DE10063989B4

DE10063989B4 - Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE10063989B4
Application number: DE10063989.5A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Nagaya; Hiroo Kiko; Masakazu Domoto
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: US6471023B2; DE10063989A1; JP4339475B2; JP2001187931A; US20010006138A1

Abstract

Freilaufkupplung aufweisend:
einen Innenring (1),
einen Außenring (2), der koaxial um den Innenring (1) angeordnet und im Verhältnis zum Innenring 1) drehbar angebracht ist, mindestens ein Lager (3) mit einer Vielzahl von Rollelementen (3a), die für eine Rollbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) in einer Ebene orthogonal zu einer Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2)angeordnet sind, und einen zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2)angeordneten Käfig (3b) für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2) zur Befestigung der Vielzahl von Rollelementen (3a), damit diese ihre Rollbewegung ausführen können, wobei das Lager die Innen- und Außenringe (1,2) im Verhältnis zueinander drehbar so abstützt, daß die Vielzahl von Rollelementen so rollen, daß der Käfig (3b) in der gleichen Richtung wie die relative Umdrehung des Außenrings (2) bei einer geringeren relativen Umdrehungsgeschwindigkeit als derjenigen des Außenrings (2) rotiert und
eine Kupplungsvorrichtung (4) mit einer Vielzahl von Nockenelementen (4a), angeordnet für eine Pendelbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) in einer Ebene orthogonal zur Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1, 2), jedoch abweichend von der Ebene, in der die Rollelemente (3a) des Lagers (3) angeordnet sind, und einen Käfig (4b), angeordnet zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2), zur Befestigung der Vielzahl von Nockenelementen (4a), damit diese ihre Pendelbewegung ausführen können, wobei die Kupplungsvorrichtung (4) die Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) durch Kippbewegung der Vielzahl der Nockenelemente (4a) in einer Richtung zur Verkeilung zwischen Innen- und Außenringen (1,2)während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe (1,2) in ihrer Verriegelungsrichtung bewirkt und die Drehmomentübertragung durch Kippbewegung der Vielzahl von Nockenelementen (1,2)entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) während der relativen Drehbewegung der Innen- und Außenringe (1,2) in ihrer Freigaberichtung blockiert,
wobei der Käfig (4b) der Kupplungsvorrichtung (4) gemeinsam mit dem Lagerkäfig (3b) rotiert,
wobei das Nockenelement (4a) der Kupplungsvorrichtung (4) und das Rollelement (3a) des zumindest einen Lagers (3) derart angeordnet sind, daß das Rollelement (3a) in axialer Richtung neben dem Nockenelement (4a) liegt,
wobei in der Kupplungsvorrichtung (4) das Nockenelement (4a) gleitbar mit einer Außenperipherie des Innenrings (1) bzw. einer Innenperipherie des Außenrings (2) in Berührung ist und zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2) direkt verkeilt wenn der Innenring (1) und der Außenring (2) eine relative Umdrehungsbewegung in Verriegelungsrichtung ausführen, und
wobei das Lager (3) einen Lager-Innenring (6) und einen Lager-Außenring (7) zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2) enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplung zur Ausführung oder Blockierung der Drehmomentübertragung zwischen Innen- und Außenringen durch Pendelbewegung von Nockenelementen entsprechend einer relativen Umdrehungsrichtung der Innen- und Außenringe und betrifft insbesondere Maßnahmen zur Reduzierung der Drehzahl, mit der die Nockenelemente am Innenring gleiten.
Wie beispielsweise in der JP S61-228 153 A beschrieben, ist bekannt, daß bei einem Hilfseinrichtungs-Antriebsgerät für die Drehmomentübertragung von einer Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors auf einen Anker einer Hilfseinrichtung mittels eines Kraftübertragungsriemens eine Freilaufkupplung in einem Drehmomentübertragungsweg des Hilfseinrichtungs-Antriebsgeräts angeordnet ist, um geringfügige Schwankungen in der Drehmoment-Winkelgeschwindigkeit aufzunehmen, die aus einem Explosionshub des Motors resultieren, wodurch die Belastung des Kraftübertragungsriemens reduziert wird. Insbesondere bewirkt die Freilaufkupplung die Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf den Anker der Hilfseinrichtung während einer Periode zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringfügigen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit und die Blockierung der Übertragung des Trägheitsdrehmoments des Ankers auf die Kurbelwelle während einer Periode abnehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringfügigen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit. Insbesondere wenn es sich bei der Hilfseinrichtung um eine Drehstromlichtmaschine handelt, besitzt deren Anker ein hohes Trägheitsdrehmoment, und deshalb ist die Wirkung einer Reduzierung der Riemenbelastung signifikant.
Aus der DE 196 40 608 A1 ist eine Einwegkupplung bekannt, bei der ein Klemmkörperfreilauf gezeigt ist. Ähnliche Freilaufkupplungen sind beispielsweise in DE 24 37 412 B2 , JP H11- 72 127 A, JP H11- 218 144 A, US 3 938 632 A , US 2 383 595 A , DE 68 04 112 U und DE 195 46 584 A1 beschrieben.
Es folgt eine Beschreibung einer herkömmlichen Freilaufkupplung unter Verweis auf beispielartige, in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheiben, die jeweils durch Einbau einer Freilaufkupplung in eine Riemenscheibe gebildet werden. Solche in eine Freilaufkupplung integrierte Riemenscheiben beinhalten zwei bekannte Typen: einen ersten Typ mit im Verhältnis zueinander drehbaren Innen- und Außentragringen b, c zu einem einzelnen Lager a, wie in 13 dargestellt; und einen zweiten Typ mit im Verhältnis zueinander drehbaren Innen- und Außentragringen b, c zu zwei axial nebeneinanderliegenden Lagern a, a, wie in 14 dargestellt. Bei beiden Typen liegt das Lager a neben einer Kupplungsvorrichtung f, die dadurch gebildet wird, daß eine Vielzahl von Klemmkörpern d, d, ... als Nockenelemente in einem Käfig e festgehalten werden, um deren Kippbewegung in demselben zu ermöglichen.
Während einer Periode zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringfügigen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit wird jeder Klemmkörper d der Kupplungsvorrichtung f, wenn der Außenring c in Verriegelungsrichtung (in 15 im Uhrzeigersinn) eine relative Drehbewegung ausführt, gemäß 15 im Uhrzeigersinn gekippt und zwischen dem Innen- und dem Außenring b, c verkeilt, so daß es zu einer Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen b, c kommt. Auf der anderen Seite wird während einer Periode abnehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringfügigen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit jeder Klemmkörper d, wenn der Außenring c in Freigaberichtung (in 15 gegen den Uhrzeigersinn) eine relative Drehbewegung ausführt, entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Ringen, d.h. in 15 gegen den Uhrzeigersinn, gekippt, um so auf den Innen- und Außenringen b, c zu gleiten, daß die Innen- und Außenringe b, c leerlaufen, wodurch die Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen b, c blockiert wird. Um solche Verhaltensweisen zu implementieren, werden mit den Nockenoberflächen der Innen- und Außenringe b, c in Kontakt befindliche Flächen jedes Klemmkörpers in Nockenoberflächen umgeformt, so daß die Kipprichtung des Klemmkörpers je nach Richtung der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe b, c verändert wird.
Bei einer solchen herkömmlichen Freilaufkupplung mit Klemmkörpern als Nockenelementen bewirken die eigentlichen Klemmkörper d, d, ... jedoch während des Leerlaufs (relative Umdrehung in Freigaberichtung) der Innen- und Außenringe b, c keine gleichen Gleitbewegungen zwischen den Innen- und Außenringen b, c. Insbesondere wenn die Geschwindigkeit der relativen Umdrehung des Außenrings c gegenüber dem Innenring b mit V1 und die Geschwindigkeit der relativen körperlichen Bewegung jedes Klemmkörpers d um den Innenring b mit V2 bezeichnet wird, entsteht das Verhältnis V1 = V2. Dementsprechend gleitet jeder Klemmkörper d nur am Innenring b, der ein Element mit geringem Drehmomentwiderstand ist.
Deshalb wird unter Betriebsbedingungen mit einer Vielzahl von Leerlaufbewegungen, z.B. im Fall eines Hilfseinrichtungs-Antriebsgeräts für Fahrzeugmotoren, die innerhalb des hohen Motordrehzahlbereichs häufige Beschleunigungs- und Verlangsamungsvorgänge durchmachen, an der Nockenoberfläche jedes Klemmkörpers d, der über dessen andere Teile mit dem Innenring b in Kontakt steht, ein übermäßiger Abrieb bewirkt. Deshalb wird es auch an der Nockenoberfläche des Innenrings b wahrscheinlich zu fortschreitendem Abrieb kommen. Infolge dieser Phänomene verringert sich die Funktionshaltbarkeit der Kupplung schnell.
Eine Hauptaufgabe dieser Erfindung im Rahmen einer Freilaufkupplung für die Herstellung und Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen Innen- und Außenringen durch Pendelbewegung von Nockenelementen in einer Kupplungsvorrichtung, während die Innen- und Außenringe im Verhältnis zueinander über ein Lager rotieren, besteht darin, übermäßigen Abrieb nur an der Nockenoberfläche jedes mit der Nockenoberfläche des Innenrings in Kontakt stehenden Nockenelements und fortschreitenden Abrieb an der Nockenoberfläche des Innenrings zu vermeiden, indem jedes Nockenelement auch auf dem Außenring gleitet und die Gleitgeschwindigkeit jedes Nockenelements am Innenring beim Leerlauf der Innen- und Außenringe mittels einer Drehbewegung eines Lagerkäfigs reduziert wird, was zu einer verbesserten Funktionshaltbarkeit der Kupplung führt.
Die Aufgabe wird durch die Lehre gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Um obige Aufgabe zu lösen, lenken die Erfinder die Aufmerksamkeit auf den Lagerkäfig, der eine relative Drehbewegung in der gleichen Richtung wie die relative Drehbewegung des Außenrings bei einer geringeren relativen Umdrehungsgeschwindigkeit als der des Außenrings ausführt, und beabsichtigen eine Gleitbewegung jedes Nockenelements auch auf dem Außenring zur Reduzierung der Gleitgeschwindigkeit jedes Nockenelements am Innenring, indem der Käfig des Lagers mit dem Käfig der Kupplungsvorrichtung verbunden wird, um zu bewirken, daß die Geschwindigkeit der relativen körperlichen Bewegung jedes Nockenelements um den Innenring geringer ist als die relative Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Freilaufkupplung, die folgendes enthält: einen Innenring; einen Außenring, der koaxial um den Innenring angeordnet und im Verhältnis zum Innenring drehbar angebracht ist; ein Lager mit einer Vielzahl von Rollelementen, die für eine Rollbewegung zwischen den Innen- und Außenringen in einer Ebene orthogonal zu einer Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe angeordnet sind, und einen zwischen den Innen- und Außenringen angeordneten Käfig für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe zur Befestigung der Vielzahl von Rollelementen, damit diese ihre Rollbewegung ausführen können, wobei das Lager die Innen- und Außenringe im Verhältnis zueinander drehbar so abstützt, daß die Vielzahl von Rollelementen so rollen, daß der Käfig in der gleichen Richtung wie die relative Umdrehung des Außenrings bei einer geringeren relativen Umdrehungsgeschwindigkeit als derjenigen des Außenrings rotiert; und eine Kupplungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Nockenelementen, angeordnet für eine Pendelbewegung zwischen den Innen- und Außenringen in einer Ebene orthogonal zur Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe, jedoch abweichend von der Ebene, in der die Rollelemente des Lagers angeordnet sind, und einen Käfig, angeordnet zwischen den Innen- und Außenringen für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe, zur Befestigung der Vielzahl von Nokkenelementen, damit diese ihre Pendelbewegung ausführen können, wobei die Kupplungsvorrichtung die Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen durch Kippbewegung der Vielzahl der Nockenelemente in einer Richtung zur Verkeilung zwischen Innen- und Außenringen während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe in ihrer Verriegelungsrichtung bewirkt und die Drehmomentübertragung durch Kippbewegung der Vielzahl von Nockenelementen entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen während der relativen Drehbewegung der Innen- und Außenringe in ihrer Freigaberichtung blockiert.
Weiterhin ist der Käfig der Kupplungsvorrichtung in einem gemeinsamen Umdrehungsverhältnis mit dem Lagerkäfig verbunden.
Bei der obigen Bauweise sind die Innen- und Außenringe der Freilaufkupplung im Verhältnis zueinander drehbar an dem Lager angebracht, wobei die Rollelemente des Lagers für die Rollbewegung des Käfigs zwischen den Innen- und Außenringen befestigt sind. Wenn der Freilaufkupplung ein Drehmoment zugeführt wird, so daß Innen- und Außenringe im Verhältnis zueinander rotieren, pendelt jedes Nockenelement der Kupplungsvorrichtung je nach Richtung der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe in normaler oder umgekehrter Richtung hin und her, um die Drehmomentübertragung zwischen Innen- und Außenringen zu bewirken oder zu blockieren. In anderen Worten: Während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe in Verriegelungsrichtung kippt jedes Nockenelement in einer Richtung zur Verkeilung zwischen den Innen- und Außenringen, um zwischen diesen eine Drehmomentübertragung zu bewirken. Im Gegensatz dazu kippt jedes Nockenelement während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe in Freigaberichtung entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen, um deren Leerlauf zu bewirken und dadurch die Drehmomentübertragung zwischen diesen zu blockieren.
Wenn jedes Nockenelement entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen beiden Ringen während der Umdrehung beider Ringe in Freigaberichtung kippt, erzeugt die relative Umdrehung beider Ringe zwischen jedem Nockenelement und dem Innenring und zwischen jedem Nockenelement und dem Außenring einen Widerstand gegen das Drehmoment. In einem solchen Fall kann jedes Nokkenelement, da der zwischen jedem Nockenelement und dem Innenring erzeugte Widerstand gegen das Drehmoment kleiner ist als der zwischen jedem Nockenelement und dem Außenring erzeugte Widerstand, die Tendenz zeigen, nur am Innenring zu gleiten, d.h. sich körperlich bei im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit wie der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings um den Innenring zu bewegen.
Bei dieser Bauweise rollen jedoch die Rollelemente des Lagers so, daß der Lagerkäfig in der gleichen Richtung wie derjenigen der relativen Umdrehung des Außenrings bei einer geringeren Umdrehungsgeschwindigkeit als der des Außenrings rotiert. Deshalb wird jedes Nockenelement in der Kupplungsvorrichtung durch den Käfig der Kupplungsvorrichtung dazu veranlaßt, sich körperlich um den Außenring entgegen der Richtung der relativen Umdrehung des Außenrings zu bewegen, d.h. in einer Richtung, in der die relative Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings reduziert wird. Infolgedessen gleitet jedes Nokkenelement auch am Außenring, und die Gleitgeschwindigkeit jedes Nockenelements am Innenring wird reduziert. Daher kommt es statt eines Abriebs jedes Nockenelements durch das Gleiten nur an einem Innenring bei jedem Nockenelement zu Abrieb infolge des Gleitens sowohl am Innen- als auch am Außenring. Dies verhindert einen übermäßigen Abrieb der mit dem Innenring in Kontakt stehenden Oberfläche jedes Nockenelements während des Leerlaufs von Innen- und Außenring und den fortschreitenden Abrieb der Nockenoberfläche des Innenrings, so daß die Funktionshaltbarkeit der Kupplung verbessert wird.
Bei der obigen Bauweise kann die Freilaufkupplung ein Lagerpaar einschließen und dieses Lagerpaar kann jeweils auf beiden axialen Seiten der Kupplungsvorrichtung angeordnet sein, und der Käfig der Kupplungsvorrichtung kann mit wenigstens einem der Käfige beider Lager in einem gemeinsamen Umdrehungsverhältnis verbunden sein.
Bei dieser Konstruktion rotiert der Käfig der Kupplungsvorrichtung während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe in Freigaberichtung gemeinsam mit wenigstens einem der Käfige beider Lager. Infolgedessen können die gleichen Wirkungen und Abläufe erreicht werden.
Die Freilaufkupplung kann in einem Drehmomentübertragungsweg zur Übertragung des Drehmoments einer Kurbelwelle, die mit geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit infolge eines Explosionshubs eines Fahrzeugmotors rotiert, auf eine Eingangswelle einer Hilfseinrichtung über einen Kraftübertragungsriemen vorgesehen sein.
Bei dieser Konstruktion rotiert die Kurbelwelle des Fahrzeugmotors mit geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit infolge des Explosionshubs des Motors. Während einer Periode zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit überträgt die Freilaufkupplung das Drehmoment der Kurbelwelle auf die Eingangswelle der Hilfseinrichtung. Andererseits blockiert die Freilaufkupplung während einer Periode abnehmender Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bei geringen Schwankungen in deren Winkelgeschwindigkeit die Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und der Hilfseinrichtung, um eine Übertragung des Trägheitsdrehmoments des Ankers der Hilfseinrichtung auf die Kurbelwelle zu verhindern.
Bei der obigen Konstruktion ist der Innenring bevorzugt entweder mit der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors oder der Eingangswelle der Hilfseinrichtung verbunden, und der Außenring ist bevorzugt in einem gemeinsamen Umdrehungsverhältnis mit einem Riemenscheibenteil vorgesehen, um den Kraftübertragungsriemen darum herum zu führen.
Bei dieser Konstruktion ist der Riemenscheibenteil für das Herumführen des Kraftübertragungsriemens um denselben rund um die Außenperipherie des Außenrings der Freilaufkupplung vorgesehen, so daß eine in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe entsteht. Wenn daher die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe z.B. auf der Eingangswelle der Hilfseinrichtung gelagert ist, entsteht ein Drehmomentübertragungsweg zwischen der Kurbelwelle des Motors und der Eingangswelle der Hilfseinrichtung über den Kraftübertragungsriemen. Dementsprechend können obige Wirkungen und Abläufe leicht erreicht werden.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

1 eine Längs-Querschnittsansicht der gesamten Konstruktion einer in eine Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe nach Ausführungsform 1 dieser Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus 1;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus 1;
4 eine schematische Ansicht, die eine relative Geschwindigkeit der körperlichen Bewegung jedes Klemmkörpers um einen Innenring während des Leerlaufs von Innen- und Außenringen im Vergleich zu einer relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings zeigt;
5 ein Diagramm mit schematischer Darstellung eines durch Schlangenkeilriemen angetriebenen Hilfseinrichtungs-Antriebsgeräts für einen Fahrzeugmotor;
6 ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung der Anordnung eines Abriebtests, bei dem in Prüfung 1 der Betrieb mit schneller Beschleunigung und Verlangsamung stattfindet;
7 ein Diagrammausdruck der Betriebsbedingungen einer Antriebsriemenscheibe in Prüfung 1;
8 ein Diagrammausdruck der Prüfungsergebnisse eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und eines Vergleichsbeispiels in Prüfung 1;
9 ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung der Anordnung eines Abriebtests, bei dem in Prüfung 2 Leerlauf stattfindet;
10 ein Diagrammausdruck der Betriebsbedingungen einer Antriebsriemenscheibe in Prüfung 2;
11 ein Diagrammausdruck der Prüfungsergebnisse eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und eines Vergleichsbeispiels in Prüfung 2;
12 eine Längs-Querschnittsansicht der gesamten Konstruktion einer in eine Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe nach Ausführungsform 2 dieser Erfindung;
13 eine Ansicht, die die gesamte Konstruktion einer herkömmlichen, in eine Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe unter Verwendung eines einreihigen Lagers zeigt und der 1 entspricht;
14 eine Ansicht, die die gesamte Konstruktion einer herkömmlichen, in eine Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe unter Verwendung eines zweireihigen Lagers zeigt und der 1 entspricht;
15 eine Ansicht, die eine relative Geschwindigkeit körperlicher Bewegung jedes Klemmkörpers um einen Innenring während des Freilaufs der Innen- und Außenringe im Vergleich zu einer relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings zeigt und der 4 entspricht.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform 1)
5 zeigt schematisch die Anordnung eines riemengetriebenen Hilfseinrichtungs-Antriebsgeräts für Fahrzeugmotoren, die eine in eine Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung enthält. Dieses Hilfseinrichtungs-Antriebsgerät ist an einem Ende eines Vierzylinder-Viertakt-Motors 20 eines Kraftfahrzeugs angebracht. Im einzelnen enthält das Hilfseinrichtungs-Antriebsgerät eine Antriebsriemenscheibe 21, die auf einer Kurbelwelle 20a montiert ist, welche zusammen mit geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit infolge eines Explosionshubs des Motors 20 rotieren, sowie eine Vielzahl angetriebener Riemenscheiben, die jeweils an Eingangswellen einer Vielzahl von Hilfseinrichtungen, darunter einer Drehstromlichtmaschine 22, angebracht sind. Ein Einzel-Rippenkeilriemen 23 als Kraftübertragungsriemen ist schlangenartig oder in sogenannter Schlangenanordnung um diese Riemenscheiben geführt.
Im einzelnen sind die Antriebsriemenscheibe 21, eine Spannrolle 24 einer automatischen Riemenspannvorrichtung, eine Riemenscheibe 25 für eine Hydraulikpumpe einer Servolenkung, eine Umlenkrolle 26, eine Riemenscheibe 27 für einen Kompressor einer Klimaanlage und eine Riemenscheibe 28 für einen Motorlüfter in der Reihenfolge einer Laufrichtung des Rippenkeilriemens 23 angeordnet, wie sie in 5 durch Pfeile angezeigt ist. Außerdem liegt die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A zwischen der Spannrolle 24 und der Rolle 25 für eine Hydraulikpumpe und ist auf einer Lichtmaschinenwelle 22a der Drehstromlichtmaschine 22 mit einem Anker mit relativ großem Trägheitsdrehmoment montiert.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, enthält die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A einen mit der Lichtmaschinenwelle 22a verbundenen Innenring und einen koaxial um die Außenperipherie des Innenrings 1 angeordneten und für die relative Umdrehung mit dem Innenring 1 zusammengebauten Außenring 2. Innen- und Außenringe 1, 2 sind im Verhältnis zueinander drehbar auf einem einreihigen Rillenkugellager 3 mit einer Vielzahl von Stahlkugeln 3a, 3a, ... als Rollelemente gelagert, die zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 in einer einzigen Ebene orthogonal zur Umdrehungsachse dieser Ringe 1, 2 angeordnet sind. Die Drehmomentübertragung zwischen Innen- und Außenringen 1, 2 wird durch eine Kupplungsvorrichtung 4 entsprechend der Richtung der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe 1, 2 bewirkt oder blockiert.
In der axialen Mitte des Innenrings 1 ist ein Montageloch 1a für den Anschluß des Innenrings 1 an die Lichtmaschinenwelle 22a vorgesehen. Rund um die Außenperipherie des Außenrings 2 ist ein Riemenscheibenteil 5 vorgesehen, um den der Rippenkeilriemen 23 herumgelegt wird.
Wie ebenfalls in 2 dargestellt, enthält das Rillenkugellager 3 folgendes: einen Innenring 6, der fest an der Außenperipherie des Innenrings 1 angebracht ist, um gemeinsam mit dem Innenring 1 zu rotieren; und einen Außenring 7, der rund um die Außenperipherie des Innenrings 6 entgegengesetzt in einem koaxialen Verhältnis dazu angebracht und fest in die Innenperipherie des Außenrings 2 eingesetzt ist, um gemeinsam mit dem Außenring 2 zu rotieren. Die Außenperipherie des Lager-Innenrings 6 und die Innenperipherie des Lager-Außenrings 7 sind über die gesamten Peripherien mit tiefen Rillen 6a, 7a von bogenförmigem Querschnitt ausgebildet, um die Stahlkugeln 3a, 3a zu führen bzw. deren Rollbewegung zu ermöglichen. Außerdem ist ein ringähnlicher Käfig 3b koaxial zwischen den Lager-Innen- und -Außenringen 6, 7 angeordnet. Der Käfig 3b hält die Stahlkugeln 3a, 3a, ... in regelmäßigen Teilungen fest und ermöglicht darin deren Rollbewegung. Die Stahlkugeln 3a, 3a, ... rollen so, daß der Käfig 3b in der gleichen Richtung rotiert wie die relative Umdrehung des Außenrings 2 bei einer relativen Umdrehungsgeschwindigkeit, die geringer ist als diejenige des Außenrings 2. Auf diese Weise sind die Innen- und Außenringe 1, 2 im Verhältnis zueinander drehbar am Lager 3 gelagert.
Wie ebenfalls in 3 dargestellt, enthält die Kupplungsvorrichtung 4 eine Vielzahl von Klemmkörpern 4a, 4a, ... als Nockenelemente, die für die Pendelbewegung in einer einzelnen Ebene orthogonal zur Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe 1, 2, jedoch abweichend von der Ebene angeordnet sind, in der die Stahlkugeln 3a, 3a, ... des Rillenkugellagers 3 angeordnet sind. Außerdem ist ein ringähnlicher Käfig 4b zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 angeordnet. In dem Käfig 4b ist eine Vielzahl von Befestigungslöchern 9, 9, ... von rechtwinkligem Querschnitt, die in radialer Richtung in den Käfig 4b eingeschnitten sind, in festgelegten Umfangsteilungen angeordnet. Die Befestigungslöcher 9, 9, ... enthalten die entsprechenden Klemmkörper 4a, 4a, ..., um deren Pendelbewegung zu ermöglichen.
Von einem Paar am Kreisumfang einander gegenüberliegender Innenwandflächen jedes Befestigungslochs dient die auf der Gegenuhrzeigersinn-Seite in 3 gelegene Innenwandfläche als Auflagesteg 10, auf dem der Klemmkörper 4a während der Pendelbewegung gleitet. Andererseits ist jede der anderen Innenwandflächen auf der Uhrzeigersinn-Seite in 3 mit einer Blattfeder 11 versehen. Die Blattfeder 11 preßt den Klemmkörper 4a gegen den Auflagesteg 10. Die Berührungsstelle jedes Klemmkörpers 4a mit dem Auflagesteg 10 befindet sich radial außerhalb der Stelle, an der jeder Klemmkörper 4a eine Preßkraft der Blattfeder 11 aufnimmt. Jeder Klemmkörper 4a wird dadurch normalerweise gezwungen, in einer Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 zu kippen (in 3 im Uhrzeigersinn).
Jeder Klemmkörper 4a besitzt Kontaktflächen, die als Nokkenoberflächen dienen und über die der Klemmkörper mit der Außenperipherie (Nockenoberfläche) des Innenrings 1 bzw. der Innenperipherie (Nockenoberfläche) des Außenrings 2 in Berührung ist und dadurch entsprechend der relativen Umdrehungsrichtung des Außenrings 2 kippt. Insbesondere wenn der Außenring 2 eine relative Umdrehungsbewegung in Verriegelungsrichtung (in 3 im Uhrzeigersinn) ausführt, kippen die Klemmkörper 4a jeweils im Uhrzeigersinn zur Verkeilung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 und bewirken dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Ringen 1, 2. Wenn andererseits der Außenring 2 eine relative Umdrehungsbewegung in Freigaberichtung (in 3 gegen den Uhrzeigersinn) ausführt, kippen die Klemmkörper 4a jeweils entgegen dem Uhrzeigersinn, um auf den Innen- und Außenringen 1, 2 zu gleiten, und blockieren dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Ringen 1, 2.
Außerdem sind an beiden axialen Enden der Innen- und Außenringe 1, 2 entsprechende ringähnliche Dichtungen 12, 12 vorgesehen, um einen Raum zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 von außen abzudichten. Im einzelnen ist die dem Rillenkugellager 3 (in 1 auf der rechten Seite) näher gelegene Dichtung 12 am rechten Ende des Rillenkugellagers 3 zwischen den Innen- und Außenringen 6, 7 angeordnet. Die Außenperipheriekante der Dichtung 12 ist fest in die Innenperipherie des Lager-Außenrings 7 eingesetzt, während ihre Innenperipheriekante mit der Außenperipherie des Lager-Innenrings 6 in Gleitkontaktsteht. Andererseits ist die andere, der Kupplungsvorrichtung 4 (in 1 auf der linken Seite) näher gelegene Dichtung 12 an ihrer Außenperipheriekante fest in die Innenperipherie des Außenrings 2 eingesetzt und steht an ihrer Innenperipheriekante in Gleitkontakt mit der Außenperipherie des Innenrings 1.
Weiterhin ist der Käfig 4b der Kupplungsvorrichtung 4 bei dieser Ausführungsform in gemeinsamer Umdrehung mit dem Käfig 3b des Rillenkugellagers 3, wie in 1 dargestellt, verbunden.
Nunmehr wird die Funktionsweise der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A gemäß obiger Bauweise beschrieben. Die Innen- und Außenringe 1, 2 der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A sind im Verhältnis zueinander drehbar mittels der Rollbewegung jeder Stahlkugel 3a des Lagers 3 auf dem Rillenkugellager 3 gelagert. Wenn das Drehmoment der Kurbelwelle 20a des Fahrzeugmotors 20 über den Rippenkeilriemen 23 auf die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A übertragen wird, rotiert der Außenring 2. Im Lauf der Zeit ändert sich die relative Umdrehungsrichtung des Außenrings bei geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit des Drehmoments. Insbesondere während der Periode zunehmender Winkelgeschwindigkeit bei geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit des Drehmoments rotiert der Außenring 2 relativ in Verriegelungsrichtung. Andererseits rotiert der Außenring 2 während der Periode abnehmender Winkelgeschwindigkeit bei geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit des Drehmoments relativ in Freigaberichtung. Weiterhin werden bei der Kupplungsvorrichtung 4 während der Periode relativer Umdrehung des Außenrings in Verriegelungsrichtung die Klemmkörper 4a, 4a, ... in Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 durch relative Umdrehung des Außenrings 2 gekippt und bewirken dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2. Andererseits werden die Klemmkörper 4a, 4a, ... während der Periode relativer Umdrehung des Außenrings 2 in Freigaberichtung entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Ringen 1, 2 durch relative Umdrehung des Außenrings 2 gekippt und blockieren dadurch die Drehmomentübertragung zwischen den Ringen 1, 2.
Wenn der Außenring 2 eine relative Umdrehungsbewegung in Freigaberichtung ausführt (d.h. wenn die Innen- und Außenringe 1, 2 leerlaufen), entsteht ein Widerstand gegen das Drehmoment zwischen jedem Klemmkörper 4a und dem Innenring 1 sowie zwischen jedem Klemmkörper 4a und dem Außenring 2. In einem solchen Fall kann jeder Klemmkörper 4a, da der Widerstand gegen das Drehmoment, der zwischen jedem Klemmkörper 4a und dem Innenring 1 erzeugt wird, kleiner ist als der Widerstand zwischen jedem Klemmkörper 4a und dem Außenring 2, tatsächlich die Neigung aufweisen, nur auf dem Innenring 1 zu gleiten, d.h. sich körperlich bei im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit wie der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings 2 um den Innenring 1 zu bewegen, wie dies bereits unter „Beschreibung des bekannten Stands der Technik“ in dieser Spezifikation beschrieben wurde.
Bei dieser Ausführungsform rollen die Stahlkugeln 3a des Rillenkugellagers 3 jedoch so, daß der Käfig 3b des Lagers 3 in der gleichen Richtung rotiert wie die relative Umdrehung des Außenrings 2 bei einer relativen Umdrehungsgeschwindigkeit, die geringer ist als diejenige des Außenrings 2. Deshalb wird jeder Klemmkörper 4a in der Kupplungsvorrichtung 4 durch den Käfig 4b der Kupplungsvorrichtung 4 veranlaßt, sich körperlich um den Außenring 2 in einer Richtung zu bewegen, um die relative Umdrehungsgeschwindigkeit des Außenrings 2 zu reduzieren. Infolgedessen gleitet jeder Klemmkörper 4a auch auf dem Außenring 2 und die Gleitgeschwindigkeit jedes Klemmkörpers 4a am Innenring 1 wird reduziert. Statt eines Abriebs an jedem Klemmkörper 4a infolge einer Gleitbewegung nur am Innenring 1 verschleißt jeder Klemmkörper 4a deshalb infolge der Gleitbewegung sowohl an den Innen- als auch Außenringen 1, 2.
Der Gleitabrieb der Nockenoberfläche jedes Klemmkörpers 4a wird noch näher beschrieben. Zunächst einmal sind für den Gleitabrieb verantwortliche Hauptfaktoren die Gleitgeschwindigkeit der Nockenoberfläche an einem entsprechenden Element, der Kontaktdruck der Nockenoberfläche und die Umgebungstemperatur. Im allgemeinen besteht zwischen diesen Faktoren folgende Beziehung: $(Gleitabrieb) = (Gleitgeschwindigkeit) \times (Kontaktdruck) \times (Umgebungstemperatur)$
Außerdem besteht bei dem Rillenkugellager 3, wenn der Außenring der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A eine relative Umdrehung in Freigaberichtung ausführt, folgende Beziehung zwischen der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit V1 des Außenrings 2 und der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit V3 des Käfigs 3b: $V1>V3$
In diesem Fall wird die relative Umdrehungsgeschwindigkeit des Käfigs 4b der Kupplungsvorrichtung 4, d.h. die relative Geschwindigkeit V2 der körperlichen Bewegung jedes Klemmkörpers 4a um den Innenring 1, wie folgt ausgedrückt: $V2=V3$
Ausgehend von den obigen Formeln (1) und (2) entsteht, wie in 4 schematisch dargestellt, folgende Beziehung zwischen der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit V1 des Außenrings 2 und der relativen Geschwindigkeit V2 der körperlichen Bewegung jedes Klemmkörpers 4a in der Kupplungsvorrichtung 4: $V1>V2$
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß, wenn sich die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A im Leerlauf befindet, die Nockenoberfläche jedes mit dem Innenring 1 in Berührung stehenden Klemmkörpers 4a entsprechend der geringeren Gleitgeschwindigkeit weniger abgenutzt wird. Insbesondere beträgt die Gleitgeschwindigkeit jedes Klemmkörpers 4a am Innenring 1, also die relative Geschwindigkeit V2 der körperlichen Bewegung jedes Klemmkörpers 4a um den Innenring 1, allgemein etwa die Hälfte der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit V1 des Außenrings 2, d.h. V2 = (1/2) · V1, obgleich sie mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Käfigs oder dergleichen je nach Lagertyp oder dergleichen variiert. Dementsprechend wird der Abrieb jedes Klemmkörpers 4a für die Innenfeder 1 um die Hälfte reduziert.
Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform ist bei der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A mit Einzel-Rillenkugellager 3, die in dem Drehmomentübertragungsweg vorgesehen ist, über den das Drehmoment der Kurbelwelle 20a, welche infolge des Explosionshubs des Fahrzeugmotors 20 mit geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit rotiert, auf die Vielzahl von Eingangswellen von Hilfseinrichtungen über den Einzel-Rippenkeilriemen 23 in Schlangenausführung übertragen wird, um die Innen- und Außenringe 1, 2 im Verhältnis zueinander drehbar abzustützen, und der Kupplungsvorrichtung 4 zur Ausführung oder Blockierung der Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 entsprechend der Richtung der relativen Umdrehung zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 der Käfig 4b der Kupplungsvorrichtung 4 mit dem Käfig 3b des Rillenkugellagers 3 so verbunden, daß jeder Klemmkörper 4a auch auf dem Außenring 2 gleitet und dadurch die Gleitgeschwindigkeit jedes Klemmkörpers 4a auf dem Innenring 1 reduziert wird. Dadurch wird übermäßiger Abrieb jedes Klemmkörpers 4a an seiner den Innenring 1 berührenden Nockenoberfläche während des Leerlaufs der Innen- und Außenringe 1, 2 und fortschreitender Abrieb der Nockenoberfläche des Innenrings 1 vermieden und somit die Funktionshaltbarkeit der Kupplung verbessert.
Als nächstes werden zwei Versuche zur Messung des Abriebs jedes Klemmkörpers unter Verwendung der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A in der Konstruktion nach Ausführungsform 1 beschrieben. Bei dem Versuch 1, der in 6 schematisch dargestellt ist, wurde ein Rippenkeilriemen 52 zwischen einer Antriebsscheibe 51 einer Rippenkeilriemenscheibe und der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A mit der Konstruktion nach Ausführungsform 1 (nachstehend auch als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel bezeichnet) gespannt, die Antriebsscheibe 51 dieser Anordnung wurde gedreht, um die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A während einer festgelegten Zeit einer schnellen Beschleunigung und Verlangsamung auszusetzen, und dann wurde der Abrieb (Einheit: µm) jedes Klemmkörpers gemessen. Im einzelnen wurde ein Anker 53 mit festgelegtem Trägheitsdrehmoment über ein Wellenelement 54 in gemeinsamer Umdrehung mit dem Innenring der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A verbunden. Weiterhin wurde die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A durch eine konstante Kraft in einer Richtung von der Antriebsscheibe 51 weggepreßt, so daß der Rippenkeilriemen 52 einer festgelegten Spannung ausgesetzt wurde. Bei dieser in 7 dargestellten Anordnung wurde die Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebsscheibe 51 in Abständen von 5 Sekunden schnell auf 5000 min^-1 erhöht, während die Antriebsscheibe 51 grundsätzlich mit 800 min^-1 rotierte.
Als Vergleichsbeispiel wurde eine herkömmliche, in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe vorbereitet, und zwar eine Riemenscheibe, bei der der Käfig der Kupplungsvorrichtung vom Käfig des Rillenkugellagers getrennt ist. Das Vergleichsbeispiel wurde auch unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zur Anwendung kamen, geprüft. Die Ergebnisse des Versuchs an beiden Ausführungsbeispielen sind zusammen in 8 dargestellt.
Wie aus dem Diagrammausdruck gemäß 8 ersichtlich, wird der Abrieb bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel um etwa ein Viertel des Werts des Vergleichsbeispiels reduziert.
Als nächstes wurde in Versuch 2 die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel während einer festgelegten Zeit im Leerlauf betrieben und der Abrieb (Einheit: µm) jedes Klemmkörpers wurde gemessen. Im einzelnen wurde die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A, wie in 9 schematisch dargestellt, im wesentlichen in der gleichen Anordnung aufgebaut, wie sie bei Versuch 1 verwendet wurde, jedoch wurde der Innenring der in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A gegen die Umdrehungsrichtung mit dem an einem festen Körper 55 befestigten Wellenelement 54 verbunden. Bei dieser Anordnung, wie sie in 10 dargestellt ist, wurde die Antriebsscheibe 51 mit einer konstanten Drehzahl von 5000 min^-1 in Umdrehung versetzt. Weiterhin wurde die gleiche herkömmliche, in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe, die im Versuch 1 verwendet wurde, als Vergleichsbeispiel vorbereitet. Das Vergleichsbeispiel wurde ebenfalls unter den gleichen Bedingungen, wie sie für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel angewandt wurden, geprüft. Die Ergebnisse des Versuchs mit beiden Ausführungsbeispielen sind zusammen in 11 dargestellt.
Wie aus dem Diagrammausdruck nach 11 ersichtlich, wurde der Abrieb bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel um etwa ein Zehntel gegenüber dem Vergleichsbeispiel reduziert.
(Ausführungsform 2)
12 zeigt die gesamte Konstruktion einer in die Freilaufkupplung integrierten Riemenscheibe A gemäß Ausführungsform 2 dieser Erfindung. Die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A findet auch Anwendung bei einem riemengetriebenen Hilfsausrüstungs-Antriebsgerät für Fahrzeugmotoren wie Ausführungsform 1. Zu beachten ist, daß in der nachfolgenden Beschreibung zu Ausführungsform 2 die gleichen Teile wie in Ausführungsform 1 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet werden.
Bei dieser Ausführungsform werden, anders als bei Ausführungsform 1, die Breiten der Innen- und Außenringe 1, 2 auf etwas weniger als die Breite des Riemenscheibenteils 5 erhöht. Es sind zwei Rillenkugellager 3, 3 vorgesehen und zwei Sätze Stahlkugeln 3a, 3a, ... des Lagerpaars 3, 3 sind in verschiedenen Ebenen orthogonal zur Umdrehungsachse der Innen- bzw. Außenringe 1, 2 angeordnet. In anderen Worten: Beide Rillenkugellager 3, 3 sind an beiden axialen Enden zwischen den Innen- und Außenringen 1, 2 so angeordnet, daß die Kupplungsvorrichtung 4 zwischen den Lagern 3, 3 eingebettet ist. In dem Rillenkugellager 3 auf der rechten Seite in 2 ist die Dichtung 12 nur auf der axial rechten Seite vorgesehen und auf eine näher an der Kupplungsvorrichtung 4 angeordnete Dichtung wird verzichtet.
Außerdem ist der Käfig 4b der Kupplungsvorrichtung 4 bei dieser Ausführungsform nur mit dem Käfig 3b des Rillenkugellagers 3 auf der rechten Seite in 12 verbunden (oder kann nur mit dem Käfig 3b des Rillenkugellagers 3 auf der linken Seite oder mit beiden Käfigen 3b, 3b verbunden sein). Andere Konstruktionen entsprechen derjenigen der Ausführungsform 1 und deshalb wird dazu auf eine Beschreibung verzichtet. Diese Ausführungsform kann auch die gleichen Wirkungen und Abläufe ermöglichen wie bei Ausführungsform 1.
Obgleich das Lager gemäß den Ausführungsformen 1 und 2 aus einem Rillenkugellager 3 mit Stahlkugeln 3a, 3a, ... als Rollelementen besteht, können gemäß dieser Erfindung auch andere bekannte Lagerarten, z.B. ein Lager mit Nadeln als Rollelementen, verwendet werden.
Außerdem beziehen sich die Ausführungsformen 1 und 2 auf die in die Freilaufkupplung integrierte Riemenscheibe A, bei der der Riemenscheibenteil 5 rund um den Außenring 2 angeordnet ist. Die Erfindung ist jedoch allgemein auf jede Art von Freilaufkupplung anwendbar.
Außerdem bezieht sich die Beschreibung der Ausführungsformen 1 und 2 auf die Freilaufkupplung, bei der Klemmkörper 4a, 4a, ... als Nockenelemente verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch auch auf Freilaufkupplungen anwendbar, die Nockenelemente verschiedener anderer Formen benutzen.
Die Ausführungsformen 1 und 2 beziehen sich außerdem auf das riemengetriebene Hilfseinrichtungs-Antriebsgerät für den Einsatz in einem Fahrzeugmotor 20. Die erfindungsgemäße Freilaufkupplung ist jedoch auch auf verschiedene Arten anderer Einrichtungen anwendbar.

Claims

Freilaufkupplung aufweisend: einen Innenring (1), einen Außenring (2), der koaxial um den Innenring (1) angeordnet und im Verhältnis zum Innenring 1) drehbar angebracht ist, mindestens ein Lager (3) mit einer Vielzahl von Rollelementen (3a), die für eine Rollbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) in einer Ebene orthogonal zu einer Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2)angeordnet sind, und einen zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2)angeordneten Käfig (3b) für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2) zur Befestigung der Vielzahl von Rollelementen (3a), damit diese ihre Rollbewegung ausführen können, wobei das Lager die Innen- und Außenringe (1,2) im Verhältnis zueinander drehbar so abstützt, daß die Vielzahl von Rollelementen so rollen, daß der Käfig (3b) in der gleichen Richtung wie die relative Umdrehung des Außenrings (2) bei einer geringeren relativen Umdrehungsgeschwindigkeit als derjenigen des Außenrings (2) rotiert und eine Kupplungsvorrichtung (4) mit einer Vielzahl von Nockenelementen (4a), angeordnet für eine Pendelbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) in einer Ebene orthogonal zur Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1, 2), jedoch abweichend von der Ebene, in der die Rollelemente (3a) des Lagers (3) angeordnet sind, und einen Käfig (4b), angeordnet zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) für die Drehbewegung um die Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2), zur Befestigung der Vielzahl von Nockenelementen (4a), damit diese ihre Pendelbewegung ausführen können, wobei die Kupplungsvorrichtung (4) die Drehmomentübertragung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) durch Kippbewegung der Vielzahl der Nockenelemente (4a) in einer Richtung zur Verkeilung zwischen Innen- und Außenringen (1,2)während der relativen Umdrehung der Innen- und Außenringe (1,2) in ihrer Verriegelungsrichtung bewirkt und die Drehmomentübertragung durch Kippbewegung der Vielzahl von Nockenelementen (1,2)entgegen der Verkeilungsrichtung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) während der relativen Drehbewegung der Innen- und Außenringe (1,2) in ihrer Freigaberichtung blockiert, wobei der Käfig (4b) der Kupplungsvorrichtung (4) gemeinsam mit dem Lagerkäfig (3b) rotiert, wobei das Nockenelement (4a) der Kupplungsvorrichtung (4) und das Rollelement (3a) des zumindest einen Lagers (3) derart angeordnet sind, daß das Rollelement (3a) in axialer Richtung neben dem Nockenelement (4a) liegt, wobei in der Kupplungsvorrichtung (4) das Nockenelement (4a) gleitbar mit einer Außenperipherie des Innenrings (1) bzw. einer Innenperipherie des Außenrings (2) in Berührung ist und zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2) direkt verkeilt wenn der Innenring (1) und der Außenring (2) eine relative Umdrehungsbewegung in Verriegelungsrichtung ausführen, und wobei das Lager (3) einen Lager-Innenring (6) und einen Lager-Außenring (7) zwischen den Innen- und Außenringen (1, 2) enthält.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagerpaar (3) mit einer Vielzahl von Rollelementen (3a), die für eine Rollbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2) in verschiedenen Ebenen orthogonal zu einer Umdrehungsachse der Innen- und Außenringe (1,2) angeordnet sind, daß die Kupplungsvorrichtung (4) mit einer Vielzahl von Nockenelementen (4a) für eine Pendelbewegung zwischen den Innen- und Außenringen (1,2)in einer Ebene zwischen dem Lagerpaar (3) angeordnet ist und daß der Käfig (4b) der Kupplungsvorrichtung (4) gemeinsam mit dem Käfig (3b) wenigstens eines der Lagerpaare (3) rotiert.
Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung in einem Drehmoment-Übertragungsweg angeordnet ist, um das Drehmoment einer Kurbelwelle 20a), die mit geringen Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit infolge eines Explosionshubs eines Fahrzeugmotors (20)rotiert, auf eine Eingangswelle (22a) einer Hilfseinrichtung (22) über einen Kraftübertragungsriemen (23) zu übertragen.
Freilaufkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (1) entweder mit der Kurbelwelle (20a) des Fahrzeugmotors (20) oder der Eingangswelle (22a) einer Hilfseinrichtung (22) verbunden ist und der Außenring (2) gemeinsam mit einem Riemenscheibenteil (5) rotiert, um einen Kraftübertragungsriemen (23) um diesen herumzulegen.