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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einem radial
inneren Antriebselement und einem radial äußeren Antriebselement sowie
einem zwischen dem inneren Antriebselement und dem äußeren Antriebselement
angeordneten Freilauf.
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Eine
derartige Antriebseinheit ist beispielsweise aus der
DE 199 14 529 als Riemenscheibeneinheit
mit einer Freilaufkupplung bekannt. Um das Rutschen eines Riemens
auf der Riemenscheibe als äußerem Antriebselement
zu verhindern, ist zwischen Freilauf und äußerem Antriebselement ein Gummiteil
angeordnet.
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Aus
der
DE 195 35 889 ist
eine Freilaufkupplung für
einen Lichtmaschinenantrieb bekannt. Zur Übertragung axialer Kräfte ist
beiderseits des Freilaufs jeweils ein Radiallager vorgesehen, das
jeweils zwischen innerem und äußerem Antriebselement
angeordnet ist.
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Nachteilig
an Antriebseinheiten nach Stand der Technik ist, dass diese axiale
Schwingungen nahezu ungedämpft
und unelastisch übertragen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Antriebselement
bereitzustellen, das zumindest eine teilweise Schwingungsentkopplung zwischen
innerem und äußerem Antriebselement
ermöglicht.
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Dieses
Problem wird gelöst
durch eine Antriebseinheit mit einem radial inneren Antriebselement
und einem radial äußeren Antriebselement
sowie einen zwischen dem inneren Antriebselement und dem äußerem Antriebselement
angeordneten Freilauf, wobei das innere Antriebselement und das äußere Antriebselement
axial gegeneinander verschiebbar sind. Die axiale Verschiebbarkeit
kann durch einen Freiheitsgrad in axialer Richtung oder vorzugsweise
eine elastische Verbindung erfolgen. Durch die axiale Verschiebbarkeit
erfolgt – abhängig von
einer Federsteifigkeit und ggf. Dämpfung eines Verbindungsmittels
zwischen den beiden Antriebselementen – eine zumindest teilweise
Entkoppelung des inneren und äußeren Antriebselementes.
Die Antriebseinheit ist bevorzugt eine Riemenscheibeneinheit, wobei
das äußere Antriebselement
eine Scheibe, insbesondere Riemenscheibe, und das innere Antriebselement
eine Nabe zur Montage an einer Welle, beispielsweise einer Kurbelwelle
oder mit der Kurbel welle in Wirkverbindung stehenden Welle einer
Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges. Die Nabe kann dabei auch unmittelbar
einstückig
mit einer Welle verbunden sein.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Freilauf Nabenseitig mit mindestens einem
Federelement, das in axialer Richtung elastisch ist, mit der Nabe
verbunden ist. Der Freilauf ist dann fest, z. B. form- oder reibschlüssig, mit
der Scheibe verbunden. Der Freilauf umfasst vorzugsweise einen Freilaufträger, der über das
Federelement mit der Nabe verbunden ist. Vorzugsweise ist des Weiteren
vorgesehen, dass der Freilaufträger
mindestens eine Nase umfasst und die Nabe mindestens eine Nase umfasst, zwischen
denen das Federelement angeordnet ist. Das Federelement ist vorzugsweise
eine Blattfeder, wobei die Blattfeder vorzugsweise in der Scheibenebene
drehbeweglich mit der Nabe und/oder dem Freilaufträger verbunden
ist. Die drehbewegliche Lagerung umfasst vorzugsweise ein Drehgelenk,
wobei das Drehgelenk bevorzugt einen Bolzen, insbesondere einen
Nietbolzen, umfasst. Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass zwischen
Nabe und Freilaufträger
ein drehbewegliches Lager angeordnet ist. Das drehbewegliche Lage
kann vorzugsweise ein Gleitlager oder ein Wälzlager sein.
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Alternativ
ist auch eine geometrische Umkehr möglich, so dass der Freilauf
scheibenseitig mit mindestens einem Federelement, das in axialer
Richtung elastisch ist, mit der Scheibe verbunden ist. Der Freilauf
ist dann fest mit der Nabe verbunden. In dieser alternativen Variante
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Antriebseinheit einen Freilaufträger umfasst,
der über
das Federelement mit der Scheibe verbunden ist. Weitere Ausgestaltungen
dieser geometrischen Umkehr sind entsprechend der vorteilhaften
Ausgestaltungen, wie sie in den Unteransprüchen für die Variante mit dem nabenseitigen
Federelement genannt sind, möglich.
Alternativ kann der Freilauf auch mit Nabe und Scheibe jeweils über elastische
Elemente verbunden sein.
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Die
axiale Schwingungsentkopplung wird bei der vorliegenden Erfindung
durch axial weiche Elemente, die jedoch in Umfangsrichtung vergleichsweise
steif sind, ermöglicht.
Der axial notwendige Bauraum entspricht bisherigen Lösungen nach
Stand der Technik, es sind also keine konstruktiven Änderungen
bei einem Ersatz z.B von Riemenscheiben mit Freilauf nach Stand
der Technik notwendig.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Freilaufs;
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2 das
Ausführungsbeispiel
der 1 in der Draufsicht.
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1 zeigt
einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit, 2 zeigt
das Ausführungsbeispiel
in der Draufsicht. Eine Nabe 1 als radial inneres Antriebselement
kann mit einer nicht dargestellten Welle verbunden werden. Die Nabe 1 umfasst
dazu in bekannter Art und Weise beispielsweise eine Innenverzahnung 2,
die in einen Wellensitz 3 übergeht, der weiter in eine
Lochscheibe 4 mit einer Bohrung 5 übergeht,
so dass die Nabe 1 beispielsweise mit einem Stehbolzen,
auf den eine Mutter aufgeschraubt werden kann, mit der nicht dargestellten
Welle zur Übertragung
eines Drehmomentes verbunden werden kann. Alternativ ist es möglich, dass
die Nabe 1 und die Welle einstückig gefertigt sind, die Nabe
also ein unmittelbar einstückig
an die Welle angeformtes Bauteil dieser ist. An der Nabe 1 sind
nabenseitige Nasen 6 ausgebildet, die mit einer Bohrung 7 versehen
sind. Die Nasen 6 der Nabe 1 sind gegenüber einem
im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 1a der Nabe 1 in
einem Winkel von 90° radial
nach außen
sich erstreckend angeordnet. Radial außerhalb der Nabe 1 ist
ein Freilaufträger 8 angeordnet,
an den freilaufträgerseitige
Nasen 9 angeformt sind. Die Nasen 9 sind gegenüber einem
Grundkörper 8a,
der eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, radial nach
außen
in einem Winkel von etwa 90° gebogen.
In die Nasen 9 sind jeweils Bohrungen 10 eingebracht.
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Die
Nasen 6 und 9 sind in etwa in der gleichen radialen
Ebene zueinander angeordnet und sind mit Blattfedern 11 als
Federelemente jeweils abwechselnd miteinander verbunden. Es ist
also jeweils eine Nabenseitige Nase 6 mit einer freilaufträgerseitigen
Nase 9 verbunden. Dazu weisen die Blattfedern 11 jeweils
zwei Bohrungen 12 auf, so dass durch die Bohrungen 12 und
jeweils einer Bohrung 7 der Nabenseitigen Nase 6 bzw.
eine Bohrung 10 der freilaufträgerseitigen Nase 9 ein
Nietbolzen 13 angeordnet ist. Die Nietbolzen 13 sind
jeweils in der Lage, radial auf diese wirkende Kräfte zu übertragen,
mithin Kräfte
in Umfangsrichtung der Nabe 1 bzw. des Freilaufträgers 8.
Die Steifigkeit der Blattfedern 11 in Umfangsrichtung ist
dabei sehr groß,
die Biegesteifigkeit in axialer Richtung der Drehachse 19 ist
vergleichsweise gering. Durch die Blattfedern 11 ist es
möglich, ein
Drehmoment zwischen Nabe 1 und Freilaufträger 8 zu übertragen,
wobei der Freilaufträger 8 gegenüber der
Nabe 1 in axialer Richtung gegen die Federkraft der Blattfedern 11 verschoben
werden kann.
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Zwischen
Nabe 1 und Freilaufträger 8 ist
ein Gleitlager 14 angeordnet, dies kann beispielsweise eine
Kunststoffbuchse sein. Die Buchse kann über eine nicht näher dargestellte
Klemmverbindung oder Schraubverbindung oder dergleichen mit dem
Freilaufträger 8 verbunden
sein oder kann in diesen eingepresst sein. Radial außerhalb
des Freilaufträgers 8 schließt sich
ein Freilauf 15 an, wobei eine Innenschale 16 sowohl
in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung kraftschlüssig mit
dem Freilaufträger 8 verbunden
ist und eine Außenschale 17 entsprechend
in axialer wie radialer Richtung kraftschlüssig mit einer Riemenscheibe 18 als
radial äußeres Antriebselement
verbunden ist. Der Freilauf 15 hat die Aufgabe, in einer
Drehrichtung ein Drehmoment zwischen Nabe 1 und Riemenscheibe 18 zu übertragen, in
die andere Drehrichtung eine möglichst
freie Relativdrehung zwischen beiden zu erlauben. Der Freilauf 15 kann
in beliebiger Weise wie im Stand der Technik bekannt ausgebildet
sein.
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Statt
Nietbolzen 13 können
hier auch Schraubbolzen oder dergleichen verwendet werden. Die Riemenscheibe 18 kann
alternativ auch beispielsweise ein Zahnrad oder ein sonstiges beliebiges
rotierendes Bauteil sein und wird hier deshalb allgemein als Scheibe
bezeichnet. Die axiale Federsteifigkeit zwischen Nabe 1 und
Freilaufträger 8 und
damit die axiale Federsteifigkeit zwischen Nabe 1 und Riemenscheibe 18 ist
abhängig
von der Geometrie der Blattfedern 11. Je schlanker die
Blattfedern 11 sind, dies bedeutet, je höher das
Verhältnis
des Abstandes der Bohrung 12 zum Querschnitt der Blattfedern 11 ist,
desto geringer ist die Steifigkeit. Die Steifigkeit der Blattfedern 11 wird
also wie die Steifigkeit eines Balkens bestimmt. Statt Blattfedern 11 könnten hier
auch andere Federelemente verwendet werden. Beispielsweise könnten die
Nasen 6 und 9 auch in axialer Richtung zur Deckung
gebracht werden und zwischen beiden Schraubenfedern Gummipuffer oder
dergleichen angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiels
verfügt
die Nabe 1 und der Freilaufträger 8 jeweils über drei
Nasen, hier kann die Anzahl der Nasen aber auch anders gewählt werden, beispielsweise
jeweils zwei Nasen, oder jeweils vier, fünf oder mehr Nasen.
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- 1
- Nabe
- 2
- Innenverzahnung
- 3
- Wellensitz
- 4
- Lochscheibe
- 5
- Bohrung
- 6
- Nase
- 7
- Bohrung
- 8
- Freilaufträger
- 9
- Nase
- 10
- Bohrung
- 11
- Blattfeder
- 12
- Bohrungen
- 13
- Nietbolzen
- 14
- Gleitlager
- 15
- Freilauf
- 16
- Innenschale
- 17
- Außenschale
- 18
- Riemenscheibe
- 19
- Drehachse