DE102008059572A1

DE102008059572A1 - Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer Riemenscheibe und einer Generatorwelle sowie riemengetriebener Startergenerator mit einer derartigen Welle-Nabe-Verbindung

Info

Publication number: DE102008059572A1
Application number: DE102008059572A
Authority: DE
Inventors: Roland Arneth; Bernd Hartmann; Christian Dr.-Ing. Hauck
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-02
Also published as: US20100133962A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung (10) zwischen einer Riemenscheibe (14) und einer Welle (16), insbesondere zwischen einer Riemenscheibe und der Generatorwelle eines riemengetriebenen Startergenerators, wobei die Riemenscheibe (14) eine Decouplerwelle (12) hat und die Generatorwelle (16) ein koaxiales Gewinde (20) aufweist, welches mit der Decouplerwelle (12) zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Verbindung zwischen der Decouplerwelle (12) und dem Gewinde (20) der Generatorwelle (16) gegen ein Lösen gesichert. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen riemengetriebenen Startergenerator mit einer derartigen Welle-Nabe-Verbindung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer Riemenscheibe und einer Generatorwelle, insbesondere zwischen einer Riemenscheibe und der Generatorwelle eines riemengetriebenen Startergenerators, wobei die Riemenscheibe eine Decouplerwelle hat und die Generatorwelle ein koaxiales Gewinde aufweist, welches mit der Decouplerwelle zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Des weiteren betrifft die Erfindung einen riemengetriebenen Startergenerator mit einer derartigen Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Riemenscheibe und der Generatorwelle.
Seit geraumer Zeit werden Kraftfahrzeuge mit einer sogenannten Start-/Stopp-Funktion ausgestattet, bei der der Verbrennungsmotor beispielsweise bei einem Halt an einer Ampel, wenn er lediglich im Leerlauf betrieben wird, abgeschaltet und nach Betätigen des Gaspedals erneut gestartet wird. Zum Starten des Motors dient ein sogenannter Startergenerator, bei dem es sich um eine aus einem Anlasser und einem Generator gebildete Funktionseinheit handelt, welche über einen herkömmlichen Riemen mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist. Ein derartiger riemengetriebener Startergenerator ist beispielsweise in der WO 2007/121582 A1 offenbart.
Um die Startergeneratoren für unterschiedlichste Fahrzeugtypen einsetzen zu können, sind alle gängigen Startergeneratoren, die derzeit erhältlich sind, mit einer Generatorwelle ausgestattet, an der ein Standard-Rechtsgewinde vorgesehen ist, auf welches die Decouplerwelle einer Riemenscheibe aufgeschraubt ist. Wird der Verbrennungsmotor nun durch den Startergenerator gestartet, wird diese Schraubverbindung zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle in Losdrehrichtung beansprucht. Aufgrund der stoßartigen Belastung durch das hohe während des Startens des Motors entstehenden Drehmomentes kann es nach häufigem Starten des Verbrennungsmotors zu einem Lösen der Schraubverbindung zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle kommen, was fatale Folgen haben kann.
Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Welle-Nabe-Verbindung bereitzustellen, die bei Verwendung von riemengetriebenen Startergeneratoren mit gewindeversehener Generatorwelle ein Lösen der Decouplerwelle verhindert.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Welle-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Verbindung zwischen der Decouplerwelle und dem Gewinde der Generatorwelle gegen ein Lösen gesichert ist. Ferner wird die Aufgabe durch einen riemengetriebenen Startergenerator mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Decouplerwelle mit dem Gewinde der Generatorwelle zur Drehmomentübertragung verbunden, wobei gleichzeitig die Verbindung zwischen der Decouplerwelle und dem Gewinde der Generatorwelle gegen ein unbeabsichtigtes Lösen, insbesondere verursacht durch die schlagartige Drehmomentbeanspruchung während des Startens des Verbrennungsmotors, gesichert ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können die Probleme, die bei herkömmlichen riemengetriebenen Startergeneratoren auftreten, bei denen die Generatorwellen zum Ankoppeln der Decouplerwelle mit einem Gewinde versehen sind, auf einfache Weise wirksam verhindert werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.
So ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung auch die Decouplerwelle mit einem koaxial zur Rotationsachse der Decouplerwelle verlaufenden Gewinde versehen, das mit dem Gewinde der Generatorwelle verschraubt ist. Zum Sichern gegen ein unbeabsichtigtes Lösen ist die Schraubverbindung zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle gefügt. Zum Fügen werden die Gewinde beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten am Übergang der Decouplerwelle zur Generatorwelle miteinander fest verbunden. Alternativ oder ergänzend hierzu können die Gewinde auch durch Kleben gegen Lösen gesichert sein, wobei das Kleben als Sicherung den Vorteil bietet, dass durch entsprechendes Erwärmen die Klebeverbindung gegebenenfalls auch gelöst werden kann.
Ferner kann ein Lösen auch durch Vorsehen eines Reibschlusses zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle verhindert werden. So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, auf das als Außengewinde ausgebildete Gewinde der Generatorwelle ein Reibelement mit sich zum freien Ende hin verjüngender, als Reibfläche ausgebildeter Mantelfläche aufzuschrauben. Die Decouplerwelle ist dagegen mit einem Kegelsitz versehen, der auf die kegelförmige Mantelfläche des Reibelementes aufgesteckt und an dieser geklemmt ist. Um ein Lösen des auf das Gewinde der Genera torwelle aufgeschraubten Reibelementes zu verhindern, kann das Reibelement seinerseits beispielsweise durch Fügen an der Generatorwelle gesichert sein.
Alternativ wird bei einer Ausführungsform, bei der zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle ein Reibschluss vorgesehen ist, vorgeschlagen, an der Decouplerwelle ein koaxial zu dessen Rotationsachse verlaufendes Gewinde vorzusehen, das mit dem Gewinde der Generatorwelle verschraubt ist, wobei an der Decouplerwelle und der Generatorwelle jeweils ein Absatz ausgebildet ist, deren Stirnseiten einander unmittelbar gegenüber angeordnet sind und unter Ausbildung eines Reibschlusses unter Vorspannung aneinander anliegen. Vorzugsweise ist zur Erhöhung der Reibung zwischen den beiden Absätzen an zumindest einer der beiden Stirnseiten der Absätze zumindest abschnittsweise eine Verzahnung, eine Rändelung, ein Reibbelag oder auch eine Diamantfolie vorgesehen.
Des weiteren wird bei einer Ausführungsform vorgeschlagen, die Welle-Nabe-Verbindung zwischen den beiden Wellen durch Formschluss gegen Lösen zu sichern. So wird bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgeschlagen, auf das als Außengewinde ausgelegte Gewinde der Generatorwelle eine Buchse mit Passfedernut aufzuschrauben, während an der Decouplerwelle eine Aufnahme mit einer Passfedernut ausgebildet ist, und zur Drehmomentübertragung in die beiden Passfedernuten eine Passfeder eingesetzt ist.
Alternativ ist es auch möglich, zur Ausbildung eines Formschlusses die Decouplerwelle mit einem koaxial zu deren Rotationsachse verlaufenden Gewinde auszustatten und das Gewinde mit dem Gewinde der Generatorwelle zu verschrauben, wobei die Schraubverbindung zwischen der Decouplerwelle und der Generatorwelle durch Verstiften gegen Lösen gesichert ist. Hierzu wird beispielsweise ein sich quer durch die Decouplerwelle und die Generatorwelle erstreckende Bohrung ausgebildet, in die beispielsweise ein Spannstift oder ein Bolzen zum Verstiften eingeführt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen riemengetriebenen Startergenerator, bei dem die Generatorwelle mit der Decouplerwelle der Riemenscheibe durch eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung zur Drehmomentübertragung gekoppelt ist.
Ausführungsbeispiel
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer durch Schweißen gegen Lösen gesicherten Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer Decouplerwelle einer Riemenscheibe und einer Generatorwelle eines Startergenerators;
2 eine vergrößerte Darstellung der miteinander in Eingriff stehenden Gewinde einer Decouplerwelle und einer Generatorwelle, die durch Kleben gegen Lösen gesichert sind;
3 eine Seitenansicht einer Generatorwelle eines Startergenerators, auf deren Außengewinde ein kegelförmiges Reibelement zum lösbaren Verbinden mit einer Decouplerwelle einer Riemenscheibe aufgeschraubt ist;
4 eine Seitenansicht einer Generatorwelle eines Startergenerators, auf deren Außengewinde eine Buchse mit Passfedernut zum lösbaren Verbinden mit einer Decouplerwelle einer Riemenscheibe aufgeschraubt ist;
5 eine Seitenansicht einer auf das Außengewinde der Generatorwelle aufgeschraubten Decouplerwelle einer Riemenscheibe, wo bei zum Sichern gegen ein Lösen der Schraubverbindung zwischen der Stirnseite der Decouplerwelle und einem Absatz der Generatorwelle ein Reibbelag zur Ausbildung eines Reibschlusses angeordnet ist; und
6 eine Seitenansicht einer auf das Außengewinde der Generatorwelle aufgeschraubten Decouplerwelle einer Riemenscheibe, wobei die Schraubverbindung zum Sichern gegen ein Lösen verstiftet ist.
In 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 10 zwischen einer Decouplerwelle 12 einer Riemenscheibe 14 und einer Generatorwelle 16 eines Startergenerators 18 gezeigt.
Die Generatorwelle 16 des Startergenerators 18 ist mit einem Außengewinde 20 versehen, während die Decouplerwelle 12 mit einem nicht in 1 dargestellten Innengewinde versehen ist, mit dem die Decouplerwelle 12 auf das Außengewinde 20 der Generatorwelle 16 aufgeschraubt ist. Um ein unbeabsichtigtes Lösen der Welle-Nabe-Verbindung 10 zu verhindern, ist die Decouplerwelle 12 an ihrer Stirnseite mit dem Außengewinde 20 der Generatorwelle 16 erfindungsgemäß durch Fügen, im vorliegenden Fall durch Schweißen, fest verbunden. Durch die Schweißverbindung 22 zwischen der Decouplerwelle 12 und der Generatorwelle 16 wird ein unbeabsichtigtes Lösen, wie es durch eine stoßartige Belastung beim Starten des Startergenerators auftreten kann, wirksam verhindert.
In 2 ist in vergrößerter Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 10 gezeigt, bei der das Innengewinde 24 der Decouplerwelle 12 durch Kleben mit dem Außengewinde 20 der Generatorwelle 16 fest verbunden ist, ohne dass die Decouplerwelle 12 mit der Generatorwelle 16 verschweißt ist. Das Innengewinde 26 ist dabei zumindest abschnittsweise größer freigestellt als herkömmliche Innengewinde, um ausreichend Raum für den Klebstoff zu schaffen (Klebstoffreservoir). Ein wesentlicher Vorteil dieser Sicherung gegen Lösen durch die Klebeverbindung 26 zwischen den beiden Gewinden 20 und 24 besteht darin, dass die Klebeverbindung 26 durch Erwärmen gegebenenfalls wieder gelöst werden kann.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 30 gezeigt, bei der auf das Außengewinde 32 der Generatorwelle 34 ein Reibelement 36 aufgeschraubt und durch Kleben mit dem Außengewinde 32 fest verbunden ist. Das Reibelement 36 ist hohlkegelförmig ausgebildet, wobei sich die Mantelfläche 38 in Richtung des freien Endes des Außengewindes 32 hin verjüngt und so eine Kegelfläche bildet. Zum Befestigen der Decouplerwelle (nicht dargestellt) ist die Decouplerwelle mit einem Kegelsitz ausgebildet, mit dem die Decouplerwelle auf der Mantelfläche 38 des Reibelementes 36 geklemmt wird.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 40, bei der auf das Außengewinde 42 der Generatorwelle 44 eine Buchse 46 mit einer Passfedernut 48 aufgeschraubt und durch Kleben drehfest mit der Generatorwelle 44 verbunden ist. Zum lösbaren Verbinden der Decouplerwelle (nicht dargestellt) ist an der Decouplerwelle eine Aufnahme mit Passfedernut ausgebildet, mit der die Decouplerwelle auf die Buchse 46 aufgeschoben wird, wobei zur Drehmomentübertragung in die beiden Passfedernuten 48 eine Passfeder (nicht dargestellt) eingesetzt ist.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 50, bei der auf das Außengewinde 52 der Generatorwelle 54 die Decouplerwelle 56 aufgeschraubt ist, wobei die Decouplerwelle 56 an ihrem freien Ende eine Zentrierpassung 58 größeren Durchmessers hat, mit dem die Decouplerwelle 56 auf einen an der Generatorwelle 54 ausgebildeten ersten Absatz 60 aufgeschoben ist. An der Stirnseite der Zentrierpassung 58 ist ein Reibbelag 62 befestigt, der an der Stirnseite eines zweiten Absatzes 64 der Generatorwelle 54 unter Vorspannung anliegt, wenn die Decouplerwelle 56 ordnungsgemäß verschraubt ist. Dabei wird durch den Reibbelag 62 zwischen der Generatorwelle 54 und der Decouplerwelle 56 ein Reibschluss ausgebildet, durch den ein Lösen der Schraubverbindung bei stoßartigen Drehmomentbelastungen in Losdrehrichtung verhindert ist.
In 6 ist eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung 70 gezeigt, bei der auf das Außengewinde 72 der Generatorwelle 74 die Decouplerwelle 76 aufgeschraubt ist. Quer zur Rotationsachse der Wellen 74 und 76 verläuft durch die Generatorwelle 74 und die Decouplerwelle 76 eine Durchgangsbohrung 78, die die Rotationsachse der Wellen 74 und 76 schneidet und in die ein Spannstift 80 eingesetzt ist. Der Spannstift 80 dient dabei als Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Schraubverbindung zwischen den beiden Weilen 74 und 76 bei stoßartigen Drehmomentbelastungen in Losdrehrichtung.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen zeigen nur einige der möglichen Lösungen. So können die unterschiedlichen Lösungen auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die Klebverbindung 26 durch zusätzliches Verstiften gesichert werden. Auch ist es möglich, bei der in 5 gezeigten Ausführungsform die beiden miteinander verschraubten Wellen 54 und 56 durch Kleben oder Verstiften zusätzlich zu sichern.

10: Welle-Nabe-Verbindung
12: Decouplerwelle
14: Riemenscheibe
16: Generatorwelle
18: Startergenerator
20: Außengewinde
22: Schweißverbindung
24: Innengewinde
26: Klebverbindung
30: Welle-Nabe-Verbindung
32: Außengewinde
34: Generatorwelle
36: Reibelement
38: Mantelfläche
40: Welle-Nabe-Verbindung
42: Außengewinde
44: Generatorwelle
46: Buchse
48: Passfedernut
50: Welle-Nabe-Verbindung
52: Außengewinde
54: Generatorwelle
56: Decouplerwelle
58: Zentrierpassung
60: erster Absatz
62: Reibbelag
64: zweiter Absatz
70: Welle-Nabe-Verbindung
72: Außengewinde
74: Generatorwelle
76: Decouplerwelle
78: Durchgangsbohrung
80: Spannstift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/121582 A1 [0002]

Claims

Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer Riemenscheibe und einer Generatorwelle, insbesondere zwischen einer Riemenscheibe und der Generatorwelle eines riemengetriebenen Startergenerators, wobei die Riemenscheibe (14) eine Decouplerwelle (12; 56; 76) hat und die Generatorwelle (16; 34; 44; 54; 74) ein koaxiales Gewinde (20; 32; 42; 52; 72) aufweist, welches mit der Decouplerwelle (12; 56; 76) zur Drehmomentübertragung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Decouplerwelle (12; 56; 76) und dem Gewinde (20; 32; 42; 52; 72) der Generatorwelle (16; 34; 44; 54; 74) gegen ein Lösen gesichert ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Decouplerwelle (12) ein koaxiales Gewinde (24) aufweist, das mit dem Gewinde (20) der Generatorwelle (16) verschraubt ist, und dass die Schraubverbindung durch Fügen, vorzugsweise durch Schweißen, Hartlöten und/oder Kleben, gegen Lösen gesichert ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Decouplerwelle (12) und die Generatorwelle (16) am Übergang der miteinander in Eingriff stehenden Gewinde (20, 24) verschweißt oder hartverlötet ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Eingriff stehenden Gewinde (20, 24) miteinander verklebt sind.
Welle-Nabe-Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drehmomentübertragung miteinander verbundenen Wellen (34; 54; 56) durch Reibschluss zwischen der Decouplerwelle (56) und der Generatorwelle (34; 54) gegen Lösen gesichert sind.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Außengewinde (32) der Generatorwelle (34) ein Reibelement (36) mit sich zum freien Ende hin kegelförmig verjüngender, als Reibfläche ausgebildeter Mantelfläche (38) aufgeschraubt ist, und dass die Mantelfläche (38) zumindest abschnittsweise in einem an der Decouplerwelle ausgebildeten Kegelsitz geklemmt ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Decouplerwelle (56) ein koaxiales Gewinde aufweist, das mit dem Gewinde (52) der Generatorwelle (54) verschraubt ist, und dass an der Decouplerwelle (56) und der Generatorwelle (54) jeweils an Absatz (58; 64) ausgebildet ist, deren Stirnseiten einander unmittelbar gegenüber angeordnet sind und unter Reibschluss unter Vorspannung aneinander anliegen.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite zumindest einer der beiden Absätze (58) zur Erhöhung der Reibung zumindest abschnittsweise eine Verzahnung oder ein Reibbelag (62), vorzugsweise eine Diamantfolie, vorgesehen ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (40) zwischen den beiden Wellen (44) durch Formschluss gegen Lösen gesichert ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Außengewinde (42) der Generatorwelle (44) eine Buchse (46) mit Passfedernut (48) aufgeschraubt und gegen Lösen gesichert ist, dass an der Decouplerwelle eine Aufnahme mit einer Passfedernut ausgebildet ist, und dass die Generatorwelle (44) mit der an ihr vorgesehenen Buchse (46) in die Aufnahme der Decouplerwelle eingeführt ist und zur Drehmomentübertragung in die beiden Passfedernuten (48) eine Passfeder eingesetzt ist.
Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Decouplerwelle (76) ein koaxiales Gewinde aufweist, das mit dem Gewinde (72) der Generatorwelle (74) verschraubt ist, und dass die Schraubverbindung zwischen der Decouplerwelle (76) und der Generatorwelle (74) durch Verstiften (78, 80) gegen Lösen gesichert ist.
Riemengetriebener Startergenerator mit einer Generatorwelle (16; 34; 44; 54; 74) und einer mit dem an der Generatorwelle (16; 34; 44; 54; 74) vorgesehenen Gewinde (20; 32; 42; 52; 72) zur Drehmomentübertragung gekoppelten Decouplerwelle (12; 56; 76) einer Riemenscheibe (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Decouplerwelle (12; 56; 76) durch eine Welle-Nabe-Verbindung (10; 20; 30; 40; 50; 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der Generatorwelle (16; 34; 44; 54; 74) gekoppelt ist.