Bezeichnung der Erfindung
Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Klemmkörperfreilaufeinrichtung zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit zumindest einer Innen- und zumindest einer Außenklemmbahn, die mit treibenden und angetriebenen Maschinenelementen einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad einerseits und einem Startergenerator andererseits, verbunden sind, mit zwischen den Klemmbahnen angeordneten Klemmkörpern, die innere und äußere Klemmkonturen aufweisen, wobei gegebenenfalls zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstan- dete Stützen aufweisen, die beim Kippen der Klemmkörper in eine, gegebenenfalls beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen mittels entlang der Klemmkörper verlaufenden Stützlinien und damit ein Kuppeln der Bauteile miteinander bewirken, und mit zumindest einem zwischen den Klemmbahnen angeordneten Käfig der entsprechende Aussparungen für die Klemmkörper aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsbildender Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen mit Klemmkörpern, die eine innere und eine äußere Klemmkontur aufweisen, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen aufweist, ist aus der US- 4,089,395 C bekannt. Dieser Klemmkörperfreilauf
weist zwei radial beabstandete Käfige auf, wobei der äußere Käfig Reibflächen aufweist, die an der Außenklemmbahn anliegen und der innere Käfig reib- schlüssig mit dem Gehäuse des Klemmkörperfreilaufes in Wirkverbindung steht. Die Käfige bewirken je nach relativer Drehrichtung der Innen- und Außenklemmbahn und des Gehäuses ein Kippen der Klemmkörper und damit ein Freigeben beziehungsweise Kuppeln der Innen- mit der Außenklemmbahn in der einen und der anderen Richtung.
Diese Ausgestaltung des Klemmkörperfreilaufes ist wegen der beiden Käfige, der Reibflächen zu der Außenklemmbahn und der reibschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse des Freilaufes aufwendig, verschleißbehaftet und wartungsintensiv.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen zu schaffen, der einfach im Aufbau und in der Herstellung sowie betriebssicher und kostengünstig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.
Gemäß Patentanspruch 1 geht die Erfindung von Klemmkörpern entsprechend der US- 4,089,395 aus, wobei zumindest eine der Klemmkonturen zwei beabstandete Stützen aufweist, die beim Kippen der Klemmkörper in beide Drehrichtungen ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen bewirken.
Erfindungsgemäß erfolgt das Klemmen in der einen Richtung mittels Federkraft, während das Klemmen in der entgegengesetzten Drehrichtung mittels
einer an den Klemmkörpern angebrachten Masse erfolgt, deren Schwerpunkt außerhalb der Stützlinien derart außermittig liegt, dass die im Schwerpunkt angreifende Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper gegen die Federkraft bewirkt.
Gemäß Patentanspruch 2 geht die Erfindung aus, von Klemmkörpern, die innere und äußere Klemmkonturen aufweisen und beim Kippen in eine Drehrichtung ein Klemmen der Klemmkörper zwischen den Klemmbahnen bewirken.
Erfindungsgemäß sind dabei erste Klemmkörper in ihrer Klemmkipprichtung federbelastet und zweite Klemmkörper mit je einer Masse versehen, deren Schwerpunkt derart außermittig angeordnet ist, dass die Fliehkraft ein Kippen der Klemmkörper in ihre Klemmkipprichtung, die der der ersten Klemmkörper entgegengerichtet ist, bewirken. Die ersten und zweiten Klemmkörper können dabei nebeneinander innerhalb eines Klemmkörperfreilaufes angeordnet sein oder nebeneinander in getrennten Klemmkörperfreiläufen mit eigenen Gehäusen oder sie können auch innerhalb eines Klemmkörperfreilaufes in einer Reihe verteilt hintereinander angeordnet sein.
Durch diese besonderen Ausgestaltungen der Klemmkörper wird erreicht, dass beispielsweise bei Verwendung des/der Klemmkörperfreilaufe(s) in Verbindung mit einem Startergenerator dieser beide Funktionen, nämlich das Starten der Brennkraftmaschine einerseits und beim Betrieb der Brennkraftmaschine das Erzeugen von elektrischer Energie andererseits, ausführen kann. Beim Starterbetrieb wird eine Kupplung zwischen der Innenklemmbahn und der Außen- klemmbahn mittels Kippen der Klemmkörper oder der ersten Klemmkörper mit Hilfe der Federn sichergestellt. Nach Erreichen einer vorgebbaren Grenzdrehzahl, d.h. nach Anspringen der Brennkraftmaschine wird die Wirkung der Federn durch die Fliehkraft im Schwerpunkt der Massen aufgehoben und übertroffen, so dass die Klemmkörper entgegen der durch die Federn erzeugten Kipprichtung in die Gegenkipprichtung verschwenkt werden. Dadurch erfolgt ein Kuppeln der Außenklemmbahn, die beispielsweise mit einer Riemenschei-
be verbunden ist, mit der Innenklemmbahn, die mit der Welle des Startergenerators verbunden ist, in entgegengesetzter Kraft-/Drehrichtung.
Bei der Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 Kuppeln nach Hochlaufen der Brennkraftmaschine die zweiten Klemmkörper aufgrund ihrer exzentrischen Masse ein und die ersten Klemmkörper Kuppeln durch Verdrehen der Außen- klemmbahn zur Innenklemmbahn in die andere Drehrichtung aus.
Es ist zwar bekannt, DE- 26 32 072 A, die Klemmkörper auf einer Achse in einem Käfig schwenkbar zu lagern und mittels Federkraft zu klemmen. Dadurch dass der Schwerpunkt der Masse der Klemmkörper außerhalb der Achse liegt, unterliegen die Klemmkörper auch der Fliehkraft, so dass sie ab einer bestimmten Drehzahl gegen die Federkraft verschwenken und von beiden Klemmbahnen abheben, also die Klemmwirkung der Klemmkörper aufheben. Es handelt sich also nicht um einen Klemmkörperfreilauf zum Kuppeln in beide Drehrichtungen. Die Klemmkörper sind nicht frei schwenkbar, sondern auf einer Achse gelagert und die Krafteinwirkung der Fliehkraft führt nicht zu einem Kippen der Klemmkörper in eine zweite Klemmrichtung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Masse als getrenntes Bauteil ausgebildet ist und mit dem jeweiligen Klemmkörper, vorzugsweise mittels eines Federelements, verbunden ist. Dadurch kann der Hebelarm der Masse gegenüber der Stützlinie verlängert und die Masse verkleinert werden, ohne die Wirkung der Masse zu verändern.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Zusatzmasse vorzusehen, die mit dem Klemmkörper verbunden ist.
Der Käfig kann dabei Anschläge für die Masse oder Zusatzmasse aufweisen, die die Bewegung der Massen oder Zusatzmassen in radialer Richtung begrenzen. Dadurch können die Kräfte auf die Klemmkörperkonturen und die Innen- und Außenklemmbahn verringert bzw. begrenzt werden.
Die Anschläge bieten sich insbesondere dann an, wenn die Massen bzw. Zusatzmassen über Federelemente mit den Klemmkörpern verbunden sind, da dann die Genauigkeit der Anschläge nicht so bedeutsam ist und über die Federelemente eine Krafteinwirkung auf die Klemmkörper erhalten bleibt.
Die Federn sind bevorzugt als Druckfedern ausgebildet und bevorzugt im Bereich der Klemmkonturen der Klemmkörper angeordnet. Sie können aber auch als Zugfedern ausgebildet und an anderen Stellen angreifen, vorausgesetzt, sie bewirken ein Kippen der Klemmkörper in die entsprechende Klemmrichtung. Statt einer Feder je Klemmkörper kann auch eine Abstützung zwischen den Klemmkörpern und dem Käfig vorgesehen sein, so dass eine Feder je Freilaufeinheit ausreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes in der einen Klemmstellung,
Figur 2 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes gemäß Figur 1 in der entgegengesetzten Klemmstellung,
Figur 3 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines modifizierten Klemmkörperfreilaufes in der einen Klemmrichtung,
Figur 4 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes gemäß Figur 3 in der entgegengesetzten Klemmrichtung und
Figur 5 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines Klemmkörperfreilaufes mit modifizierter Massenanbindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren 1 bis 5 ist, soweit im einzelnen dargestellt, mit 1 eine Innen- klemmbahn und mit 2 eine Außenklemmbahn bezeichnet, zwischen denen Klemmkörper angeordnet sind. In den Figuren 1 und 2 sind die Klemmkörper mit 3 bezeichnet, in den Figuren 3 und 4 modifizierte Klemmkörper mit 4 und in Figur 5 weiter modifizierte Klemmkörper mit 5. Die Klemmkörper 3,4 und 5 weisen innere Klemmkonturen 6 und äußere Klemmkonturen 7 auf. Alle Klemmkörper 3 bis 5 haben an der inneren Klemmkontur 6 zwei Stützen 8 und 9. Die Klemmkörper 3 weisen auch an der äußeren Klemmkontur 7 zwei Stützen 10 und 11 auf, während die Klemmkörper 4 an der äußeren Klemmkontur 7 nur eine Stütze 10 haben. Die Klemmkörper 5 weisen ebenfalls je zwei Stützen auf, die aber nicht so ausgeprägt sind, dass sie mit Bezugszeichen versehen wurden.
Die Klemmkörper 3 bis 5 stehen neben ihrer inneren Klemmkontur 6 mit einer Druckfeder 12 in Wirkverbindung, die sich andererseits (in Figur 5 dargestellt) an einem Käfig 13 abstützt. Die Klemmkörper 3 weisen auch neben der äußeren Klemmkontur 7 eine Druckfeder 14 auf, die sich, nicht dargestellt, ebenfalls an dem Käfig abstützt. Die Klemmkörper 4 gemäß den Figuren 3 und 4 haben anstelle der Druckfeder 14 eine Abstützung 15, die von der Wirkung her die Druckfeder 14 ersetzt. Die Klemmkörper 3 und 4 sind gemäß den Figuren 1 und 3 mittels der Druckfedern 12 und 14 bzw. der Druckfeder 12 und der Abstützung 15 in eine Klemmrichtung gekippt, so dass sich zwischen den Stützen 8 und 10 eine erste Stützlinie 16 ergibt, die durch die Klemmkörper führt. Wie weiterhin den Figuren 1 bis 4 zu entnehmen ist, weisen die Klemmkörper 3 und 4 außermittig bzw. außerhalb der Stützlinie 16 Massen 17 auf, die ab einer bestimmten vorgebbaren Drehzahl des Klemmkörperfreilaufes ein Kippen der Klemmkörper 3 und 4 gegen die Kraftrichtung der Druckfedern 12 und 14 und der Abstützung 15 in die entgegengesetzte Richtung gemäß den Figuren 2 und
4 bewirken. Dadurch kommen die Stützen 9 und 11 in Figur 2 bzw. 9 und 10 in Figur 4 in Wirkverbindung mit der Innenklemmbahn 1 und der Außenklemm- bahn 2, so dass ein Kuppeln des Klemmkörperfreilaufes in die andere Kraft- richtung erfolgt. Die Anlage der letztgenannten Stützen erzeugen eine zweite Stützlinie, die mit 18 bezeichnet ist.
Wie insbesondere Figur 5 zu entnehmen ist, kann an dem Klemmkörper 5 eine Masse 17a angreifen, die als getrenntes Bauteil ausgeführt und mittels eines Federelements 19 mit dem Klemmkörper verbunden ist. Diese Masse 17a bzw. eine nicht dargestellte Zusatzmasse ist innerhalb einer Aussparung 20 des Käfigs 13 angeordnet, so dass die Aussparung 20 einen Anschlag für die Masse 17a bzw. Zusatzmasse bildet.
Bezugszeichenliste
lnnenklemmbahn
Außenklemmbahn
Klemmkörper
Klemmkörper
Klemmkörper innere Klemmkontur äußere Klemmkontur
Stützen
Stützen;
Stützen
Stützen
Druckfeder
Käfig
Druckfeder
Abstützung erste Stützlinie
Masse
Masse zweite Stützlinie
Federelement
Aussparung