DE10103082B4

DE10103082B4 - Riemenscheibe

Info

Publication number: DE10103082B4
Application number: DE10103082.7A
Authority: DE
Inventors: Norbert Bethke; Horst Steinbinder; Dipl.-Ing. Scheidig Gerhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: DE10103082A1

Abstract

Riemenscheibe mit einem Mantel (2) zur Anlage an einen Riemen und mit einer Nabe (1) gekennzeichnet durch ein zwischen dem Mantel 2 und der Nabe 1 angeordnetes Zwischenglied (4) das gegenüber dem Mantel 2 und gegenüber der Nabe 1 in den Drehrichtungen der Riemenscheibe schwenkbar ist, wobei eine einerseits an der Nabe (1) und andererseits an dem Zwischenglied (4) angreifende Torsionsfeder (Schraubendrehfeder (7)) und eine zwischen dem Mantel 2 und dem Zwischenglied (4) wirksame Reibeinrichtung (11) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheibe, wie sie beispielsweise in Riementrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt wird.
Aus DE 196 53 386 A1 beispielsweise ist eine Riemenscheibe bekanntgeworden, bei der ein Mantel zur Anlage an einen Riemen auf einer Nabe drehbar angeordnet ist. Zwischen der Nabe und dem Mantel ist eine Schraubendrehfeder angeordnet, die einerseits gegenüber der Nabe und die andererseits gegenüber dem Mantel abgestützt ist. Die Nabe ist drehfest mit einer Welle, insbesondere der einer Lichtmaschine, verbunden. Die axial vorgespannte Schraubendrehfeder drückt den Mantel bzw. den Radialflansch des Mantels axial in Richtung auf einen Bordring der Nabe. Eine Reibscheibe ist zwischen dem Bordring und dem Radialflansch eingespannt. Die sehr schnellen Winkelbeschleunigungen aus der Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle bewirken eine Verdrehung der beiden Schenkelenden der Schraubendrehfeder relativ zueinander, wobei die Reibscheibe, die in Reibkontakt mit dem Bordring und/oder mit dem Radialflansch steht, die Relativdrehungen zwischen dem Mantel und der Nabe dämpft. Die Schraubendrehfeder läßt sich nur bis zu einem bestimten Drehwinkel verdrehen. Da das eine Schenkelende der Schraubendrehfeder an der Riemenscheibe und das andere Schenkelende der Schraubendrehfeder an der Nabe befestigt ist, läßt sich somit nur ein begrenzter Schwenkwinkel zwischen Nabe und Mantel der Riemenscheibe erzielen. Die Folge der Begrenzung des Verdrehwinkels kann sein, daß ein über den Riemen in die Riemenscheibe eingeleitetes Drehmoment nicht so weit abgefedert werden kann, daß ein Rutschen des Riemens auf der Riemenscheibe gänzlich ausgeschlossen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Riemenscheibe nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei der dieser Nachteil behoben ist.
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil durch ein zwischen dem Mantel und der Nabe angeordnetes Zwischenglied behoben, das gegenüber dem Mantel und gegenüber der Nabe in den Drehrichtungen der Riemenscheibe schwenkbar angeordnet ist, wobei eine einerseits an der Nabe und andererseits an dem Zwischenglied angreifende Torsionsfeder und eine zwischen dem Mantel und dem Zwischenglied wirksame Reibeinrichtung vorgesehen sind.
Bei der erfindungsgemäßen Riemenscheibe ist oberhalb eines zwischen dem Mantel und der Nabe wirkenden kritischen Drehmomentes eine Gleitreibung zwischen dem Rollmantel und dem Zwischenglied eingestellt. Unterhalb dieses kritischen Drehmomentes ist Haftreibung zwischen dem Mantel und dem Zwischenglied eingestellt.
In anderen Worten ausgedrückt: unterhalb des kritischen Drehmomentes werden die Drehschwingungen der Kurbelwelle über die Verdrehung der Schraubendrehfeder abgefedert, so daß der Riemen auf der Riemenscheibe nicht durchrutscht. Oberhalb dieses kritischen Drehmomentes wird der Mantel der Riemenscheibe von der Nabe abgekoppelt, da nun anstelle der Haftreibung eine Gleitreibung zwischen dem Mantel und dem Zwischenglied eingestellt ist. Auf diese Weise kann eine drehwinkelunabhängige Verschwenkung des Mantels gegenüber der Nabe erfolgen.
Die Torsionsfeder ist vorzugsweise durch eine Schraubendrehfeder gebildet. Diese Schraubendrehfeder kann koaxial auf der Nabe angeordnet sein. Diese Anordnung ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Feder, da lediglich ein Ringspalt zur Aufnahme der Schraubendrehfeder vorgesehen sein braucht.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung weisen das Zwischenglied und der Mantel einander zugewandte Kegelflächen auf, die mittels Federkraft gegeneinander gedrückt werden. Dadurch, daß die Kegelflächen gegeneinandergedrückt werden, kann eine Reibkraft eingestellt werden, die zwischen dem Zwischenglied und dem Mantel übertragen werden soll. Die Federkraft kann vorzugsweise durch eine axial vorgespannte Schraubendrehfeder erzeugt werden.
Reibflächen können unmittelbar an dem Zwischenglied und an dem Mantel vorgesehen sein. Allerdings ist es auch möglich, daß besondere Reibmittel, insbesondere Reibring oder Reibbeläge zwischen dem Zwischenglied und dem Mantel angeordnet sind.
Der Mantel kann einen Raidalflansch aufweisen, zwischen dem und einer dem Radialflansch zugewandten Stirnseite des Zwischengliedes die Reibmittel, insbesondere der Reibring oder der Reibbelag angeordnet sind.
Das oben bereits erwähnte Zwischenglied ist vorzugsweise durch eine Hülse gebildet. Derartige Hülsen können beispielsweise aus Blech im Tiefziehverfahren in besonders preiswerter Weise hergestellt sein. Insbesondere solche Hülsen sind besonders geeignet, die doppelwandig ausgeführt sind, wobei zwischen den beiden Wänden der Hülse die Schraubendrehfeder angeordnet ist. Die Schraubendrehfeder ist auf diese Weise geschützt. Es ist auch denkbar, die Schraubendrehfeder in diesem durch die beiden Wände gebildeten Ringspalt derart anzuordnen, daß Schwingungen der Schraubendrehfeder gedämpft werden. Zu diesem Zweck können besondere Dämpfungsmittel in den Ringspalt eingebracht sein.
Zur einwandfreien axialen Lagerung der Riemenscheibe ist der Mantel in beiden axialen Richtungen an der Nabe gestützt. Zu diesem Zweck kann die Nabe in der einen axialen Richtung über ein Schrägrillenkugellager an dem Rollenmantel gelagert sein. Das Schrägrillenkugellager kann einerseits Radialkräfte von dem Mantel auf die Nabe übertragen, andererseits werden auch beispielsweise axiale Federkräfte zwischen der Nabe und dem Mantel einwandfrei übertragen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von fünf in insgesamt fünf Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Riemenscheibe im Längsschnitt
2 eine weitere erfindungsgemäße Riemenscheibe im Längsschnitt
3 eine weitere erfindungsgemäße Riemenscheibe im Längsschnitt
4 eine weitere erfindungsgemäße Riemenscheibe im Längsschnitt
5 eine weitere erfindungsgemäße Riemenscheibe im Längsschnitt
Die erfindungsgemäße Riemenscheibe nach 1 weist einen auf einer Nabe 1 gelagerten Mantel 2 auf. Der mit einem Rillenprofil 3 versehene Mantel 2 ist zur Anlage an einen nicht dargestellten Riemen vorgesehen. Zwischen der Nabe 1 und dem Mantel 2 ist ein Zwischenglied 4 angeordnet, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Hülse 5 gebildet ist.
Die Hülse 5 ist doppelwandig ausgeführt, wobei zwischen den beiden Wänden 6 der Hülse 5 eine Schraubendrehfeder 7 angeordnet ist. Die Schraubendrehfeder 7 greift mit einem Federende 8 an der Hülse 5 an, und mit ihrem anderen Federende 9 an der Nabe 1. Zu diesem Zweck sind die Hülse 5 und die Nabe 1 jeweils mit Aufnahmen zur Aufnahme der Federenden 8, 9 versehen.
Zwischen der Hülse 5 und der Nabe 1 ist ein Gleitlager 10 angeordnet. Zwischen der Hülse 5 und dem Mantel 2 ist eine Reibeinrichtung 11 angeordnet, um ein Reibmoment zwischen dem Mantel 2 und dem Zwischenglied 4 bzw. der Hülse 5 zu übertragen. Vorliegend ist die Reibeinrichtung 11 durch einen Reibbelag 12 gebildet, der lose zwischen der Hülse 5 und dem Mantel 2 angeordnet sein kann. Es ist aber auch möglich, den Reibbelag 12 wahlweise an der Hülse 5 oder an dem Mantel 2 drehfest anzuordnen.
Der Mantel 2 und die Hülse 5 weisen einander zugewandte Kegelflächen 13, 14 auf, zwischen denen der Reibbelag 12 angeordnet ist.
Die Hülse 5 ist mit einem Radialflansch 15 versehen, zwischen dem und einem an dem Mantel 2 befestigten Bordring 16 eine Schraubendruckfeder 17 angeordnet ist, die die Hülse 5 infolge einer Keilwirkung gegen den Mantel 2 andrückt, und somit den Reibbelag 12 einspannt.
Die Nabe 1 ist mit einem Innengewinde 18 versehen, wobei eine nicht dargestellte Welle eines Aggregates mit einem korrespondierenden Außengewinde versehen ist. Die erfindungsgemäße Riemenscheibe kann also auf eine Welle aufgeschraubt werden, um ein Drehmoment von der Riemenscheibe auf das Aggregat zu übertragen.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Riemenscheibe erläutert. Die Riemenscheibe ist in einem nicht dargestellten Riementrieb einer Brennkraftmaschine angeordnet. Die von der Kurbelwelle erzeugten Drehschwingungen bzw. Drehungleichförmigkeiten werden über die Riemenscheibe der Kurbelwelle in den Riementrieb übertragen. Diese Drehschwingungen haben sehr schnelle Schwankungen der Riemengeschwindigkeit zur Folge. Der Mantel 2 der Riemenscheibe folgt diesen schnellen Schwankungen, wobei Relativdrehungen zwischen dem Mantel 2 und der Nabe 1 erfolgen. Während dieser Relativdrehung wird die Schraubendrehfeder 7 verdreht. Ist ein von dem Mantel 2 auf die Nabe 1 übertragenes Drehmoment kleiner als ein kritisches Drehmoment, liegt Haftreibung zwischen der Hülse 5 und dem Mantel 2 vor. Das bedeutet, daß die Hülse 5 gemeinsam mit dem Mantel 2 verschwenkt. Oberhalb dieses kritischen Drehmomentes wirkt eine Umfangskraft zwischen der Nabe 2 und der Hülse 5, die außerhalb des Reibkegels liegt, mit der Folge, daß die Haftreibung aufgehoben und statt dessen Gleitreibung vorliegt.
Auf diese Weise kann mit der erfindungsgemäßen Riemenscheibe einerseits sichergestellt werden, daß Leistung auf die nicht dargestellte Welle des Aggregates einwandfrei übertragen werden kann, andererseites ist sichergestellt, daß kurzzeitig auftretende Spitzenmomente ohne Rutschen des Riemens auf der Riemenscheibe durch Gleitreibung zwischen dem Mantel 2 und dem Zwischenglied 4 abgebaut werden können.
Die erfindungsgemäße Riemenscheibe nach 2 unterscheidet sich von der gemäß 1 im wesentlichen durch eine modifizierte Reibeinrichtung 19 und dadurch, daß ein weiteres Gleitlager 20 vorgesehen ist.
Die Hülse 5 und der Mantel 2 weisen hier einander zugewandte Zylinderflächen 21, 22 auf, zwischen denen das Gleitlager 20 angeordnet ist. Die Reibeinrichtung 19 ist durch eine Reibscheibe 23 gebildet, die stirnseitig zwischen einem Radialbord 24 des Mantels 2 und der Hülse 5 angeordnet ist. Die Reibscheibe 3 kann auch hier lose angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, die Reibscheibe 23 wahlweise an dem Radialbord 24 oder an der Hülse 5 zu befestigen. Die Schraubendruckfeder 17 drückt die Reibscheibe 23 gegen den Radialbord 24. Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Riemenscheibe stimmt mit der Wirkungsweise der Riemenscheibe gemäß 1 überein.
Die erfindungsgemäß Riemenscheibe nach 3 unterscheidet sich von der gemäß 2 im wesentlichen dadurch, daß die Schraubendruckfeder entfallen ist. Stattdessen ist die Schraubendrehfeder 7 zusätzlich axial vorgespannt, so daß die Reibscheibe 23 zwischen dem Radialbord 24 und der Hülse 5 eingespannt ist. Zusätzlich ist hier ein Axialnadellager 25 vorgesehen, das zwischen einem Radialflansch 26 der Nabe 1 und dem Bordring 16 angeordnet ist.
Die axiale Druckkraft der Schraubendruckfeder 8 wird auf diese Weise über das Axialnadellager 25 in den Mantel 2 der Riemenscheibe übertragen.
Bei der erfindungsgemäßen Riemenscheibe nach 4 ist das Zwischenglied 4 nicht länger durch eine Hülse, sondern durch einen Kegelring 27 gebildet, an dem die Schraubendrehfeder 7 mit ihrem Federende 8 angreift. Zwischen dem Kegelring 27 und der Nabe 1 ist ein Gleitlager 28 angeordnet. Die Schraubendrehfeder 7 ist ebenfalls axial vorgespannt, so daß einander zugewandte Kegelflächen 29, 30 gegeneinander gedrückt sind. Die Reibeinrichtung ist hier demzufolge identisch mit dem Zwischenglied 4. Die Kegelflächen 29, 30 dienen hier nicht nur zur Übertragung einer Reibung zwischen dem Mantel 2 und dem Zwischenglied 4, sondern auch als Lagerflächen, um den Mantel 2 auf der Nabe 1 radial und axial zu lagern. Die Radialkräfte werden hier über das Gleitlager 28 in die Nabe 1 eingeleitet. An dem axial gegenüberliegenden Ende der Riemenscheibe ist ein Schrägkugellager 31 zwischen dem Mantel 2 und der Nabe 1 angeordnet. Das Schrägkugellager 31 nimmt einerseits Radialkräfte auf, um den Mantel 2 auf der Nabe 1 radial zu lagern, andererseits werden auch Axialkräfte übertragen, die beispielsweise über die axial vorgespannte Druckfeder 7 in das Schrägkugellager 31 und von dort in den Mantel 2 eingeleitet werden.
Ebenso wie bei den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Riemenscheiben werden hier auftretende Drehmomente unterhalb des erwähnten kritischen Drehmomentes in einer Weise übertragen, daß der Mantel 2 und das Zwischenglied 4 bzw. der Kegelring 27 gemeinsam drehen, wobei eine Relativverdrehung zwischen dem Kegelring 27 und der Nabe 1 unter Verdrehung der Schraubendrehfeder 7 stattfindet. Oberhalb des kritischen Drehmomentes wird auch hier die Haftreibung zwischen dem Kegelring 27 und dem Mantel 2 aufgehoben, wobei ein Durchrutschen zwischen dem Kegelring 27 und dem Mantel 2 stattfindet.
Die erfindungsgemäße Riemenscheibe nach 5 unterscheidet sich von der gemäß 4 im wesentlichen dadurch, daß das Zwischenglied 4 durch einen Ring 32 gebildet ist, der mit seiner Stirnfläche gegen einen an dem Mantel 2 befestigten Bordring 33 angedrückt ist. Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind auch hier die Reibeinrichtung und das Zwischenglied durch ein Bauteil gebildet. Die Reibung findet hier zwischen Reibflächen 34, 35 statt, die an den einander zugewandten Stirnflächen des Bordringes 33 und des Rings 32 ausgebildet sind. Ein weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 besteht darin, daß anstelle des Schrägrillenkugellagers ein Vierpunktkugellager vorgesehen ist. Dieses Lager kann sowohl radiale Kräfte, als auch axiale Kräfte in beiden axialen Richtungen übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Nabe
2: Mantel
3: Rillenprofil
4: Zwischenglied
5: Hülse
6: Wand
7: Schraubendrehfeder
8: Federende
9: Federende
10: Gleitlager
11: Reibeinrichtung
12: Reibbelag
13: Kegelfläche
14: Kegelfläche
15: Radialflansch
16: Bordring
17: Schraubendruckfeder
18: Innengewinde
19: Reibeinrichtung
20: Gleitlager
21: Zylinderfläche
22: Zylinderfläche
23: Reibscheibe
24: Radialbord
25: Axialnadellager
26: Radialflansch
27: Kegelring
28: Gleitlager
29: Kegelfläche
30: Kegelfläche
31: Schrägrillenkugellager
32: Ring
33: Bordring
34: Reibfläche
35: Reibfläche
36: Vierpunktkugellager

Claims

Riemenscheibe mit einem Mantel (2) zur Anlage an einen Riemen und mit einer Nabe (1) gekennzeichnet durch ein zwischen dem Mantel 2 und der Nabe 1 angeordnetes Zwischenglied (4) das gegenüber dem Mantel 2 und gegenüber der Nabe 1 in den Drehrichtungen der Riemenscheibe schwenkbar ist, wobei eine einerseits an der Nabe (1) und andererseits an dem Zwischenglied (4) angreifende Torsionsfeder (Schraubendrehfeder (7)) und eine zwischen dem Mantel 2 und dem Zwischenglied (4) wirksame Reibeinrichtung (11) vorgesehen ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Torsionsfeder durch eine Schraubendrehfeder (7) gebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der das Zwischenglied (4) über ein Lager (10, 28) auf der Nabe (1) gelagert ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der das Zwischenglied (4) und der Mantel (2) einander zugewandte Kegelflächen (13, 14, 29, 30) aufweisen, die mittels Federkraft gegeneinander gedrückt werden.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Zwischenglied (4) und dem Mantel (2) Reibmittel (12, 23, 27, 32) angeordnet sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der das Zwischenglied durch eine Hülse (5) gebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 6, bei der die Hülse (5) spanlos aus Blech im Tiefziehverfahren hergestellt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 6, bei der die Hülse (5) doppelwandig ausgefüllt ist, wobei zwischen den beiden Wänden (6) der Hülse (5) die Schraubendruckfeder (7) angeordnet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der der Mantel (2) in beiden axialen Richtungen an der Nabe (1) gestützt ist.