DE102011086185A1

DE102011086185A1 - Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler

Info

Publication number: DE102011086185A1
Application number: DE201110086185
Authority: DE
Inventors: Dimitri SIEBER; Maximilian Bossecker; Alexander Rose
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Eine Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler weist einen mit einer Antriebswelle mittelbar und unmittelbar verbindbaren Eingangsflansch zum Einleiten eines Drehmoments und einen mit einem Riemenscheibenentkoppler verbindbaren Ausgangsflansch auf. In Kraftflussrichtung zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch ist ein Übertragungsring angeordnet, wobei der Übertragungsring in axialer Richtung und in Umfangsrichtung relativ zu dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch bewegbar ist. Der Übertragungsring ist derart ausgestaltet, dass die Übertragungsrichtung eines zu übertragenden Drehmoments zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch mit Hilfe des Übertragungsrings über zwei angeschrägte Reibpaarungen, insbesondere eine reibschlüssige Konusverbindung und/oder eine reibschlüssige Rampenverbindung, erfolgt. Durch die zwei angeschrägten Reibpaarungen können die Reibungsflächen zwischen dem Eingangsflansch und dem Übertragungsring sowie zwischen dem Übertragungsring und dem Ausgangsflansch entsprechend groß ausgestaltet sein, so dass ein großes Drehmoment mit einer geringen Geräuschemission übertragen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler, mit dessen Hilfe in einer gewünschten Übertragungsrichtung ein Drehmoment einer Antriebswelle, insbesondere eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, übertragen werden kann, während in einer Gegenrichtung eine Drehmomentübertragung unterbrochen werden kann.
Aus WO 2009/054919 A1 ist ein Riemenscheibenentkoppler mit einer Freilaufeinrichtung bekannt, bei der die Freilaufeinrichtung über eine in Umfangsrichtung verlaufende ebene Reibfläche eines Übertragungsrings der Freilaufeinrichtung mit einer Riemenscheibe reibschlüssig gekoppelt werden kann. Die hierfür erforderliche Normalkraft wird bereitgestellt durch in Umfangsrichtung verlaufende Rampen zwischen dem Übertragungsring und einem entsprechend geformten mit einer Antriebswelle verbindbaren Eingangsflansch. Bei einer unerwünschten Drehrichtung gleiten die Rampen gegen eine Federkraft derart aufeinander ab, dass die axiale Erstreckung des Übertragungsrings und des Eingangsflanschs abnimmt und die Normalkraft zwischen dem Übertragungsring und der Riemenscheibe aufgehoben wird. Bei einer gewünschten Übertragungsrichtung verdreht die Feder den Übertragungsring relativ zu dem Eingangsflansch, so dass die die axiale Erstreckung des Übertragungsrings und des Eingangsflanschs zunimmt und die Normalkraft zwischen dem Übertragungsring und der Riemenscheibe aufgebaut wird.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Geräuschentwicklung von Freilaufeinrichtungen für einen Riemenscheibenentkoppler zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler zu schaffen, der eine geringere Geräuschentwicklung der Freilaufeinrichtung ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler weist einen mit einer Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Eingangsflansch zum Einleiten eines Drehmoments und einen mit einem Riemenscheibenentkoppler verbindbaren Ausgangsflansch auf. In Kraftflussrichtung zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch ist ein Übertragungsring angeordnet, wobei der Übertragungsring in axialer Richtung und in Umfangsrichtung relativ zu dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch bewegbar ist. Der Übertragungsring ist derart ausgestaltet, dass in Übertragungsrichtung ein zu übertragendes Drehmoment zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch mit Hilfe des Übertragungsrings über zwei angeschrägte Reibpaarungen, insbesondere eine reibschlüssige Konusverbindung und/oder eine reibschlüssige Rampenverbindung, erfolgt.
Durch die Reibpaarungen zwischen dem Übertragungsring und dem Eingangsflansch sowie zwischen dem Übertragungsring und dem Ausgangsflansch kann eine hinreichende Drehmomentübertragung sichergestellt werden. Dadurch, dass an beiden Kontaktstellen des Übertragungsrings mit dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch die Reibpaarungen angeschrägt sind, das heißt unter einem Winkel von > 0° und < 90° zu einer in radialer Richtung verlaufenden Querschnittsfläche der Freilaufeinrichtung angeordnet, kann die reibschlüssige Kontaktfläche der Reibpaarungen im Vergleich zur axialen Projektion der Reibfläche erhöht werden. Die angreifenden Reibungskräfte können sich dadurch über eine größere Fläche verteilen, so dass die lokal auftretenden Kräfte reduziert werden können. Geräuschentwicklungen können dadurch verringert oder sogar eliminiert werden. Gleichzeitig ermöglichen die angeschrägten Reibpaarungen ein reibschlüssiges Sperren des Übertragungsrings zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch bei einer Drehbewegung in Übertragungsrichtung und einen automatischen Freilauf entgegen der Übertragungsrichtung. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Eingangsflanschs größer als die Drehgeschwindigkeit des Ausgangsflanschs in die Übertragungsrichtung ist, kann der Übertragungsring von einer der angeschrägten Reibpaarungen in axialer Richtung wegbewegt werden, bis der Übertragungsring an der anderen Reibpaarung ankommt, wodurch beide Reibpaarungen wirksam werden und einen Drehmoment übertragen können. Insbesondere kann der Übertragungsring sich zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch verkeilen. In dem Fall, dass die Drehgeschwindigkeit des Eingangsflanschs im Vergleich zum Ausgangsflansch in Übertragungsrichtung kleiner ist, kann der Übertragungsring sich derart in Umfangsrichtung verdrehen, dass der axiale Raumbedarf einer der Reibpaarungen verringert wird. Dadurch ist es möglich, dass eine der Reibpaarungen wirkungslos wird und die Übertragung eines Drehmoments durch den so erreichten Freilauf unterbrochen wird.
Der Eingangsflansch kann beispielsweise mit einer Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, direkt oder indirekt verbunden werden. Der Eingangsflansch kann beispielsweise mit einer Nabe verbunden sein, wobei die Nabe insbesondere zur direkten Verbindung mit der Antriebswelle ausgestaltet ist. Beispielsweise kann die Nabe mit Presspassung auf ein axiales Ende der Antriebswelle aufgepresst werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Nabe mit einem geeigneten Befestigungsmittel, beispielsweise einer Schraubenverbindung, mit der Antriebswelle befestigt werden. Über den Ausgangsflansch kann das von der Freilaufeinrichtung übertragende Drehmoment in einen Riemenscheibenentkoppler eingeleitet werden. Hierbei kann der Ausgangsflansch der Freilaufeinrichtung mit einem Eingangsflansch des Riemenscheibenentkoppplers zusammenfallen. Der Ausgangsflansch der Freilaufeinrichtung kann beispielsweise in direkten Kontakt mit einem Drehschwingungsdämpfers, beispielsweise einer Bogenfeder, des Riemenscheibenentkoppplers stehen. Dadurch, dass die Freilaufeinrichtung in Kraftflussrichtung zwischen der Antriebswelle und dem Riemenscheibenentkoppler angeordnet ist, braucht der Riemenscheibenentkoppler nur dann Drehschwingungen der Antriebswelle zu dämpfen, wenn tatsächlich eine Drehmomentübertragung gewünscht ist. In einer Situation, in welcher eine Drehmomentübertragung nicht gewünscht ist, beispielsweise wenn eine Riemenscheibe des Riemenscheibenentkoppplers mit einer höheren Drehgeschwindigkeit als die Antriebswelle dreht, wird durch die Freilaufeinrichtung ein Freilauf bereitgestellt, so dass der Riemenscheibenentkoppler keine Drehschwingungen der Antriebswelle dämpfen muss. Dadurch können unnötige Geräuschentwicklungen des Riemenscheibenentkoppplers vermieden werden. Insbesondere weist der Übertragungsring sowohl eine Reibfläche für die erste Reibpaarung als auch eine Reibfläche für die zweite Reibpaarung auf. Die Reibflächen für die Reibpaarungen können insbesondere an in axialer Richtung voneinander wegweisenden Stirnseiten des Übertragungsrings vorgesehen sein. Besonders bevorzugt sind die beiden Reibpaarungen in unterschiedliche Koordinatenrichtungen angeschrägt. Dadurch ist es möglich genau eine angeschrägte Reibpaarung für das axiale Verschieben des Übertragungsrings vorzusehen, während die andere angeschrägte Reibpaarung lediglich eine möglichst große Reibfläche zur Übertragung des zu übertragenden Drehmoments bereitstellen kann.
Insbesondere ist zwischen dem Ausgangsflansch und dem Übertragungsring eine reibschlüssige Rampenverbindung und zwischen dem Eingangsflansch und dem Übertragungsring eine reibschlüssige Konusverbindung ausgebildet. Die Rampenverbindung weist insbesondere eine Mehrzahl von Rampen auf, die insbesondere in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind die mehreren Rampen auf einem gleichen Radius zu einer Drehachse der Freilaufeinrichtung angeordnet. Die einzelnen Rampen sind insbesondere tangential und/oder in Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Rampen sind insbesondere im Vergleich zu einer radial verlaufenden Schnittebene der Freilaufeinrichtung in axialer Richtung angeschrägt, wobei sich die Dicke der Rampe in tangentialer Richtung und/oder Umfangsrichtung ändert. Die Rampen können als in tangentialer Richtung und/oder Umfangsrichtung wirkende Keile ausgestaltet sein. Durch die reibschlüssige Rampenverbindung kann bei einem Reibkontakt der Übertragungsring in axialer Richtung wegbewegt werden, so dass der Rampenring mit der Konusverbindung in Wirkverbindung gelangen kann. Die reibschlüssige Konusverbindung weist insbesondere ineinander in Kontakt bringbare Reibflächen auf, welche die Kontur der Mantelfläche eines Kegelstumpfes aufweisen. Insbesondere sind beide Reibflächen der Konusverbindung als Positivform bzw. Negativform eines Kegelstumpfes ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders große Reibfläche, welche die Übertragung eines großen Drehmoments bei geringer Geräuschentwicklung ermöglicht. Entgegen der Übertragungsrichtung, das heißt wenn der Freilauf wirksam ist, kann die Konusverbindung ein hinreichend großes Rückschlagmoment auf den Übertragungsring ausüben, so dass der Übertragungsring auch gegen eine wirkende Federkraft von dem Eingangsflansch weggedrückt werden oder durchrutschen kann. Durch dieses Rückschlagmoment kann der Übertragungsring sich an der Rampenverbindung derart abstützen, dass der Übertragungsring an der Rampenverbindung in Umfangsrichtung in eine Position verdreht wird, in welcher die Rampenverbindung in axialer Richtung eine geringere Erstreckung aufweist.
Vorzugsweise bildet die Rampenverbindung zwischen einer Rampenreibfläche und einer radial verlaufenden Schnittebenen in Umfangsrichtung einen Winkel α aus, wobei die Konusverbindung zwischen einer Konusreibfläche und einer radial verlaufenden Schnittebene in radialer Richtung einen Winkel β ausbildet, wobei für das Verhältnis von β/α 4,0 ≤ β/α ≤ 1,0, insbesondere 3,0 ≤ β/α ≤ 1,1, vorzugsweise 2,0 ≤ β/α ≤ 1,2 und besonders bevorzugt 1,5 ≤ β/α ≤ 1,3 gilt. Dadurch, dass der Winkel β signifikant größer als der Winkel α ist, kann eine sich selbst verstärkende Normalkraft bei wirksam werdenden Reibpaarungen erreicht werden. Der Übertragungsring kann dadurch zwischen dem Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch verkeilt werden, ohne dass der Übertragungsring in axialer Richtung ausweichen kann. Dies ermöglicht eine im Wesentlichen verlustfreie Drehmomentübertragung mit Hilfe der Freilaufeinrichtung in Übertragungsrichtung.
Besonders bevorzugt weist die Rampenverbindung ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement zum Ausüben einer Normalkraft auf die Konusverbindung mit Hilfe des Übertragungsrings auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass mit Hilfe des Federelements, beispielsweise einer Spiralfeder oder Blattfeder, der Übertragungsring in eine Position gedrückt werden kann, in welcher auch bei geringen anliegenden Drehmomenten eine Drehmomentübertragung ermöglicht wird. Gleichzeitig kann durch das Federelement eine Dämpfungswirkung erreicht werden, so dass ein Anschlagen des Übertragungsrings an dem Ausgangsflansch in Umfangsrichtung vermieden oder zumindest gedämpft werden kann. Eine Geräuschentwicklung der Freilaufeinrichtung, insbesondere bei starken Lastwechseln, kann dadurch vermieden oder zumindest reduziert werden.
Insbesondere ist mit dem Eingangsflansch ein weiterer Eingangsflansch verbunden, wobei der Ausgangsflansch zwischen dem Eingangsflansch und dem weiteren Eingangsflansch angeordnet ist, wobei zwischen dem weiteren Eingangsflansch und dem Ausgangsflansch ein weiterer Übertragungsring angeordnet ist. Dies ermöglicht es das einzuleitende Drehmoment nicht allein über den Eingangsflansch sondern auch über den weiteren Eingangsflansch mit Hilfe des weiteren Übertragungsrings an den Ausgangsflansch weiterzuleiten. Insbesondere ist es möglich beide axialen Stirnseiten des Ausgangsflanschs zu Drehmomentübertragung zu nutzen. Dadurch das ist es insbesondere möglich die zur Drehmomentübertragung nutzbaren Reibflächen signifikant zu erhöhen, insbesondere zu verdoppeln. Dies ermöglicht es auch besonders hohe Drehmomente geräuscharm zu übertragen.
Vorzugsweise ist der weitere Übertragungsring entsprechend, insbesondere symmetrisch, zum Übertragungsring ausgeformt. Für den Übertragungsring und dem weiteren Übertragungsring können somit gleiche Werkzeuge verwendet werden, die eine entsprechend kostengünstige Herstellung ermöglichen. Insbesondere kann zwischen dem weiteren Übertragungsring und dem Ausgangsring eine weitere reibschlüssige Rampenverbindung und zwischen dem weiteren Übertragungsring und dem weiteren Eingangsflansch eine weitere reibschlüssige Konusverbindung ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der weitere Übertragungsring in Umfangsrichtung, insbesondere um 90° ± 5°, versetzt zum Übertragungsring angeordnet. Dies ermöglicht es beispielsweise zwischen den Übertragungsringen und dem Ausgangsflansch anzuordnende Federelemente in Umfangsrichtung zueinander versetzt anzuordnen, so dass geringe Wandstärken des Ausgangsflanschs vermieden sind. Insbesondere können die Federelemente derart zueinander versetzt angeordnet sein, dass kein Teil des jeweiligen Federelements gegenüberliegend zu einem Teil des anderen Federelements angeordnet ist. Entsprechende Aufnahmetaschen für die Federelemente können dadurch an Positionen angeordnet werden, wo sie die Aufnahmetaschen für das andere Federelement nicht beeinträchtigen können.
Besonders bevorzugt ist der Eingangsflansch mit dem weiteren Eingangsflansch über ein koaxial zu einer Drehachse der Freilaufeinrichtung angeordnetes Befestigungsmittel, insbesondere genau eine Zentralverschraubung, verbunden. Dies ermöglicht es einen Teil des zu übertragenden Drehmoments über das Befestigungsmittel, insbesondere im Wesentlichen mittig, in axialer Richtung durch die Freilaufeinrichtung hindurch zu leiten und von der von der Antriebswelle weggewandten axialen Seite der Freilaufeinrichtung an den Ausgangsflansch zu übertragen. Der Ausgangsflansch und die Übertragungsringe können eine entsprechend große ausgestaltete Öffnung aufweisen, um das Befestigungsmittel beziehungsweise einen entsprechenden Ansatz des Eingangsflansch und/oder des weiteren Eingangsflanschs durch den Ausgangsflansch und die Übertragungsringe hindurch führen zu können. Insbesondere ist es möglich mit genau einer Verschraubung die Eingangsflansche miteinander zu verbinden und dadurch axiale Anschläge für die Übertragungsringe auszubilden. Die Freilaufeinrichtung kann dadurch einfach als einzelne Baueinheit mit einem Riemenscheibenentkoppler und/oder mit einer Antriebswelle verbunden werden.
Insbesondere ist mit dem Eingangsflansch der Freilaufeinrichtung ein Dämpferelement, insbesondere Gummitilger, zur Drehschwingungsdämpfung der Antriebswelle verbunden. Da die Bewegung des Eingangsflanschs mit der Bewegung der Antriebswelle korrespondiert, ist es nicht erforderlich das Dämpferelement direkt mit der Antriebswelle zu verbinden. Stattdessen ist es möglich das Dämpferelement mit dem Eingangsflansch unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über den weiteren Eingangsflansch, zu verbinden und über den Eingangsflansch eine Dämpfung der Drehschwingungen der Antriebswelle zu erreichen. Durch die Dämpfungswirkung des Dämpferelements kann die Intensität plötzlicher Lastwechsel gedämpft werden, wodurch Geräuschemissionen der Freilaufeinrichtung reduziert werden können.
Die Erfindung betrifft ferner einen Riemenscheibenentkoppler zum Dämpfen von Drehschwingungen einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Riemenscheibe zum Antrieb eines Zugmittels, insbesondere Zugriemens, und einem Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Entkoppler für Drehschwingungen, zur Übertragung eines von der Antriebswelle eingeleiteten Drehmoments an die Riemenscheibe. Ferner ist eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und der Antriebswelle positionierbar ist. Der Ausgangsflansch der Freilaufeinrichtung wirkt mit dem Drehschwingungsdämpfer zur Drehmomentübertragung zusammen. Mit Hilfe der Freilaufeinrichtung ist es möglich die Übertragung unerwünschter Drehmomente zu unterbrechen, so dass der Riemenscheibenentkoppler nur Drehschwingungen zu dämpfen braucht, die von der Riemenscheibe an ein Zugmittel, beispielsweise Flachriemen oder Zahnriemen, übertragen werden sollen. Die Geräuschentwicklung des Riemenscheibenentkoppplers kann dadurch reduziert werden.
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:
1: eine schematische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen vereinfacht dargestellten Freilaufeinrichtung,
2: eine schematische Schnittansicht eines Riemenscheibenentkopplers mit einer erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung,
3: eine schematische perspektivischen Ansicht der in 1 dargestellten Freilaufeinrichtung im zusammengesetzten Zustand,
4: eine schematische Seitenansicht der Freilaufeinrichtung aus 3,
5: eine schematische Schnittansicht der Freilaufeinrichtung aus 4 entlang der Linie A-A,
6: eine schematische Schnittansicht der Freilaufeinrichtung aus 4 entlang der Linie B-B und
7: eine schematische Schnittansicht der Freilaufeinrichtung aus 6 entlang der Linie C-C.
Die in 1 dargestellte Freilaufeinrichtung 10 weist einen Eingangsflansch 12 auf, der über einen axial abstehenden Ansatz 14 mit Hilfe einer Zentralschraube 16 mit einem weiteren Eingangsflansch 18 drehfest verbunden werden kann. Zwischen dem Eingangsflansch 12 und dem weiteren Eingangsflansch 18 ist ein Ausgangsflansch 20 angeordnet, der an dem axialen Ansatz 14 des Eingangsflanschs 12 gelagert sein kann. Zwischen dem Eingangsflansch 12 und dem Ausgangsflansch 20 ist ein Übertragungsring 22 angeordnet, der ebenfalls an dem Ansatz 14 des Eingangsflanschs 12 gelagert sein kann. Entsprechend ist zwischen dem weiteren Eingangsflansch 18 und dem Ausgangsflansch 20 ein weiterer Übertragungsring 24 angeordnet, der ebenfalls an dem Ansatz 14 des Eingangsflanschs 12 gelagert sein kann. Zwischen dem Eingangsflansch 12 und dem Übertragungsring 22 ist eine angeschrägte Reibpaarung vorgesehen, die als reibschlüssige Konusverbindung 26 ausgestaltet ist. Entsprechend ist zwischen dem weiteren Eingangsflansch 18 und dem weiteren Übertragungsring 24 eine angeschrägte Reibpaarung vorgesehen, die ebenfalls als reibschlüssige Konusverbindung 26 ausgestaltet ist. Die Konusverbindungen 26 sind in radialer Richtung angeschrägt.
Zwischen dem Übertragungsring 22 und dem Ausgangsflansch 20 sowie zwischen dem weiteren Übertragungsring 24 und dem Ausgangsflansch 20 sind jeweils angeschrägte Reibpaarungen vorgesehen, die als reibschlüssige Rampenverbindung 28 ausgestaltet sind. Die Rampenverbindung 28 weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte Rampen 30 auf, die in Umfangsrichtung angeschrägt sind. Je nach Relativbewegung des jeweiligen Übertragungsrings 22, 24 an dem Ausgangsflansch 20 kann der jeweilige Übertragungsring 22, 24 von dem Ausgangsflansch 20 in axialer Richtung wegbewegt werden. Bei einer umgekehrten Relativbewegung kann der jeweilige Übertragungsring 22, 24 an den Rampen 30 derart abgleiten, dass die gesamte axiale Erstreckung des Ausgangsflanschs 20 mit dem jeweiligen Übertragungsring 22, 24 reduziert werden kann. In dieser Position kann der jeweilige Übertragungsring 22, 24 den Reibschluss mit dem zugeordneten Eingangsflansch 12, 18 verlieren, so dass ein Freilauf bereitgestellt wird.
Mit Hilfe von als Spiralfedern ausgestalteten Federelementen 32 könne die jeweiligen Übertragungsringe 22, 24 in eine gewünschte Relativlage in Umfangsrichtung relativ zum Ausgangsflansch 20 gedrückt werden, wobei die Übertragungsringe 22, 24 aufgrund der an einander abgleitenden Rampen 30 in eine definierte axiale Relativlage zum Ausgangsflansch 20 gedrückt werden. Insbesondere können die Federelemente 32 die Übertragungsringe 22, 24 in einen Reibkontakt mit dem jeweiligen Eingangsflansch 12, 18 bringen, so dass auch bei geringen anliegenden Drehmomenten die Konusverbindung 26 ein Drehmoment an den Ausgangsflansch 20 übertragen kann. Die Federelemente 32 können in entsprechende Taschen 34 eingesetzt sein, die durch den Ausgangsflansch 20 und/oder den jeweiligen Übertragungsring 22, 24 ausgebildet sein können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Taschen 34 teilweise von dem Ausgangsflansch 20 ausgebildet, und in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet, so dass ein besonders geringe Wandstärke in axialer Richtung im Bereich der Taschen 34 vermieden ist.
Bei dem in 2 dargestellten Riemenscheibenentkoppler 36 weist die Freilaufeinrichtung 10 zusätzlich einen mit den Eingangsflanschen 12, 18 mit Hilfe der Zentralschraube 16 verbundenen Gummitilger 38 auf. Der Gummitilger 38 ist gemeinsam mit dem Eingangsflansch 12 und dem weiteren Eingangsflansch 18 mit Hilfe der Zentralschraube 16 mit einer Nabe 40 verbunden, wobei die Nabe 40 beispielsweise auf eine nicht dargestellte Antriebswelle, beispielsweise eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, aufgepresst werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel greift der Ausgangsflansch 20 der Freilaufeinrichtung 10 direkt an einem Drehschwingungsdämpfer des Riemenscheibenentkoppplers 36 an, wobei der Drehschwingungsdämpfer im dargestellten Ausführungsbeispiel als Bogenfeder 42 ausgestaltet ist um Drehschwingungen der Antriebswelle zu entkoppeln oder zumindest zu dämpfen. Die Bogenfeder 42 ist in einem Aufnahmeraum 44 einer Riemenscheibe 46 angeordnet, der mit Hilfe eines Deckels 48 abgedeckt ist. Die Riemenscheibe 46 ist mit Hilfe eines Radialgleitlagers 50 und eines Axialgleitlagers 52 an der Nabe 40 relativ drehbar abgestützt. Der insbesondere mit der Riemenscheibe 46 verpresste Deckel 48 ist über ein Lagerring 54 radial und axial abgestützt, wobei der Lagerring 54 über eine Tellerfeder 56 abgestützt ist. Wenn die Nabe 40 in Übertragungsrichtung eine höhere Drehgeschwindigkeit um eine Drehachse 58 der Freilaufeinrichtung 10 aufweist, kann über die Bogenfeder 42 ein Drehmoment an die Riemenscheibe 46 übertragen werden, um beispielsweise Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise Kraftstoffpumpe, Ölpumpe, Klimaanlagenbelüftung und Ähnliches, mit Hilfe eines Zugmittels antreiben zu können. Falls die Riemenscheibe 46 in Übertragungsrichtung eine höhere Drehgeschwindigkeit um die Drehachse 58 als die Nabe 40 aufweist, ergibt sich durch die Freilaufeinrichtung 10 automatisch ein Freilauf, so dass ein unbeabsichtigtes Abbremsen der Nebenaggregate vermieden wird.
Bei dem in 3 und 4 dargestellten Zustand der Freilaufeinrichtung 10 wird von der Freilaufeinrichtung 10 ein Freilauf bereitgestellt. Die Übertragungsringe 22, 24 sind relativ zum Ausgangsflansch 20 in Umfangsrichtung derart verdreht, das die Rampen 30 besonders stark in das jeweilige Bauteil hineinragen, so dass die gesamte Erstreckung der Übertragungsringe 22, 24 und des Ausgangsflanschs 20 reduziert ist. Dadurch ergibt sich zwischen den Übertragungsringen 22, 24 und den Eingangsflanschen 12, 18 ein Spalt 60, so dass die Konusverbindung zwischen den Eingangsflanschen 12, 18 und dem jeweiligen Übertragungsring 22, 24 nicht mehr wirksam ist. Eine Drehmomentübertragung von den Eingangsflansche 12, 18 an die Übertragungsringe 22, 24 ist dadurch unterbrochen. Wie in 4 dargestellt, weisen die einzelnen Rampen 30 der Rampenverbindung 28 zwischen ihren Rampenreibflächen 62 und einer radial verlaufenden Schnittebene 64 einen Winkel α auf, um dem die Rampenreibfläche 62 angeschrägt ist.
Wie in 5 und 6 dargestellt, können die Federelemente 32 innerhalb der Taschen 34 an jeweils einem Fortsatz 66 des Ausgangsflansch 20 und des jeweiligen Übertragungsrings 22, 24 anliegen. Die Fortsätze 66 können auch durch eine Dimensionierung der Tasche 34 innerhalb des Ausgangsflanschs 20 und/oder innerhalb des jeweiligen Übertragungsrings 22, 24 ausgebildet sein. Die Fortsätze 66 können insbesondere eine Begrenzung der jeweiligen Tasche 34 darstellen.
Wie in 7 dargestellt, weist die Konusverbindung 26 eine Konusreibfläche 68 auf, die um einen Winkel β in axialer Richtung gegenüber der radial verlaufenden Schnittebene 64 geneigt angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel β doppelt so groß wie der Winkel α gewählt, so dass sich die Übertragungsringe 22, 24 bei der Übertragung eines Drehmoments zwischen den jeweiligen Eingangsflansch 12, 18 und dem Ausgangsflansch 20 verkeilen können. Bei einer Relativbewegung entgegen der Übertragungsrichtung können die Übertragungsringe 22, 24 an den Konusreibflächen 68 der reibschlüssigen Konusverbindung 26 durchrutschen. Die Federkraft der Federelemente 32 ist hierzu nicht so hoch gewählt, dass in dieser Situation ein Reibschluss der reibschlüssigen Konusverbindung 26 hergestellt ist.
Bezugszeichenliste

10: Freilaufeinrichtung
12: Eingangsflansch
14: Ansatz
16: Zentralschraube
18: weiterer Eingangsflansch
20: Ausgangsflansch
22: Übertragungsring
24: Weiterer Übertragungsring
26: Konusverbindung
28: Rampenverbindung
30: Rampe
32: Federelement
34: Tasche
36: Riemenscheibenentkoppler
38: Gummitilger
40: Nabe
42: Bogenfeder
44: Aufnahmeraum
46: Riemenscheibe
48: Deckel
50: Radialgleitlager
52: Axialgleitlager
54: Gleitring
56: Tellerfeder
58: Drehachse
60: Spalt
62: Rampenreibfläche
64: Schnittebene
66: Fortsatz
68: Konusreibfläche

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

WO 2009/054919 A1 [0002]

Claims

Freilaufeinrichtung für einen Riemenscheibenentkoppler (36), mit einem mit einer Antriebswelle mittelbar oder unmittelbar verbindbaren Eingangsflansch (12) zum Einleiten eines Drehmoments, einem mit einem Riemenscheibenentkoppler (36) verbindbaren Ausgangsflansch (20), einem in Kraftflussrichtung zwischen dem Eingangsflansch (12) und dem Ausgangsflansch (20) angeordneten Übertragungsring (22), wobei der Übertragungsring (22) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung relativ zu dem Eingangsflansch (12) und dem Ausgangsflansch (20) bewegbar ist, wobei der Übertragungsring (22) derart ausgestaltet ist, dass in Übertragungsrichtung ein zu übertragendes Drehmoment zwischen dem Eingangsflansch (12) und dem Ausgangsflansch (20) mit Hilfe des Übertragungsrings (22) über zwei angeschrägte Reibpaarungen, insbesondere eine reibschlüssige Konusverbindung (26) und/oder eine reibschlüssige Rampenverbindung (28), erfolgt.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgangsflansch (20) und dem Übertragungsring (22) eine reibschlüssige Rampenverbindung (28) und zwischen dem Eingangsflansch (12) und dem Übertragungsring (22) eine reibschlüssige Konusverbindung (26) ausgebildet ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenverbindung (28) zwischen einer Rampenreibfläche (62) und einer radial verlaufenden Schnittebene (64) in Umfangsrichtung einen Winkel α ausbildet, wobei die Konusverbindung (26) zwischen einer Konusreibfläche (68) und einer radial verlaufenden Schnittebene (64) in radialer Richtung einen Winkel β ausbildet, wobei für das Verhältnis von β/α 4,0 ≤ β/α ≤ 1,0, insbesondere 3,0 ≤ β/α ≤ 1,1, vorzugsweise 2,0 ≤ β/α ≤ 1,2 und besonders bevorzugt 1,5 ≤ β/α ≤ 1,3 gilt.
Freilaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenverbindung (28) ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement (32) zum Ausüben einer Normalkraft auf die Konusverbindung (26) mit Hilfe des Übertragungsrings (22) aufweist.
Freilaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Eingangsflansch (12) ein weiter Eingangsflansch (18) verbunden ist, wobei der Ausgangsflansch (20) zwischen dem Eingangsflansch (12) und dem weiteren Eingangsflansch (18) angeordnet ist, wobei zwischen dem weiteren Eingangsflansch (18) und dem Ausgangsflansch (20) ein weiterer Übertragungsring (24) angeordnet ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Übertragungsring (24) entsprechend, insbesondere symmetrisch, zum Übertragungsring (22) ausgeformt ist.
Freilaufeinrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Übertragungsring (24) in Umfangsrichtung, insbesondere um 90° ± 5°, versetzt zum Übertragungsring (22) angeordnet ist.
Freilaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsflansch (12) mit dem weiteren Eingangsflansch (18) über ein koaxial zu einer Drehachse (58) der Freilaufeinrichtung (10) angeordnetes Befestigungsmittel (16), insbesondere genau eine Zentralverschraubung, verbunden ist.
Freilaufeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Eingangsflansch (12) ein Dämpferelement, insbesondere Gummitilger (38), zur Drehschwingungsdämpfung der Antriebswelle verbunden ist.
Riemenscheibenentkoppler zum Dämpfen von Drehschwingungen einer Antriebswelle (22), insbesondere Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Riemenscheibe (46) zum Antrieb eines Zugmittels, insbesondere Zugriemens, einem Drehschwingungsdämpfer (42), insbesondere Entkoppler für Drehschwingungen, zur Übertragung eines von der Antriebswelle eingeleiteten Drehmoments an die Riemenscheibe (46) und einer zwischen dem Drehschwingungsdämpfer (42) und der Antriebswelle positionierbaren Freilaufeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ausgangsflansch (20) der Freilaufeinrichtung (10) mit dem Drehschwingungsdämpfer (42) zur Drehmomentübertragung zusammenwirkt.