DE102007003405A1 - Freilaufriemenscheibe - Google Patents
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- F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
- F16D41/067—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Gegenstand der Erfindung ist eine Freilaufeinrichtung, die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Aggregat, insbesondere einer Riemenscheibe eines Zugmitteltriebs vorgesehen ist. Dabei ist die Freilaufeinrichtung in einem Ringspalt eingesetzt, der radial außen von einer Laufscheibe und radial innen von einer Nabe begrenzt ist. Die Freilaufeinrichtung schließt einen Innenring sowie einen Außenring ein, zwischen denen zur Bildung von Wälzlagern Wälzkörper sowie eine Freilaufkupplung angeordnet sind. Die Einzelteile des Wälzlagers sowie der Freilaufkupplung sind dabei in getrennten Käfigen geführt.
- Hintergrund der Erfindung
- Zugmitteltriebe von Brennkraftmaschinen sind der Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle ausgesetzt, die durch den Verbrennungsverlauf der Brennkraftmaschine verursacht wird. Die Drehungleichförmigkeit erzeugt Wechselmomente im Zugmitteltrieb, die insbesondere durch große Drehmassen von Aggregaten, wie beispielsweise einem Generator oder einem Klimakompressor das Zugmittel des Zugmittelstriebs stark belasten.
- Als Maßnahme die Zugmittelbelastung in den Zugmitteltrieb zu reduzieren, ist aus der
DE 195 11 188 A1 ein Generatorfreilauf bekannt, der in einer Antriebsscheibe des riemengetriebenen Generators integriert ist. Der Generatorfreilauf ist so aufgebaut und in die Antriebsscheibe integriert, dass in einer Beschleunigungsphase des Zugmitteltriebs, die von der Kurbelwelle in das Zugmittel eingeleitete Drehbewegung durch den eingekoppelten Freilauf unmittelbar auf den Generator übertragen wird. Bei einer Eigenverzögerung des Generators, die kleiner ist als eine Verzögerung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bewirkt die bekannte Freilaufeinrichtung eine Entkopplung des Antriebs. Der konkrete Aufbau dieser bekannten Freilaufeinrichtung schließt eine zentrisch positionierte Freilaufkupplung ein, der sich beidseitig unmittelbar Wälzlager anschließen. Bei dieser Anordnung kommt es zu einer unmittelbaren Abstützung der Klemmrollenkäfige mit den Wälzkörperkäfigen. Dieser Aufbau bildet kein bzw. nur ein begrenztes Schmierstoffreservoir der Freilaufeinrichtung. - Zusammenfassung der Erfindung
- Die Problemstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Freilaufeinrichtung zu schaffen, die zur Erzielung einer verbesserten Lebensdauer ein vergrößertes Schmierstoffreservoir einschließt.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen dem Käfig der Freilaufkupplung und den Käfigen der Wälzlager Abstandsnocken vorzusehen. Durch die Abstandsnocken werden definierte Einbaulagen der Freilaufkupplung und der Wälzlager erreicht. Gleichzeitig schaffen diese Abstandsnocken Freiräume, die als Schmierstoffreservoir nutzbar sind, um eine längerfristige Befettung aller Bauteile der Freilaufeinrichtung zu gewährleisten, verbunden mit einer deutlich gesteigerten Lebensdauer und der damit unmittelbar in Verbindungen stehenden Bauteile, wie die Freilauf-Riemenscheibe bzw. der Generator.
- Die Funktionsgrenzen heutiger Aggregatetriebe werden durch die sich vergrößernde Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine, der zunehmenden Generatorleistung und die damit verbundene Zunahme der Massenträgheit des Generatorläufers häufig erreicht bzw. überschritten. Die Auswirkungen auf den Aggregatetrieb sind z. B. erhöhte Schwingungen des Zugmittels, Riemenschlupf und daraus resultierender Verschleiß sowie inakzeptable Ausschläge der Zugmittel-Spannvorrichtung. Lastenhefte heutiger Fahrzeughersteller fordern darüber hinaus eine deutlich gesteigerte Lebensdauer aller verwendeten Aggregate. Diese Forderung ist somit auch auf die Freilaufriemenscheibe des Zugmitteltriebs übertragbar. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Freilaufeinrichtung kann das zur Verfügung stehende Schmierstoffreservoir deutlich, das heißt um mehr als 50% erhöht werden. Durch unmittelbar zwischen der Freilaufkupplung und den Wälzkörpern angeordnete Freiräume kann der Schmierstoff aus dem vergrößerten Reservoir direkt den am stärksten beanspruchten Bauteilen zugeführt werden, was sich positiv auf die Lebensdauersteigerung der Freilaufeinrichtung auswirkt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Freilaufeinrichtung sieht jeweils vier symmetrisch angeordnete Abstandsnocken vor, die beidseitig der Freilaufeinrichtung angeordnet, den Abstand zu den Wälzlagern definieren. Durch vier Abstandsnocken ist sichergestellt, das die jeweiligen Käfige der als auch Stützlager zu bezeichnenden Wälzlager und der Freilaufkupplung exakt positioniert sind und zum anderen ein sich ausreichend großes Schmierstoffreservoir einstellt.
-
- z
- = Anzahl der Fettreservoir (z = 2 → beidseitiges Fettreservoir)
- D
- = Außenlaufbahndurchmesser
- d
- = Innenlaufbahndurchmesser
- hNocke
- = Höhe der Nocke (Tiefe des Fettreservoirs)
- nNocke
- = Anzahl Nocke je Seite
- dNocke
- = Nockendurchmesser
- Für eine Freilaufeinrichtung, deren Außenlaufbahndurchmesser (D) gleich 34 mm und deren Innenlaufbahndurchmesser (d) gleich 28,5 mm beträgt in Verbindung einer Höhe des Abstandsnockens (hN) von 2 mm sowie eines Nockenmessers (dN) von 2 mm, ergibt sich ein Schmierstoffreservoir von 500 mm3 je Seite. Dieses Volumen führt zu einem über 50% erhöhten Schmierstoffreservoir gegenüber bisheriger Freilaufeinrichtungen. Da die Lebensdauer der Freilaufeinrichtung durch die Schmierstoff- bzw. Fettgebrauchsdauer im Freilauf bestimmt wird, stellt sich durch die Erfindung eine deutlich erhöhte Lebensdauer der Freilaufriemenscheibe ein.
- Vorteilhaft ist der Käfig der Freilaufkupplung beidseitig mit axial vorstehenden Abstandsnocken versehen. Die als auch Butzen zu bezeichnenden Abstandsnocken stützen sich am freien Ende an den Käfigen der Wälzlager ab. Alternativ dazu schließt die Erfindung Käfige der Wälzlager ein, die jeweils einseitig axial vorstehende Abstandsnocken einschließen, deren freie Enden an den Käfig der Freilaufkupplung abgestützt sind. Zu Erzielung einer einstückigen Bauweise bietet es sich an, die Abstandnocken an dem Kunststoffkäfig der Freilaufkupplung oder dem Kunststoffkäfig der Wälzkörper anzuspritzen.
- Zur Schaffung einer Baueinheit umfasst die Freilaufeinrichtung einen Innenring sowie einen Außenring, die übereinstimmend spanlos aus Blech hergestellt sind. Die auch als Innenhülse bzw. Außenhülse zu bezeichnenden Bauteile schließen dabei zumindest einen rechtwinklig abgekanteten Bord ein.
- Ein bevorzugter Aufbau sieht vor, dass die Wälzlager der Freilaufeinrichtung jeweils außen an Borden des Außenrings bzw. der Außenhülse axial geführt sind. Eine definierte Einbaulage des Außenrings wird dabei sichergestellt, indem ein Bord des Außenrings an einem Bord des Innenrings abgestützt ist.
- Die kompakte Baueinheit der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung unterstreichend, schließt diese weiterhin Abdichtelemente ein, wodurch das Bauteil, in dem die Freilaufeinrichtung integriert ist keine separate Abdichtung erfordert. Aufgrund des vergrößerten Schmierstoffreservoirs kann durch den erfindungemäßen Aufbau die Abdichtung innerhalb der Freilaufeinrichtung integriert werden. Dazu sind bevorzugt dem Außenring unmittelbar beidseitig Dichtringe zugeordnet. Eine exakte Einbaulage der Dichtringe kann dabei erreicht werden, in dem diese in eine Bördelstufe des Außenrings eingelegt werden, die durch ein nachfolgendes Bördeln des Außenringbordes lagefixiert werden. Im Einbauzustand stützt sich eine elastische Dichtlippe des Dichtrings kraftschlüssig an einer Mantelfläche des Innenrings ab, zur Schaffung einer beidseitig wirksamen Abdichtung der Freilaufeinrichtung.
- Alternativ zu einer innerhalb der Freilaufeinrichtung integrierten Abdichtung bietet es sich an, elastische Abdichtelemente an den freien Enden von den Borden des Außenrings anzuordnen, die einen sich einstellenden Ringsspalt zwischen den Borden des Außenrings und der Mantelfläche des Innenrings wirksam abdichten.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird anhand von 5 Figuren dargestellt, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, welche nachfolgend erläutert werden. Es zeigen:
-
1 in einer Einzelteilzeichnung eine erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung; -
2 die Freilaufeinrichtung in eine Schnittansicht gemäß dem Verlauf 2-2 aus1 ; -
3 eine alternativ zu1 gestaltete Freilaufeinrichtung, in der ein Dichtring integriert ist; -
4 das Detail „X" aus3 in einem vergrößerten Maßstab; -
5 eine Freilaufriemenscheibe im Längsschnitt, in der eine Freilaufeinrichtung bekannter Bauart integriert ist. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Neugestaltung einer Freilaufeinrichtung
1a , die in einer bekannten Freilaufriemenscheibe2 integriert ist, welche in5 in einem Längsschnitt dargestellt ist. Die Freilaufriemenscheibe2 steht beispielsweise mit einem in5 nicht abgebildeten Generator oder einem Klimakompressor in Verbindung. Ein ebenfalls nicht abgebildetes Zugmittel, insbesondere ein Profilriemen verbindet die Freilaufriemenscheibe2 mit einer Antriebsscheibe der Brennkraftmaschine. Ein entsprechendes Layout des Zugmitteltriebs kann beispielsweise der DruckschriftDE 36 10 415 A in3 entnommen werden. Der Aufbau der Freilaufriemenscheibe2 umfasst eine Laufscheibe3 , in deren Aufnahmebohrung4 ein Zwischenring5 eingepresst ist. Ein kreisringförmig gestalteter Einbauraum6 , der außenseitig von dem Zwischenring5 und radial innen von einer Nabe7 begrenzt ist, die zur Aufnahme der Freilaufeinrichtung1a . Über ein Gewinde8 ist die Nabe7 formschlüssig mit einer Eingangswelle17 versehen, die beispielsweise mit einem Generator oder einem Kompressor in Verbindung steht. - Die eine Baueinheit bildende Freilaufeinrichtung
1a schließt einen spanlos hergestellten, die Nabe7 umschließenden Innenring9 ein, sowie einen ebenfalls spanlos hergestellten, dem Zwischenring5 zugeordneten Außenring10 . Die Freilaufeinrichtung1a umfasst eine mittig angeordnete Freilaufkupplung11a , der jeweils seitlich ein Wälzlager12a ,12b zugeordnet ist. Klemmkörper13 der Freilaufkupplung11a wie auch die Wälzkörper14a ,14b der Wälzlager12a ,12b sind in vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Käfigen15 ,16a ,16b formschlüssig eingesetzt und geführt. Der Aufbau der Freilaufeinrichtung1a sieht außerdem vor, dass die Käfige15 ,16a ,16b der Freilaufkupplung11a sowie der Wälzlager12a ,12b gegenseitig abgestützt sind und außenseitig an radial nach innen gerichteten Borden18a ,18b des Außenrings10 geführt sind. Auf der von der Eingangswelle17 abgewandten Seite bildet der Innenring9 einen radial nach außen gerichteten Bord19 , der mit dem endseitigen Bord18a des Außenrings10 zusammenwirkt. - Zur Abdichtung des Einbauraums
6 auf der zur Eingangswelle17 weisenden Seite ist ein in der Laufscheibe3 eingesetzter Dichtring20 vorgesehen, dessen elastische Dichtlippe kraftschlüssig auf einer Mantelfläche22 des Innenrings9 abgestützt ist. Zur Erzielung einer hohen Lebensdauer der Freilaufriemenscheibe2 bzw. wartungsfreien Anordnung der Freilaufeinrichtung1a ist die Größe des Schmierstoffreservoirs innerhalb der Freilaufeinrichtung1a entscheidend. Durch die unmittelbare gegenseitige Abstützung der Käfige15 ,16a ,16b stellt sich jeweils ein nur begrenzter Vorratsraum23a ,23b ein, der mit einem geeigneten Schmierstoff, insbesondere einem Fett gefüllt werden kann. - Die
1 bis4 zeigen neue Gestaltungsmerkmale von Freilaufeinrichtungen1b und1c , wobei eine Vielzahl von Bauelementen der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung1b ,1c mit der in5 abgebildeten Freilaufeinrichtung1a übereinstimmen. Ähnliche Bauteile der Freilaufeinrichtungen sind daher mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich auf die unterschiedlichen Gestaltungsmerkmale. - Die
1 zeigt die Freilaufeinrichtung1b , die abweichend zur der Freilaufeinrichtung1a gemäß5 Käfige25 ,26a ,26b einschließt, die nicht über eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche gegeneinander abgestützt sind. Anstelle dessen sind zwischen den Käfigen25 ,26a ,26b wie in2 verdeutlicht, partiell angeordnete Abstütznocken24a ,24b angeordnet. Vorteilhaft sind diese Abstütznocken24a ,24b einstückig beidseitig an dem Käfig25 der Freilaufkupplung11 angespritzt und stützen sich über das freie Ende an dem Käfig26a ,26b der Wälzlager12a ,12b ab. Aufgrund der versetzten Abstandsnocken24a ,24b bilden sich große für die Freilaufeinrichtung1b , insbesondere für die Freilaufkupplung11 zur Verfügung stehende Schmierstoffreservoirs, wodurch eine erhöhte Lebensdauer der Freilaufeinrichtung1b realisierbar ist. - Die
3 und4 beziehen sich auf die Freilaufeinrichtung1c , die abweichend zu den Freilaufeinrichtungen1a und1b eine integrierte Abdichtung einschließt. Das erfindungsgemäße Konzept, bei dem zwischen der Freilaufkupplung11 und den Wälzlagern12a ,12b Abstütznocken24a ,24b vorgesehen sind ermöglicht innerhalb der Freilaufeinrichtung1c eine Abdichtung zu integrieren. Durch angepasste, d. h. verkürzte Abstütznocken24a ,24b wird ein axialer Freiraum geschaffen, der die Anordnung einer Abdichtung zwischen dem Bord18b und dem Wälzlager12b ermöglicht. Die4 die in einem vergrößerten Maßstab das Detail "X" gemäß3 zeigt, verdeutlich den Aufbau der Abdichtung. Diese umfasst einen Dichtring28 , der in eine Bördelstufe30 eingesetzt wird, bevor anschließend der Bord18b durch ein rechtwinkliges Abkanten geformt wird. Der folglich lagefixierte Dichtring28 bildet innenseitig eine elastische Dichtlippe29 , die kraftschlüssig an der Mantelfläche22 des Innenrings9 abgestützt ist. Der Dichtring21 bewirkt eine wirksame Abdichtung eines sich zwischen dem Bord18a und dem Innenring9 einstellenden Ringspalts31 . -
- 1a
- Freilaufeinrichtung
- 1b
- Freilaufeinrichtung
- 1c
- Freilaufeinrichtung
- 2
- Freilaufriemenscheibe
- 3
- Laufscheibe
- 4
- Aufnahmebohrung
- 5
- Zwischenring
- 6
- Einbauraum
- 7
- Nabe
- 8
- Gewinde
- 9
- Innenring
- 10
- Außenring
- 11
- Freilaufkupplung
- 12a
- Wälzlager
- 12b
- Wälzlager
- 13
- Klemmkörper
- 14a
- Wälzkörper
- 14b
- Wälzkörper
- 15
- Käfig
- 16a
- Käfig
- 16b
- Käfig
- 17
- Eingangswelle
- 18a
- Bord
- 18b
- Bord
- 19
- Bord
- 20
- Dichtring
- 21
- Dichtlippe
- 22
- Mantelfläche
- 23a
- Vorratsraum
- 23b
- Vorratsraum
- 24a
- Abstandsnocken
- 24b
- Abstandsnocken
- 25
- Käfig
- 26a
- Käfig
- 26b
- Käfig
- 27a
- Schmierstoffreservoir
- 27b
- Schmierstoffreservoir
- 28
- Dichtring
- 29
- Dichtlippe
- 30
- Bördelstufe
- 31
- Ringspalt
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19511188 A1 [0003]
- - DE 3610415 A [0022]
Claims (9)
- Freilaufeinrichtung, die zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Aggregat, insbesondere einer Freilaufriemenscheibe (
2 ) eines Zugmitteltriebs, in einem weitestgehend kreisringförmig gestalteten Einbauraum (6 ) zwischen einer Nabe (7 ) und einer Laufscheibe (3 ) integriert ist, wobei die Freilaufeinrichtung (1a ,1b ,1c ) einen Innenring (9 ) und einen Außenring (10 ) umfasst, die jeweils zur Bildung von Wälzlagern (12a ,12b ) Wälzkörper (14a ,14b ), sowie eine Freilaufkupplung (11 ) einschließen, deren Einzelteile jeweils in einem Käfig (15 ,16a ,16b ) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung von einem Schmierstoffreservoir (27a ,27b ) und zur Erzielung definierter Einbaulagen der Wälzlager (12a ,12b ) und der Freilaufkupplung (11 ), zwischen dem Käfig (15 ) der Freilaufkupplung (11 ) und den Käfigen (16a ,16b ) der Wälzlager (12a ,12b ) Abstandsnocken (24a ,24b ) vorgesehen sind. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, die beidseitig der Freilaufkupplung (
11 ) zumindest zwei Abstandsnocken (24a ,24b ) einschließt. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Käfig (
15 ) der Freilaufkupplung (11 ) einstückig mit axial vorstehenden Abstandsnocken versehen ist, deren freie Enden an den Käfigen (16a ,16b ) der Wälzlager (12a ,12b ) abgestützt sind. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Käfige (
16a ,16b ) der Wälzlager (12a ,12b ) jeweils einseitig axial vorstehende Abstandsnocken (24a ,24b ) aufweisen, die mit dem freien Ende an dem Käfig (15 ) der Freilaufkupplung (11 ) abgestützt sind. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4, bei der die axial vorstehenden Abstütznocken (
24a ,24b ) an den aus Kunststoff hergestellten Käfigen (15 , oder16a ,16b ) zur Bildung einer einstückigen Baueinheit angespritzt sind - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, die zur Schaffung einer Baueinheit einen Innenring (
9 ) sowie einen Außenring (10 ) einschließt, die übereinstimmend spanlos aus Blech hergestellt sind, wobei jeder Ring zumindest einen rechtwinklig in Richtung des benachbarten Rings abgekanteten Bord (18a ,18b ,19 ) einschließt. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Wälzlager (
12a ,12b ) über zugehörige Käfige (16a ,16b ) an den Borden (18a ,18b ) des Außenrings (10 ) axial geführt sind und weiterhin der Bord (18a ) des Außenrings mit dem Bord (19 ) des Innenrings (9 ) zusammenwirkt. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, die zur Abdichtung eines sich zwischen dem Außenring (
10 ) und dem Innenring (9 ) einstellenden Ringspaltes (31 ) einen Dichtring (28 ) einschließt. - Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, bei dem zur Abdichtung des Ringspaltes (
31 ) ein unmittelbar mit dem Bord (18b ) des Außenrings (10 ) zusammenwirkendes Dichtelement an der Mantelfläche (22 ) des Innenrings (9 ) abgestützt ist.
Priority Applications (2)
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DE102007003405A DE102007003405A1 (de) | 2007-01-23 | 2007-01-23 | Freilaufriemenscheibe |
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---|---|---|---|
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2007
- 2007-01-23 DE DE102007003405A patent/DE102007003405A1/de not_active Withdrawn
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- 2008-01-09 WO PCT/EP2008/050175 patent/WO2008090018A1/de active Application Filing
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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