WO2012142991A1 - Freilauf für einen permanent eingespurten starter eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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freewheel
spring element
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Michael Metz
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    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D2041/0605—Spring details

Definitions

  • the invention relates to a freewheel for a permanently starred starter of a motor vehicle, with the aid of the starter for starting an internal combustion engine of the motor vehicle with a drive shaft, in particular crankshaft, the internal combustion engine can be coupled, wherein the starter after the start of the internal combustion engine by the freewheel the internal combustion engine in Essentially does not slow down.
  • a freewheel for a permanently interlocked starter of a motor vehicle which is arranged in the power flow direction between a starter ring of the starter and a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the freewheel has arranged between an inner ring and an outer ring tiltable clamping body, wherein the clamping body having a radially outwardly open groove for receiving a worm spring.
  • the worm spring pulls the clamp body on the inner ring to frictionally connect the clamp body with the inner ring until acting on the clamp body centrifugal force is sufficient to overcome the radially inwardly acting spring force of the worm spring, whereby the freewheeling function of the freewheel is activated.
  • a freewheel for a permanently interlocked starter of a motor vehicle provided with an outer ring for initiating a starting torque of the starter, an inner ring for discharging the starting torque to a drive shaft, in particular crankshaft, an internal combustion engine, arranged between the outer ring and the inner ring in the circumferential direction tiltable sprags and one acting on the clamp body
  • a tilting of the clamping body can be at least supported by not only a frictional force of the outer ring but also about the guide approach required falsis a positive connection is provided for clamping the clamping body. Due to the possibility of positive locking between the clamping bodies and the guide projection, a lower tolerance sensitivity is given and the design of the free movement with respect to spring forces and force introduction points on the clamping body is simplified.
  • the clamping body can be jammed by a particularly high security by tilting.
  • the clamping body in particular in addition to a movable relative to the outer ring stop, for example, a arranged between the inner ring and outer ring detectable cage strike.
  • the frictional clamping of the clamping body can be done by means of the guide lug, it is possible by the spring element to press the clamping body in a freewheeling position, so that the force acting on the clamping body centrifugal force and the radially outwardly directed spring force of the spring element cooperate and not against each other work.
  • This allows a freewheeling function of the freewheel even at relatively low speeds, when the force acting on the clamping body centrifugal force is still relatively low.
  • the net mass of the clamping body can be selected correspondingly low, resulting in a compact, space-saving and cost-effective design for the freewheel.
  • a period in which the clamping body can grind on the inner ring and / or on the outer ring is thereby reduced, so that less frictional losses can occur in the freewheel.
  • power losses occurring with the aid of the freewheel in an internal combustion engine of a motor vehicle can be reduced.
  • the outer ring of the freewheel is usually connected to a starter ring and therefore has the speed 0 when driving, that is, in the freewheeling operation of the freewheel.
  • the clamping body would be decelerated by the outer ring again, as soon as the clamp body completely lift off the inner ring, so that the force acting on the clamping body centrifugal force would decrease.
  • the outer ring may in particular be directly or indirectly connected to a starting ring, which may be in permanent engagement with a drive pinion of the starter.
  • the outer ring is made in one piece with the starter ring.
  • the inner ring may for example be designed as connected to the drive shaft of the internal combustion engine sleeve.
  • the inner ring is formed by the drive shaft itself, so that the inner ring can be configured integrally with the drive shaft.
  • the inner ring is designed as a solid shaft, wherein a radially outwardly facing annular friction surface forms the inner ring for the clamping body.
  • the clamping body are arranged within a wet space of the internal combustion engine, so that the clamping body can be lubricated for example with otoröl the internal combustion engine.
  • a required sealing can be done, for example, by means of an attacking on a component of the freewheel shaft ndichtrings.
  • the spring element provides a radially outwardly directed spring force on the clamping body.
  • the clamping body are pressed by the spring force of the spring element in a freewheeling position in which a Momen- ten flow between the inner ring and the outer ring is interrupted via the clamping body.
  • the guide lug has a guide surface facing the clamp body, wherein the clamp body is slidable along the guide surface for clamping the outer ring with the inner ring.
  • the contouring of the guide surface may correspond to the rolling movement of the clamp body during tilting.
  • the guide surface can impose a force in one direction upon abutment of the guide projection on the clamping body, which supports a tilting of the clamping body. Since the clamping body is not only displaced but also tilted with the aid of the guide projection, the clamping body can be tilted particularly quickly in order to clamp the inner ring to the outer ring. A longer grinding of the clamp body is avoided.
  • the clamping body is arranged between two guide lugs, wherein the guide lugs each have mutually facing guide surfaces on which the clamping body for a clamping of the outer ring with the inner ring on the guide surfaces along slidably.
  • the clamping body can thereby be guided in both circumferential directions of the guide lugs.
  • the guide lugs can thereby support both a jamming of the clamping body as well as a release of the clamp body tilting of the respective clamp body.
  • a spring force in the direction of the guide lug is applied to the clamp body.
  • the clamping body can thereby rest against the guide projection, in particular on the guide surface.
  • the clamp body can thereby be tilted very fast to jam the inner ring with the outer ring and lock the freewheel. Slipping of the clamping body on a radially inwardly facing substantially cylindrical inner surface of the outer ring is thereby reduced. Friction losses can be reduced.
  • the spring force is applied in the direction of the guide approach to the spring element for providing the radially outwardly directed pressure force on the clamping body.
  • the spring force radially outward and in the circumferential direction on the guide lug can thereby be applied by the same spring element.
  • the spring element is designed, for example, as a wire bending spring which has a plurality of legs arranged at an angle in order to be able to provide the spring forces pointing in different directions.
  • Various spring elements which must be arranged collision-free for a specific sprag on a small space, can be avoided.
  • the spring element exerts a spring force on at least two clamping bodies, preferably on all clamping bodies.
  • the spring element can be designed, for example, annularly shot in order to be able to impress a spring force on all clamping bodies.
  • the spring element can be compressed in the radial direction to mount the spring element, wherein the spring element after assembly can act with a spring force radially outward on the clamp body.
  • a separate spring element is provided for each clamping body, wherein in particular the spring element is hooked in a holding ring provided in the outer ring.
  • the clamping body can be easily mounted individually in each case in particular together with the associated spring element.
  • the spring element it is possible for the spring element to choose a shape design in which the spring element acts on different sides of the clamp body.
  • the clamping body may for example be inserted into the spring element, in particular be captively hooked, and mounted together with the spring element.
  • the spring element can be easily hooked into the holding opening with a bent hook legs.
  • the spring element rests on at least one clamping body and / or on at least one guiding lug on one axial side, preferably on both axial sides.
  • the movement of the clamp body in the axial direction may be limited by the spring element.
  • the clamping body can thereby be guided in the circumferential direction of the spring element, so that the clamping body in particular can only perform a tilting movement in the circumferential direction.
  • the clamping body when the spring element abuts axially on the clamping body and on the guide lug, the clamping body can be aligned in the axial direction of the spring element relative to the guide lug.
  • a cage movable relative to the outer ring is provided for tilting the Kiemmkör- per.
  • the cage has in particular in the axial direction between two clamping bodies extending fingers, which can strike at a relative movement of the cage to the respective clamping body in the circumferential direction of the clamping body to tilt the respective associated clamping body.
  • the cage can tilt the clamp body in a clamping position in which the clamp body clamp the outer ring to the inner ring and thereby forcibly coupling the movement of the outer ring with the movement of the inner ring.
  • the starter torque of the starter can then flow via the outer ring and the clamping body to the inner ring, so that the starter torque can be introduced into the drive shaft of the internal combustion engine to start the internal combustion engine.
  • This tilting can be supported by the guide lugs, wherein it is also possible to provide the guide lugs only as a safety measure, if the friction between the outer ring and the clamping bodies for tilting should not be sufficient.
  • a frictional force is impressed on the cage with the aid of a pressure spring, in particular plate spring, wherein the pressure spring is supported in particular on a stationary component, preferably an engine block of the internal combustion engine.
  • a pressure spring in particular plate spring, wherein the pressure spring is supported in particular on a stationary component, preferably an engine block of the internal combustion engine.
  • the inner ring radially outward has a roundness tolerance of IT 7 to IT 10, in particular IT 8 to IT 9.
  • the roundness tolerance is measured according to DIN ISO 286-1: 1990.
  • the production costs can be reduced.
  • radially outwardly projecting unevennesses can apply a force directed radially outward onto the clamping bodies when, in order to achieve the freewheeling position of the clamping bodies, the inner ring performs a relative movement in the circumferential direction relative to the clamping bodies. Due to the lower contact surfaces, the lower roundness tolerance even leads to lower friction losses.
  • the invention further relates to a starter arrangement for starting an internal combustion engine of a motor vehicle, with a coupled via a freewheel on the internal combustion engine starter, wherein in particular the inner ring of the freewheel is formed by a drive shaft of the internal combustion engine and / or the outer ring by a starter ring of the starter.
  • the freewheel can be trained and developed as described above. As a result, power losses occurring with the aid of the freewheel in an internal combustion engine of a motor vehicle can be reduced.
  • the outer ring is mounted on a drive shaft of the internal combustion engine. This leads to a comparatively small radial offset between the axis of rotation of the drive shaft of the internal combustion engine and the outer ring, so that the clamping body only have to compensate for a small radial offset. This allows lower manufacturing tolerances without affecting the function of the freewheel.
  • FIG. 1 is a schematic perspective sectional view of a starter assembly
  • FIG. 2 is a schematic side view of a first embodiment of a freewheel for the starter assembly of Fig. 1
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a second embodiment of a freewheel for the starter arrangement from FIGS. 1 and
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a spring element for the freewheel. 'Fig. 3.
  • the starter assembly 10 shown in Fig. 1 has a designed as a crankshaft drive shaft 12 and an engine block 14 of an internal combustion engine.
  • a starter can be coupled via a freewheel 6 with the drive shaft 12.
  • the starter can be permanently meshed in a starter ring 18, which is connected via a sprocket carrier 20 with an outer ring 22 of the freewheel 16.
  • the sprocket carrier 20 is supported via a bearing 24 on a bearing seat 28 connected to the engine block 14 via a sealing ring 26.
  • the bearing 24 can be sealed by an outer shaft seal 30 arranged between the sprocket carrier 20 and the bearing seat 28.
  • an inner shaft seal 32 is provided to seal the freewheel 16 against the drive shaft 12.
  • an inner ring 34 of the freewheel 16 is formed by the drive shaft 12 itself.
  • the freewheel 16 between the outer ring 22 and the inner ring 34 clamping body 36 which can be tilted by means of a cage 38.
  • the cage 38 between two clamping bodies 36 in the axial direction, that is substantially parallel to a rotational axis of the freewheel 16, extending fingers 40.
  • a plate spring pressure spring 42 is provided which exerts a sufficient frictional torque on the cage 38, so that the cage 38 with his fingers 40, the clamping body 36 can tilt without slipping before reaching the clamping state.
  • all clamping body 36 are pressed by means of a common spring element 44 radially outward.
  • the spring element 44 is designed for this purpose as a complex bent wire bending spring.
  • the spring element 44 can press the respective clamping body 36 in the circumferential direction onto a guide surface 46 of a guide projection 48 protruding radially inward from the outer ring 22.
  • a guide projection 48 protruding radially inward from the outer ring 22.
  • the guide projection 48 furthermore has a circumferential direction away from the guide surface 46.
  • Send back 50 which may optionally also be configured as a further guide surface for tilting the clamp body 36.
  • a spring element 44 is provided in each case for each clamping body 36 in comparison with the embodiment of the freewheel 16 shown in FIG. 2, which is hooked into a holding opening 52 provided in the outer ring 22. It is also possible to provide a second spring element for the clamping body 36 in order, for example, to enable a symmetrical shaping, which facilitates assembly.
  • the spring element 44 shown individually in FIG. 4 has a first axial leg 54 and a second axial leg 56, which rest on different axial sides of the clamping body 36 and are connected to one another via a bent connecting piece 58.
  • the connecting piece 58 is inserted in a corresponding recess of the clamping body 36 in order to exert a spring force in the circumferential direction on the guide surface 46 of the guide projection 48.
  • the second axial leg 56 may also abut an axial side of the guide lug 48 to align the clamp body 36 relative to the guide lug 48.
  • the spring element 44 may be hooked in the holding opening 52 via a hook limb 60 and, if appropriate, also bear against an axial side of the clamp body 36.

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Abstract

Es ist ein Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem Außenring zur Einleitung eines Startmoments des Starters, einem Innenring zum Ausleiten des Startmoments an eine Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, einer Brenn kraftmaschine, zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten in Umfangsrich tung kippbaren Klemmkörpern und einem an dem Klemmkörper angreifenden Federelement zur Bereitstellung einer nach radial außen gerichteten Druckkraft auf den Klemmkörper gegen den Außenring, wobei der Außenring einen nach radial innen abstehenden Führungsansatz zum Verkippen des Klemmkörpers aufweist. Dadurch können bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auftretende Leistungsverluste reduziert werden.

Description

Freilauf für einen permanent einqespurten Starter eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe der Starter zum Start einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine gekoppelt sein kann, wobei der Starter nach dem Start der Brennkraftmaschine durch den Freilauf die Brennkraftmaschine im Wesentlichen nicht abbremst.
Aus DE 10 2009 008 599 A1 ist ein Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs bekannt, der in Kraftflussrichtung zwischen einem Starterkranz des Starters und einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der Freilauf weist zwischen einem Innenring und einem Außenring angeordnete kippbare Klemmkörper auf, wobei die Klemmkörper eine nach radial außen geöffnete Nut zur Aufnahme einer Wurmfeder aufweisen. Die Wurmfeder zieht die Klemmkörper auf den Innenring, um die Klemmkörper reibschlüssig mit dem Innenring zu verbinden bis eine auf die Klemmkörper wirkende Fliehkraft ausreicht die nach radial innen wirkende Federkraft der Wurmfeder zu überwinden, wodurch die Freilauffunktion des Freilaufs aktiviert wird.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auftretende Leistungsverluste zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auftretende Leistungsverluste reduziert werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem Außenring zur Einleitung eines Startmoments des Starters, einem Innenring zum Ausleiten des Startmoments an eine Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, einer Brennkraftmaschine, zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten in Umfangsrichtung kippbaren Klemmkörpern und einem an dem Klemmkörper angreifenden
|Bestätigungskopie| Federelement zur Bereitstellung einer nach radial außen gerichteten Druckkraft auf den Klemmkörper gegen den Außenring, wobei der Außenring einen nach radial innen abstehenden Führungsansatz zum Verkippen des Klemmkörpers aufweist.
Mit Hilfe des Führungsansatzes kann ein Verkippen der Klemmkörper zumindest unterstützt werden, indem zum Verklemmen der Klemmkörper nicht nur eine Reibkraft von dem Außenring sondern über den Führungsansatz erforderlichenfalis auch ein Formschluss bereitgestellt wird. Durch die Möglichkeit des Formschlusses zwischen dem Klemmkörpern und dem Führungsansatz ist eine geringere Toleranzempfindlichkeit gegeben und die Auslegung des Frei- iaufs hinsichtlich Federkräften und Krafteinleitungspunkten am Klemmkörper ist vereinfacht. Der Klemmkörper kann dadurch mit einer besonders hohen Sicherheit durch ein Verkippen verklemmt werden. Hierzu kann der Klemmkörper insbesondere zusätzlich an einem relativ zum Außenring bewegbaren Anschlag, beispielsweise ein zwischen dem Innenring und Außenring angeordneter feststellbarer Käfig, anschlagen. Dadurch, dass das reibschlüssige Verklemmen der Klemmkörper mit Hilfe des Führungsansatz erfolgen kann, ist es möglich durch das Federelement die Klemmkörper in eine Freilaufposition zu drücken, so dass die auf die Klemmkörper wirkende Fliehkraft und die nach radial außen gerichtete Federkraft des Federelements zusammenwirken und nicht gegeneinander arbeiten. Dies ermöglicht eine Freilauffunktion des Freilaufs auch bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen, wenn die auf die Klemmkörper wirkende Fliehkraft noch vergleichsweise gering ist. Die Eigenmasse der Klemmkörper kann dadurch entsprechend gering gewählt werden, wodurch sich ein kompakter, bauraumsparender und kostengünstiger Aufbau für den Freilauf ergibt. Ein Zeitraum, in dem die Klemmkörper am Innenring und/oder am Außenring schleifen können, ist dadurch reduziert, so dass weniger Reibungsverluste im Freilauf auftreten können. Dadurch können mit Hilfe des Freilaufs bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auftretende Leistungsverluste reduziert werden. Insbesondere im Fall des permanent eingespurten Starters ist der Außenring des Freilaufs üblicherweise mit einem Starterkranz verbunden und weist deshalb im Fahrbetrieb, das heißt im Freilaufbetrieb des Freilaufs, die Drehzahl 0 auf. Bei einer nach radial innen wirkenden Federkraft auf die Klemmkörper, würden die Klemmkörper vom Außenring wieder abgebremst, sobald die Klemmkörper komplett vom Innenring abheben, so dass die auf die Klemmkörper wirkende Fliehkraft abnehmen würde. Dies würde dazu führen, dass die Klemmkörper durch die nach radial innen wirkende Federkraft wieder zurück gegen den Innenring gedrückt würden und im Fahrbetrieb nie komplett vom Innenring abheben würden, wodurch ständig Verlustleistung erzeugt würde. Durch die Invertierung des Freiiaufkonzepts mit einer nach radial außen auf die Klemmkörper wirkenden Federkraft wird diese Verlustleistung vermieden. Der Außenring kann insbesondere direkt oder indirekt mit einem Startkranz verbunden sein, der mit einem Antriebsritzel des Starters in permanentem Eingriff sein kann. Vorzugsweise ist der Außenring einstückig mit dem Starterkranz ausgeführt. Der Innenring kann beispielsweise als mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine verbundene Hülse ausgeführt sein. Vorzugsweise ist der Innenring durch die Antriebswelle selbst ausgebildet, so dass der Innenring einstückig mit der Antriebswelle ausgestaltet sein kann. Es ist auch möglich, dass der Innenring als Vollwelle ausgestaltet ist, wobei eine nach radial außen weisenden ringförmige Reibfläche den Innenring für die Klemmkörper ausbildet. Besonders bevorzugt sind die Klemmkörper innerhalb eines Nassraums der Brennkraftmaschine angeordnet, so dass die Klemmkörper beispielsweise mit otoröl der Brennkraftmaschine geschmiert werden können. Eine erforderliche Abdichtung kann beispielsweise mit Hilfe eines an einem Bauteil des Freilaufs angreifenden Welle ndichtrings erfolgen. Das Federelement stellt eine nach radial außen gerichtete Federkraft auf die Klemmkörper bereit. Insbesondere werden durch die Federkraft des Federelements die Klemmkörper in eine Freilaufposition gedrückt, in welcher ein Momen- tenfluss zwischen dem Innenring und dem Außenring über die Klemmkörper unterbrochen ist.
Insbesondere weist der Führungsansatz eine zum Klemmkörper weisende Führungsfläche auf, wobei der Klemmkörper für ein Verklemmen des Außenrings mit dem Innenring an der Führungsfläche entlanggleitbar ist. Die Konturierung der Führungsfläche kann der Abwälzbewegung des Klemmkörpers beim Verkippen entsprechen. Die Führungsfläche kann bei einem Anschlagen des Führungsansatzes an dem Klemmkörper eine Kraft in eine Richtung aufprägen, die ein Verkippen des Klemmkörpers unterstützt. Da der Klemmkörper mit Hilfe des Führungsansatzes nicht nur verschoben sondern auch verkippt wird, kann der Klemmkörper besonders schnell verkippt werden, um den Innenring mit dem Außenring zu verklemmen. Ein längeres Schleifen des Klemmkörpers ist dadurch vermieden.
Vorzugsweise ist der Klemmkörper zwischen zwei Führungsansätzen angeordnet, wobei die Führungsansätze jeweils aufeinander zu gerichtete Führungsflächen aufweisen, an denen der Klemmkörper für ein Verklemmen des Außenrings mit dem Innenring an den Führungsflächen entlanggleitbar ist. Der Klemmkörper kann dadurch in beiden Umfangsrichtungen von den Führungsansätzen geführt sein. Die Führungsansätze können dadurch sowohl bei einem Verklemmen der Klemmkörper als auch bei einem Lösen der Klemmkörper ein Verkippen des jeweiligen Klemmkörpers unterstützen. Besonders bevorzugt ist auf den Klemmkörper eine Federkraft in Richtung auf den Führungsansatz zu aufgebracht. Der Klemmkörper kann dadurch an dem Führungsansatz, insbesondere an der Führungsfläche, anliegen. Der Klemmkörper kann dadurch besonders schnell verkippt werden, um den Innenring mit dem Außenring zu verklemmen und den Freilauf zu sperren. Ein Abgleiten des Klemmkörpers an einer nach radial innen weisenden im Wesentlichen zylindrischen Innenfläche des Außenrings wird dadurch reduziert. Reibungsverluste können reduziert werden.
Insbesondere ist die Federkraft in Richtung auf den Führungsansatz zu vom dem Federelement zur Bereitstellung der nach radial außen gerichteten Druckkraft auf den Klemmkörper aufgebracht. Die Federkraft nach radial außen und in Umfangsrichtung auf den Führungsansatz kann dadurch von dem selben Federelement aufgebracht werden. Das Federelement ist hierzu beispielsweise als Drahtbiegefeder ausgestaltet, die mehrere unter einem Winkel angeordnete Schenkel aufweist, um die in unterschiedliche Richtungen weisenden Federkräfte bereitstellen zu können. Verschiedenen Federelemente, die für einen bestimmten Klemmkör- per auf einem geringen Bauraum kollisionsfrei angeordnet werden müssen, können dadurch vermieden werden.
Vorzugsweise übt das Federelement auf mindestes zwei Klemmkörper, vorzugsweise auf sämtliche Klemmkörper, eine Federkraft aus. Das Federelement kann beispielsweise ringförmig geschossen ausgestaltet sein, um auf sämtlichen Klemmkörpern eine Federkraft aufprägen zu können. Beispielsweise kann das Federelement in radialer Richtung zusammengedrückt werden, um das Federelement zu montieren, wobei das Federelement nach der Montage mit einer Federkraft nach radial außen an dem Klemmkörper angreifen kann.
Besonders bevorzugt ist für jeden Klemmkörper ein separates Federelement vorgesehen, wobei insbesondere das Federelement in einer im Außenring vorgesehenen Halteöffnung eingehakt ist. Die Klemmkörper können dadurch jeweils einzeln insbesondere zusammen mit dem zugeordneten Federelement einfach montiert werden. Insbesondere ist es möglich für das Federelement eine Formgestaltung zu wählen, bei der das Federelement an verschiedenen Seiten an dem Klemmkörper angreift. Der Klemmkörper kann beispielsweise in das Federelement eingelegt, insbesondere verliersicher eingehakt sein, und zusammen mit dem Federelement montiert werden. Hierzu kann insbesondere das Federelement einfach in die Halteöffnung mit einem umgebogenen Hakenschenkel eingehakt werden. Insbesondere liegt das Federelement an mindestens einem Klemmkörper und/oder an mindestens einem Führungsansatz an einer axialen Seite, vorzugsweise an beiden axialen Seiten, an. Die Bewegung des Klemmkörpers in axialer Richtung kann durch das Federelement begrenzt sein. Der Klemmkörper kann dadurch in Umfangsrichtung von dem Federelement geführt sein, so dass der Klemmkörper insbesondere lediglich eine Kippbewegung in Umfangsrichtung ausführen kann. Insbesondere wenn das Federelement axial an dem Klemmkörper und an dem Führungsansatz anliegt, kann der Klemmkörper in axialer Richtung von dem Federelement relativ zu dem Führungsansatz ausgerichtet sein.
Vorzugsweise ist ein relativ zum Außenring bewegbarer Käfig zum Verkippen der Kiemmkör- per vorgesehen. Der Käfig weist insbesondere in axialer Richtung zwischen zwei Klemmkörpern verlaufende Finger auf, die bei einer Relativbewegung des Käfigs zu dem jeweiligen Klemmkörper in Umfangsrichtung an dem Klemmkörper anschlagen können, um den jeweiligen zugeordneten Klemmkörper zu verkippen. Bei einem Start der Brennkraftmaschine mit Hilfe des Starters kann der Käfig die Klemmkörper in eine Klemmposition verkippen, in welcher die Klemmkörper den Außenring mit dem Innenring verklemmen und dadurch die Bewegung des Außenrings mit der Bewegung des Innenrings zwangskoppeln. Das Startermoment des Starters kann dann über den Außenring und die Klemmkörper zum Innenring fließen, so dass das Startermoment in die Antriebswelle der Brennkraftmaschine eingeleitet werden kann, um die Brennkraftmaschine zu starten. Dieses Verkippen kann durch die Führungsansätze unterstützt werden, wobei es auch möglich ist die Führungsansätze lediglich als Sicherheitsmaßnahme vorzusehen, falls die Reibung zwischen dem Außenring und den Klemmkörpern für ein Verkippen nicht ausreichen sollte.
Insbesondere ist mit Hilfe einer Anpressfeder, insbesondere Tellerfeder, eine Reibungskraft auf den Käfig aufgeprägt, wobei die Anpressfeder insbesondere an einem feststehenden Bauteil, vorzugsweise ein Motorblock der Brennkraftmaschine, abgestützt ist. Durch die Anpressfeder kann ein ausreichendes Reibungsmoment für den Käfig bereitgestellt werden, damit der Käfig relativ zu den Klemmkörpern bewegt werden kann und mit einem hinreichend großen Reibungsmoment die Klemmkörper in die Klemmposition verkippen kann. Während der Freilauffunktion des Freilaufs, wenn der Starterkranz nicht von dem Starter angetrieben ist, werden insbesondere unnötige Relativbewegungen der Anpressfeder vermieden, so dass während der Freilauffunktion des Freilaufs durch die Anpressfeder im Wesentlichen keine Reibungsverluste auftreten. Vorzugsweise weist der Innenring radial außen eine Rundheitstoleranz von IT 7 bis IT 10, insbesondere IT 8 bis IT 9 auf. Die Rundheitstoleranz bemisst sich nach DIN ISO 286-1 :1990. Durch die im Vergleich zur sonst üblichen Rundheitstoleranz von IT 6 bis IT 7 geringeren Rundheitsanforderungen an den Innenring können die Herstellungskosten reduziert werden. Insbesondere können nach radial außen abstehende Unebenheiten eine nach radial außen gerichtete Kraft auf die Klemmkörper aufbringen, wenn zur Erreichung der Freilaufposition der Klemmkörper der Innenring eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zu den Klemmkörpern ausführt. Aufgrund der geringeren Kontaktflächen führt die geringere Rundheitstoleranz sogar zu geringeren Reibungsverlusten.
Die Erfindung betrifft ferner eine Starteranordnung zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem über einen Freitauf an der Brennkraftmaschine angekoppelten Starter, wobei insbesondere der Innenring des Freilaufs durch eine Antriebswelle der Brennkraftmaschine und/oder der Außenring durch einen Starterkranz des Starters ausgebildet ist. Der Freilauf kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Dadurch können mit Hilfe des Freilaufs bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs auftretende Leistungsverluste reduziert werden.
Insbesondere ist der Außenring an einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine gelagert. Dies führt zu einem vergleichsweise geringen Radialversatz zwischen der Drehachse der Antriebswelle der Brennkraftmaschine und dem Außenring, so dass die Klemmkörper nur einen geringen Radialversatz ausgleichen müssen. Dies ermöglicht geringere Herstelltoleranzen ohne die Funktion des Freilaufs zu beeinträchtigen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische perspektivische Schnittansicht einer Starteranordnung,
Fig. 2: eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Freilaufs für die Starteranordnung aus Fig. 1 , Ftg. 3: eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Freilaufs für die Starteranordnung aus Fig. 1 und
Fig. 4: eine schematische perspektivische Ansicht eines Federelements für den Freilauf aus. ' Fig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Starteranordnung 10 weist eine als Kurbelwelle ausgestaltete Antriebswelle 12 und einen Motorblock 14 einer Brennkraftmaschine auf. Zum Starten der Brennkraftmaschine kann ein nicht dargestellter Starter über einen Freilauf 6 mit der Antriebswelle 12 gekoppelt werden. Der Starter kann hierzu permanent in einen Starterkranz 18 eingespurt sein, der über einen Zahnkranzträger 20 mit einem Außenring 22 des Freilaufs 16 verbunden ist. Der Zahnkranzträger 20 ist über ein Lager 24 an einem mit dem Motorblock 14 über einen Dichtring 26 verbundenen Lagersitz 28 abgestützt. Das Lager 24 kann über einen zwischen dem Zahnkranzträger 20 und dem Lagersitz 28 angeordneten äußeren Wellendicht- ring 30 abgedichtet sein. Ferner ist zwischen dem Zahnkranzträger 20 und der Antriebswelle 12 ein innerer Wellendichtring 32 vorgesehen, um den Freilauf 16 gegen die Antriebswelle 12 abzudichten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Innenring 34 des Freilaufs 16 durch die Antriebswelle 12 selbst ausgebildet.
Wie in Fig. 2 dargestellt weist der Freilauf 16 zwischen dem Außenring 22 und dem Innenring 34 Klemmkörper 36 auf, die mit Hilfe eines Käfigs 38 verkippt werden können. Hierzu weist der Käfig 38 zwischen zwei Klemmkörpern 36 in axialer Richtung, das heißt im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Freilaufs 16, verlaufende Finger 40 auf. Zwischen dem Motorblock 14 und dem Käfig 38 ist eine als Tellerfeder ausgestaltete Anpressfeder 42 vorgesehen, die ein hinreichendes Reibmoment auf den Käfig 38 ausübt, damit der Käfig 38 mit seinen Fingern 40 die Klemmkörper 36 verkippen kann ohne vor Erreichung des Klemmzustands durchzurutschen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Klemmkörper 36 mit Hilfe eines gemeinsamen Federelements 44 nach radial außen gedrückt. Das Federelement 44 ist hierzu als komplex gebogene Drahtbiegefeder ausgestaltet. Gleichzeitig kann das Federelement 44 den jeweiligen Klemmkörper 36 in Umfangsrichtung auf eine Führungsfläche 46 eines von dem Außenring 22 nach radial innen abstehenden Führungsansatz 48 drücken. Dies ermöglicht es mit Hilfe des Führungsansatzes 48 den Klemmkörper 36 erforderlichenfalls formschlüssig zu verkippen, um den Innenring 34 mit dem Außenring 22 zu verklemmen. Der Führungsansatz 48 weist ferner eine in Umfangsrichtung von der Führungsfläche 46 wegwei- senden Rückseite 50 auf, die gegebenenfalls ebenfalls als weitere Führungsfläche zum Verkippen des Klemmkörpers 36 ausgestaltet sein kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 16 ist im Vergleich zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Freilaufs 16 für jeden Klemmkörper 36 jeweils ein Federelement 44 vorgesehen, das in einer im Außenring 22 vorgesehenen Halteöffnung 52 eingehakt ist. Es ist auch möglich ein zweites Federelement für den Klemmkörper 36 vorzusehen, um beispielsweise eine symmetrische Formgebung zu ermöglichen, welche die Montage erleichtert. Das in Fig. 4 einzeln dargestellte Federelement 44 weist hierzu einen ersten Axialschenkel 54 und einen zweiten Axialschenkel 56 auf, die an unterschiedlichen axialen Seiten des Klemmkörpers 36 anliegen und über ein gebogenes Verbindungsstück 58 miteinander verbunden sind. Das Verbindungsstück 58 ist einer korrespondierenden Aussparung des Klemmkörpers 36 eingesetzt, um eine Federkraft in Umfangsrichtung auf die Führungsfläche 46 des Führungsansatzes 48 zu auszuüben. Der zweite Axialschenkel 56 kann ebenfalls an einer axialen Seite des Führungsansatzes 48 anliegen, um den Klemmkörper 36 relativ zum Führungsansatz 48 auszurichten. Das Federelement 44 kann über einen Hakenschenkel 60 in der Halteöffnung 52 eingehakt sein und gegebenenfalls ebenfalls an einer axialen Seite des Klemmkörpers 36 anliegen.
Bezuaszeichenliste
Starteranordnung
Antriebswelle
Motorblock
Freilauf
Starterkranz
Zahnkranzträger
Außenring
Lager
Dichtring
Lagersitz
äußerer Wellendichtring
innerer Wellendichtring
Innenring
Klemmkörper
Käfig
Finger
Anpressfeder
Federelement
Führungsfläche
Führungsansatz
Rückseite
Halteöffnung
erste Axialschenkel
zweiter Axialschenkel
Verbindungsstück
Hakenschenkel

Claims

Patentansprüche
Freilauf für einen permanent eingespurten Starter eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außenring (22) zur Einleitung eines Startmoments des Starters,
einem Innenring (34) zum Ausieiten des Startmoments an eine Antriebswelle (12), insbesondere Kurbelwelle, einer Brennkraftmaschine (14),
zwischen dem Außenring (22) und dem Innenring (34) angeordneten in Umfangsrich- tung kippbaren Klemmkörpern (36) und
einem an dem Klemmkörper (36) angreifenden Federelement (44) zur Bereitstellung einer nach radial außen gerichteten Druckkraft auf den Klemmkörper (36) gegen den Außenring (22),
wobei der Außenring (22) einen nach radial innen abstehenden Führungsansatz (48) zum Verkippen des Klemmkörpers (36) aufweist.
Freilauf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsansatz (48) eine zum Klemmkörper (36) weisende Führungsfläche (46) aufweist, wobei der Klemmkörper (36) für ein Verklemmen des Außenrings (22) mit dem Innenring (34) an der Führungsfläche (46) entlanggleitbar ist.
Freilauf nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (36) zwischen zwei Führungsansätzen (48) angeordnet ist, wobei die Führungsansätze (48) jeweils aufeinander zu gerichtete Führungsflächen (46, 50) aufweisen, an denen der Klemmkörper (36) für ein Verklemmen des Außenrings (22) mit dem Innenring (34) an den Führungsflächen (46, 50) entlanggleitbar ist.
4. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass auf den Klemmkörper (36) eine Federkraft in Richtung auf den Führungsansatz (48) zu aufgebracht ist.
5. Freilauf nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft in Richtung auf den Führungsansatz (48) zu vom dem Federelement (44) zur Bereitstellung der nach radial außen gerichteten Druckkraft auf den Klemmkörper (36) aufgebracht ist.
6. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (44) auf mindestes zwei Klemmkörper (36), vorzugsweise auf sämtliche Klemmkörper (36), eine Federkraft ausübt.
7. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Klemmkörper (36) ein separates Federelement (44) vorgesehen ist, wobei insbesondere das Federelement (44) in einer im Außenring (22) vorgesehenen Halteöffnung (52) eingehakt ist.
8. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (44) an mindestens einem Klemmkörper (36) und/oder an mindestens einem Führungsansatz (48) an einer axialen Seite, vorzugsweise an beiden axialen Seiten, anliegt.
9. Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein relativ zum Außenring (22) bewegbarer Käfig (38) zum Verkippen der Klemmkörper (36) vorgesehen ist.
10. Starteranordnung zum Starten einer Brennkraftmaschine (14) eines Kraftfahrzeugs, mit einem über einen Freilauf (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an der Brennkraftmaschine (14) angekoppelten Starter, wobei insbesondere der Innenring (34) des Freilaufs (16) durch eine Antriebswelle (12) der Brennkraftmaschine (14) und/oder der Außenring (22) durch einen Starterkranz (18) des Starters ausgebildet ist.
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