自由輪和用於具有自由輪的內燃機的起動裝置的製作方法

2023-05-28 09:38:21

專利名稱：自由輪和用於具有自由輪的內燃機的起動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機的自由輪和起動裝置，該起動裝置具有藉助外力繞轉動軸線轉動驅動的內環、與內燃機曲軸有效連接的外環以及在內環與外環之間形成自由輪的、在周邊上分布的鎖止件。
背景技術：
按類屬的自由輪(所謂的夾緊體自由輪)具有外環和內部件(軸或者內環)以及夾緊體形式的、布置在它們之間的鎖止件，其很久以來是公知的。DE2008071681A1例如示出自由輪離合器形式的自由輪，其中，構造成夾緊滾柱的鎖止件通過在碰觸坡面上的碰觸在外環和軸朝第一轉動方向相對扭轉時夾緊，並且進而能夠實現軸與外環之間的扭矩傳遞，與此同時，在朝相反的轉動方向相對扭轉時取消夾緊，並不實施扭矩傳遞。尤其在起 動裝置的所謂外部星輪(Au Penstern)實施方式中應用這種夾緊體自由輪、如夾緊滾柱自由輪情況下，通過在外環與內部件之間形成摩擦鎖合以及夾緊輪廓、如碰觸坡面形式的夾緊接觸的構造，在小扭矩情況下就已經出現非常高的夾緊滾柱的接觸壓緊，這是因為例如4°的夾緊角度和夾緊滾柱與內輪廓之間的線性接觸形式的接觸面相對而言是小的。如果要提高該夾緊體自由輪的可傳遞扭矩，那麼可以通過選擇材料和/或通過加大夾緊面來實現。這要求使用強度高的高品質的且廉價的材料或者說以不期望方式增大自由輪進而增大起動裝置的結構空間。此外在該按類屬的夾緊體自由輪中還必須以更高且進而更昂貴的精度製造，以確保可靠夾緊。替選地提供由DE4026213A1公知的所謂棘爪式自由輪，其中，內部件的外周邊具有斜坡輪廓，可在固定位置處受限扭轉地布置在外環上的棘爪抵靠該斜坡輪廓彈性地張緊，從而在外環逆著斜坡扭轉時，在外環經由棘爪和斜坡與內部件之間的形狀鎖合(Formschluss)被建立並且可以傳遞相對較高的扭矩。缺點是棘爪相對於內部件的持久徑向預張緊，其尤其在起動裝置中導致不可容忍的持續噪音負荷，且在內燃機運行期間導致磨損。

發明內容
因而本發明的任務在於改進內燃機的自由輪和起動裝置，尤其在高扭矩功率情況下廉價和節約結構空間地改進該自由輪和啟動裝置的背景下。該任務通過一種內燃機的起動裝置來解決，其具有藉助外力繞轉動軸線轉動驅動的內環、與內燃機的曲軸有效連接的外環以及在內環與外環之間形成自由輪的並在周邊上分布的鎖止件，其中，該鎖止件以能相對於該外環在徑向和在周邊方向上受限地位移的方式布置，在自由輪的鎖止狀態下藉助該鎖止件形成在外環與內環之間的形狀鎖合，並且在自由輪的未鎖止狀態下，該鎖止件藉助在內環與鎖止件之間起作用的位移力位移進入與內環具有徑向間隙的靜止位置。自由輪的設計方案根據本發明藉助可受限位移的鎖止件實現，一旦鎖止件在外環上碰觸，例如在設置在外環上的碰觸坡面上碰觸，鎖止件就進入形成摩擦鎖合的夾緊體位置處並基於匹配於其外輪廓的、與其互補構造的內部件外輪廓形成形狀鎖合，該內部件可以是軸或者內環。由於形狀鎖合的構造與夾緊接觸的構造相比公差敏感更小，所以自由輪的製造更廉價。此外通過形狀鎖合在結構空間要求相同並且構造大致相同(例如夾緊體的數量與鎖止件相同而尺寸與鎖止件相當)情況下，在自由輪鎖止狀態下更高的扭矩從內部件傳遞至外環並且反之亦然。通過藉助位移力來控制鎖止件，在自由輪解鎖時，在內部件與外環之間的轉動方向變化時，鎖止件位移進入靜止位置，在該靜止位置處，不構建與內部件的接觸，從而既不會出現噪音負荷也不會出現鎖止件相對於內部件的磨損和摩擦。根據一種有利的實施例，自由輪和起動裝置可以以如下方式有利地構成，即，內環具有如下外周邊，該外周邊具有多個在周邊上分布的、塑造成與鎖止件的部分圓弧互補的凹部，該鎖止件容納在外環的具有沿周邊方向設置的碰觸坡面的各個缺口中。在此，該缺口沿周邊方向與該碰觸坡面相鄰地具有徑向擴展部以便調整出該鎖止件的靜止位置。以這種方式，鎖止件在內 部件和外環的調整出鎖止狀態的轉動方向上碰觸到碰觸坡面上並且同時形狀鎖合地鎖入其中一個凹部。在轉動方向相反情況下，鎖止件放鬆並通過位移力位移進入其靜止位置。位移力的類型在此可以由各種結構裝置和物理效果促成。根據一種有利實施例，該位移力可以通過摩擦來提供。在此，在輸入件或者抗相對轉動地配屬於該輸入件的構件與鎖止件之間生成摩擦效應，在內部件與外環之間的轉動方向變化時由於以摩擦效應為基礎的摩擦力，摩擦效應造成鎖止件從碰觸坡面位移進入靜止位置並且從該靜止位置上返回，由此相應控制鎖止件以調整出鎖止位置和自由輪位置。為此，兩個摩擦盤例如可以轉動鎖合地(drehschliissig)置於該內部件兩側，由這兩個摩擦盤施加作用於該鎖止件的摩擦力。在此可以將合成材料環、例如0形環分別插入到摩擦盤中，該合成材料環分別與鎖止件的端面貼靠接觸。替選或者除了由合成材料構成的摩擦元件之外，還可以設置由其他材料、如鋼構成的摩擦元件。例如彈簧元件，如盤形彈簧，可以在鎖止件與輸入側的構件之間張緊。此外摩擦元件也可以設置在鎖止件的端側上。替選的是，起動裝置或者自由輪的周邊可以在潤滑介質中溼式運行，並且摩擦力藉助潤滑介質來施加。此處示出如下，通常使用的潤滑劑、如油或者變速箱油的附著力和粘度已足以在輸入件的構件與鎖止件之間通常使用的零點幾毫米至幾毫米的間隙寬度情況下可以在更換轉動方向時在靜止位置與在碰觸坡面上的貼靠接觸部之間控制鎖止件。為了可以取消在未鎖止的位置期間出現的、用於控制鎖止件的摩擦力，替選地可以設置如下，該鎖止件藉助彈簧元件保持在形成形狀鎖合的鎖止位置處，並且位移力通過離心力來施加。在此，各個單獨的鎖止件可以在鎖止位置處保持在碰觸坡面上並且可以由相應單個的或者由作用於多個或所有鎖止件的彈簧元件保持與內部件形狀鎖合。在這裡，在起動內燃機時例如在起動裝置中隨著外環加速度的增大，作用於鎖止件的離心力也增大，從而鎖止件克服彈簧元件的彈簧力，並被擠入外環的、相對於碰觸坡面徑向擴展的缺口。在該缺口中，鎖止件相對於內部件處於無接觸的靜止位置。如果內燃機停機，那麼鎖止件通過彈簧儲能器的支持又位移進入鎖止位置，形成與內部件外輪廓的形狀鎖合。替選或者除了彈簧元件之外，鎖止件可以藉助磁體保持在形成形狀鎖合的鎖止位置處。為此，鎖止體軟磁性地構造，其中，它們分別藉助與處於鎖止位置的鎖止件相鄰的硬磁性磁體的磁力保持在鎖止位置處。在特殊實施例中，鎖止件可以硬磁性地構造，其中，僅在碰觸坡面上布置軟磁構件並且在鎖止件周邊的其餘構件具有很小的可磁化性，例如由非磁性鋼製成。用於將鎖止件位移進入靜止位置的位移力相應於彈簧元件的使用而通過離心力來施加。不依賴於在內燃機起動裝置中應用所提出的自由輪，該任務通過如下自由輪來解決，其具有內環和外環以及布置在它們之間的、在周邊上分布的鎖止件，其中，該鎖止件以能相對於該外環在徑向和在周邊方向上受限地位移的方式布置，在該自由輪的鎖止狀態下藉助該鎖止件形成外環與內環之間的形狀鎖合，並且在該自由輪的未鎖止狀態下，該鎖止件藉助在內環與該鎖止件之間起作用的位移力位移進入與該內環具有徑向間隙的靜止位置。


藉助圖1至圖4所示的實施例來詳細闡述本發明。在此示出:圖1是處於鎖止狀態的起動裝置的視圖；圖2是穿過處於鎖止狀態的圖1的起動裝置的剖面圖；圖3是處於超越運行的圖1的起動裝置的視圖；以及圖4是穿過處於超越運行的圖的起動裝置的剖面圖。
具體實施例方式
圖1至圖4分別以視圖(圖1和圖3)和剖面圖(圖2和圖4)示出處於鎖止模式(圖1和圖2)和處於越過模式(圖3和圖4)的具有自由輪2的起動裝置I。起動裝置I包含外環3，其直接例如藉助嚙合部與內燃機曲軸或者飛輪連接，或者間接例如通過輔助機組、如發電機與曲軸有效地連接。外環3上的相應機械連接設施未示出。徑向在外環3之內布置有內部件4，該內部件4在優選布置在雙輪車中的內燃機起動時由外力如電機或者腳踏起動器轉動驅動。兩個摩擦盤5、6置於內部件4兩側並藉助螺栓連接7與內部件固定連接,外力，例如未示出的電機轉子，可以法蘭連接(anf Ianschen)在兩個摩擦盤5、6上。摩擦盤5、6 (在圖1、3中為了概覽而省略)至少局部覆蓋外環3並形成鎖止件8的防丟失部，鎖止件8沿周邊分布地、可在周邊方向和徑向上受限位移地容納在外環3的缺口 9中。放置在(此處數量為三個)缺口 9中的鎖止件8被構造成具有圓形周邊的柱體滾子。柱體滾子在缺口 9中的路徑分別在相對於外環的一個周邊方向通過碰觸坡面10限定，而在另一周邊方向通過相對於碰觸坡面10徑向擴展的擴展部11限定。在此，徑向擴展部11形成超越模式中鎖止件8的靜止位置A (圖3)，與此同時，鎖止位置B (圖1)在鎖止模式下使得鎖止件8徑向在擴展部11之內與內部件4的外輪廓12嵌接，由此，在所示實施例中，當在內燃機停止的情況下，內部件4相對於靜止的外環3沿順時針相對扭轉時，在相應外輪廓12凹部13、鎖止件8與外環3的碰觸坡面10之間得到形狀鎖合(圖1)並且因而扭矩從內部件4傳遞至外環3。因而在施加外力到內部件4上時將起動下遊的內燃機。
外輪廓12通過多個沿周邊均勻分布的、形成與鎖止件8的外周邊互補的部分圓的凹部13形成，在內部件4相對於外環3扭轉時，鎖止件8相應導入凹部13並形成形狀鎖合。在轉動方向相反的情況下，也就是說當在內燃機起動時外環3超越內部件4並且外環3相對於內部件4沿逆時針相對轉動時，那麼鎖止件8位移至徑向擴展部11並形成相對於外輪廓12的徑向間隙14，從而既不會出現幹擾噪音也不會磨損鎖止件8和外輪廓12。為了調整出鎖止位置和靜止位置，鎖止件8藉助位移力來控制，該位移力在所示實施例中是由摩擦盤5、6生成的摩擦力。在鎖止件8的徑向高度上，為此在兩個摩擦盤5、6中分別容納面對鎖止件8的並與其端面16摩擦接觸的合成材料環15，例如0形環、方形環等。合成材料環15將內部件4的轉動運動傳遞至鎖止件8，從而鎖止件8相應於內部件4相對於外環3的相對轉動運動，沿周向通過作用於鎖止件8的位移力、如摩擦力在缺口 9中發生位移。通過離心力將鎖止件8固定在徑向擴展部11上。另外還可以通過缺口 9的相應設計方案至少支持鎖止件8位移至徑向擴展部中並進而通過離心力進入靜止位置A。附圖標記列表I起動裝置2自由輪3 外環4內部件5摩擦盤6摩擦盤7螺栓連接8鎖止件9 缺口10碰觸坡面11徑向擴展部12外輪廓13 凹部14徑向間隙15合成材料環16 端面A靜止位置

B鎖止位置
權利要求
1.用於內燃機的起動裝置(1)，其具有藉助外力繞轉動軸線轉動驅動的內部件(4)、與所述內燃機的曲軸有效連接的外環(3)以及在內部件(4)與外環(3)之間形成自由輪(2)的並在周邊上分布的鎖止件(8)，其特徵在於，所述鎖止件(8)以能相對於所述外環(3)在徑向和在周邊方向上受限地位移的方式布置，在所述自由輪(2)的鎖止狀態下藉助所述鎖止件(8)形成外環(3)與內部件(4)之間的形狀鎖合，並且在所述自由輪(2)的未鎖止狀態下，所述鎖止件(8)藉助在內部件(4)與所述鎖止件(8)之間起作用的位移力位移進入與所述內環(4)具有徑向間隙(14)的靜止位置(A)。
2.根據權利要求1所述的起動裝置(1)，其特徵在於，所述內部件(4)具有外輪廓(12)，所述外輪廓具有多個在周邊上分布的、塑造成與所述鎖止件(8)的部分圓弧互補的凹部(13)，並且所述鎖止件(8)容納在所述外環(3)的具有沿周邊方向設置的碰觸坡面(10)的各個缺口(9)中。
3.根據權利要求2所述的起動裝置(I)，其特徵在於，所述缺口(9)沿周邊方向與所述碰觸坡面(10)相鄰地具有徑向擴展部(11)以便調整出所述鎖止件(8)的所述靜止位置(A)。
4.根據權利要求1至3之一所述的起動裝置(I)，其特徵在於，所述位移力是摩擦力。
5.根據權利要求4所述的起動裝置(1)，其特徵在於，兩個摩擦盤(5、6)轉動鎖合地置於所述內部件(4)兩側，由這兩個摩擦盤施加作用於所述鎖止件(8)的摩擦力。
6.根據權利要求5所述的起動裝置(1)，其特徵在於，在所述摩擦盤(5、6)中分別插入合成材料環(15)，所述合成材料環分別與所述鎖止件(8)的端面(16)貼靠接觸。
7.根據權利要求4所述的起動裝置，其特徵在於，所述起動裝置在潤滑介質中溼式運行,並且所述摩擦力藉助潤滑介質來施加。
8.根據權利要求1至3之一所述的起動裝置，其特徵在於，所述鎖止件藉助彈簧元件保持在形成所述形狀鎖合的鎖止位置處，並且所述位移力通過離心力來施加。
9.根據權利要求1至3之一所述的起動裝置，其特徵在於，所述鎖止件藉助磁體保持在形成所述形狀鎖合的鎖止位置處，並且所述位移力通過離心力來施加。
10.自由輪(2)，其具有內部件(4)和外環(3)以及布置在它們之間的、在周邊上分布的鎖止件(8)，其特徵在於，所述鎖止件(8)以能相對於所述外環(3)在徑向和在周邊方向上受限地位移的方式布置，在所述自由輪(2 )的鎖止狀態下藉助所述鎖止件(8 )形成外環(3 )與內部件(4)之間的形狀鎖合，並且在所述自由輪(2)的未鎖止狀態下，所述鎖止件(8)藉助在內部件(4)與鎖止件(8)之間起作用的位移力位移進入與所述內部件(4)具有徑向間隙(14)的靜止位置(A)。
全文摘要
本發明涉及用於內燃機的自由輪(2)和起動裝置(1)，該起動裝置具有藉助外力繞轉動軸線轉動驅動的內部件(4)、與內燃機的曲軸有效連接的外環(3)以及在內部件(4)與外環(3)之間形成自由輪(2)的、在周邊上分布的鎖止件(8)。為了在預定的結構空間情況下可以通過廉價的自由輪傳遞更大的力矩，或者說在可傳遞相等力矩情況下可以設置更小的結構空間，鎖止件(8)以能相對於外環(3)在徑向和在周邊方向上受限地位移的方式布置，在自由輪(2)的鎖止狀態下藉助鎖止件(8)形成外環(3)與內部件(4)之間的形狀鎖合，並且在自由輪(2)的未鎖止狀態下，鎖止件(8)藉助在內部件(4)和鎖止件(8)之間起作用的位移力位移至與內部件(4)具有徑向間隙(14)的靜止位置(A)。
文檔編號F16D41/06GK103238004SQ201180057761
公開日2013年8月7日 申請日期2011年7月26日 優先權日2010年11月30日
發明者馬蒂亞斯·施佩伯 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司