用于两轮车的起动机的带有扭矩限制功能的套筒式自由轮的制作方法

本发明涉及一种夹紧自由轮，特别是夹紧滚子自由轮，具有环形元件，特别是内圈或外圈，其配有至少一个用于夹紧的夹紧元件的夹紧斜面；并且具有每个夹紧斜面的夹紧元件，夹紧元件抵靠至少一个夹紧斜面。

背景技术：

自由轮或者说夹紧自由轮是单向离合器，并且通常具有内圈、外圈和带有夹紧滚子和弹簧的保持架。在这种情况下，夹紧自由轮能够在负载比改变的情况下将驱动系的一部分与旋转运动分离。

自由轮通常用作逆止器或超越离合器。

在作为超越离合器使用的起动机自由轮中，通常使用弹簧和夹紧滚子或者说夹紧元件，这些弹簧和夹紧滚子或者说夹紧元件被压入内圈或外圈的夹紧轮廓或者说夹紧斜面上的凹部内。由于容纳空间中的夹紧元件，容纳空间通过夹紧轮廓或通过夹紧斜面部分地限制，并且远离弹簧逐渐变细，由此例如内圈和外圈相对彼此旋转越多，从内圈传递到外圈的扭矩更大。

通过适当选择夹紧轮廓的设定角度或夹紧角度，自由轮是防滑的，因为它处于所谓的自锁状态。在这种情况如此选择夹紧角度，使其小于或等于两个相互摩擦材料的滑动摩擦系数μ的反正切值。如果夹紧角度大于μ的反正切值，则自由轮会滑动并且不能传递力。

起动机自由轮例如用于具有电动起动机的摩托车的内燃机中。为了起动内燃机，起动机小齿轮通过电动机驱动，起动机小齿轮配备有自由轮。起动机小齿轮通常与自由轮的内圈连接，而外圈通常被固定在发电机上。

自由轮通过外圈将力传递到发电机上，直到内燃机点火。一旦内燃机点火，与发电机连接的曲轴加速到相比用于起动发动机的更高的转速。

此时，自由轮将运行的发动机或者说其曲轴与电动起动机分离，从而已起动的发动机不会以过高的转速损坏或破坏起动机。

从现有技术已知将过高的力引入到自由轮中所带来的问题，即夹紧元件如此猛烈且快速地压入到夹紧轮廓中或者说压向夹紧斜面，使得其被撞击，这导致自由轮迅速地完全失效。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种自由轮或者说夹紧自由轮以及一种自由轮装置，其提供针对引入到自由轮中过高的力的有效保护或者说提供扭矩限制功能，其中，这样的自由轮或这样的自由轮装置优选地确保高可靠性并且能够低成本且节省材料地制造。

该技术问题通过独立权利要求的特征解决。另外有利的改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，在本发明中的第一方面中，夹紧自由轮，特别是夹紧滚子自由轮，具有环形元件，环形元件特别是内圈或外圈，环形元件包括至少一个用于夹紧夹紧元件的夹紧斜面或者说夹紧轮廓。

优选地，夹紧自由轮还包括每个夹紧斜面的夹紧元件或者说夹紧滚子，其抵靠在至少一个夹紧斜面上。

有利地，至少一个夹紧斜面具有至少一个第一分区和第二分区，其中优选地，第二分区如此设计为力传递区域，使得能够禁止夹紧元件和环形元件之间的相对运动。以这种方式，夹紧自由轮能够将力或扭矩从内圈传递到外圈，或以相反方向传递。从而例如能够起动内燃机。

此外，有利的是，第一分区如此设计为过载区域，使得能够确保夹紧元件和环形元件之间的相对运动。从而能够防止从第一环形元件到至少一个夹紧元件的力传递。

换句话说，有利的是，在快速或突然将高扭矩引入到夹紧自由轮时，夹紧元件从力传递区域运动到过载区域。该过载区域优选地防止整个自由轮或者说夹紧自由轮损坏。这是因为，如果过大的力引入到自由轮中，夹紧元件如此猛烈且快速地被按压到夹紧轮廓中或者说抵靠夹紧斜面，从而撞击夹紧斜面，这还可能导致自由轮的完全失效。

此外，优选的是，在环形元件为传递力而旋转时，第一分区跟随第二分区，那么优选在过载情况下，夹紧元件从第二分区朝向第一分区运动。由此，可以中断至少一个夹紧斜面的第一分区和夹紧元件之间的，或者说环形元件和夹紧元件之间的力传递。借助于这种中断，可以保护自由轮免受可能破坏自由轮的过载。

优选地，至少一个夹紧斜面沿圆周方向延伸。由于环形元件通常旋转对称地构造，因此环形元件在径向和轴向延伸，其中环形元件优选地在其圆周方向上具有至少一个夹紧斜面和相对应的夹紧元件。

另外优选的是，第一分区允许夹紧元件和环形元件之间的相对运动。以这样的方式，不会传递可能会损坏自由轮的力或力矩。

有利地，第一分区允许夹紧元件和环形元件之间的相对运动，优选地如此实现，在夹紧元件和夹紧斜面之间的接触点处，在待传递的力和第一分区的且在该接触点上的法线之间形成的角度的正切值大于等于由环形元件和夹紧元件构成的摩擦副的材料的摩擦系数。

以简单的方式表示，优选的是，夹紧斜面的第一分区实现已知关系tanα≥μ，由此停止夹紧斜面和环形元件之间的夹紧，或者说由此夹紧元件在夹紧斜面上滑动。这还使得自由轮限制了引入到环形元件上扭矩/力，从而实现了过载保护。

另外优选的是，第二分区禁止夹紧元件和环形元件之间的相对运动。通过这种方式，能够传递力或力矩。

优选地，第二分区禁止夹紧元件和环形元件之间的相对运动，优选地如此实现，在夹紧元件和夹紧斜面之间的接触点处，在待传递的力和第二分区的且在该接触点上的法线之间形成的角度的正切值小于由环形元件和夹紧元件构成的摩擦副的材料的摩擦系数。

换句话表示，有利的是，夹紧斜面的第二分区实现已知关系tanα<μ，由此实现夹紧斜面和环形元件之间的夹紧，或者说由此夹紧元件卡住在夹紧斜面上。这使得自由轮传递引入到环形元件上的扭矩/力。

此外，有利的是，第一分区的角度大于15度，而第二分区的角度优选地是3至4.5度。所述角度范围实现在tanα≥μ情况下的滑动以及在tanα<μ情况下的夹紧。换言之，可以借助大于15度的角度，以简单的方式实现夹紧元件和夹紧斜面或者说和环形元件之间的滑动，相对地，借助在3至4.5度之间的角度，能够保证夹紧元件和夹紧斜面或者说和环形元件之间的夹紧。

此外，优选的是，环形元件由金属板制成。因此，能够简单地、廉价却又节省材料地制造。

优选的是，环形元件是薄壁结构。从而能够节省材料，进而节省成本。

此外，有利的是，环形元件如此形成薄壁结构，使得中空圆柱形的环形元件在夹紧斜面外侧具有壁厚，该壁厚包围(umfasst)夹紧元件的厚度的一部分，壁厚优选地小于夹紧元件的厚度的0.5倍，特别优选小于夹紧元件的厚度的0.3倍。在这种情况下，有利的是，在第一环形元件在圆周方向上的最厚或最薄位置处的壁厚包围夹紧元件的厚度的一部分。上述关系使得特别简单且节省材料的制造成为可能。

本发明的第二方面包括一种自由轮装置，其具有夹紧自由轮、第一环形元件和第二环形元件，第一环形元件特别构造为内圈或外圈且具有至少一个用于夹紧夹紧元件的夹紧斜面，第二环形元件特别构造为外圈或内圈。

明确地理解，如在本说明书的第一方面中提到的夹紧自由轮的特征可以单独地或彼此组合地用在自由轮装置中。

换句话说，在本发明的第一方面中提及的与夹紧自由轮有关的特征在此也可以与本发明的第二方面中的其他特征组合。

有利地，第一环形元件包括每个夹紧斜面的夹紧元件，夹紧元件抵靠在至少一个夹紧斜面上。

有利地，至少一个夹紧斜面具有至少一个第一分区和第二分区。

优选地，第一分区如此设计为过载区域，使得夹紧元件相对于至少一个夹紧斜面运动，由此能够禁止从第一环形元件经由夹紧元件到第二环形元件的力传递。从而能够防止从第一环形元件到至少一个夹紧元件的或相反方向的力传递。换句话说，有利的是，在突然或快速将高扭矩引入到夹紧自由轮中时，夹紧元件从力传递区域朝向过载区域运动。该过载区域优选地防止自由轮或者说夹紧自由轮损坏。这是因为，如果过大的力引入到自由轮中，夹紧元件如此猛烈且快速地被按压到夹紧轮廓中或者说抵靠夹紧斜面，从而撞击夹紧斜面，这还可能导致自由轮的完全失效。

此外，有利的是，第二分区如此设计为力传递区域，使得至少一个夹紧斜面和夹紧元件夹紧。优选地，夹紧斜面和夹紧元件满足夹紧条件tanα<μ，由此能够确保从第一环形元件经由夹紧元件到第二环形元件的力传递。

同样有利的是，第一分区如此设计为过载区域，使得至少一个夹紧斜面和夹紧元件滑动。优选地，夹紧斜面和夹紧元件满足滑动条件tanα≥μ，由此能够禁止从第一环形元件经由夹紧元件到第二环形元件的力传递。

另外优选的是，第一环形元件和第二环形元件彼此同心地布置。这种布置确保了低机械损耗和简单结构，从而可以节省成本。

优选地，夹紧元件抵靠在第一环形元件的至少一个夹紧斜面上并且抵靠在第二环形元件的表面上。夹紧元件由此直接将第一环形元件和第二环形元件相互连接，由此力能够从第一环形元件向第二环形元件或以相反方向传递。

优选地，至少一个夹紧斜面在空间上如此在第一环形元件中定向，使得夹紧斜面沿着其在第一环形元件的旋转方向上的轮廓使得第一环形元件的至少一个夹紧斜面与第二环形元件的表面之间的距离增加，特别连续地增加，在该旋转方向上力能够从第一环形元件传递到第二环形元件。因此，力能够从第一环形元件向第二环形元件或以相反方向传递。

该距离优选是在穿过第一环形元件和/或第二环形元件的旋转中心点的延伸部上延伸的距离。因此，距离理解为第一环形元件和第二环形元件之间的或者说夹紧斜面与环形元件之间的最短距离。

此外，有利的是，在自由轮装置的静止状态中，第一环形元件的至少一个夹紧斜面的第一分区的表面与在夹紧元件和第二环形元件的表面之间的接触点处的切线形成大于30度的角度。

有利的是，在自由轮装置的静止状态中，第一环形元件的至少一个夹紧斜面的第二分区的表面与在夹紧元件和第二环形元件的表面之间的接触点处的切线形成在6至9度之间的角度。

所述角度范围实现在tanα≥μ情况下的滑动以及在tanα<μ情况下的夹紧。换句话说，可以借助大于30度的角度，以简单的方式实现夹紧元件和夹紧斜面之间的或者说夹紧元件和环形元件之间的滑动，相对地，借助在3至4.5度之间的角度，能够保证夹紧元件和夹紧斜面之间的或者说夹紧元件和环形元件之间的夹紧。

此外，有利的是，第一环形元件形成外圈，并且第二环形元件形成内圈。

备选地，可能的是，第一环形元件形成内圈，并且第二环形元件形成外圈。

在下文中，用另外的表述解释上面呈现的发明构思。

本发明的构思优选地(简化地讲)基于以下事实：不同类型的自由轮用作两轮车辆中的电动起动机自由轮。在这种情况下，存在夹紧体自由轮和夹紧滚子自由轮。

对于大多数自由轮，扭矩容量是额定负载的倍数。超出容量的原因是“最坏情况”的场景，其可能由于“哑火”而产生，在这种情况下大扭矩或力被快速地引入到自由轮中。

在自由轮或周围环境的稳定性不足的情况下，起动机将立即完全失效。

因此，所要解决的问题是为当前的自由轮方案配备过载保护，即扭矩限制功能。

夹紧滚子自由轮通常设计有3至4.5度的夹紧斜面角度/斜面角度/夹紧角度α1，以实现尽可能高的切换可靠性。

在这种情况下，优选地应用已知的公式tanα<μ。在夹紧过程中，法向力作用在自由轮的外圈/壳体上并使其变宽。夹紧滚子在这种情况下有利地进一步沿斜面几何形状或夹紧斜面运动。

优选地，根据本发明的自由轮具有另一个更陡峭的斜面区段，其中当达到可预定的扭矩时，在夹紧滚子或者说夹紧元件与外圈或者说环形元件之间的接触点发生移位，由此不再满足夹紧条件。夹紧元件由此在另外的斜面区段中滑动，由此限制了待传递的扭矩/负载。

换句话说，在理想情况下，自由轮的夹紧斜面应在特定位置配备第二个明显更陡峭的区段。这会以理想的方式使得不再满足夹紧条件tanα<μ，并且夹紧滚子或者说夹紧元件开始在夹紧斜面上或者说在环形元件上滑动。

附图说明

下面通过结合附图的实施例更详细地解释本发明。意性地示出：

图1是根据本发明的夹紧自由轮或根据本发明的自由轮装置的剖视图；

图2是处于第一状态的根据图1的根据本发明的夹紧自由轮的夹紧元件的放大剖视图；

图3是处于第二状态的根据图1的根据本发明的夹紧自由轮的夹紧元件的放大剖视图；

图4是处于第一状态的根据图1的根据本发明的夹紧自由轮的夹紧元件的另一放大剖视图；和

图5是根据图1的根据本发明的夹紧自由轮的放大剖视图，其中没有夹紧元件。

在以下描述中，相同的部件采用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的夹紧自由轮1和根据本发明的自由轮装置10的剖视图。

自由轮装置10具有包括第一环形元件2的夹紧自由轮1，第一环形元件2包括多个夹紧斜面3和多个夹紧元件4，其中，每个夹紧斜面3分别用于夹紧夹紧元件4。在这种情况下，第一环形元件2被设计为外圈。

第一环形元件2被压入外侧环形元件22中，以形成形状配合式和作用力式连接。以这种方式，第一环形元件2可以形成为薄壁结构并且以各种构造用在外侧环形元件22内。

第一环形元件2由金属板制成的设计适用于薄壁构造，。

在当前情况下，环形元件2如此形成薄壁结构，使得空心圆柱形的环形元件2在夹紧斜面3的外侧或在第一环形元件2的沿圆周方向u的最厚位置处具有壁厚h，其包围夹紧元件4的厚度的一部分。

根据图1的实施例，壁厚h小于夹紧元件4厚度的0.3倍。

此外，自由轮装置10包括第二环形元件11，其在本实施例中被设计为内圈。

如上所述，第一环形元件2或者说外圈具有每个夹紧斜面3的夹紧元件4，其中，夹紧元件4抵靠在相应的夹紧斜面3上或者说夹紧元件4接触夹紧斜面3。

此外，每个示出的夹紧元件4抵靠在第一环形元件2的相应的夹紧斜面3上并且抵靠在第二环形元件11的表面o上。因此，力能够从第一环形元件2经由夹紧元件4传递到第二环形元件11，或以相反方向传递。

在这种情况下，每个夹紧斜面3具有至少第一分区6和第二分区6。

在夹紧自由轮1或者说自由轮装置10的运行时，沿旋转方向d旋转的第一环形元件通过夹紧元件4将力传递到第二环形元件11。

这是因为在第一环形元件2沿旋转方向d运动，夹紧元件4沿着渐缩设计的夹紧斜面3的斜面几何形状移动。

在夹紧斜面3的第二夹紧区域6内，夹紧元件被夹紧在夹紧斜面3或者说在第一环形元件2和第二环形元件11之间。

然而如果现在在短时间内将很大的力或很高的扭矩引入到夹紧自由轮1中，夹紧元件4则从夹紧斜面3的第二分区6朝向第一分区5运动。

第二分区防止整个夹紧自由轮1或者说整个自由轮装置10损坏。这是因为，如果过大的力引入到自由轮中，夹紧元件4如此猛烈且快速地被按压到夹紧轮廓中或者说抵靠夹紧斜面3，使得夹紧斜面损坏，这还可能导致自由轮的完全失效。

因此，在根据图1的实施例中，第一分区5如此设计为过载区域，使得每个夹紧元件4相对于相应的夹紧斜面3运动，由此能够禁止从第一环形元件2经由夹紧元件4到第二环形元件11的力传递。

换句话说，第一分区5如此设计为过载区域，使得夹紧元件4在相应的夹紧斜面3上打滑。更好地示出，每个夹紧斜面3的第一分区5和所属的夹紧元件4满足滑动条件tanα≥μ，由此防止或能够禁止从第一环形元件2经由夹紧元件4到第二环形元件11的力传递。

相反地，第二分区6如此设计为力传递区域，使得夹紧元件4与相应的夹紧斜面3夹紧在一起。在这种情况下，每个夹紧斜面3的第二分区6和相应的夹紧元件4满足夹紧条件tanα<μ，由此能够确保或能够允许从第一环形元件2经由夹紧元件4到第二环形元件11的力传递。

此外，图1示出，第一环形元件2和第二环形元件11彼此同心地布置或者说相对自由轮装置10的中心/旋转中心m同心地布置。

在根据图1的当前实施例中，外侧环形元件22与第一环形元件2共同作为驱动件，并且第二环形元件11作为从动件。

在此，如上所述，用于将力从第一环形元件2或者说从外侧环形元件22传递到第二环形元件11的驱动方向或者说旋转方向d在图1中示出。

在自由轮装置10的根据图1所示的实施例中，仅在第一环形元件2具有相比第二环形元件11更高或相同的转速时，才能够将力从驱动件或者说从第一环形元件2传递到从动件或者说到第二环形元件11。然而在这种情况下，两个环形元件2、11必须沿旋转方向d旋转。

在第一环形元件2和第二环形元件11之间，除了所示的夹紧元件4，还示出了每夹紧元件4的弹簧元件20。弹簧元件20是压缩弹簧，其相反于旋转方向d压紧所对应的夹紧元件4。

弹簧元件20在一侧抵靠夹紧元件4，弹簧元件20在另一侧支撑在隔板21上。该隔板21与第一环形元件2连接。

夹紧斜面3中的每一个在空间上如此在第一环形元件2中定向，使得夹紧斜面3中的每一个沿着其在第一环形元件2的旋转方向d的轮廓将第一环形元件2的夹紧斜面3和第二环形元件11的表面o之间的距离x增大。在这种情况下，增大甚至是连续的，至少在夹紧斜面3的第二分区6中是连续的。

最后，关于图1注意到，除了旋转方向d，还示出了圆周方向u。

图2示出了处于第一状态的根据图1的根据本发明的夹紧自由轮1的夹紧元件4的放大剖视图。

在此，夹紧自由轮1或者说所示的夹紧滚子滚子自由轮1具有构造为外圈的环形元件2，环形元件2具有用于夹紧夹紧元件4的不同的夹紧斜面3。

此外，如上所述，夹紧自由轮1包括每个夹紧斜面3的夹紧元件4，夹紧元件4抵靠在相应的夹紧斜面3上。

每个夹紧斜面3具有至少一个第一分区5和第二分区6，并沿圆周方向u延伸。

在这种情况下，第二分区6如此设计为力传递区域，使得可以禁止夹紧元件4和环形元件2之间的相对运动。

相对地，第一分区5如此设计为过载区域，使得可以确保夹紧元件4和环形元件2之间的相对运动，由此能够防止从第一环形元件2到至少一个夹紧元件4的力传递。

在环形元件2为传递力而旋转时或者说在环形元件2沿旋转方向d旋转时，第一分区5跟随第二分区6。因此，在过载情况下，夹紧元件4从第二分区6朝向第一分区5运动，以中断每个夹紧斜面3的第一分区5和相应的夹紧元件4之间的力传递。

在图2所示的状态中，夹紧元件4位于夹紧斜面3的第二分区6内。

在该状态下，第二分区6禁止每个夹紧元件4和环形元件2之间的相对运动。

这如此实现，在夹紧元件4和夹紧斜面3之间的接触点a处，在待传递的力f和第二分区6的且在接触点a上的法线n2之间形成的角度α的正切值小于由环形元件2和夹紧元件4构成的摩擦副的材料的摩擦系数μ。

在此，角度α在第二分区6中在3到4.5度之间。法线n2垂直于夹紧斜面3的第二分区6的平面。

简化上述事实，这说明，通过满足夹紧条件tanα<μ，每个夹紧斜面3和每个相应的夹紧元件4夹紧或者说相对彼此卡住。由此，可以确保从第一环形元件2经由夹紧元件4到第二环形元件11的力传递。

参考图3，示出了夹紧元件4位于或者说布置在夹紧斜面3的第一分区5内。

在根据图3的状态中，第一分区5允许夹紧元件4和环形元件2之间的相对运动。

这如此实现，在每个夹紧元件4和每个夹紧斜面3之间的接触点a处，在待传递的力f和第一分区5的且在接触点a上的法线n1之间形成的角度α的正切值大于等于由环形元件2和夹紧元件4构成的摩擦副的材料的摩擦系数μ。

在此，第一分区5的角度α大于15度。法线n1垂直于夹紧斜面3的第一分区5的平面。

简化上述根据图3的事实，这说明，第一分区5如此形成为过载区域，使得每个夹紧斜面3和每个相应的夹紧元件4打滑或者说相对彼此滑动或者说不卡住。以这种方式，满足滑动条件tanα≥μ。由此，能够禁止从第一环形元件2经由夹紧元件4到第二环形元件11的力传递。

另外应注意，当比较图2和图3时，弹簧元件20逆着旋转方向d压向每个夹紧元件4。在这种情况下，在图2中，每个弹簧元件20抵靠在夹紧元件4上或者说在每个夹紧元件4上，而在图3中，夹紧元件4和弹簧元件20没有相互接触。

图4基本上与图2相同，但提供了另外的附图标记。图4还示出了处于静止状态中或者说处于没有力传递的状态中的自由轮装置10或者说夹紧自由轮1。

在静止状态中，第一环形元件2的每个夹紧斜面3的第一分区5的表面与在夹紧元件4和第二环形元件11的表面o之间的接触点b处的切线形成角度α1。在这种情况下，角度α1大于30度。

此外，在自由轮装置10的静止状态中，第一环形元件2的每个夹紧斜面3的第二分区6的表面与在夹紧元件4和第二环形元件11的表面o之间的接触点b处的切线形成角度α2。该角度在6到9度之间。

图5示出了根据图1的根据本发明的夹紧自由轮的放大剖视图，其中没有夹紧元件4。

一方面，如上参照图3所述，这里重新绘制了角度α1和α2。

另一方面，在图5中可以清楚地看到中，夹紧斜面3在空间上如此在第一环形元件2中定向，使得夹紧斜面沿着其在第一环形元件2的旋转方向d上的轮廓增大第一环形元件2的每个夹紧斜面3与第二环形元件11的表面o之间的距离x。

因此，距离x2相比距离x1更大，如图5所示。

在这种情况下，距离x1和x2是在穿过环形元件2、11的旋转中心点或者说中点m的延伸部上延伸的行程。因此，利用该距离，给出第一环形元件11和第二环形元件11之间的或者说夹紧斜面3与环形元件11的表面o之间的最短距离。

在图5的实施例中，第一环形元件2和第二环形元件11的表面o之间的距离在旋转方向d上且在夹紧斜面3的区域内连续地增大。

附图标记列表

1夹紧自由轮

2第一环形元件

3夹紧斜面

4夹紧元件

5第一分区

6第二分区

10自由轮装置

11第二环形元件

20弹簧元件

21隔板

22外侧环形元件

a旋转轴线

d旋转方向

f力

m中点

n1法线

n2法线

o表面

u圆周方向