DE102009004713A1 - Triebrad - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Triebrad mit einer Triebscheibe und einem Mitnehmerelement, das über eine Freilaufeinrichtung mit einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung koppelbar ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Triebrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
- Die Aufgabe ist bei einem Triebrad mit einer Triebscheibe und einem Mitnehmerelement, das über eine Freilaufeinrichtung mit einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung koppelbar ist, dadurch gelöst, dass das Mitnehmerelement Vertiefungen umfasst, die in Umfangsrichtung zwischen einer Rampe und einer Anschlagfläche angeordnet sind. Bei der Triebscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Riemenscheibe. Die Begriffe axial, radial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf die Drehachse des Triebrads. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu der Drehachse. Radial bedeutet quer zur Drehachse. Das erfindungsgemäße Triebrad wird vorzugsweise in Anwendungsfällen von Riemenscheibendämpfern ohne Start/Stopp-Funktion verwendet.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement einen kreisringscheibenartigen Grundkörper aufweist, aus dem Freilaufzungen herausstehen, die jeweils eine der Rampen und eine der Anschlagflächen aufweisen. Die Rampen werden vorzugsweise von den dem Mitnehmerelement abgewandten Oberflächen der Freilaufzungen gebildet. Die Anschlagflächen sind vorzugsweise an den freien Enden der Freilaufzungen vorgesehen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement als Stanz-Biegeteil aus Metallblech gebildet ist, aus dem die Freilaufzungen herausgebogen sind. Dadurch werden die Herstellkosten reduziert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement mit einem weiteren Mitnehmerelement zusammenwirkt, das Kopplungsstege umfasst, die in Umfangsrichtung jeweils eine Kopplungsfläche und eine Freilauffläche aufweisen. Die an einem Kopplungssteg ausgebildete Kopplungsfläche ist von der an demselben Steg ausgebildeten Freilauffläche abgewandt beziehungsweise entgegenge setzt. Die Kopplungsflächen kommen zur Drehmomentübertragung an einer der Anschlagflächen zur Anlage. Die Freilaufflächen wirken mit den Rampen zusammen, um einen Freilauf der Mitnehmerelemente relativ zueinander zu ermöglichen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen den Mitnehmerelementen ein Zwischenelement angeordnet ist, das Aufnahmeöffnungen für die Rampen und Mitnehmerfinger aufweist, die von dem Zwischenelement zu dem weiteren Mitnehmerelement hin abgewinkelt sind. Das Zwischenelement dient dazu, ein Aneinanderschlagen der Mitnehmerelemente in axialer Richtung zu verhindern. Dadurch können im Betrieb unerwünschte Klappergeräusche reduziert werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement relativ zu dem weiteren Mitnehmerelement um einen Verdrehwinkel verdrehbar ist, der von den Mitnehmerfingern begrenzt wird, die an den Kopplungsstegen zur Anlage kommen. Die Mitnehmerfinger sind vorzugsweise in einem rechten Winkel von dem Zwischenelement abgewinkelt, das im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe aufweist.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Mitnehmerelement drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar mit einem Dämpferkäfig verbunden ist, der gegen die Wirkung von Federelementen relativ zu einem weiteren Dämpferkäfig verdrehbar ist. Die Dämpferkäfige mit den Federelementen bilden einen Drehschwingungsdämpfer. Die Federelemente sind vorzugsweise als Bogenfedern ausgeführt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dämpferkäfig und dem weiteren Mitnehmerelement eine Tellerfeder vorgespannt ist. Durch die Tellerfeder wird auf einfache Art und Weise eine leichte Vorlast in axialer Richtung auf die Mitnehmerelemente aufgebracht.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Dämpferkäfig drehfest mit der Triebscheibe verbunden ist. Die drehfeste Verbindung wird vorzugsweise durch Formschluss hergestellt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement drehfest mit einer Nabe verbunden ist, auf der die Triebscheibe mit Hilfe einer Lagereinrichtung gelagert und/oder zentriert ist. Bei der Lagereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Wälzlager.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Triebrads ist dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad ein zusätzliches Mitnehmerelement umfasst, an dem ein Antriebswellenschwingungsdämpfer angebracht ist. Der Antriebswellenschwingungsdämpfer wird auch als Kurbelwellenschwingungsdämpfer bezeichnet und umfasst vorzugsweise eine Schwungmasse, die mit Hilfe einer Elastomerfeder an dem zusätzlichen Mitnehmerelement beziehungsweise an der Nabe angebracht ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Triebrad im Halbschnitt; -
2 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in dem der Verlauf des Drehmoments über dem Verdrehwinkel in Form einer Kennlinie dargestellt ist; -
3 bis5 die Funktion einer Freilaufeinrichtung, die in das Triebrad aus1 integriert ist, in verschiedenen Betriebszuständen; -
6 das Triebrad aus1 mit geöffneter Freilaufeinrichtung und -
7 das Triebrad aus1 mit geschlossener Freilaufeinrichtung. - In den
1 und3 bis7 ist ein Triebrad1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Ansichten und Schnitten dargestellt. Das Triebrad1 dient zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs. Zu diesem Zweck wird das Triebrad drehfest an einer Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, montiert. Die Antriebswelle und das Triebrad1 drehen sich im Betrieb um eine Drehachse2 . - Das Triebrad
1 umfasst eine mit Hilfe von Schrauben4 drehfest mit der Antriebswelle verbundene Nabe5 . In axialer Richtung, das heißt in Richtung der Drehachse2 , ist zwischen der Nabe5 und der Antriebswelle ein Mitnehmerelement8 drehfest mit der Antriebswelle verbunden. - Auf der Nabe
5 ist mit Hilfe einer Lagereinrichtung11 eine Riemenscheibe12 mit einer Riemenscheibenspur in Form von Rillen drehbar gelagert. Die Riemenscheibenspur14 wird im Betrieb des Triebsrads1 von einem Riemen umschlungen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Riemenscheibe12 über ein Wälzlager auf der Nabe5 zentriert. Anstelle eines Wälzlagers kann auch ein Gleitlager verwendet werden. Das Wälzlager liefert den Vorteil einer geringen Beeinflussung der Reibungsdämpfung durch die Riementrumkräfte. - Das Mitnehmerelement
8 umfasst einen Befestigungsflansch16 , der mit Hilfe der Schrauben4 an der Nabe5 beziehungsweise an der Antriebswelle befestigt ist. Von dem Befestigungsflansch16 erstreckt sich ein im Querschnitt mit einer Stufe versehener Verbindungsabschnitt18 radial nach außen. Der Verbindungsabschnitt18 geht in einen Grundkörper20 über, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe aufweist. Über den Verbindungsabschnitt18 ist der Befestigungsflansch16 des Mitnehmerelements8 einstückig mit dem Grundkörper20 verbunden. - Über das Mitnehmerelement
8 ist die Nabe5 beziehungsweise die Antriebswelle drehfest mit einem Dämpferkäfig21 verbindbar, der wiederum mit einem weiteren Dämpferkäfig22 koppelbar ist. Die beiden Dämpferkäfige21 ,22 umfassen Aufnahmeräume für Federelemente23 , von denen in dem dargestellten Halbschnitt nur eines sichtbar ist. Bei dem Federelement23 handelt es sich vorzugsweise um eine Bogenfeder. Daher werden die Aufnahmeräume für die Federelemente23 in den Dämpferkäfigen21 ,22 auch als Bogenfederkanäle bezeichnet. Die beiden Dämpferkäfige21 ,22 sind gegen die Wirkung der Federelemente23 verdrehbar. - Der weitere Dämpferkäfig
22 ist, zum Beispiel mit Hilfe von Schrauben24 , durch Formschluss drehfest mit der Riemenscheibe12 verbunden. Zusammen mit der Riemenscheibe12 ist der weitere Dämpferkäfig21 durch die Lagereinrichtung11 relativ zu der Nabe5 verdrehbar. Die beiden Dämpferkäfige21 ,22 bilden zusammen mit den Federelementen23 eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung25 , die in das Triebrad1 integriert ist. - Der Dämpferkäfig
21 weist radial außen einen Kopplungsabschnitt26 mit einer Innenverzahnung auf, in die eine Außenverzahnung eingreift, die an einem weiteren Mitnehmerelement28 vorgesehen ist. Durch die ineinander greifenden Verzahnungen ist das weitere Mitnehmerelement28 drehfest mit dem Dämpferkäfig21 verbunden. Gleichzeitig ermöglichen die ineinander greifenden Verzahnungen eine Bewegung des weiteren Mitnehmerelements28 relativ zu dem Dämpferkäfig21 in axialer Richtung. - Zwischen den beiden Mitnehmerelementen
8 ,28 ist ein Zwischenelement30 angeordnet. Die beiden Mitnehmerelemente8 ,28 stellen zusammen mit dem Zwischenelement30 eine Freilaufeinrichtung31 dar, die in das Triebrad1 integriert ist. In axialer Richtung zwischen dem weiteren Mitnehmerelement28 und dem Dämpferkäfig21 ist eine Tellerfeder32 angeordnet. Die Tellerfeder32 ist so gegen das weitere Mitnehmerelement28 vorgespannt, dass das weitere Mitnehmerelement28 zusammen mit dem Zwischenelement30 gegen den Grundkörper20 des Mitnehmerelements8 gedrückt wird. - Bei geschlossener Freilaufeinrichtung
31 wird über das Mitnehmerelement8 von der Antriebswelle beziehungsweise der Nabe5 ein Drehmoment auf das weitere Mitnehmerelement28 übertragen. - An der Nabe
5 kann, wie in den1 ,6 und7 dargestellt ist, ein Kurbelwellentorsionsdämpfer90 mit einer Schwungmasse91 befestigt sein. Die Befestigung der Schwungmasse91 erfolgt unter Zwischenschaltung einer Elastomerfeder92 mit Hilfe eines zusätzlichen Mitnehmerelements93 , das mit Hilfe der Schraubverbindungen4 an der Nabe5 beziehungsweise an der Antriebswelle befestigt ist. - In
2 ist eine mögliche Dämpferkennlinie34 des Triebrads1 dargestellt. In der linken Hälfte des kartesischen Koordinatendiagramms, in dem das Drehmoment M in Newtonmeter über dem Verdrehwinkel a in Grad aufgetragen ist, ist ein Abschnitt35 der Dämpferkennlinie34 im Schubbetrieb dargestellt. Im Schubbetrieb oder in Schubrichtung öffnet die Freilaufeinrichtung und es wird kein oder nur ein geringes Reibmoment übertragen. In der rechten Hälfte des kartesischen Koordinatendiagramms ist ein Abschnitt36 der Dämpferkennlinie34 im Zugbetrieb dargestellt. Im Zugbetrieb blockiert die Freilaufeinrichtung in Zugrichtung, so dass sich ein Moment entsprechend der Federcharakteristik der Federelemente23 (in1 ) aufbaut. - In den
3 bis5 ist die Funktion der Freilaufeinrichtung31 , die auch als Ratschen-Freilaufeinrichtung bezeichnet wird, genauer dargestellt. Dabei sind die einzelnen Bauteile in Umfangsrichtung abgewickelt dargestellt. In dieser Darstellung sieht man, dass das weitere Mitnehmerelement28 einen im Wesentlichen kreisringscheibenförmigen Grundkörper40 umfasst, der benachbart zu dem kreisringscheibenförmigen Grundkörper20 des Mitnehmerelements8 angeordnet ist. - Aus dem Grundkörper
20 des Mitnehmerelements8 sind Freilaufzungen41 ,42 ,43 so herausgebogen, dass an der Oberfläche der Freilaufzungen41 bis43 , die dem weiteren Mitnehmerelement28 zugewandt ist, Rampen44 ,46 ,48 mit einem Rampenwinkel α gebildet werden. An den freien Enden der Freilaufzungen41 bis43 ist jeweils eine Anschlagfläche45 ,47 ,49 ausgebildet. Die Rampe44 und die Anschlagfläche47 begrenzen in Umfangsrichtung eine Vertiefung51 an dem Mitnehmerelement8 . In gleicher Weise ist in Umfangsrichtung zwischen der Rampe46 und der Anschlagfläche49 eine Vertiefung52 ausgebildet. - Die Vertiefungen
51 ,52 an beziehungsweise in dem Mitnehmerelement8 bilden Aufnahmeräume für Kopplungsstege54 ,55 ,56 ,57 , die an dem weiteren Mitnehmerelement28 ausgebildet sind. Die Kopplungsstege54 bis57 weisen in Umfangsrichtung entgegengesetzt jeweils eine Kopplungsfläche61 und eine Freilauffläche62 auf. Die Kopplungsfläche61 des Kopplungsstegs55 ist der Freilauffläche62 des Kopplungsstegs56 zugewandt. Zwischen zwei einander zugewandten Kopplungsflächen61 und Freilaufflächen62 ist in dem kreisringscheibenförmigen Grundkörper40 des weiteren Mitnehmerelements28 jeweils eine Öffnung64 ,65 ,66 ausgespart. - In axialer Richtung zwischen den beiden Mitnehmerelementen
8 ,28 ist ein Zwischenelement70 angeordnet, das dem Zwischenelement30 in den1 ,6 und7 entspricht. Das Zwischenelement30 oder70 hat einen kreisringscheibenförmigen Grundkörper71 , der Aufnahmeöffnungen73 ,74 ,75 für die Freilaufzungen41 bis43 des Mitnehmerelements8 aufweist. Eine Seite der Aufnahmeöffnungen73 bis75 wird in Umfangsrichtung von jeweils einem Mitnehmerfinger77 ,78 ,79 begrenzt, der aus dem Grundkörper40 des Zwischenelements70 abgewinkelt ist. - In
3 ist durch einen Pfeil81 die Schubrichtung angedeutet. Bei einer Bewegung in Schubrichtung81 bewegen sich das weitere Mitnehmerelement28 und das Zwischenelement30 beziehungsweise70 den Rampenwinkel α hinauf gegen die Tellerfederaxialkraft, die in den -
3 bis5 von oben nach unten auf das weitere Mitnehmerelement28 wirkt. Die Mitnehmerfinger77 bis79 liegen an den Kopplungsstegen55 bis57 an. - Das weitere Mitnehmerelement
28 und das Zwischenelement30 ,70 liegen dabei axial den Weg s zurück. Die Freilaufeinrichtung ist offen. Durch entsprechende Definition der Längen X und Y verhindert das Zwischenelement30 ,70 , dass das weitere Mitnehmerelement28 mit den Kopplungsstegen54 bis57 in die Vertiefungen51 ,52 des Mitnehmerelements8 zurückspringt. Bei einem derartigen Zurückspringen könnte ein gewünschtes, insbesondere ratschendes, Geräusch entstehen. - In den
4 und5 ist durch Pfeile82 ,83 die Zugrichtung angedeutet. In Zugrichtung bewegen sich das Zwischenelement30 ,70 und das weitere Mitnehmerelement28 , angepresst durch die von oben wirkende Tellerfederkraft, die Rampen an den Freilaufzungen41 bis43 herunter in die Vertiefungen51 bis52 des Mitnehmerelements8 . Dann kommen die Kopplungsstege54 ,55 des weiteren Mitnehmerelements28 zusammen mit den Mitnehmerfingern77 ,78 des Zwischenelements70 an den Anschlagflächen der Freilaufzungen42 ,43 zur Anlage. Dadurch entsteht ein Formschluss und die Freilaufrichtung31 ist geschlossen oder blockiert. - In
6 ist die Freilaufeinrichtung31 in geöffnetem Zustand in Schubrichtung dargestellt. Das Zwischenelement30 und das weitere Mitnehmerelement28 haben sich in Schubrichtung um den Weg s von dem Mitnehmerelement8 weg bewegt. - In
7 ist die Freilaufeinrichtung31 in geschlossenem Zustand dargestellt. Die beiden Mitnehmerelemente8 und28 befinden sich unter Zwischenschaltung des Zwischenelements30 miteinander in Eingriff, so dass eine Drehmomentübertragung von der Nabe5 über die beiden Mitnehmerelemente8 ,28 und die Dämpfungseinrichtung25 auf die Riemenscheibe12 stattfindet. -
- 1
- Triebrad
- 2
- Drehachse
- 4
- Schrauben
- 5
- Nabe
- 8
- Mitnehmerelement
- 11
- Lagereinrichtung
- 12
- Riemenscheibe
- 14
- Riemenscheibenspur
- 16
- Befestigungsflansch
- 18
- Verbindungsabschnitt
- 20
- Grundkörper
- 21
- Dämpferkäfig
- 22
- Dämpferkäfig
- 23
- Federelemente
- 24
- Schrauben
- 25
- Drehschwingungsdämpfungseinrichtung
- 26
- Kopplungsabschnitt
- 28
- weiteres Mitnehmerelement
- 30
- Zwischenelement
- 31
- Freilaufeinrichtung
- 32
- Tellerfeder
- 34
- Kennlinie
- 35
- Abschnitt => Schubseite
- 36
- Abschnitt => Zugseite
- 40
- kreisringscheibenartiger Grundkörper
- 41
- Freilaufzunge
- 42
- Freilaufzunge
- 43
- Freilaufzunge
- 44
- Rampe
- 45
- Anschlagfläche
- 46
- Rampe
- 47
- Anschlagfläche
- 48
- Rampe
- 49
- Anschlagfläche
- 51
- Vertiefung
- 52
- Vertiefung
- 54
- Kopplungssteg
- 55
- Kopplungssteg
- 56
- Kopplungssteg
- 57
- Kopplungssteg
- 61
- Kopplungsfläche
- 62
- Freilauffläche
- 64
- Öffnung
- 65
- Öffnung
- 66
- Öffnung
- 70
- Zwischenelement
- 71
- Kreisringartiger Grundkörper
- 73
- Aufnahmeöffnung
- 74
- Aufnahmeöffnung
- 75
- Aufnahmeöffnung
- 77
- Mitnehmerfinger
- 78
- Mitnehmerfinger
- 79
- Mitnehmerfinger
- 81
- Pfeil
- 82
- Pfeil
- 83
- Pfeil
- 90
- Kurbelwellentorsionsdämpfer
- 91
- Schwungmasse
- 92
- Elastomerfeder
- 93
- zusätzliches Mitnehmerelement
Claims (11)
- Triebrad mit einer Triebscheibe (
12 ) und einem Mitnehmerelement (8 ), das über eine Freilaufeinrichtung (31 ) mit einer Drehschwingungsdämpfungseinrichtung (25 ) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (8 ) Vertiefungen (51 ,52 ) umfasst, die in Umfangsrichtung zwischen einer Rampe (44 ,46 ) und einer Anschlagfläche (47 ,49 ) angeordnet sind. - Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (
8 ) einen kreisringscheibenartigen Grundkörper (20 ) aufweist, aus dem Freilaufzungen (41 –43 ) herausstehen, die jeweils eine der Rampen (44 ,46 ) und eine der Anschlagflächen (47 ,49 ) aufweisen. - Triebrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (
8 ) als Stanz-Biegeteil aus Metallblech gebildet ist, aus dem die Freilaufzungen (41 –43 ) herausgebogen sind. - Triebrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (
8 ) mit einem weiteren Mitnehmerelement (28 ) zusammenwirkt, das Kopplungsstege (55 –57 ) umfasst, die in Umfangsrichtung jeweils eine Kopplungsfläche (61 ) und eine Freilauffläche (62 ) aufweisen. - Triebrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen den Mitnehmerelementen (
8 ,28 ) ein Zwischenelement (30 ,70 ) angeordnet ist, das Aufnahmeöffnungen (73 –75 ) für die Rampen (44 ,46 ,48 ) und Mitnehmerfinger (77 –79 ) aufweist, die von dem Zwischenelement (70 ) zu dem weiteren Mitnehmerelement (28 ) hin abgewinkelt sind. - Triebrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (
30 ,70 ) relativ zu dem weiteren Mitnehmerelement (28 ) um einen Verdrehwinkel verdrehbar ist, der von den Mitnehmerfingern (77 –79 ) begrenzt wird, die an den Kopplungsstegen (55 –57 ) zur Anlage kommen. - Triebrad nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Mitnehmerelement (
28 ) drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar mit einem Dämpferkäfig (21 ) verbunden ist, der gegen die Wirkung von Federelementen (23 ) relativ zu einem weiteren Dämpferkäfig (22 ) verdrehbar ist. - Triebrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dämpferkäfig (
21 ) und dem weiteren Mitnehmerelement (8 ) eine Tellerfeder (32 ) vorgespannt ist. - Triebfeder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Dämpferkäfig (
22 ) drehfest mit der Triebscheibe (12 ) verbunden ist. - Triebrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (
8 ) drehfest mit einer Nabe (5 ) verbunden ist, auf der die Triebscheibe (12 ) mit Hilfe einer Lagereinrichtung (11 ) gelagert und/oder zentriert ist. - Triebrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad (
1 ) ein zusätzliches Mitnehmerelement (93 ) umfasst, an dem ein Antriebswellenschwingungsdämpfer (90 ) angebracht ist.
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