Einsatz gebracht werden kann. Diese Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft. Die Erfindung in ihren breitesten und spezifischeren Aspekten ergibt sich darüber hinaus und ist definiert durch die folgenden Ansprüche.

Claims

1. Freilaufkupplung vom Spiraltyp, welche im Freilaufmodus oder im Eingriffsmodus betreibbar ist, wobei die Kupplung eine zentrale Achse besitzt und die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:

(a) ein äußeres Einschließungselement (4), welches die zentrale Achse umgibt und eine kreisförmige, nach innen gerichtete Lageroberfläche (4a) besitzt, die als Teil eines Achslagers dient;

(b) ein radial gespaltenes Gleitelement (3, 3a), welches sich innerhalb des Einschließungselementes (4) befindet mit:

(I) einer nach außen gerichteten zylindrischen Gleitoberfläche, die an der nach innen gerichteten Lageroberfläche anliegt und als anderer Teil des Achslagers dient sowie

(II) einer nach innen gerichteten Gleitspiraloberfläche, wobei die Gleitspiraloberfläche an einem Ende in einer radial nach innen gerichteten Oberfläche ausläuft, die eine erste Spiralendfläche (24) bildet und

(c) ein inneres Körperelement (2) mit einer äußeren Körperspiraloberfläche in der Form eines Segmentes der gleichen Spirale wie derjenigen, die die Gleitspiraloberfläche bildet, wobei die Körperelementspiralfläche an einem Ende mit einer sich nach außen erstreckenden radialen Oberfläche ausläuft und eine zweite Spiralendfläche (25) bildet;

wobei das Körperelement und das Gleitelement zusammen montiert sind und einen Spiralkanal (23) bilden, der begrenzt wird durch das Gleitelement (3, 3a) und die Körperelementspiraloberflächen sowie durch erste und zweite Spiralendflächen, und einen Satz Walzen (5) enthält mit parallelen Achsen, die die Breite des Kanals (23) einnehmen und der außerdem ein einzelnes federndes Element (6) umfaßt

dadurch gekennzeichnet,

daß das einzelne federnde Element (6) von dem Kanal aufgenommen wird und

(d) die Walzen (5) und das federnde Element (6) zusammen den Kanal ausfüllen von der ersten Spiralendfläche (24) bis zur zweiten Spiralendfläche (25), wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird, um dadurch:

(I) die relative rotatorische Verschiebung zwischen dem Gleitelement (3, 3a) und dem Körperelement zu begrenzen und

(II) eine Einrichtung zu bilden zur Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Achsen der Walzen (5) parallel zur zentralen Achse der Kupplung,

(e) wobei die Spiraloberflächen die Form von Segmenten der gleichen Evolventen der Spirale besitzen mit dem Ursprung auf der zentralen Achse,

(f) während ein Reibwiderstand vorliegt innerhalb des Achslagers, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird zur Einleitung eines Eingriffs der Kupplung, wenn diese in den Eingriffsmodus geschaltet wird.

2. Freilaufkupplung vom Spiraltyp, welche im Freilaufmodus oder im Eingriffsmodus betreibbar ist, wobei die Kupplung eine zentrale Achse besitzt und die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:

(a) eine zentrale Hülse (28), wobei die Hülse eine kreisförmige nach außen gerichtete Hülsenoberfläche (24) besitzt, deren Mittelpunkt auf der Achse liegt und die als Teil eines Achslagers dient,

(b) ein radial gespaltenes Gleitelement (3a), welches die Hülse (28) umgibt mit:

(I) einer nach innen gerichteten zylindrischen Gleitoberfläche (28a) zur Lagerung gegen die Hülsenoberfläche, die als anderer Teil des Achslagers dient und

(II) einer nach außen gerichteten Gleitelementspiraloberfläche, wobei die Gleitelementspiraloberfläche an einem Ende in einer sich nach innen erstreckenden radialen Oberfläche ausläuft zur Bildung einer ersten Spiralendfläche und

(c) ein äußeres Einschließungselement (4), welches das Gleitelement (3a) umgibt und eine nach innen gerichtete Einschließungselementspiraloberfläche besitzt, wobei die Einschließungselementspiraloberfläche an einem Ende in einer sich nach innen erstreckenden Radialoberfläche ausläuft, zur Bildung einer zweiten Spiralendfläche, wobei

das Einschließungselement (4) und das Gleitelement (3a) montiert sind zur Bildung eines Spiralkanals (23), begrenzt durch die Spiraloberflächen des Gleitelementes sowie des Einschließungselementes, und durch die erste und die zweite Spiralendfläche und der Spiralkanal einen Satz Walzen (5) enthält mit parallelen Achsen, die die Breite des Kanals einnehmen und darüber hinaus ein einzelnes federndes Element (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (6) innerhalb des Kanals (23) aufgenommen ist und

(d) die Walzen (5) und das federnde Element (6) zusammen den < anal (23) ausfüllen von der ersten Spiralendfläche bis zur zweiten Spiralendfläche, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird, um dabei:

(I) die relative rotatorische Verschiebung zwischen dem Gleitelement (3a) und dem Einschließungselement (4) zu begrenzen und

(II) eine Einrichtung bilden zur Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Achsen der Walzen (5) parallel zur zentralen Achse der Kupplung,

(e) wobei die Spiraloberflächen die Form von Segmenten der gleichen evolventen Spirale besitzen mit dem Ursprung auf der zentralen Achse und

(f) ein Reibwiderstand vorliegt zwischen dem Achslager, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird zur Einleitung eines Eingriffes der Kupplung, wenn diese in den Eingriffsmodus geschaltet wird.

3. Freilaufkupplung vom Spiraltyp, welche im Freilaufmodus oder im Eingriffsmodus betreibbar ist, wobei die Kupplung eine zentrale Achse besitzt und die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:

(a) eine zentrale Hülse (28), wobei die Hülse eine kreisförmige nach außen gerichtete Hülsenoberfläche (24) besitzt, deren Mittelpunkt auf der Achse liegt und die als Teil eines ersten Achslagers dient,

(b) ein radial gespaltenes Gleitelement (3a), welches die Hülse (28) umgreift mit:

(I) einer zylindrischen, radial nach innen gerichteten ersten Gleitelementoberfläche (28a), zur Lagerung gegen die nach außen gerichtete Hülsenoberfläche (24) zur Bildung des anderen Teils des Achslagers und

(II) einer nach außen gerichteten ersten Spiraloberfläche, die an einem Ende in einer sich nach außen erstreckenden Radialoberfläche ausläuft, zur Bildung einer ersten Spiralendfläche,

(c) ein äußeres Einschließungselement (4), welches das erste Gleitelement umgreift, mit einer nach innen gerichteten kreisförmigen Einschließungselementlageroberfläche (4a), die so positioniert ist, daß sie als Teil eines zweiten Achslagers dient,

(d) ein radial gespaltenes zweites Gleitelement (3), welches sich innerhalb des Einschließungselementes (4) befindet und das erste Gleitelement (3a) umgibt, wobei das zweite Gleitelement (3) die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:

(I) eine zylindrische, nach außen gerichtete zweite Gleitelementoberfläche (26) zur Lagerung gegen die Einschließungselementlageroberfläche (4a) zur Bildung eines Teils des zweiten Achslagers und

(II) eine nach innen gerichtete zweite Spiraloberfläche (30), wobei die zweite Spiraloberfläche (30) in einer nach innen gerichteten Radialoberfläche ausläuft, zur Bildung einer zweiten Spiralendfläche,

wobei das erste und das zweite Gleitelement (3, 3a) montiert sind zur Bildung eines Spiralkanals (23), welcher begrenzt wird durch die erste und die zweite Spiraloberfläche sowie durch die erste und die zweite Spiralendfläche, während darüber hinaus ein Satz Walzen (5) innerhalb des Kanals (23) aufgenommen ist, welcher die Breite des Kanals (23) einnimmt und darüber hinaus ein einzelnes federndes Element (6) von dem Kanal aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(e) die Walzen (5) und das federnde Element (6) zusammen den Kanal (23) ausfüllen von der ersten Spiralendfläche bis zur zweiten Spiralendfläche, wenn die Kupplung in dem Freilaufmodus betrieben wird, um hierdurch:

(I) die relative rotatorische Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Gleitelement (3, 3a) zu begrenzen und

(II) eine Einrichtung bereit zu stellen zur Ausrichtung der Achsen der Walzen (5), parallel zur zentralen Achse der Kupplung,

(f) wobei die Spiraloberflächen die Form von Segmenten der gleichen evolventen Spirale besitzen, deren Ursprung auf der zentralen Achse liegt und

(g) ein Reibwiderstand vorliegt innerhalb des Achslagers, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird zur Einleitung eines Eingriffs der Kupplung, wenn sie in den Verriegelungsmodus geschaltet wird.

4. Spiralkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Gleitelemente (3, 3a) im Status einer elastischen Deformation innerhalb der Kupplung vorliegt zur Bereitstellung mindestens eines Teils des Reibkupplungswiderstandes.

5. Spiralkupplung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gleitelement (3a) sich im Status einer elastischen Deformation befindet, so daß ein Gleitwiderstand gebildet wird zwischen der Oberfläche der Hülse (28) und derjenigen des ersten Gleitelementes, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird.

6. Spiralkupplung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gleitelement (3) sich im Status einer elastischen Kompression befindet, so daß ein Gleitwiderstand gebildet wird zwischen der nach außen gerichteten zweiten Gleitelementoberfläche (26) und der nach innen gerichteten zylindrischen Lageroberfläche (4a) des Einschließungselementes, wenn die Kupplung im Freilaufmodus betrieben wird.

7. Spiralkupplung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gleitelement (3a) derart vorgeformt ist, daß es sich im expandierten Status um die Hülse (28) herum erstreckt, wobei das erste Gleitelement mit seiner nach außen gerichteten ersten Spiraloberfläche die Form eines parallelen Segmentes besitzt mit der gleichen Spirale wie derjenigen, die die nach innen gerichtete Spiralfläche (30) des zweiten Gleitelementes (3) bildet.

8. Spiralkupplung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gleitelement (3) derart vorgeformt ist, daß es sich im komprimierten Status innerhalb des Einschließungselementes befindet, wobei die nach innen gerichtete zweite Spiraloberfläche (30) die Form eines parallelen Segmentes besitzt mit der gleichen evolventen Spirale, die die nach außen gerichtete Spiraloberfläche des ersten Gleitelementes (3a) definiert.

9. Spiralkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralkanal (23) geformt ist als eine Mehrzahl von Spiralkanalsegmenten mit einer ratschenähnlichen Sägezahnausbildung.

10. Spiralkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralkanal (23) gebildet wird als eine Mehrzahl von Spiralkanalsegmenten mit einer ratschenähnlichen Sägezahnausgestaltung, während mindestens eines der Gleitelemente (3, 3a) radial unterteilt ist in Gleitelementsegmente, die jeweils ein Spiralkanalsegment einschließen.