EP1524430B1

EP1524430B1 - Starter-generator with automatically reverting freewheel

Info

Publication number: EP1524430B1
Application number: EP20040022895
Authority: EP
Inventors: Manfred Ahner; Manfred Ackermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-09-25
Also published as: DE10347422A1; EP1524430A3; EP1524430A2; DE502004010439D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Startergenerator mit Riemenscheibe, innerhalb der Riemenscheibe angeordneter Welle und einem Freilauf, der mittels einer Federeinrichtung belasteten Klemmkörper aufweist, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a starter with pulley, arranged inside the pulley shaft and a freewheel which has loaded by means of a spring device clamping body, with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Riemengetriebene Startergeneratoren für Verbrennungsmotoren der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Sie sind eine favorisierte Variante für ein verschließarmes Startsystem, welches in Fahrzeugen mit Start-Stop-Automatik zum Einsatz kommt, da durch die hierbei auftretende Verzehnfachung der Startvorgänge der konventionelle Einspurstarter nicht mehr verwendet werden kann. In WO 01/77520 A1 und WO 01/88369 A1 sind Vorrichtungen zum Kuppeln eines riemengetriebenen Startergenerators mit einem Verbrennungsmotor offenbart. Diese weisen ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad auf, wobei die Umschaltung bei Drehmomentumkehr aktiv durch Kupplungselemente erfolgt.Belt-driven starter generators for internal combustion engines of the generic type are known. They are a favored variant for a low-leakage start system, which is used in vehicles with automatic start-stop, because the occurring here tenfold the startup operations of the conventional single-track starter can not be used. In WO 01/77520 A1 and WO 01/88369 A1 discloses devices for coupling a belt-driven starter generator with an internal combustion engine. These have a planetary gear with a sun gear, wherein the switching takes place at torque reversal active by coupling elements.

Riemenscheiben mit Freilauf, kurz Riemenfreilaufscheiben, werden ebenfalls im Stand der Technik beschrieben. Sie weisen einen Freilaufring und Klemmkörper mit einer Federeinrichtung auf. Diese im Stand der Technik beschriebenen Riemenscheiben mit Freilauf können aber für den riemengetriebenen Startergenerator nicht zum Einsatz kommen, da beim Einsatz des riemengetriebenen Startergenerator im Starterbetrieb, also als Motor zum Start eines Verbrennungsmotors, das Drehmoment in entgegengesetzter Richtung zum Drehmoment im Generatorbetrieb, also bei laufendem Verbrennungsmotor, auftritt.Pulleys with freewheel, shortly belt freewheel disks are also described in the prior art. They have a free-running ring and clamping body with a spring device. These pulleys with freewheel described in the prior art can but are not used for the belt-driven starter generator, since when using the belt-driven starter generator in starter mode, ie as a motor to start an internal combustion engine, the torque in the opposite direction to the torque in generator mode, ie when the engine is running occurs.

Aus der DE 102 53 495 A1 ist eine Riemenscheibe mit einem Doppelfreilauf bekannt. Zwei axial nach ein auchs angeordnete Freiläufe ermöglichen ein Sperren in zwei Richtungen. Dem gegenüber besteht die Aufgabe, eine Riemenscheibe mit Doppelfreilauf zu sclöpfen, die axial Klein erbaut.From the DE 102 53 495 A1 is a pulley with a double freewheel known. Two axially arranged after a freewheels also allow locking in two directions. On the other hand there is the task of scooping a pulley with double freewheel, which builds small axially.

Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention

Der erfindungsgemäße Startergenerator mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet dem gegenüber den Vorteil, dass im Generatorbetrieb die Funktion der bekannten Freilaufriemenscheibe erfüllt wird und im Starterbetrieb entgegengesetzte Drehmomente übertragen werden. Dies wird durch den Einsatz eines Doppelfreilaufs im riemengetriebenen Startergenerator erreicht. Der Doppelfreilauf weist paarweise einander zugeordnete Klemmkörper auf, zwischen denen die Federeinrichtung angeordnet ist. Die Klemmkörper wirken mit unterschiedlichen Klemmspalten zusammen. Es ist eine die Welle umgebende Nabe vorgesehen, wobei zwischen Nabe und Welle eine Federkopplung mit mindestens zwei Federn vorgesehen ist. Die Klemmkörper zwischen Nabe und Riemenscheibe sind mit einem Steuerkäfig, der mit der Riemenscheibe gekoppelt ist, angeordnet.The starter generator according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage over that the function of the known freewheeling pulley is fulfilled in the generator mode and opposite torques are transmitted in the starter operation. This is achieved by using a double freewheel in the belt-driven starter generator. The double freewheel has pairs of mutually associated clamping body, between which the spring device is arranged. The clamping body cooperate with different clamping gaps. There is provided a hub surrounding the shaft, wherein between the hub and shaft, a spring coupling is provided with at least two springs. The clamping bodies between the hub and the pulley are arranged with a control cage, which is coupled to the pulley.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Koppelung des Steuerkäfigs mit der Riemenscheibe mittels Reibelementen erfolgt. Durch diese Kopplung erfolgt die Umschaltung des Doppelfreilaufs bei Drehmomentumkehr. Der Vorteil einer Kopplung mittels Reibelementen liegt darin, dass die Kopplung nicht starr ist, sondern wirkverbunden ist. Sie ist auf der anderen Seite so starr, dass bei einer Bewegung der Riemenscheibe der Steuerkäfig dieselbe Bewegung wie die Riemenscheibe ausführt. Wenn die Richtung der Riemenscheibe sich umdreht, sich damit auch die Bewegungsrichtung des Steuerkäfigs um.It is preferably provided that the coupling of the control cage takes place with the pulley by means of friction elements. Through this coupling, the switching of the double freewheel with torque reversal takes place. The advantage of a coupling by means of friction elements is that the coupling is not rigid, but is operatively connected. On the other hand, it is so rigid that with a movement of the pulley, the control cage performs the same movement as the pulley. When the direction of the pulley turns, so does the direction of movement of the control cage around.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Federn der Federkopplung zwischen Welle und Nabe unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Dadurch wird ein Winkelbereich vorgeschaltet, der lediglich kleine Drehmomente übertragen kann. Dadurch stellt sich eine "Lose" ein, wobei die "Lose" einen größeren Winkel aufweist als ein Differenzwinkel zwischen Riemenscheibe und Welle. Dieser Differenzwinkel ergibt sich insbesondere beim Start des Verbrennungsmotors und resultiert aus der ungleichförmigen Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors und aus dem, unter seiner trägen Masse gleichförmiger umlaufenden, Startergenerator. Diese Ungleichförmigkeit ist nur zu Beginn des Startvorgangs beachtlich groß und nimmt mit zunehmender Drehzahl des Verbrennungsmotors ab.It is preferably provided that the springs of the spring coupling between shaft and hub have different stiffnesses. As a result, an angle range is connected upstream, which can transmit only small torques. This results in a "loose", wherein the "lots" has a larger angle than a differential angle between the pulley and shaft. This difference angle arises in particular at the start of the internal combustion engine and results from the non-uniform rotational speed of the internal combustion engine and from the, under its inertial mass uniformly rotating, starter generator. This nonuniformity is considerable only at the beginning of the starting process and decreases with increasing speed of the internal combustion engine.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Federkopplung zwischen Nabe und Welle sind die Federn als Spiralfedern ausgebildet. Vorteilhaft ist hierbei, dass trotz kleinem Bauraum eine große Wirkungskraft erreicht wird.In a preferred embodiment of the spring coupling between the hub and the shaft, the springs are designed as spiral springs. The advantage here is that despite a small space, a large impact force is achieved.

Zusätzlich zu der Wirkung der Federn können in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel auch Dämpfungsräume vorhanden sein, die mit mindestens einem Medium gefüllt sind. Diese Dämpfungsräume bilden sich zwischen dem Mitnehmer der Welle und der Innenkontur der Nabe aus. Sie wirken wie Drosseln. Als Medium können hier Gase mit unterschiedlichen Kompressibilitätseigenschaften oder auch Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten verwendet werden.In addition to the effect of the springs, in a further preferred exemplary embodiment, damping chambers which are filled with at least one medium may also be present. These damping chambers are formed between the driver of the shaft and the inner contour of the hub. They act like throttles. As a medium here gases with different compressibility properties or liquids with different viscosities can be used.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Freiwinkel der Federkopplung eingestellt werden, nämlich durch Hintereinanderschaltung von mindestens zwei Naben mit Mitnehmern und zugeordneten Federn. Die geometrische Hintereinanderschaltung der Naben mit Mitnehmern und zugeordneten Federn kann sowohl auf der Achse der Welle hintereinander, also axial, erfolgen, als auch koaxial. Koaxial bedeutet hier ringförmig um die Welle angeordnete Narben. Hierbei stellt jeweils die innenliegende Nabe die Welle für die nächste Nabe dar, sodass mehrere Paare aus Nabe und Welle mit dazwischen angeordneten Federn realisiert sind. Es ist möglich den Freiwinkel durch Verwendung verschiedener Federn mit unterschiedlicher Steifigkeit zu vergrößernIn a preferred embodiment, the clearance angle of the spring coupling can be adjusted, namely by connecting in series of at least two hubs with drivers and associated springs. The geometric series connection of the hubs with drivers and associated springs can take place both on the axis of the shaft one behind the other, ie axially, as well as coaxially. Coaxial here means annularly arranged around the shaft scars. Here, each of the inner hub represents the shaft for the next hub, so that multiple pairs of hub and shaft are realized with springs arranged therebetween. It is possible to increase the clearance angle by using different springs with different stiffness

characters

Figur 1:FIG. 1:: Anordnung des erfindungsgemäßen riemengetriebenen Startergenerators und eines Verbrennungsmotors,Arrangement of the belt-driven starter generator according to the invention and an internal combustion engine,
Figur 2:FIG. 2:: Längsschnitt des Startergenerator entlang der Linie I-I aus Figur 1 in Ruhestellung,Longitudinal section of the starter generator along the line II FIG. 1 at rest,
Figur 3:FIG. 3:: Längsschnitt des Startergenerators entlang der Linie I-I aus Figur 1 im Starterbetrieb,Longitudinal section of the starter generator along the line II FIG. 1 in starter mode,
Figur 4:FIG. 4:: Längsschnitt des Startergenerators entlang der Linie I-I aus Figur 1 im Generatorbetrieb.Longitudinal section of the starter generator along the line II FIG. 1 in generator mode.

Figur 1 zeigt eine Anordnung eines Startergenerators 1 mit einer Welle 3, die eine Wellenachse 4 aufweist und mit dem Startergenerator 1 verbunden ist. Die Welle 3 ist Teil einer Vorrichtung 5, von der lediglich eine Riemenscheibe 7 in dieser Figur gezeigt ist. Die Riemenscheibe 7 ist mittels eines Riemen 9 mit einer Riemenscheibe 11 eines Verbrennungsmotors 15 verbunden. Die Riemenscheibe 11 ist durch eine Welle 13 mit dem Verbrennungsmotor 15 verbunden. FIG. 1 shows an arrangement of a starter generator 1 with a shaft 3, which has a shaft axis 4 and is connected to the starter generator 1. The shaft 3 is part of a device 5, of which only a pulley 7 is shown in this figure. The pulley 7 is connected by means of a belt 9 with a pulley 11 of an internal combustion engine 15. The pulley 11 is connected to the engine 15 through a shaft 13.

In Figur 2 ist der erfindungsgemäße Startergenerator 1 mit der Vorrichtung 5 entlang der Linie I-I der in Figur 1 dargestellten Anordnung gezeigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es wird auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.In FIG. 2 is the starter generator 1 according to the invention with the device 5 along the line II of FIG FIG. 1 shown arrangement shown. Identical parts are designated by the same reference numerals. It is going to the description too FIG. 1 directed to avoid repetition.

Die Vorrichtung 5 weist die Riemenscheibe 7, die Welle 3 des Startergenerators 1 und eine zwischen der Welle 3 und der Riemenscheibe 7 angeordnete Nabe 19 auf. Die Welle 3 weist an einem äußeren Umfang 21 einen Mitnehmer 23 auf, der einstückig mit der Welle 3 verbunden ist. Der Mitnehmer 23 weist eine nahezu rechteckige Grundfläche 25 auf, die nahezu senkrechte Seitenflächen 26 und 26' besitzt. In der Figur ist lediglich die rechteckige Grundfläche 25 gezeigt. Eine geometrische Abmessung des Mitnehmers 23 in Richtung der Wellenachse 4 ist in der Schnittdarstellung nicht zu erkennen. Die Nabe 19 weist eine Innenkontur 29 auf. An der Innenkontur 29 ist einstückig mit der Nabe 19 ein Mitnehmer 31 ausgebildet. Von dem Mitnehmer 31 ist ebenfalls eine Grundfläche 33 in der Figur gezeigt. Die Grundfläche 33 der Nabe 19 weist eine nahezu senkrecht zur Innenkontur 29 der Nabe 19 ausgerichtete Seitenflächen 35 und eine zu dieser nahezu parallelen Seitenfläche 35' auf. Zwischen der Seitenfläche 35' des Mitnehmers 31 und der Seitenfläche 26 des Mitnehmers 23 ist eine Feder 37 angeordnet. Zwischen der Seitenfläche 26' des Mitnehmers 23 und der Seitenfläche 35 des Mitnehmers 33 ist eine Feder 39 angeordnet. Die Federn 37 und 39 weisen unterschiedliche Steifigkeiten auf. Dreht sich die Welle 3 rechtsdrehend wird die Feder 39 zusammengedrückt, dreht sich die Welle 3 linksdrehend wird die Feder 37 zusammengedrückt. Dreht sich hingegen die Nabe 19 rechtsdrehend wird die Feder 37 zusammengedrückt und wenn die Nabe 19 sich linksdrehend bewegt wird die Feder 39 zusammengedrückt. Die Welle 3 und die Nabe 19 sind also entsprechend den Federwegen 37 und 39 relativ zueinander verdrehbar. Dabei können von der Nabe 19 auf die Welle 3 Drehmomente übertragen werden und umgekehrt. Durch die unterschiedlichen Steifigkeiten der Federn 37 und 39 ist der zur Übertragung gleicher Drehmomente notwendige Verdrehwinkel unterschiedlich groß. Der Abstand zwischen Mitnehmers 23 und Mitnehmers 31, der durch die Federn 37 und 39 einstellbar ist, wird als Freiwinkel 41 bezeichnet.The device 5 comprises the pulley 7, the shaft 3 of the starter generator 1 and a hub 19 arranged between the shaft 3 and the pulley 7. The shaft 3 has on an outer circumference 21 a driver 23 which is integrally connected to the shaft 3. The driver 23 has an almost rectangular base 25, which has almost vertical side surfaces 26 and 26 '. In the figure, only the rectangular base 25 is shown. A geometric dimension of the driver 23 in the direction of the shaft axis 4 can not be seen in the sectional view. The hub 19 has an inner contour 29. On the inner contour 29, a driver 31 is formed integrally with the hub 19. Of the driver 31 is also a base 33 shown in the figure. The base 33 of the hub 19 has a nearly perpendicular to the inner contour 29 of the hub 19 aligned side surfaces 35 and a nearly parallel to this side surface 35 '. Between the side surface 35 'of the driver 31 and the side surface 26 of the driver 23, a spring 37 is arranged. Between the side surface 26 'of the driver 23 and the side surface 35 of the driver 33, a spring 39 is arranged. The springs 37 and 39 have different stiffnesses. Rotates the shaft 3 clockwise, the spring 39 is compressed, the shaft 3 rotates counterclockwise, the spring 37 is compressed. If, however, the hub 19 rotates clockwise, the spring 37 is compressed and when the hub 19 is moved counterclockwise, the spring 39 is compressed. The shaft 3 and the hub 19 are thus rotatable relative to each other in accordance with the spring travel 37 and 39. It can be transmitted from the hub 19 on the shaft 3 torques and vice versa. By the different ones Stiffnesses of the springs 37 and 39 is the necessary to transmit the same torque torsional angle of different sizes. The distance between the driver 23 and driver 31, which is adjustable by the springs 37 and 39, is referred to as clearance angle 41.

Die Nabe 19 weist eine Außenkontur 43 auf. Zwischen der Außenkontur 43 der Nabe 19 und der Riemenscheibe 7 ist ein Doppelfreilauf 47 angeordnet. Der Doppelfreilauf 47 weist mindestens zwei Klemmelemente 49 und 51 auf sowie ein zwischen zwei Klemmelementen 49 und 51 angeordnete Federeinrichtung 53 und einen Steuerkäfig 55. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Doppelfreilauf sechs der mindestens zwei Klemmelemente 49 und 51 auf, also insgesamt zwölf, jeweils paarweise zusammenwirkende, Klemmelemente. Der Steuerkäfig 55 ist über hier nicht dargestellte Reibelemente mit der Riemenscheibe 7 wirkverbunden, so dass ein Drehmoment übertragen wird. Dies bedeutet, dass bei Drehung der Riemenscheibe 7 in eine Richtung der Steuerkäfig 55 in derselben Richtung mitgedreht wird. Folgt die Belastung des Steuerkäfigs 55 durch die mittels der Nabe 19 beaufschlagten Klemmelemente 49 oder 51 wird der Steuerkäfig 55 durch die mittels Reibelemente geleistete Kopplung mit der Riemenscheibe 7 daran gehindert durch die Nabe 19 gedreht zu werden. Die Klemmelemente 49 und 51 des Doppelfreilaufs 47 können in verschiedenen Ausführungen eingesetzt werden, beispielsweise als Rollenklemmkörper oder Kugeln.The hub 19 has an outer contour 43. Between the outer contour 43 of the hub 19 and the pulley 7, a double freewheel 47 is arranged. The double freewheel 47 has at least two clamping elements 49 and 51 and a spring device 53 and a control cage 55 arranged between two clamping elements 49 and 51. In the present exemplary embodiment, the double freewheel has six of the at least two clamping elements 49 and 51, ie a total of twelve, each pairwise cooperating , Clamping elements. The control cage 55 is operatively connected to the pulley 7 via friction elements, not shown here, so that a torque is transmitted. This means that upon rotation of the pulley 7 in one direction, the control cage 55 is rotated in the same direction. If the loading of the control cage 55 is followed by the clamping elements 49 or 51 acted upon by the hub 19, the control cage 55 is prevented from being rotated by the hub 19 by the coupling provided with friction elements with the pulley 7. The clamping elements 49 and 51 of the double freewheel 47 can be used in various embodiments, for example as a roller clamp or balls.

Es ist auch möglich mehrere Naben und Wellen mit Federn hintereinander zu schalten. Die Hintereinanderschaltung von Naben und Wellen kann axial hintereinander geschaltete Wellen und Naben aufweisen. Denkbar ist es auch Naben und Wellen koaxial, also zwiebelschalenförmig, hintereinander zu schalten, wobei eine innenliegende Nabe als Welle für die außenliegende Nabe dient.It is also possible to switch several hubs and shafts with springs in a row. The series connection of hubs and shafts can have axially successively connected shafts and hubs. It is also conceivable for hubs and shafts to be switched coaxially, that is to say onion-shaped, one behind the other, wherein an inner hub serves as a shaft for the outer hub.

Zwischen den Mitnehmern der Nabe 19 und der Welle 3 werden Räume gebildet, die vorzugsweise mit Medien gefüllt werden, die mehr oder weniger kompressibel sind, und so zu einer zusätzlichen Dämpfung von Stößen und Geräuschen führen. Es ist auch denkbar, dass die Federn durch Räume, die mit Medien gefüllt sind, ersetzt werden, so dass die Einstellung des Freiwinkels durch beispielsweise zwei mit unterschiedlich kompressiblen Gasen gefüllte Räume erfolgt. Es ist auch möglich, dass unterschiedlich große Drosseln durch die Räume ausgebildet werden. Unter Medien können Flüssigkeiten oder auch Gase verstanden werden. Allgemein gesagt können Flüssigkeiten Gegenkräfte aufnehmen und damit eine Dämpfung der Relativbewegung bewirken. Die Dämpfung kann eingestellt werden durch die Wahl des Mediums und dadurch dass die Räume mit mehr oder weniger großen Drosseln zusammenwirken durch die das jeweilige Medium ein- und ausströmt.Between the drivers of the hub 19 and the shaft 3 spaces are formed, which are preferably filled with media that are more or less compressible, and thus lead to an additional damping of shocks and noise. It is also conceivable that the springs are replaced by spaces which are filled with media, so that the setting of the clearance angle is effected by, for example, two spaces filled with different compressible gases. It is also possible that different sized throttles are formed through the rooms. Under media liquids or gases can be understood. Generally speaking, liquids can absorb counterforces and thus cause a damping of the relative movement. The damping can be adjusted by the choice of medium and the fact that the rooms interact with more or less large throttles through which the respective medium flows in and out.

Zwischen dem Mitnehmer 23 der Welle 3 und dem Mitnehmer 31 der Nabe 19 wird der Freiwinkel 41 ausgebildet. Es ist, wie bereits beschrieben, auch möglich Naben und Wellen hintereinander zu schalten, so dass der resultierende Freiwinkel sich aus der Summe der einzelnen Freiwinkel zwischen jeweils einem Paar, bestehend aus einer Nabe und einer Welle, zusammensetzt.Between the driver 23 of the shaft 3 and the driver 31 of the hub 19 of the clearance angle 41 is formed. It is, as already described, also possible to switch hubs and shafts in succession, so that the resulting clearance angle is composed of the sum of the individual clearance angles between in each case a pair consisting of a hub and a shaft.

In Figur 3 ist die Vorrichtung 5 im Starterbetrieb gezeigt. Ein durch die Welle 3 eingebrachtes rechtsdrehendes Drehmoment, welches durch den Pfeil 59 symbolisiert ist, wird über die weiche Feder 39, die hier im auf Block gedrückten Zustand gezeigt ist, vom Mitnehmer 23 der Welle 3 über den Mitnehmer 31 der Nabe 19 schließlich auf die Nabe 19 übertragen. Ist die Feder 39 als weiche Feder, das heißt mit geringer Federsteifigkeit, ausgebildet werden schon bei kleinen Drehmomenten große Wellendrehwinkel und damit große Differenzwinkel zur Nabe 19 erzeugt. Die Nabe 19 beginnt sich zu drehen und damit wird der Steuerkäfig 55, der über nicht dargestellte Reibelemente mit der Riemenscheibe 7 gekoppelt ist, durch die Riemenscheibe 7 zurückgehalten. Damit wird eine Klemmspalte 63 freigegeben und der Klemmkörper 49 überträgt das rechtsdrehende Drehmomente, dargestellt als Pfeil 59, von der Nabe 19 auf die Riemenscheibe 7. Die Klemmkörper 51 bilden jetzt einen selbstabhebenden Freilauf. Das heißt die Klemmkörper 51, die durch die Fliehkraft an die Innenwand der Riemenscheibe 7 gedrückt werden, laufen mit der Riemenscheibe 7 als starrer Körper um, übertragen keine Momente und führen keine Relativbewegung zur Riemenscheibe 7 aus. Dreht sich aufgrund der Ungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors 15 die Drehmomentrichtung um, so wird aufgrund des mit Klemmkörper 49 geschlossenen Freilaufs die Nabe 19 durch die Feder 39 beschleunigt. Eine Umkehr des rechtsdrehenden Drehmoments, das über die Feder 39 auf die Nabe 19 übertragen wird, erfolgt erst, wenn der Federweg der Feder 39 vollständig ausgenutzt ist. Wenn die beiden Mitnehmer 31 und 23 an der Feder 37 aufeinander prallen, öffnet der über die Klemmkörper 49 gebildete Freilauf 41. Der über die Klemmkörper 51 gebildete Freilauf 41 kann jetzt schließen. Es wären zu diesem Zeitpunkt Drehmomente von der Riemenscheibe 7 über die Nabe 19 auf die Welle 3 übertragen worden, welches zu Schäden an der Welle 3 geführt hätte, wenn die Umkehr des Freilaufs der Klemmkörper nicht erfolgt wäre. Deshalb muss der Freiwinkel 41 zwischen dem Mitnehmer 23 und dem Mitnehmer 31 so gewählt werden, dass vor dem Verschließen des Klemmkörpers 51 der Drehmomenteintrag, der durch die Richtungsumkehr des Drehmoments verursacht war, beendet sein muss. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich dabei ein von der Feder 39 und von dem Freiwinkel 41 ausgleichbare Winkeldifferenz ergibt, die größer/gleich dem größten Differenzwinkel während des Startvorgangs ist.In FIG. 3 the device 5 is shown in starter mode. Introduced by the shaft 3 right-handed torque, which is symbolized by the arrow 59 is on the soft spring 39, which is shown here in the block pressed state, from the driver 23 of the shaft 3 via the driver 31 of the hub 19 finally on the Hub 19 transferred. If the spring 39 is designed as a soft spring, that is to say with low spring rigidity, large shaft rotation angles and thus large difference angles to the hub 19 are produced even at low torques. The hub 19 begins to rotate, and thus the control cage 55, which is coupled via not shown friction elements with the pulley 7, through the pulley 7 withheld. Thus, a clamping gap 63 is released and the clamping body 49 transmits the clockwise torques, shown as arrow 59, from the hub 19 to the pulley 7. The clamping body 51 now form a self-releasing freewheel. That is, the clamp bodies 51, which are urged by the centrifugal force against the inner wall of the pulley 7, rotate with the pulley 7 as a rigid body, do not transmit moments, and do not make relative movement to the pulley 7. Rotates due to the nonuniformity of the internal combustion engine 15, the torque direction, the hub 19 is accelerated by the spring 39 due to the freewheel closed with clamping body 49. A reversal of the clockwise torque, which is transmitted via the spring 39 to the hub 19, takes place only when the spring travel of the spring 39 is fully utilized. When the two drivers 31 and 23 collide against each other on the spring 37, the freewheel 41 formed via the clamping bodies 49 opens. The freewheel 41 formed via the clamping bodies 51 can now close. It would have been transmitted at this time torques from the pulley 7 via the hub 19 to the shaft 3, which would have led to damage to the shaft 3, if the reversal of the freewheel of the clamping body would not have occurred. Therefore, the clearance angle 41 between the driver 23 and the driver 31 must be selected so that before the closing of the clamp body 51 of the torque input, which was caused by the reversal of the direction of the torque must be completed. It is particularly advantageous if this results in a compensatable by the spring 39 and the clearance angle 41 angular difference, which is greater than / equal to the largest difference angle during the startup process.

Der Freiwinkel 41 und damit die ausgleichbare Winkeldifferenz, kann vergrößert werden, indem Naben mit Mitnehmern und Federn hintereinander geschaltet werden. Unter Hintereinanderschaltung kann sowohl eine axiale Hintereinanderschaltung von Naben und Wellen verstanden werden, als auch eine koaxiale Hintereinanderschaltung analog einem zwiebelartigem Aufbau. Bei der koaxialen Hintereinanderschaltung von Naben und Wellen fungiert jeweils die Außenseite einer Nabe als Welle für die nächste darüber liegende Nabe.The clearance angle 41 and thus the compensatable angular difference can be increased by hubs with drivers and springs are connected in series. By series connection can be understood both an axial series connection of hubs and shafts, as well as a coaxial series connection analogous to a onion-like structure. In the coaxial series connection of hubs and shafts each of the outer side of a hub acts as a shaft for the next overlying hub.

In Figur 4 ist die Vorrichtung 5 im Generatorbetrieb, also bei laufendem Verbrennungsmotor 15 dargestellt. Ein rechtsdrehendes Drehmoment, dargestellt als Pfeil 65, bewegt die Riemenscheibe 7 rechtsdrehend und schleppt mittels der nicht dargestellten Reibelemente den Steuerkäfig 55 rechtsdrehend mit. Dadurch werden Klemmspalte 61 für die Klemmelemente 51 freigegeben. Die Klemmelemente 51 werden durch die Federn 53 in Klemmspalte 61 bewegt und übertragen damit die rechtsdrehenden Drehmomente 65 von der Riemenscheibe 7 auf die Nabe 19. Der Mitnehmer 31 überträgt durch die Feder 37 das rechtsdrehende Drehmoment über den Mitnehmer 23 auf die Welle 3. Die Klemmkörper 49 werden durch den Steuerkäfig 55 daran gehindert in die Klemmspalte 63 zu fallen und werden durch die Fliehkraft nach außen gedrückt, so dass sie mit der Riemenscheibe 7 als starrer Körper umlaufen, also kein Drehmoment übertragen. Sie bilden so einen verschleißarmen selbstabhebenden Freilauf.In FIG. 4 the device 5 is shown in the generator mode, ie with the internal combustion engine 15 running. A clockwise torque, shown as arrow 65, moves the pulley 7 clockwise and tows by means of the friction elements, not shown, the control cage 55 with clockwise rotation. As a result, clamping gaps 61 are released for the clamping elements 51. The clamping elements 51 are moved by the springs 53 in clamping gaps 61 and thus transmit the clockwise torques 65 from the pulley 7 to the hub 19. The driver 31 transmits by the spring 37, the clockwise torque on the driver 23 on the shaft 3. The clamping body 49 are prevented by the control cage 55 from falling into the nip 63 and are forced outward by the centrifugal force, so that they rotate with the pulley 7 as a rigid body, so transmit no torque. They thus form a low-wear self-lifting freewheel.

Vor dem Starten des Verbrennungsmotors 15 ist es notwendig, trotz Einsatz eines Riemenspanners in der Seite des Riemens 9, die zwischen Riemenscheibe 7 und Riemenscheibe 11 liegt, die Riemenspannung in dem Bereich des Riemens 9 der zwischen der Riemenscheibe 7 des Startergenerators 1 und der Riemenscheibe 11 des Verbrennungsmotors 15 liegt, unter Last zu setzten. Hierzu wird die Riemenscheibe 7 des Startergenerators 1 entgegen dem Uhrzeigersinn in Linksrichtung gedreht. Da die Riemenscheibe 11 des Verbrennungsmotors 15 in Ruhe ist, spannt sich der Riemen 9 zwischen Riemenscheibe 7 des Startergenerators 1 und Riemenscheibe 11 des Verbrennungsmotors 15. In der Vorrichtung 5 stellen sich die in Figur 4 beschriebenen Verhältnisse für die Klemmkörper 49 und 51 ein. Die Welle 3 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn und der Mitnehmer 23 wird auf den Mitnehmer 31 der Nabe 19 hin bewegt und überträgt somit das linksdrehende Drehmoment 69 auf die Nabe 19. Durch die Drehung der Nabe 19 entgegen dem Uhrzeigersinn wird der Klemmkörper 51 auf den Klemmkörper 49 zu bewegt. Da die Riemenscheibe 7 nicht in Bewegung ist bleiben die Steuerkäfige 55 in Ruhe und es wird der Klemmspalt 61 freigegeben. Die Federn 53 pressen die vor den Federn 53 liegenden Klemmkörper 49 in die Klemmspalte 63 und übertragen somit das Drehmoment 69 von der Nabe 19 auf die Riemenscheibe 7. Die Riemenscheibe 7 wird somit gedreht und spannt den Riemen 9 zwischen Riemenscheibe 7 des Startergenerators 1 und Riemenscheibe 11 des Verbrennungsmotors 15 gegen das negative Schleppmoment des Verbrennungsmotors 15, da die Riemenscheibe 11 in Ruhe ist.Before starting the engine 15, it is necessary, despite the use of a belt tensioner in the side of the belt 9, which is located between the pulley 7 and pulley 11, the belt tension in the region of the belt 9 between the pulley 7 of the starter generator 1 and the pulley eleventh of the internal combustion engine 15 is to put under load. For this purpose, the pulley 7 of the starter generator 1 is rotated counterclockwise in the left direction. Since the pulley 11 of the engine 15 is at rest, the belt 9 spans between the pulley 7 of the starter generator 1 and pulley 11 of the engine 15. In the device 5, the in FIG. 4 described conditions for the clamping body 49 and 51 a. The shaft 3 rotates counterclockwise and the Driver 23 is moved to the driver 31 of the hub 19 and thus transmits the left-handed torque 69 to the hub 19. By the rotation of the hub 19 in the counterclockwise direction of the clamping body 51 is moved to the clamping body 49 to. Since the pulley 7 is not in motion, the control cages 55 remain at rest and the nip 61 is released. The springs 53 press the clamping bodies 49 located in front of the springs 53 into the clamping gaps 63 and thus transmit the torque 69 from the hub 19 to the pulley 7. The pulley 7 is thus rotated and tensions the belt 9 between the pulley 7 of the starter generator 1 and pulley 11 of the engine 15 against the negative drag torque of the engine 15, since the pulley 11 is at rest.

Hierdurch wird eine bessere Verkeilung des Riemens 9 an einen während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors 15 lastabgewandten Winkelbereichs der Riemenscheibe 11 des Verbrennungsmotors erreicht. Letztlich lässt sich so ein höheres anfängliches Startmoment übertragen, ohne dass es zu einem Durchrutschen des Riemens 9 kommt.As a result, a better wedging of the belt 9 is achieved at a during the starting process of the engine 15 load facing away angular range of the pulley 11 of the engine. Ultimately, a higher initial starting torque can be transmitted without the belt 9 slipping.

Es ist ferner denkbar die Riemenscheibe 7 zusätzlich auch nur am Verbrennungsmotor 15 vorzusehen.It is also conceivable to additionally provide the pulley 7 only on the internal combustion engine 15.

Claims

Starter alternator with a belt pulley, with a shaft arranged within the belt pulley and with a freewheel which has a clamping body loaded by means of a spring device, the freewheel being designed as a double freewheel, characterized in that the latter has clamping bodies (49, 51) which are assigned to one another in pairs and between which the spring device (53) is arranged and which cooperate with different clamping nips (61, 63), in that at least one hub (19) surrounding the shaft (3) is provided, in that the clamping bodies (49, 51) are arranged between the hub (19) and belt pulley (7) with a control cage (55) coupled to the belt pulley (7), and in that a spring coupling with at least two springs (37, 39) is provided between the hub (19) and shaft (3).
Starter alternator according to Claim 1, characterized in that coupling between the control cage (55) and belt pulley (7) takes place by means of at least one friction element.
Starter alternator according to Claims 1 and 2, characterized in that the at least two springs (37, 39) of the spring coupling have different rigidities, at least one first spring (37) acting in the event of a relative movement between the hub (19) and shaft (3), and at least one second spring (39) acting in the opposite direction in the event of a relative movement between the hub (19) and shaft (3).
Starter alternator according to one of the preceding claims, characterized in that the springs (37, 39) are designed as helical springs.
Starter alternator according to one of the preceding claims, characterized in that damping spaces filled with at least one medium are present between the drivers (23, 31).
Starter alternator according to one of the preceding claims, characterized in that a clearance angle (41) between the driver (23) of the shaft (3) and the driver (31) of the hub (19) is determined by the rigidity of the springs (37, 39) of the spring coupling.
Starter alternator according to one of the preceding claims, characterized in that the clearance angle (41) can be set by means of the series connection of at least two hubs (19) with driver (31) and assigned springs (37, 39).