DE102011013305A1 - Riemenantriebanordnung für Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs, Motoranordnung mit einer Riementriebanordnung und Kraftfahrzeug - Google Patents

Riemenantriebanordnung für Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs, Motoranordnung mit einer Riementriebanordnung und Kraftfahrzeug Download PDF

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    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/108Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially having retaining means rotating with the coupling and acting by interengaging parts, i.e. positive coupling

Abstract

Eine Riementriebanordnung (8) fur Nebenaggregate (7) eines Kraftfahrzeugs umfasst
– eine auf der Kurbelwelle (2) eines Motors mittels eines Lagers (21) anordenbare Riemenscheibe (3) zur Aufnahme eines Treibriemens (4);
– eine Kupplungseinrichtung (9) zur losbaren Drehmomentubertragung zwischen der Riemenscheibe (3) und der Kurbelwelle (2),
wobei die Kupplungseinrichtung (9) eine Kupplungsscheibe (22), ein Federelement (23), eine Reibscheibe (24) und einen Elektromagneten (17) aufweist, wobei die Reibscheibe (24) eine mit einer mit der Riemenscheibe (3) verbundenen Gegenfläche (26) in Kontakt bringbare Reibflache (25) aufweist und wobei die Kupplungsscheibe (22) mittels einer Zentralschraube (12) an der Kurbelwelle (2) festlegbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Riementriebanordnung fur Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise fur eine Kuhlmittelpumpe, eine Lenkhilfenpumpe, einen Klimakompressor und/oder einen Drehstromgenerator (Lichtmaschine). Sie betrifft ferner eine Motoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Riementriebanordnung.
  • Aus der DE 101 62 549 A1 ist es bekannt, eine Antriebskraft eines Verbrennungsmotors mittels einer Riemenscheibe auf einen Klimakompressor zu ubertragen, wobei in die Riemenscheibe eine elektromagnetische Kupplung integriert ist. Dies ermoglicht eine Abkupplung der gesamten Riementriebanordnung und des Klimakompressors in bestimmten Betriebszustanden des Verbrennungsmotors.
  • Aufgabe eines Aspekts der Erfindung ist es, eine Riementriebanordnung fur Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die ein Abkoppeln der Nebenaggregate, d. h. eine Unterbrechung der Drehmomentubertragung auf die Nebenaggregate, ermoglicht, und die gleichzeitig möglichst einfach zu montieren ist.
  • Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des unabhangigen Patentanspruchs gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhangigen Patentanspruche.
  • Gemaß einem Aspekt der Erfindung wird eine Riementriebanordnung fur Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs angegeben, die eine auf der Kurbelwelle eines Motors mittels eines Lagers anordenbare Riemenscheibe zur Aufnahme eines Treibriemens sowie eine Kupplungseinrichtung zur lösbaren Drehmomentubertragung zwischen der Riemenscheibe und der Kurbelwelle umfasst. Die Kupplungseinrichtung weist eine Kupplungsscheibe, ein Federelement, eine Reibscheibe und einen Elektromagneten auf, wobei die Reibscheibe eine mit einer mit der Riemenscheibe verbundenen Gegenflache in Kontakt bringbare Reibflache aufweist. Die Kupplungsscheibe ist mittels einer Zentralschraube an der Kurbelwelle festlegbar.
  • Die Riementriebanordnung ermoglicht die Abkupplung des gesamten Riementriebs in bestimmten Betriebszuständen des Motors, beispielsweise bei einem Kaltstart. Dadurch kann auf einen Betrieb der Nebenaggregate verzichtet werden, solange kein akuter Bedarf beispielsweise an einer Umwalzung des Kuhlwassers besteht. Dies ermoglicht eine Kraftstoffeinsparung und damit verbunden eine Reduktion von CO2-Emissionen.
  • In einer Ausfuhrungsform sind das Federelement und die Reibscheibe ringformig ausgebildet und konzentrisch um die Kupplungsscheibe herum angeordnet. In dieser Ausfuhrungsform können Federelement und Reibscheibe mit der Kupplungsscheibe derart verbunden sein, dass die gesamte Anordnung als ein einziges Modul und damit besonders einfach montiert werden kann. Hierzu kann im Zentrum der Kupplungsscheibe ein Durchgangsloch fur eine Schraube vorgesehen sein.
  • In einer Ausfuhrungsform weist die Zentralschraube einen Kopfabschnitt und einen Gewindeabschnitt auf, wobei im Kopfabschnitt eine axiale Bohrung angeordnet ist. In die axiale Bohrung kann insbesondere ein Verbindungselement zur formschlussigen Verbindung der Kupplungsscheibe mit der Kurbelwelle einsetzbar sein. Als Verbindungselement kann beispielsweise eine Zahnwelle und/oder eine Schraube vorgesehen sein.
  • Diese Ausgestaltung der Zentralschraube ermoglicht einen besonders einfachen Zusammenbau der Riementriebanordnung. Zunachst wird bei dieser Ausführungsform beispielsweise der Elektromagnet mit dem Wicklungspaket am Gehause des Motors verschraubt. Die Riemenscheibe kann dann auf die Kurbelwelle aufgesetzt und auf dieser mittels der Zentralschraube gegen Herunterlaufen gesichert werden. Anschließend kann die Kupplungsscheibe mit konzentrisch darum herum angeordnetem Federelement und Reibscheibe aufgesetzt und als zusammenhangendes Modul an der Zentralschraube mittels des Verbindungselements befestigt beziehungsweise gegen Verdrehen gesichert werden.
  • Dadurch ist es moglich, die gesamte Riementriebanordnung in nur wenigen Schritten zu montieren. Dies ist unter anderem dann vorteilhaft, wenn die Montage am bereits eingebauten Motorblock erfolgt und daher wenig Platz zur Verfugung steht.
  • In einer Ausfuhrungsform weist das Federelement ein Elastomer auf. Durch die Wahl des Materials kann die Steifigkeit und die Vorspannkraft des Federelements festgelegt werden. Ein Federelement aus Elastomer lasst sich besonders gut als ringformiges Element zwischen Kupplungsscheibe und Reibscheibe einsetzen und ermoglicht daher die Integration von Kupplungsscheibe, Federelement und Reibscheibe zu einem einzigen Modul.
  • In einer Ausfuhrungsform ist das Federelement derart vorgespannt, dass die Kupplungseinrichtung in einem stromlosen Zustand des Elektromagneten geschlossen ist. Bei dieser Ausfuhrungsform ist auch bei einem Ausfall des Elektromagneten die Funktion der Nebenaggregate sichergestellt.
  • In einer Ausfuhrungsform ist die Reibscheibe als Anker fur den Elektromagneten ausgebildet und weist ein entsprechendes, typischerweise ferromagnetisches Material auf. Das Vorsehen einer weiteren Komponente, die lediglich als Anker dient, ist in dieser Ausfuhrungsform nicht notwendig. Es kann daher Bauraum und ein Montageschritt gespart werden.
  • In einer Ausfuhrungsform ist die Riementriebanordnung als Rippenkeilriementriebanordnung ausgebildet. Die Verwendung von Rippenkeiltreibriemen hat den Vorteil, dass eine Verbiegung des Riemens in beide Richtungen in einer Ebene moglich ist und somit mehrere Umlenkungen des Riemens problemlos moglich sind. Rippenkeilriemen werden daher mittlerweile oftmals eingesetzt, wenn mehrere Aggregate mittels eines einzigen Riemens betrieben werden sollen und einen komplizierteren Verlauf des Riemens erfordern.
  • Gemaß einem Aspekt der Erfindung wird eine Motoranordnung mit der beschriebenen Riementriebanordnung angegeben, wobei die Kupplungsscheibe der Riementriebanordnung mittels einer Zentralschraube an der Kurbelwelle festgelegt ist.
  • Dabei kann die Zentralschraube die Riemenscheibe insbesondere gegen Herunterlaufen von der Kurbelwelle sichern. Wenn ein axiales Spiel der Riemenscheibe verhindert werden soll, kann auch die genaue Positionierung der Riemenscheibe auf der Kurbelwelle mittels der Zentralschraube vorgenommen werden.
  • In einer Ausfuhrungsform weist die Riemenscheibe beispielsweise ein Radiallager auf, mit dem die Riemenscheibe drehbar an der Kurbelwelle gelagert ist.
  • Uber die Riementriebanordnung konnen mehrere Nebenaggregate betrieben werden, beispielsweise ein Klimakompressor und/oder eine Wasserpumpe und/oder eine Lenkhilfepumpe und/oder ein Drehstromgenerator.
  • In einer Ausfuhrungsform ist auf der Kurbelwelle zusatzlich eine Zahnriemenscheibe eines Zahnriemenantriebs einer Ölpumpe angeordnet.
  • Gemaß einem Aspekt der Erfindung wird die Motoranordnung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.
  • Bei dem Fahrzeug wird eine Kraftstoffeinsparung dadurch ermoglicht, dass die Nebenaggregate nur bedarfsweise mit Drehmoment versorgt werden. So kann beispielsweise bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugs auf das Umwalzen von Kuhlmittel verzichtet werden, indem die Riementriebanordnung abgekuppelt wird.
  • Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren naher erlautert.
  • 1 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Ubertragung eines Drehmoments von einer Brennkraftmaschine auf ein Nebenaggregat mittels einer Riementriebanordnung und
  • 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Riementriebanordnung gemaß einer Ausfuhrungsform der Erfindung.
  • Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs mit einer Kurbelwelle 2. Sie zeigt ferner ein Nebenaggregat 7, das in der gezeigten Ausfuhrungsform als Wasserpumpe ausgebildet ist, und auf das mittels einer Riementriebanordnung 8 Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 ubertragen wird.
  • Dazu ist auf der Kurbelwelle 2 eine Riemenscheibe 3 angeordnet, die uber einen Treibriemen 4 mit einem Abtriebsrad 5 verbunden ist, das auf einer Welle 6 des Nebenaggregats 7 angeordnet ist.
  • In 1 ist der Ubersichtlichkeit halber lediglich ein einziges Nebenaggregat 7 dargestellt. Uber die Riementriebanordnung 8 sind jedoch mehrere Nebenaggregate gleichzeitig mittels eines einzigen Riemens 4 betreibbar.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Riementriebanordnung 8 gemaß einer Ausfuhrungsform der Erfindung. Die Riementriebanordnung 8 weist eine Kupplungseinrichtung 9 auf, mittels der die Drehmomentubertragung zwischen der Kurbelwelle 2 und der Riemenscheibe 3 unterbrochen und wieder hergestellt werden kann.
  • Die Riementriebanordnung 8 umfasst die Riemenscheibe 3, die mittels eines radialen Kugellagers 21 drehbar auf dem aus dem Motorgehause 10 ragenden Ende 11 der Kurbelwelle 2 gelagert ist. Die Riemenscheibe 3 ist zur Aufnahme eines nicht gezeigten Rippenkeilriemens (poly-v-belt) ausgebildet.
  • Die Kupplungseinrichtung 9 umfasst einerseits einen ringformig ausgebildeten Elektromagneten 17, der fest mit dem Motorgehause 10 verbunden ist. Dazu ist der Elektromagnet 17 auf einer Grundplatte 18 angeordnet, die an mehreren Befestigungspunkten 19 mit dem Motorgehause 10 verschraubt ist.
  • Die Kupplungseinrichtung 9 umfasst andererseits die Kupplungsscheibe 22, die verdrehfest an der Kurbelwelle 2 gehaltert ist, und die mit einem ringformigen Federelement 23 aus einem Elastomer und einer ebenfalls ringformigen Reibscheibe 24 verbunden ist. Die Reibscheibe 24 weist eine ringformige Reibflache 25 auf, die mit einer Gegenflache 26 der Riemenscheibe 3 zusammenwirkt. Die Reibflache 25 und die Gegenflache 26 weisen dazu einen geeigneten Reibbelag auf, der in 2 nicht gezeigt ist.
  • Das Federelement 23 ist derart vorgespannt, dass die Reibflache 25 und die Gegenflache 25 im stromlosen Zustand des Elektromagneten 17 aufeinandergepresst sind. Die Kupplungseinrichtung 9 ist somit geschlossen und es findet eine Ubertragung von Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf die Riemenscheibe 3 statt.
  • Die Riemenscheibe 3 und die Kupplungsscheibe 22 sind folgendermaßen mit der Kurbelwelle 2 verbunden: Die Kurbelwelle 2 weist an ihrem Ende 11 eine Bohrung mit Gewinde auf, in die eine Zentralschraube 12 eingesetzt ist. Die Zentralschraube 12 weist einen Kopfabschnitt 13, einen Schaftabschnitt 14 und einen Gewindeabschnitt 15 auf, wobei das Gewinde im Gewindeabschnitt 15 in das Gewinde der Bohrung in der Kurbelwelle 2 eingreift.
  • Ferner weist die Zentralschraube 12 eine zentrale Bohrung 16 mit einer nicht gezeigten Innenverzahnung auf, die sich durch ihren Kopfabschnitt 13 teilweise in den Schaftabschnitt 14 erstreckt. Der Durchmesser des Kopfabschnitts 13 ist derart groß, dass er das Kugellager 21 der Riemenscheibe 3 an der Kurbelwelle 2 festlegt.
  • In die zentrale Bohrung 16 ist eine Zahnwelle 28 mit einer Außenverzahnung eingesetzt, die in die Innenverzahnung der zentralen Bohrung 16 eingreift. Die Zahnwelle 28 weist ferner ein Innengewinde auf. In das Innengewinde ist eine Schraube 29 eingesetzt, die durch das Durchgangsloch 27 der Kupplungsscheibe 22 gefuhrt ist.
  • Mittels der Schraube 29, der Zahnwelle 28 und der Zentralschraube 12 ist die Kupplungsscheibe 22 verdrehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden und wird von dieser mitgenommen.
  • Auf der Kurbelwelle 2 ist ferner verdrehfest eine Zahnriemenscheibe 20 fur den Betrieb einer nicht gezeigten Olpumpe montiert. Der Betrieb der Olpumpe ist somit unabhangig vom Zustand der Kupplungseinrichtung 9.
  • Im Betrieb der Riementriebanordnung 8 wird bei geschlossener Kupplungseinrichtung 9 Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf die Kupplungsscheibe und uber die mit ihr verbundene Reibflache 25 und die Gegenflache 26 auf die Riemenscheibe 3 ubertragen. Die Nebenaggregate 7 werden in diesem Betriebszustand somit mit Drehmoment versorgt.
  • Wird festgestellt, dass momentan kein Bedarf an Drehmoment fur die Nebenaggregate 7 besteht, wird die Kupplungseinrichtung 9 geoffnet. Dazu erfolgt eine Bestromung des Elektromagneten 17, der eine abstoßende Kraft auf die als Anker dienende Reibscheibe 24 ausubt. Der Kontakt und damit die Drehmomentubertragung zwischen der Reibflache 25 und der Gegenflache 26 wird unterbrochen.
  • Zum Zusammenbau der Riementriebanordnung 8 wird beispielsweise folgendermaßen vorgegangen: Auf dem aus dem Motorgehause 10 ragenden Ende 11 der Kurbelwelle 2 wird die Zahnriemenscheibe 20 verdrehsicher montiert. Anschließend wird die Grundplatte 18 mit dem darauf angebrachten Elektromagneten 17 uber das Ende 11 der Kurbelwelle 2 gefuhrt und die Grundplatte 18 wird an mehreren Befestigungspunkten 19 fest mit dem Motorgehause 10 verschraubt.
  • Anschließend wird die Riemenscheibe 3 einschließlich des Kugellagers 21 uber das Ende 11 der Kurbelwelle 2 gefuhrt. Die Zentralschraube 12 wird in die Bohrung in der Kurbelwelle 2 eingesetzt und angezogen. Die Zahnwelle 28 ist bereits vorher in die Bohrung 16 eingesetzt.
  • Anschließend werden die zum Modul verbundenen Elemente Kupplungsscheibe 22, Federelement 23 und Reibscheibe 24 uber die aus dem Kopfabschnitt 13 der Zentralschraube 12 ragende Zahnwelle 28 gefuhrt und mit der Schraube 29 gesichert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Kurbelwelle
    3
    Riemenscheibe
    4
    Treibriemen
    5
    Abtriebsrad
    6
    Welle
    7
    Nebenaggregat
    8
    Riementriebanordnung
    9
    Kupplungseinrichtung
    10
    Motorgehause
    11
    Endbereich
    12
    Zentralschraube
    13
    Kopfabschnitt
    14
    Schaftabschnitt
    15
    Gewindeabschnitt
    16
    zentrale Bohrung
    17
    Elektromagnet
    18
    Grundplatte
    19
    Befestigungspunkt
    20
    Zahnriemenscheibe
    21
    Kugellager
    22
    Kupplungsscheibe
    23
    Federelement
    24
    Reibscheibe
    25
    Reibflache
    26
    Gegenflache
    27
    Durchgangsloch
    28
    Zahnwelle
    29
    Schraube
  • 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
    • DE 10162549 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Riementriebanordnung (8) fur Nebenaggregate (7) eines Kraftfahrzeugs, umfassend – eine auf der Kurbelwelle (2) eines Motors mittels eines Lagers (21) anordenbare Riemenscheibe (3) zur Aufnahme eines Treibriemens (4); – eine Kupplungseinrichtung (9) zur losbaren Drehmomentubertragung zwischen der Riemenscheibe (3) und der Kurbelwelle (2), wobei die Kupplungseinrichtung (9) eine Kupplungsscheibe (22), ein Federelement (23), eine Reibscheibe (24) und einen Elektromagneten (17) aufweist, wobei die Reibscheibe (24) eine mit einer mit der Riemenscheibe (3) verbundenen Gegenflache (26) in Kontakt bringbare Reibflache (25) aufweist und wobei die Kupplungsscheibe (22) mittels einer Zentralschraube (12) an der Kurbelwelle (2) festlegbar ist.
  2. Riementriebanordnung (8) nach Anspruch 1, wobei das Federelement (23) und die Reibscheibe (24) ringformig ausgebildet und konzentrisch um die Kupplungsscheibe (22) herum angeordnet sind.
  3. Riementriebanordnung (8) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zentralschraube (12) einen Kopfabschnitt (13) und einen Gewindeabschnitt (14) aufweist, wobei im Kopfabschnitt (12) eine axiale Bohrung (16) angeordnet ist.
  4. Riementriebanordnung (8) nach Anspruch 3, wobei in die axiale Bohrung (16) ein Verbindungselement zur formschlussigen Verbindung der Kupplungsscheibe (22) mit der Kurbelwelle (2) einsetzbar ist.
  5. Riementriebanordnung (8) nach Anspruch 4, wobei als Verbindungselement eine Zahnwelle (28) und/oder eine Schraube (29) vorgesehen sind.
  6. Riementriebanordnung (8) nach einem der Anspruche 1 bis 5, wobei das Federelement (23) ein Elastomer aufweist.
  7. Riementriebanordnung (8) nach einem der Anspruche 1 bis 6, wobei das Federelement (23) derart vorgespannt ist, dass die Kupplungseinrichtung (9) in einem stromlosen Zustand des Elektromagneten (17) geschlossen ist.
  8. Riementriebanordnung (8) nach einem der Anspruche 1 bis 7, wobei die Reibscheibe (24) als Anker fur den Elektromagneten (17) ausgebildet ist.
  9. Riementriebanordnung (8) nach einem der Anspruche 1 bis 8, die als Rippenkeilriementriebanordnung ausgebildet ist.
  10. Motoranordnung mit einer Riementriebanordnung (8) nach einem der Anspruche 1 bis 9, wobei die Kupplungsscheibe (22) mittels einer Zentralschraube (12) an der Kurbelwelle (2) festgelegt ist.
  11. Motoranordnung nach Anspruch 10, wobei die Zentralschraube (12) die Riemenscheibe (3) gegen Herunterlaufen von der Kurbelwelle (2) sichert.
  12. Motoranordnung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Riemenscheibe (3) ein Radiallager (21) aufweist, mit dem die Riemenscheibe (3) drehbar auf der Kurbelwelle (2) gelagert ist.
  13. Motoranordnung nach einem der Anspruche 10 bis 12, wobei uber die Riementriebanordnung (8) ein Klimakompressor und/oder eine Wasserpumpe und/oder eine Lenkhilfepumpe und/oder ein Drehstromgenerator betrieben werden.
  14. Motoranordnung nach einem der Anspruche 10 bis 13, wobei auf der Kurbelwelle (2) zusatzlich eine Zahnriemenscheibe (20) eines Zahnriemenantriebs einer Olpumpe angeordnet ist.
  15. Kraftfahrzeug mit einer Motoranordnung nach einem der Anspruche 10 bis 14.
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