CN101649872A - 自由轮离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自由轮离合器，其具有在圆柱形的内部部件(9)和与该内部部件同中心的外部部件(10)之间的沿圆周方向可翻转地连续设置的在保持架(2)的窗口状的套孔(6)中导引的夹紧件(8)。为使所述自由轮离合器不但生产成本合适，制造简单易行，而且还具有高的负载能力、运行可靠性以及耐久性，所述保持架(2)至少在套孔(6)的沿轴线方向延伸的分界壁(7)的范围内由具有弹性的材料制成，其中所述夹紧件(8)在翻转时能够通过分界壁(7)的弹性变形而被加载弹力。

Description

自由轮离合器
技术领域
本发明涉及一种自由轮离合器，其具有在圆柱形的内部部件和与内部部件同中心的外部部件之间的沿圆周方向可翻转地连续布置的在保持架的窗口状的套孔中导引的夹紧件。
背景技术
这种自由轮离合器也称为夹紧件自由轮，作为驱动元件、调节元件以及锁止元件，其在许多不同的应用领域中例如在机动车领域和工业制造业和机械制造中已经多次证明是适用的。
在通常的结构类型中，内环和外环之间设置有单个的加载有弹力的腰部收缩的夹紧件，在外环和/或内环旋转时，只要产生在贴靠于环的内表面上的夹紧件部分的摩擦力超过作用在圆周上的力，所述夹紧件就通过翻转运动在所述环之间建立传力连接。反之，如果夹紧件在一侧或者两侧不贴靠或者自由地依附在环的内表面上，那么传力连接就松开并且自由轮空转。夹紧力的曲线和随之而来的扭矩传递潜力受旋入角度、有效的摩擦系数以及夹紧件的轮廓和数量决定。
通常，为了容纳夹紧件设置有由钢或者同时也由纤维增强的合成材料制成的保持架，而为了对夹紧件加载弹力设置有环形的钢质弹簧夹箍。DE 10 2005 046 896 A1揭示了这样一种自由轮，在该自由轮中采用了径向位于保持架内部的预张紧的弹簧夹箍。该弹簧夹箍具有与保持架的凹孔相符合的用于容纳夹紧件的冲孔。在该冲孔中保留有预弯曲的弹簧舌，该弹簧舌伸入对置的凹孔中，由此，所述夹紧件在朝向夹紧位置的方向上被施以力，从而有助于其在自由轮和传递力矩之间转换。这种安排具有特别有利的运行特性，因为，一方面通过弹簧舌的预弯曲形状，另一方面通过浮动地支承夹紧件以及开放弹簧夹箍的端部，不仅避免了夹紧件在翻转时机械应力的集中，而且能够在一定的范围内补偿保持架和弹簧夹箍的制造公差或者热性能差异。
DE 103 10 225 A1揭示了这种具有保持架和弹簧夹箍的结构类型的另一种自由轮离合器。其中，在用于容纳夹紧件的保持架各个凹孔中分别构造斜面或者成拱形的表面段，使得各个弹簧舌能够平整地且形状配合地贴靠在保持架上。这样就限制了所述夹紧件连同弹簧舌在朝向脱开后的位置也就是非夹紧位置的方向上的翻转路径，这对弹簧夹箍的使用寿命会有有利的影响。此外，所述自由轮离合器对于震动比较不敏感。
这样的自由轮离合器也是公知的，在这些离合器中只设置有唯一一个具有保持架和弹簧夹箍的双重功能的零件，因此节省了一个零件。DE 1 142 254 B揭示了一个这样的自由轮离合器，其中，夹紧件保持架由环形的弹性金属板夹箍构造而成，也就是所述保持架同时起到弹力加载件的作用。该金属板夹箍具有套孔，在这些套孔的一个短边上分别突出有弹簧舌。所述夹紧件以下述方式插到套孔中，即，使得夹紧件被弹簧舌沿夹紧方向施加一个翻转力矩。此外，在保持架上沿圆周方向构造弹性的波浪状的弯曲褶皱，并使所述褶皱定位在夹紧件之间。这种褶皱以及可能设置在弹簧舌上的类似的弯曲褶皱使得自由轮的结构相对昂贵并且易于磨损。
最后，DE 103 46 078 A1揭示了一种具有弹簧夹箍的自由轮离合器，所述弹簧夹箍同时起到夹紧件的容纳元件也就是保持架的作用，或者说，在该离合器中完全放弃了保持架。该弹簧夹箍具有简单的矩形的弹簧舌，该弹簧舌突出到用于容纳夹紧件的套孔上。该夹紧件具有这样的轮廓，其使得各个相邻的沿圆周方向与弹簧舌有效地连接在一起的夹紧件相互支撑。
在最后提及的两个文献中，在那里所述的自由轮离合器中虽然节省了一个零件。但是，只通过薄壁的弹簧夹箍来导引并且定位夹紧件-如在所述文献中建议的一样-使得弹簧夹箍与公知的具有单独保持架的自由轮相比需要承受更高的载荷。因为其不仅用于对夹紧件加载弹力而且用于定位夹紧件，所以需要相对较高的制造费用，尤其是考虑到弹簧舌的耐磨性以及夹紧件凹孔的金属板边缘的导向精度。因此，已知的具有双重功能保持架或者弹簧夹箍的自由轮更适合于相对较低的要求。
发明内容
本发明的目的是改进一种夹紧件自由轮，该夹紧件自由轮能够尽可能经济并且简单地进行制造，同时还具有高的负载能力、运行可靠性以及耐久性。
本发明根据的是这样的认识，即，在具有由弹性材料制成的保持架的夹紧件自由轮中，可以将常规的弹簧夹箍的功能集成到保持架中，而不会在根本上改变保持架相对于常规自由轮的几何形状或者降低自由轮的功能性。
因此，本发明以一种自由轮离合器为出发点，其具有在圆柱形的内部部件和与该内部部件同中心的外部部件之间的沿圆周方向可翻转地连续布置的在保持架的窗口状的套孔中导引的夹紧件。此外设定该保持架至少在套孔的沿轴线方向延伸的分界壁的范围内由具有弹性的材料制成，这样，所述夹紧件在翻转时能够通过分界壁的弹性变形而被加载弹力。
在本发明的一个优选实施方式中，所述保持架完全由弹性体制成。在此，用于容纳夹紧件的套孔被有利地构造成方形的凹孔，其中所述套孔的平行于离合器轴线延伸的分界壁形成了连接保持架的纵侧的横向接片。然而原则上也可以仅仅将保持架的接片用具有所要求的弹性性能的弹性材料制成，而保持架的环形的轴向的侧面部分由金属或者由坚固的合成材料制成。
通过这种构造有利地实现了下述目标，即，通过保持架接片的弹性变形一方面在离合器运行中可对夹紧件加载弹力，另一方面该保持架的凹孔在空转位置中将夹紧件保持到位也就是保持在待夹紧位置。根据本发明的自由轮离合器的工作原理在原则上相应于公知的自由轮离合器的工作原理。然而通过本发明提供了一种成本特别经济并且简单的自由轮离合器，尤其是该自由轮离合器不用弹簧夹箍，也就是说有利地减少了零件的数量，但仍然具有常规的自由轮离合器所具有的功能性、运行质量以及耐久性。此外，相对于常规的自由轮，根据本发明的自由论实现了装配的简化，使得自由轮组件可被简单地接合，这种简单化的装配尤其在批量制造中能够额外地节省了时间和成本。
在一系列试验中惊人地证实了丁腈橡胶，缩写为NBR(丁二烯橡胶)，是特别适合于制造根据本发明的柔性自由轮保持架的的材料。不同的形式和规格的此种合成的橡胶材料均可以以相对合适的成本获得。其具有高的减震能力，耐油、耐油腻和耐碳水材料，摩擦损耗细微，时效性能良好，并且能够应用于-30℃到+120℃的宽泛的温度范围。此外，该聚合物的材料性能能够在其制造时通过不同份额的丁二烯和丙烯腈进行调整，从而配合保持架的相关的有利的运行参数，例如减震性能、温度特性以及其它特性。不言而喻，其它具有弹性体性质的材料在原则上也是合适的。
这样一种具有由NBR制成的保持架的这种自由轮离合器例如能够作为成本合适而坚固耐用的止回器构造在机动车的自动变速箱中。然而，本发明的应用范围并不局限于机动车领域。
附图说明
下面根据一个实施例的附图对本发明进行详细说明。其中：
图1是根据本发明的夹紧件自由轮的夹紧件保持架的立体图，
图2是图1所示的保持架的放大的细节剖面图，
图3是根据本发明的在自由轮-保持架中的夹紧件装置的侧视图的局部放大图，
图4是图3所示的夹紧件自由轮在第一运行位置中时的侧视图的局部放大图，以及
图5是图4所示的夹紧件自由轮在第二运行位置中时的侧视图的局部放大图。
具体实施方式
图1相应地展示了一个构造成夹紧件自由轮1的自由轮离合器的优选由丁腈橡胶(NBR)制成的一体式弹性保持架2。
所述夹紧件保持架2包括两个环形的侧面部分3和4，所述侧面部分以突出的径向边缘通过横向接片5相互连接成圆柱形的结构部件。在保持架接片5之间等距离地构造有用于容纳夹紧件8(图3到图5)的套孔6。图2详细展示了所述套孔6中一个。该套孔具有矩形的底面，从而根据保持架2的壁厚形成方形的凹孔，配属的夹紧件8能够***该凹孔。所述凹孔6的平行于离合器轴线指向的分界壁7形成了接片5的横向侧面。
所述夹紧件自由轮1(图4)包括内环9、与内环同心的外环10、NBR保持架2以及沿圆周方向连续布置的夹紧件8，其中所述内环也可以构造成轴。所述夹紧件8构造成非对称的腰部收缩的支柱，***凹孔6中后，这些支架就与内环9或者外环10以及保持架接片5有效地连接在一起，从而依赖于根据翻转角以及翻转方向实现自由轮离合器的扭矩传递以及空转。
为了说明夹紧件8是如何保持在保持架2中的，图3首先展示了一个基本位置，夹紧件8在该基本位置中不受内环和外环9，10的影响，自由地处于凹孔6中。
图4展示了处于第一运行位置中的所述自由轮1。被卷向顺时针方向的所述夹紧件8靠接在内环9和外环10上。此时，保持架接片5的对角线对置的部分分别发生弹性变形，在这种情况下，就有一个与保持架接片5的变形相应的弹力反作用于夹紧件8的翻转运动，夹紧件8因而被加载以弹力。在外环10或者内环9旋转时，根据环9，10的旋转方向和角速度以及取决于该旋转方向和角速度的夹紧件8的卷入方向和卷入角的不同，要么出现空转，要么在内环9和外环10之间通过处在夹紧件轮廓和与之相邻的环面之间的外环侧和内环侧贴靠点而形成具有不同夹紧作用和夹紧曲线的连接。
图5展示了处在第二运行位置中的所述自由轮1，在该运行位置中，外环10沿顺时针以大的角速度旋转或者说其相对于内环9具有大的相应的角速度盈余，由此产生离心力而使夹紧件8从内环9上脱离。
附图标记列表
1    夹紧件自由轮
2    保持架
3    侧面部分
4    侧面部分
5    接片
6    套孔/凹孔
7    分界壁
8     夹紧件
9     内环
10    外环

Claims (9)

1.自由轮离合器，具有在圆柱形的内部部件(9)和与该内部部件同中心的外部部件(10)之间的沿圆周方向可翻转地连续设置的在保持架(2)的窗口状的套孔(6)中导引的夹紧件(8)，其特征在于，所述保持架(2)至少在套孔(6)的沿轴线方向延伸的分界壁(7)的区域内由具有弹性体性质的材料制成，其中所述夹紧件(8)在翻转时能够通过分界壁(7)的弹性变形而被加载弹力。
2.根据权利要求1所述的自由轮离合器，其特征在于，所述保持架(2)完全由具有弹性体性质的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的自由轮离合器，其特征在于，用于容纳夹紧件(8)的套孔(6)被构造成方形的凹孔。
4.根据权利要求1至3之一所述的自由轮离合器，其特征在于，所述套孔(6)的分界壁(7)附属于平行于离合器轴线延伸的横向接片(5)。
5.根据权利要求1至4之一所述的自由轮离合器，其特征在于，所述套孔(6)在空转位置中把夹紧件(8)保持在待夹紧位置。
6.根据权利要求1至5之一所述的自由轮离合器，其特征在于，所述具有弹性体性质的材料是丁腈橡胶。
7.根据权利要求6所述的自由轮离合器，其特征在于，所使用的丁腈橡胶的化学成分与所述保持架(2)的预定的运行参数相适应。
8.根据权利要求1至7之一所述的自由轮离合器，其特征在于，在选择具有弹性体性质的材料时要考虑至少一个下列运行参数：减震性能、温度变化特性、时效性能和化学稳定性。
9.根据权利要求1至8之一所述的自由轮离合器，其特征在于，所述自由轮离合器被构造成机动车的自动变速箱的止回器。
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