DE102008019808A1

DE102008019808A1 - Profillose Lauffläche einer Riemenscheibe

Info

Publication number: DE102008019808A1
Application number: DE102008019808A
Authority: DE
Inventors: Hermann Stief
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-04-19
Filing date: 2008-04-19
Publication date: 2009-10-22
Also published as: US20090264233A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen als Riementrieb ausgeführten Aggregatetrieb (2) bzw. Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einer Spannrolle und/oder einer Umlenkrolle (11), die jeweils eine Riemenscheibe (10, 12) einschließt. Im Betriebszustand der Riemenscheibe (10, 12) ist an deren Lauffläche (14) ein als Keilrippenriemen (5) ausgeführtes Zugmittel geführt. Die Riemenscheibe (12) der Umlenkrolle (11) weist dabei eine glatte Lauffläche (14) auf, an der sich der Keilrippenriemen (5) mit der profilierten Innenseite abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf eine Riemenscheibe, die insbesondere einem Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Im Einbauzustand ist an der Lauffläche der Riemenscheibe ein profilierter Riemen, insbesondere ein Keilrippenriemen geführt.
Derartige Riemenscheiben werden bevorzugt in sogenannten Aggregatetrieben einer Brennkraftmaschine eingesetzt, bei denen von einer Antriebsriemenscheibe ausgehend, beispielsweise ein Klimakompressor, ein Generator oder eine Lenkhilfspumpe angetrieben werden, wobei die einzelnen Riemenscheiben der Aggregate sowie der Antriebs-Riemenscheibe über einen Keilrippenriemen verbunden sind. Zur Erzielung eines ausreichenden Umschlingungsgrades des Zugmittels an den einzelnen Riemenscheiben, werden zur Führung des Zugmittels bei bedarf Umlenkrollen eingesetzt. Derartige Umlenkrollen finden weiterhin Anwendung zur Darstellung eines definierten Riemenlayouts bzw. einer definierten Riemenführung zwischen vorgegebenen Einbauverhältnissen. Zwecks Erreichung eines weitestgehenden schlupffreien Antriebs und einer optimalen Drehmomentübertragung des Zugmitteltriebs ist eine ausrei chende Vorspannung des Zugmittels erforderlich. Dazu ist dem Zugmitteltrieb zumindest ein Spannsystem zugeordnet, mit dem eine ausreichende Vorspannung des Riemens gewährleistet ist. Als Spannsystem eignet sich eine schwenkbar angeordnete Spannrolle, die insbesondere federkraftbeaufschlagt an dem Zugmittel abgestützt ist.
Der DE 44 04 193 A1 sind gemeinsam mit einer schematischen Frontansicht einer Brennkraftmaschine zwei Riementriebe zu entnehmen, die übereinstimmen von zwei axial versetzten, der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordneten Riemenscheiben angetrieben werden. Ein erster auch als Steuertrieb oder Synchrontrieb zu bezeichnender Riementrieb ist zum Antrieb von zwei Nockenwellen der Brennkraftmaschine bestimmt. Dazu sind alle Riemenscheiben des Steuertriebs mittels eines Zahnriemens verbunden. Ein Aggregatetrieb, mit dem beispielsweise ein Generator oder ein beliebig anderes Aggregat angetrieben wird, ist dem Steuertrieb axial vorgelagert. Dem Leertrum des Steuertrieb und des Aggregatetriebs ist eine Spannrolle eines Spannsystems zugeordnet. Aufgrund der Anordnung bzw. Einbaulage der Spannrolle ist diese jeweils dem glatten Riemenrücken, der Außenseite des Zugmittels, zugeordnet.
Weiterhin ist es bekannt Spannrollen und/oder Umlenkrollen mit einer profilierten Lauffläche zu versehen, wobei das Keilrippenprofil des Riemens in der Einbaulage formschlüssig in das Laufflächen-Verzahnungsprofil der Spannrolle oder der Umlenkrolle eingreift.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reibleistung von Riemenscheiben eines Zugmitteltriebs zu reduzieren.
Erfindungsgemäße Lösung
Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung der Riemenscheibe gelöst, bei der im Betriebszustand die profilierte Seite des Riemens mit einer vollständig glatt oder begrenzt glatt ausgebildeten Lauffläche der Riemenscheibe zusammenwirkt. Im Vergleich zu bekannten Lösungen entfällt durch diese Gestaltung der Riemenscheibe ein formschlüssiges Eingreifen des Keilrippenprofils des Riemens in die profilierte Lauffläche der Riemenscheibe. Für eine erfindungsgemäße Riemenscheibe mit profilloser Lauffläche bietet sich zur Sicherstellung einer ausreichenden Riemenführung an, diese im Einbauzustand zwischen zwei Riemenscheiben mit jeweils profilierter Lauffläche oder Riemenscheiben mit Bord anzuordnen. Durch die Führung des Zugmittels über das Keilrippen-Riemenprofil an der glatt ausgebildeten Lauffläche der Riemenscheibe stellt sich eine vorteilhafte reduzierte Reibleistung ein. Erfindungsgemäß entfällt dabei im Vergleich zu bisherigen Lösungen ein Eintritt und Austritt des Keilrippenprofils des Riemens in ein Laufflächenprofil. Gemäß der Erfindung ist die Lauffläche der Riemenscheibe glatt oder eben ausgebildet, wodurch das Riemenprofil bei einem Kontakt oder Einlauf mit der Riemenscheibe nicht in das Laufflächenkeilprofil eingezogen und beim Auslauf gelöst wird. Beide Vorgänge des Zusammenwirkens zwischen dem profilierten Riemen und der profilierten Riemenscheibe sind verbunden mit einer nachteiligen Reibleistung sowie einem Riemenflankenverschleiß. Vorteilhaft wird durch die profillose Lauffläche der Riemenscheibe eine erhöhte Riemenlebensdauer realisiert, verbunden mit geringeren Herstellkosten der auch als Pulley bezeichneten Riemenscheibe. Außerdem wird durch das Zusammenwirken zwischen der profilierten Riemenseite an der glatt ausgeführten Lauffläche der Riemenscheibe eine verbesserte Wasserabfuhr im Bereich einer Kontaktzone zwischen dem Riemen und der Lauffläche sichergestellt. Insbesondere bei einer Anwendung von Zugmitteltrieben in Fahrzeugen wird bei Starkregen eine nachteilige Schlupfgefahr wirksam unterbunden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die vollständig bzw. begrenzt glatt ausgebildete Lauffläche der Riemenscheibe zumindest einseitig von einem Bord begrenzt. Diese Maßnahme kann beispielsweise für Zugmitteltriebe vorgesehen werden, bei denen der Riemen an Umlenkrollen bzw. Spannrollen mit übereinstimmend profillosen Laufflächen geführt ist, wobei die Riemenscheiben wechselweise jeweils einen seitlichen Bord aufweisen, um eine ausreichende Riemenführung zu gewährleisten. Bei Bedarf schließt die Erfindung weiterhin eine Riemenscheibe ein, deren profillose Lauffläche beidseitig von einem Bord begrenzt ist.
Bevorzugt ist der seitliche Bord bzw. die seitlichen Borde der Riemenscheibe radial gestuft ausgebildet. Die zu der Riemenseite gerichtete radiale Stufung des Bordes ist dabei weitestgehend an den seitlichen Profilverlauf des Riemens angepasst.
Alternativ zu einer vollständig glatt ausgeführten Lauffläche der Riemenscheibe bietet es sich erfindungsgemäß außerdem an, die Lauffläche mit einer umlaufenden Wulst zu versehen. Die auch als umlaufende radiale Erhebung zu bezeichnende Wulst weist dabei ein weitestgehend dreieckförmiges Querschnittsprofil auf. Die Auslegung dieses Profils erfolgt so, dass dieses spielbehaftet in ein sich zwischen zwei Keilrippen des Keilrippenriemens einstellenden Riemenprofils eingreift. Durch das Zusammenwirken der Wulst mit dem Riemenprofil des Keilrippenriemens wird einerseits eine ausreichende Führung des Riemens an der erfindungsgemäßen Riemenscheibe sichergestellt, ohne dass sich dabei nachteilige Reibleistungsverluste einstellen.
Die Riemenscheibe gemäß der Erfindung eignet sich bevorzugt für lagepositionierte Umlenkrollen eines Zugmitteltriebs, die im Betriebszustand von dem umlaufenden Riemen des Zugmitteltriebs angetrieben werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Riemenscheibe als eine schwenkbare, einem Spannsystem des Zugmitteltriebs zugeordnete Spannrolle eingesetzt werden. Ein derartiges Spannsystem ermöglicht im Betriebszustand, beispielsweise bei einer Längung des Riemens eine selbsttätige, automatische Nachspannung des Zugmittels, in dem die beispielsweise federkraftbeaufschlagte Spannrolle schwenkbar und damit nachführbar positioniert ist.
Weiterhin bietet es sich an, die zur Erzielung geringer Reibleistung erfindungsgemäß ausgeführte Riemenscheibe mit einer vollständig glatt oder begrenzt glatt ausgebildeten Lauffläche Aggregaten mit einer geringen Leistungsübertragung zuzuordnen. Beispielsweise eignet sich dazu eine Wasserpumpe, deren Antriebsleistung relativ gering ist und der Antrieb gewährleistet ist, wenn die profilierte Seite des Riemens mit der glatt ausgebildeten Lauffläche der Riemenscheibe zusammenwirkt.
Bevorzugt ist die Riemenscheibe gemäß der Erfindung aus einem Kunststoff hergestellt. Alternativ dazu eignet sich Stahl als Werkstoff für die Riemenscheibe. Die Werkstoffwahl kann dabei unter Beachtung einer kostengünstigen Fertigung und/oder einer reibungsoptimierten Werkstoffpaarung zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe erfolgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen Aggregatetrieb einer Brennkraftmaschine;
2 in einer vergrößerten Darstellung ein Detail einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe mit profilloser Lauffläche, an der ein profilierter Keilrippenriemen geführt ist;
3 ein weitestgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 entsprechende Darstellung, wobei die Riemenscheibe seitliche Borde einschließt;
4 eine Darstellung gemäß 2, wobei die Lauffläche eine umlaufende Wulst einschließt, die spielbehaftet formschlüssig in ein Rippenprofil des Keilrippenriemens eingreift.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 schematisch dargestellt, der stirnseitig ein Zugmitteltrieb 2 zugeordnet ist. Der auch als ein Aggregatetrieb zu bezeichnende Zugmitteltrieb 2 ist vorgesehen zum Antrieb einzelner Aggregate, wie einen Generator 3 sowie einen Klimakompressor 4. Der Antrieb erfolgt über eine einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 zugeordnete Riemenscheibe 6, die über ein als Keilrippenriemen 5 ausgebildetes Zugmittel mit weiteren Riemenscheiben 7, 8 des Generators 3 bzw. des Klimakompressors 8 verbunden sind. Weiterhin ist der Keilrippenriemen 5 an einer einem Spannsystem 9 zugeordneten Riemenscheibe 10 sowie einer Riemenscheibe 12 einer Umlenkrolle 11 geführt. Das Spannsystem 9 ist einem Leertrum 13 des im Gegenuhrzeigersinn umlaufenden Aggregatetriebs 2 zugeordnet und bewirkt bei einer Längung des Keilrippenriemens 5 eine selbsttätige Nachstellung der Riemenscheibe 10 in Pfeilrichtung, um eine ausreichende Vorspannung des Keilrippenriemens 5 zu gewährleisten. Durch die Einbaulage der lagefixierten Umlenkrolle 11 ist der Keilrippenriemen 5 über die Innenseite an der Riemenscheibe 12 der Umlenkrolle 11 geführt.
Die 2 zeigt in einer vergrößerten Detailansicht die Abstützung des Keilrippenriemens 5 an der profillos bzw. glatt ausgeführten Lauffläche 14 der Riemenscheibe 12. Die Lauffläche 14 erstreckt sich dabei über eine Breite, die eine Breite des Keilrippenriemens 5 übertrifft. Durch den Kontakt des Keilrippenriemenprofils mit der profillosen Lauffläche 14 entsteht nahezu keine Reibleistung.
Die 3 zeigt die Riemenscheibe 12, deren Lauffläche 14 abweichend zur Darstellung gemäß 2 seitlich durch Borde 15 begrenzt ist. Übereinstimmend weisen beide Borde an der zum Keilrippenriemen 5 weisenden Seite eine radiale Stufung auf, die weitestgehend einer schräg verlaufenden seitlichen Kontur des Keilrippenriemens 5 angepasst ist.
In 4 weist die Oberfläche 14 lokal eine radial nach außen gerichtete, umlaufende Wulst 16 auf, die in ein Keilrippenprofil 17 des Keilrippenriemens 5 eingreift. Diese Maßnahme bewirkt eine ausreichende Führung des Keilrippenriemens 5 an der Lauffläche 14 der Riemenscheibe 12. Andererseits stellen sich durch ein spielbehaftetes Eintreten der Wulst 16 in das korrespondierende Keilrippenprofil 17 keine nachteiligen Reibleistungsverluste zwischen dem Keilrippenriemen 5 und der Riemenscheibe 12 ein.

1: Brennkraftmaschine
2: Aggregatetrieb
3: Generator
4: Klimakompressor
5: Keilrippenriemen
6: Riemenscheibe
7: Riemenscheibe
8: Riemenscheibe
9: Spannsystem
10: Riemenscheibe
11: Umlenkrolle
12: Riemenscheibe
13: Leertrum
14: Lauffläche
15: Bord
16: Wulst
17: Keilrippenprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4404193 A1 [0003]

Claims

Als ein Riementrieb ausgeführter Zugmitteltrieb, insbesondere Aggregatetrieb (2) einer Brennkraftmaschine (1), mit zumindest einer Riemenscheibe (10, 12), an deren Lauffläche (14) als Zugmittel ein profilierter Riemen, insbesondere ein Keilrippenriemen (5) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilrippenriemen (5) mit einer profilierten Seite an einer vollständig glatt oder begrenzt glatt ausgebildeten Lauffläche (14) der Riemenscheibe (10, 12) geführt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (14) der Riemenscheibe (12) zumindest einseitig von einem Bord (15) begrenzt ist, an dem der Keilrippenriemen (5) geführt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Bord (15) der Riemenscheibe (12) radial gestuft ausgebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (14) der Riemenscheibe (12) zumindest eine, beispielsweise als Wulst (16) gestaltete, radial umlaufende Erhebung aufweist, die im Betriebszustand des Zugmitteltriebs bzw. Aggregatetriebs (2) spielbehaftet in ein Keilrippenprofil (17) des Keilrippenriemens (5) eingreift.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (12) als eine lagepositionierte, angetriebene Umlenkrolle (11) eingesetzt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (10) als eine angetriebene, mit einem Spannsystem (9) verbundene, schwenkbare Spannrolle eingesetzt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (10) einem Aggregat zugeordnet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Lauffläche (14) der Riemenscheibe (10, 12) aus einem Kunststoff oder aus Stahl hergestellt ist.