DE19616666A1

DE19616666A1 - Freilaufeinrichtung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19616666A1
Application number: DE19616666A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Ing Dr Schustek; Manfred Dipl Ing Ackermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: JPH1037832A; ITMI970820A1; IT1291529B1; GB9706669D0; US5853072A; FR2748066B1; FR2748066A1; GB2312480B; DE19616666B4; GB2312480A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Freilaufeinrich tung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschi nen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Freilaufeinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, einen Freilauf zwischen einem Startermotor der Andrehvorrichtung und einem Starterritzel herbeizuführen, damit beim Anspringen der Brennkraftmaschine ein Überholen des Starter ritzels ohne eine Beschleunigung der Andrehvorrich tung auf unzulässig hohe Drehzahlen möglich ist. Die bekannte Freilaufeinrichtung weist einen topf förmigen Mitnehmer auf, der im Bereich seines Topf bodens mit einer Ankerwelle der Andrehvorrichtung gekoppelt ist. Der Topfrand nimmt - in Umfangsrich tung - in keilförmigen Taschen Klemmstücke auf, die mit einer Nabe zusammenwirken, welche das Ritzel trägt und demgemäß der Brennkraftmaschine zugeord net ist.

Die Klemmstücke werden von Federn mit einer Vor spannkraft beaufschlagt, wodurch aufgrund der Keil form der Taschen sichergestellt wird, daß bei einem Kraftfluß von der Andrehvorrichtung zum Ritzel eine Drehmitnahme und bei einem Kraftfluß von dem Ritzel zur Andrehvorrichtung eine Nichtmitnahme (Ausrück vorgang) erfolgt. Derartige Freilaufeinrichtungen neigen bei hoher Belastung aufgrund eines durch den Druck der Klemmstücke erfolgenden Aufweitens zu ho hem Verschleiß, da die Wandung des Topfrandes auf grund ihrer Anbindung an den Topfboden eine koni sche Form annimmt und ein Linienkontakt zwischen den als Klemmwalzen ausgebildeten Klemmstücken und der Innenseite der Topfrandwandung in einen mehr oder weniger großen Punktkontakt übergeht. Dieses führt zu hoher Flächenpressung und entsprechend starker Abnutzung. Die Standfestigkeit derartiger Freilaufeinrichtungen ist daher begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß der Topfrand zumin dest im Bereich der Klemmstücke keine mechanische Verbindung zum Topfboden aufweist. Hierdurch ist eine Entkopplung der beiden Teile gegeben. Zur Aus bildung eines Kraftflusses von der Andrehvorrich tung zum Ritzel wird Druck auf die Klemmstücke aus geübt. Die Klemmstücke geben diesen Druck an den Topfrand weiter, der sich aufgrund der Entkopplung im Bereich der Klemmstücke so aufweiten kann, daß es nicht - wie im Stand der Technik - zu einer Ver kantung der Rollen kommt, da kein Verkippen relativ zum Topfboden des Mitnehmers auftritt. Die Formu lierung "keine mechanische Verbindung zum Topfbo den" gemäß Anspruch 1 muß nicht bedeuten, daß Topfrand und Topfboden zwei völlig separate Teile sind, sondern schließt auch mit ein, daß eine me chanische Verbindung vorliegen kann, jedoch nicht im unmittelbaren Bereich der Klemmstücke, so daß von den Klemmstücken aufgebrachte Kräfte und durch sie hervorgerufene Verformungen in den jeweiligen Bereich des Topfrandes eingebracht werden, dieser jedoch nicht aufgrund einer Anbindung zum Topfboden zum "Schrägstellen" neigt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß der Topfrand und Topfboden einstückig aus gebildet ist und daß die Entkopplung durch parti elle Einschnitte erreicht ist. Diese partiellen Einschnitte sind insbesondere als Radialeinschnitte vorgesehen. Denkbar sind auch senkrechte Ein schnitte im Topfboden, wobei sowohl radiale als auch senkrechte Einschnitte in jedem Fall im Be reich der Klemmstücke angeordnet sind. Durch die partielle Ausbildung der Einschnitte, also diese nur bereichsweise vorzunehmen, ist gewährleistet, daß sich der Topfrand in radialer Richtung ausdeh nen kann ohne zu kippen.

Insbesondere ist vorgesehen, daß Topfrand und Topf boden als zwei separate Bauteile ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich automatisch eine Entkopplung des Topfrandes von dem Topfboden im Bereich der Klemmstücke.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß der Topfrand von einer Ringwand umgeben ist, die mit dem Topfboden verbunden oder mit dem Topfboden einstückig ausgebildet ist und daß im Be reich der Klemmstücke jeweils ein Freiraum zwischen Topfrand und Ringwand ausgebildet ist. Wird der Topfrand von einer Ringwand vollständig umgeben, gewährleistet der Freiraum zwischen Topfrand und Ringwand, daß sich der Topfrand im Bereich der Klemmstücke ohne Berührung der Ringwand aufweiten kann, das heißt, die Ringwand hält unter Last die gewünschte zylindrische Form bei und es erfolgt auch nicht das erwähnte "Verkippen" der Klemm stücke. In den Bereichen "außerhalb" der Bereiche der Klemmstücke liegt die Ringwand vorzugsweise am Topfrand an.

Insbesondere ist vorgesehen, daß der Freiraum einen vorzugsweise etwa sichelförmigen Grundriß aufweist. Es ist vorteilhaft, wenn der Freiraum durch eine partielle Abflachung des Außenmantels des Topfran des oder durch eine partielle Aufweitung der Ring wand gebildet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß in einem Lager des Topfbodens oder der Nabe eine Ankerwelle der Andrehvorrichtung lagert. Die Ankerwelle kann vorzugsweise ein Sonnenrad ei nes Planetengetriebes tragen, dessen Planetenträger auf Achsbolzen des Mitnehmers lagern.

Ferner ist vorgesehen, daß die Klemmstücke von Klemmwalzen mit vorzugsweise kreisförmigem Quer schnitt gebildet sind.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Aus führungsbeispiel einer Freilaufeinrich tung,

Fig. 2 eine Stirnansicht auf die Freilaufein richtung der Fig. 1, teilweise geschnit ten,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Freilaufein richtung,

Fig. 4 eine Stirnansicht auf die Freilaufein richtung der Fig. 3, teilweise im Schnitt,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Freilaufeinrichtung im Längsschnitt und

Fig. 6 eine Stirnansicht auf das Ausführungsbei spiel der Fig. 5, teilweise geschnitten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine Freilaufeinrichtung 1, die zwischen einer Ankerwelle 2 einer nicht dargestell ten Andrehvorrichtung und einer Abtriebswelle ange ordnet ist, die ein nicht dargestelltes Einspurrit zel aufweist, das im Betrieb der Andrehvorrichtung mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine zusammenwirkt, um diese zu starten. Ist der Start erfolgt, so kann die Drehzahl des Einspurritzels größer als die Drehzahl der Ankerwelle 2 werden, so daß dann die Freilaufeinrichtung 1 in Funktion tritt und eine Entkopplung der Teile vornimmt.

Die Ankerwelle 2 weist einen axialen Fortsatz 4 auf, der in einer Lagerbohrung 5 einer Nabe 27 ge lagert ist. Die Ankerwelle 2 trägt ein Zahnrad 7, das ein Sonnenrad 8 eines Planetengetriebes 9 bil det. Dein Planetengetriebe 9 gehören Planetenträger 10 an, die mit dem Sonnenrad 8 kämmen und auf Achs bolzen 11 lagern. Die Achsbolzen 11 sind in Auf nahmebohrungen 12 eines Mitnehmerteiles 13 gehal ten. Das Mitnehmerteil 13 bildet einen Topfboden 14 eines topfförmig ausgestalteten Mitnehmers 15, der einen vom Topfboden 14 ausgehenden Topfrand 16 auf weist. Der Topfboden 14 und der Topfrand 16 sind einstückig ausgebildet. Zwischen Topfboden 14 und Topfrand 16 sind in Fig. 1 Einschnitte 60 zu er kennen, die in Fig. 2 mit gestrichelter Linie dar gestellt sind. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß ins gesamt vier solcher Einschnitte 60 vorhanden sind. Jeder Einschnitt 60 ist im übergangsbereich zwi schen Topfrand 16 und Topfboden 14 in radialer Richtung eingebracht und befindet sich jeweils im Bereich eines der vier Klemmstücke 25. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß in der vom jeweiligen Ein schnitt 60 gebildeten Fläche das zugehörige Klemm stück 25 liegt und daß die Einschnitte 60 partiell, das heißt bereichsweise, im Mitnehmer 15 ausgebil det sind und eine konkav verlaufende Bogenkontur besitzen. In den übrigen Bereichen ist der Topfbo den mit dem Topfrand durchgehend einstückig ausge bildet. Die Kontur des Einschnittes 60 richtet sich nach dem jeweilig im Herstellungs-Verfahren verwen deten Werkzeug (z. B. Schlitzfräser).

In Fig. 1 ist eine Ringwand 61 gezeigt, die im Querschnitt betrachtet eine C-Kontur aufweist. Der Endbereich 18 der Ringwand 61 bildet somit einen radial nach innen gerichteten Kragen 19. Vor der Montage weist die Ringwand 61 eine im Querschnitt betrachtete L-Form auf, so daß die entsprechenden Bauteile eingebracht werden können. Ist dies er folgt, so wird durch Bördelung die C-Form gebildet und der Endbereich 62 in eine Aussparung 63 des Topfbodens 14 gedrängt. Der Kragen 19 überfängt eine Deckscheibe 31, die sich - ausgehend von der Ringwand 61 - in Richtung auf die Abtriebswelle 3 beziehungsweise die Nabe 27 erstreckt, so daß der Topfrand 16 und auch die Klemmstücke 25 überfangen werden und auf diese Art und Weise positioniert sind.

In Fig. 2 ist ein Freiraum 64 zu erkennen, der sich im Bereich jedes Klemmstücks 25 befindet und zwischen Topfrand 16 und Ringwand 61 ausgebildet ist. Die Darstellung in Fig. 2 zeigt nur ein Klemmstück 25, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt vier Klemmstücke in einem Winkelabstand von 90° angeordnet sind. Dies bedeutet, daß auch vier Freiräume 64 zwischen Topfrand 16 und Ringwand 61 vorgesehen sind. Der Freiraum 64 weist einen vorzugsweise etwa sichelförmigen Grundriß auf. Dies ergibt sich dadurch, daß entweder der Außenmantel 22 des Topfrandes 16 partiell abgeflacht und/oder die Innenmantelfläche 23 der Ringwand 61 partiell verformt und/oder die Ringwand 61 partiell aufge weitet wird. In Fig. 1 ist gezeigt, daß sich der Freiraum 64 über die gesamte Höhe des Topfrandes 16 erstreckt.

Die Innenmantelwand 24 des Topfrandes 16 wirkt mit den Klemmstücken 25 zusammen, die als zylindrische Klemmwalzen 26 ausgebildet sind. Die Längsmittel achsen der Klemmwalzen 26 verlaufen parallel zur Drehachse der Ankerwelle 2. Die Mittelachsen der Achsbolzen 11 verlaufen ebenfalls parallel zur Mit telachse der Ankerwelle 2. Bei dem Ausführungs beispiel der Fig. 1 und 2 sind die Achsbolzen 11 und die Klemmwalzen 26 etwa auf denselben Mittel achsen angeordnet. Zwischen den Klemmwalzen 26 ist die Nabe 27 angeordnet, die eine zylindrische Man telwand 28 aufweist. Die Nabe 27 steht drehfest mit dem Einspurritzel in Verbindung. Vorzugsweise be findet sich zwischen der Deckscheibe 31 und den Klemmwalzen 26 ein Käfigteil 32 für die Klemmwalzen 26. Gemäß Fig. 2 sind im Topfrand 16 keilförmig ausgestaltete Aufnahmetaschen 29 für die Klemmwal zen 26 ausgebildet, wobei die Klemmwalzen 26 mit tels Spiraldruckfedern 30 etwa tangential zur Drehachse der Ankerwelle 2 beaufschlagt werden.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6 ist die Nabe 27 der Freilaufeinrichtung 1 am Ende der Abtriebswelle 3 einstückig mit dieser ausgebil det, auf welche das nicht dargestellte Einspurrit zel in bekannter Weise über ein Steilgewinde mit tels eines Einrückmagneten der Startvorrichtung axial einrückbar ist.

Es ergibt sich folgende Funktion: Treibt im Kupp lungszustand des Freilaufes 1 die Ankerwelle 2 über das Planetengetriebe 9 den Mitnehmer 15 an, so wer den durch die sich einstellenden Kräfte die Klemm walzen 26 in die sich verengenden Aufnahmetaschen 29 gedrängt, wodurch sie eine Radialkraft auf den Topfrand 16 ausüben und insgesamt ein Kraftüber tragsweg ausgebildet wird. Der Topfrand 16 kann sich elastisch planparallel Aufweiten in Richtung auf die Innenmantelfläche 23 der Ringwand 61. Da durch, daß sich zwischen Topfrand 16 und Ringwand 61 jeweils im Bereich der Klemmwalzen 26 der Freiraum 64 befindet, ist es dem Topfrand 16 mög lich, sich auszudehnen, ohne daß eine Berührung der Ringwand 61 in diesem Bereich erfolgt. Da aufgrund der Einschnitte 60 im jeweiligen Bereich der Klemm stücke 25 keine direkte mechanische Verbindung vom Topfboden 14 vorliegt, ist eine Schrägstellung des Topfrands 16 vermieden. Bei allen Lastzuständen be hält die Ringwand 26 die gewünschte zylindrische Form bei. Diese "ungehinderte" Ausdehnung des Topfrandes 16 sorgt für eine optimale Krafteinlei tung und Kraftübertragung, ohne daß ein kegelförmi ges Aufweiten des topfförmigen Mitnehmers 15 er folgt, so daß eine Linienkraftbeaufschlagung der Klemmwalzen 26 auch unter extremen Betriebszustän den der Freilaufeinrichtung 1 erhalten bleibt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist im wesentlichen ebenso wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ausgebildet, so daß nachstehend nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Diese bestehen darin, daß - über den Umfang gesehen - beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 vier Klemm walzen 26 vorgesehen sind, während beim Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 3 und 4 nur drei Klemm walzen 26 und auch nur drei Achsbolzen 11 in 120° Win kelteilung angeordnet sind. Achsbolzen 11 und Klemmwalzen 26 sind hierbei um eine 45° Winkeltei lung versetzt zueinander angeordnet, wie sich dies aus Fig. 4 ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind den drei Klemmwalzen jeweils der entsprechende Einschnitt 60 zugeordnet, wie bereits bei dem Bei spiel der Fig. 1 und 2 beschrieben. Gleichfalls ist im Bereich der Kleininwalzen 26 jeweils der Freiraum 64 angeordnet. Zur Funktion des Ausfüh rungsbeispiels der Fig. 3 und 4 wird auf die Be schreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 sind die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 1 und 2 verwendet, es wird daher auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen. Nachstehend wird ebenfalls nur auf die Unterschiede beider Ausführungsbeispiele eingegan gen.

In Fig. 5 ist gezeigt, daß der Topfrand 16 und der Topfboden 14′ als zwei separate Teile ausgebildet sind. In Fig. 5 ist die Ringwand 61 einstückig mit dem Topfboden 14′ ausgebildet. Rechtwinklig zu dem Topfboden 14′ ist ein Lageransatz 33 vorgesehen, der dem Lager 17 der Nabe 27 zugeordnet ist.

Die Achsbolzen 11 sind - wie in Fig. 6 gezeigt - winkelversetzt zu den Klemmwalzen 26 angeordnet.

Dadurch können die Achsbolzen 11 - wie die Klemm walzen 26 - bis in den Topfrand 16 hineinragen und in Aufnahmebohrungen 34 eingreifen. Sie durchgrei fen ferner ebenfalls Aufnahmebohrungen 12 des Topf bodens 14′. Somit ergibt sich eine wesentlich kür zere axiale Baulänge der Freilaufeinrichtung 1.

Aufgrund der Zweiteilung von Topfrand 16 und Topf boden 14′ ist bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 kein Einschnitt vorzusehen, da sich hierbei auto matisch eine Entkopplung von Topfboden 14′ und Topfrand 16 ergibt. Diese Entkopplung wirkt gleich wie die Einschnitte 60 in Fig. 1 bis 4. Gleich falls sind Freiräume 64 vorgesehen, die sich im Be reich der Klemmwalzen 26 befinden.

In den Ausführungsbeispielen ist die Nabe 27 der Freilaufkupp lung einstückig am Ende einer Antriebswelle ausgebildet, auf welche das nicht dargestellte Einspurritzel in bekannter Weise über ein Steilgewinde der Abtriebswelle mittels eines Einrück magneten der Startvorrichtung axial einrückbar ist.

Claims

1. Freilaufeinrichtung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen, mit einem der Andrehvorrich tung zugeordneten, topfförmigen Mitnehmer, der einen Topfrand und einen Topfboden aufweist, wobei der Topfrand über Klemmstücke mit einer der Brenn kraftmaschine zugeordneten Nabe zusammenwirkt, da durch gekennzeichnet, daß der Topfrand (16) zumin dest im Bereich der Klemmstücke (25) keine mechani sche Verbindung zum Topfboden (14, 14′) aufweist.

2. Freilaufeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß Topfrand (16) und Topfboden (14) einstückig ausgebildet sind und daß die Entkopplung durch partielle Einschnitte (60) ausgebildet ist.

3. Freilaufeinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Topfrand (16) und Topfboden (14′) als zwei separate Bauteile ausgebildet sind.

4. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfrand (16) von einer Ringwand (61) umgeben ist, die mit dem Topfboden (14) verbunden oder mit dem Topfboden (14′) einstückig ausgebildet ist und daß im Bereich der Klemmstücke (25) jeweils ein Freiraum (64) zwischen Topfrand (16) und Ringwand (61) ausgebildet ist.

5. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (64) einen vorzugsweise etwa sichelförmi gen Grundriß aufweist.

6. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (64) durch partielle Abflachung des Außen mantels (22) des Topfrandes (16) oder durch parti elle Aufweitung der Ringwand (61) gebildet ist.

7. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lager (35) des Topfbodens (14) oder der Nabe (27) eine Ankerwelle (2) der Andrehvorrichtung ge lagert ist.

8. Freilaufeinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstücke (25) von Klemmwalzen (26) mit kreisför migem Querschnitt gebildet sind.