DE102011081931A1

DE102011081931A1 - Riemenscheibenentkoppler

Info

Publication number: DE102011081931A1
Application number: DE102011081931A
Authority: DE
Inventors: Klaus Müller; Dimitri SIEBER; Alexander Rose
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: DE102011081931B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler (RSE) eines Freilauf-Riemenscheibenaggregats zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges unter Verwendung eines Freilaufes, der eine Riemenscheibe und eine Nabe des Freilauf-Riemenscheibenaggregats koppelt oder entkoppelt, wobei der Freilauf erfindungsgemäß Klemmkörper aufweist, die in axial eingebrachten Rampen eines mit der Riemenscheibe in Wirkverbindung stehenden Flansches aufgenommen sind und sich an der relativ zum Flansch verdrehbaren Nabe abstützen, wobei die Klemmkörper mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler (RSE) mit einem Freilauf. Entsprechende Freilauf-Riemenscheibenaggregate werden antriebsseitig durch eine Riemenscheibe über einen Antriebsriemen durch den Antriebsmotor des Fahrzeuges angetrieben. Abtriebsseitig weisen die Freilauf-Riemenscheibenaggregate eine Nabe auf, die über ihren Innendurchmesser mit einer Welle bzw. einem Wellenstumpf des anzutreibenden Nebenabtriebes (z.B. einer Lichtmaschine) drehfest verbunden ist. Bei jedem Abbremsen des Antriebsmotors, zum Beispiel beim Gangwechsel oder dem Abschalten des Motors wird aufgrund der Trägheit der Nebenaggregate (z.B. der Lichtmaschine) ein Widerstand gegen den Antriebsriemen erzeugt. Das Freilauf-Riemenscheibenaggregat ermöglicht in diesem Fall einen Freilauf, d.h. ein Entkoppeln des Nebenabtriebes, wenn der Antriebsriemen plötzlich seine Drehzahl verringert. Ein Schlupf des Antriebsriemens wird dadurch verhindert oder reduziert, außerdem treten weniger Schwingungen, Verschleiß und Zwitschergeräusche auf.
Über den Freilauf wird somit ein Drehmoment von der Riemenscheibe auf die Nabe übertragen oder die Übertragung unterbrochen. Derartige Riemenscheibenentkoppler (auch als Freilauf-Riemenscheiben bezeichnet) werden, wie vorgenannt bereits beschrieben, bei Anwendungen eingesetzt, wo Wechselmomente möglichst effektiv von einem Nebenabtrieb isoliert werden sollen (Schaeffler KOLLOQUIUM 2010, LuK Kupplungssysteme und Torsionsdämpfer, Schlüsselelemente für effiziente Antriebsstränge, Matthias Zink, Markus Hausner). Danach ist beispielsweise das Schwingungsniveau einer Lichtmaschine bei Verwendung eines RSE signifikant geringer. Ein weiterer Vorteil ist, dass die dynamischen Momente gleich zwischen Kurbelwelle und Riemenscheibe isoliert werden. Dadurch muss der Riemen nur noch geringe Wechselmomente übertragen und die Riemenvorspannung kann entsprechend geringer ausfallen. Eine geringere Riemenvorspannung wiederum bedeutet geringere Reibung, wodurch letztendlich die Verluste im Riementrieb reduziert werden können. Der RSE ermöglicht somit neben einem beruhigten Nebenabtrieb ebenfalls einen weiteren Beitrag zur Reduktion von Verbrauch und CO2-Ausstoß.
Auch in der Druckschrift DE 698 17 556 T2 wird ein Freilauf zur Entkopplung einer Riemenscheibe, insbesondere für ein Nebenaggregat, beschrieben, welcher gemäß der dort dargestellten 5 eine radial wirkende Schlingfeder aufweist.
Bei den herkömmlichen Lösungen ist nachteilig, dass oft noch unerwünschte Eigengeräusche durch den Freilauf erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Schaffung eines Riemenscheibenentkopplers (RSE), der nahezu bzw. keine Eigengeräusche erzeugt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Riemenscheibenentkoppler (RSE) eines Freilauf-Riemenscheibenaggregats zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges nutzt einen Freilauf, der eine Riemenscheibe und eine Nabe des Freilauf-Riemenscheibenaggregats koppelt oder entkoppelt, wobei der Freilauf erfindungsgemäß Klemmkörper aufweist, die in axial eingebrachten Rampen eines mit der Riemenscheibe in Wirkverbindung stehenden Flansches aufgenommen sind und sich an der relativ zum Flansch verdrehbaren Nabe abstützen, wobei die Klemmkörper mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt sind.
Dadurch wirkt der Freilauf erstmalig in axialer Richtung, wodurch sich der radiale Bauraumbedarf erheblich verringert. Durch die auf die Klemmkörper wirkende axiale Vorspannkraft werden zusätzlich die Eigengeräusche des Freilaufes vermieden bzw. drastisch reduziert.
Vorzugsweise sind die Klemmkörper in Form von Kugeln oder Tonnen ausgebildet und werden mittels wenigstens einer axial wirkenden Tellerfeder axial vorgespannt.
Die Nabe ist mit einer umlaufenden Ausnehmung versehen, die radial nach außen offen ist und durch welche ein erster Board und dazu beabstandet ein zweiter Board gebildet werden, so dass in der Ausnehmung der Flansch läuft und jeweils erste Klemmkörper zwischen dem Flansch und dem ersten Board der Nabe und zweite Klemmkörper zwischen dem Flansch und dem zweiten Board der Nabe angeordnet sind. Es ist möglich, dass der erste und/oder der zweite Board zur Erleichterung der Montage separat ausgebildet und mit der Nabe drehfest verbunden ist/sind.
Die ersten und zweiten Klemmkörper sind insbesondere auf unterschiedlichen Stirnseiten des Flansches radial versetzt zueinander angeordnet, derart, dass auf der in Richtung zum ersten Board weisenden ersten Stirnseite die ersten Rampen für die ersten Klemmkörper und auf der in Richtung zum zweiten Board weisenden zweiten Stirnseite die zweiten Rampen für die zweiten Klemmkörper eingebracht sind. Durch die radial zueinander versetzten ersten und zweiten Rampen kann die Dicke des Flansches reduziert und somit axialer Bauraum und Gewicht eingespart werden.
Der Flansch ist bevorzugt als Bogenfederflansch einer an die Riemenscheibe radial innen angrenzenden Bogenfeder (Isolationsfeder) ausgebildet.
In Übertragungsrichtung verklemmen die Klemmkörper den Flansch und Nabe gegeneinander, so dass darüber ein Drehmoment zwischen Riemenscheibe und Nabe übertragen wird. Entsteht in Freilaufrichtung ein Spalt zwischen Flansch, Kugeln und Nabe, erfolgt keine Drehmomentübertragung zwischen Riemenscheibe und Nabe.
Der Freilauf ist somit erstmalig axial wirkend tätig und befindet sich im Momentenfluss vor der Federentkopplung.
Der erfindungsgemäße Riemenscheibenentkoppler, welcher mit einem Federentkoppler und dem axial wirkenden Freilauf ausgestattet ist, stellt damit sicher, dass die Klemmkörper immer in Kontakt zu Flansch und Nabe stehen, wodurch die Geräusche vermieden oder stark reduziert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 den Teillängsschnitt durch ein Freilauf-Riemenscheibenaggregat,
2 einen Teilschnitt A-A gemäß 1,
3 einen Längsschnitt durch die Nabe, den Flansch im Bereich der Klemmkörper.
Der Riemenscheibenentkoppler 1 des in der 1 dargestellten Freilauf-Riemenscheibenaggregates weist antriebsseitig eine Riemenscheibe 2 mit einem Profil 2.1 auf, mit welchem ein nicht dargestellter Antriebsriemen in Eingriff steht und das Freilauf-Riemenscheibenaggregat antreibt. Abtriebsseitig ist eine Nabe 3 vorhanden, die über ihren Innendurchmesser 3.1 mit einer nicht dargestellten Welle bzw. einem Wellenstumpf des anzutreibenden Nebenabtriebes, z.B. in Form einer Lichtmaschine drehfest verbunden wird. Die Riemenscheibe 2 ist über ein Lager 4 auf der Nabe 3 drehbar gelagert und stützt sich an einer Bogenfeder 5 (Isolationsfeder) ab, die Torsionsfibrationen vermeidet bzw. reduziert. Die Bogenfeder 5 weist einen radial nach innen gerichteten Flansch 6 (Bogenfederflansch) auf. Die Nabe 3 besitzt einen radial nach außen weisenden Bereich 7, der eine Nut 8 aufweist, an die sich ein erster Board 9 und ein zweiter Board 10 anschließen. Der zweite Board 10 sitzt axial außen und ist gestellfest mit der Nabe 3 verbunden. Der Flansch 6 greift in die Nut 8 ein, so dass die ersten Klemmkörper 11 und zweiten Klemmkörper 12 auf unterschiedlichen Stirnseiten 6.1, 6.2 des Flansches 6 radial versetzt zueinander angeordnet sind und dass auf der in Richtung zum ersten Board 9 weisenden ersten Stirnseite 6.1 erste Rampen 13 (s. 2, 3) für die ersten Klemmkörper 11 und auf der in Richtung zum zweiten Board 10 weisenden zweiten Stirnseite 6.2 zweite Rampen 14 (s. 2, 3) für die zweiten Klemmkörper 12 eingebracht sind. Auf die Klemmkörper 11, 12 wirkt axial aus Richtung des zweiten Boards 10 eine Tellerfeder 15, wodurch die Klemmkörper 11, 12 immer in Kontakt zum Flansch 6 und zur Nabe 3 stehen.
2 zeigt einen Teilschnitt A-A gemäß 1, zwischen den zweiten Board 10 und der Tellerfeder 15 in Richtung zum Flansch 6 und 3 einen Längsschnitt B-B durch die Nabe 3 und den Flansch 6 im Bereich der Klemmkörper 11, 12 in der Art einer Abwicklung.
Aus diesen Darstellungen ist ersichtlich, dass die ersten Klemmkörper 11 auf der ersten Stirnseite 6.1 des Flansches 6 in ersten Rampen 13 und die zweiten Klemmkörper 12 auf der zweiten Stirnseite 6.2 des Flansches 6 in zweiten Rampen 14 aufgenommen sind. Axial innen liegen die ersten Klemmkörper 11 an dem ersten Board 9 und axial außen die zweiten Klemmkörper am zweiten Board 10 an.
Aus den 2 und 3 ist ebenfalls entnehmbar, dass die ersten Rampen 13 und die zweiten Rampen 14 zueinander in Umfangsrichtung des Flansches 6 versetzt zueinander angeordnet sind. Da die Rampen 13, 14 durch Ausnehmungen des Flansches 6 ausgebildet sind, kann dadurch die Breite des Flansches 6 gering gehalten werden. Die Rampen 13, 14 weisen eine Höhe H auf (s. 2), die im Wesendlichen dem Durchmesser der Klemmkörper 11, 12 entspricht und sich in Klemmrichtung (Pfeilrichtung) reduziert.
Gemäß 3 weisen die Rampen 13, 14 eine Tiefe T auf, die sich ebenfalls in Klemmrichtung reduziert.
Unter dem vorstehend benutzten Ausdruck „Board“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym auch eine „Berandung“ oder ein „Absatz“ verstanden.
Bezugszeichenliste

1: Riemenscheibenentkoppler
2: Riemenscheibe
2.1: Profil
3: Nabe
3.1: Innendurchmesser
4: Lager
5: Bogenfeder
6: Flansch
7: radial nach außen weisender Bereich
8: Nut
9: erster Board
10: zweiter Board
11: erste Klemmkörper
12: zweite Klemmkörper
13: erste Rampen
14: zweite Rampen
15: Tellerfeder
H: Höhe der Rampen
T: Tiefe der Rampen

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 69817556 T2 [0003]

Claims

Riemenscheibenentkoppler (RSE) eines Freilauf-Riemenscheibenaggregats zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Fahrzeuges unter Verwendung eines Freilaufes, der eine Riemenscheibe (2) und eine Nabe (3) des Freilauf-Riemenscheibenaggregats koppelt oder entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf Klemmkörper (11, 12) aufweist, die – in axial eingebrachten Rampen (13, 14) eines mit der Riemenscheibe (2) in Wirkverbindung stehenden Flansches (6) aufgenommen sind und – sich an der relativ zum Flansch (6) verdrehbaren Nabe (3) abstützen, wobei die Klemmkörper (11, 12) mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt sind.
Riemenscheibenentkoppler (RSE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (11, 12) in Form von Kugeln oder Tonnen ausgebildet sind.
Riemenscheibenentkoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (11, 12) mittels einer Tellerfeder (15) axial vorgespannt sind.
Riemenscheibenentkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die Nabe (3) eine umlaufende Ausnehmung in Form einer Nut (8) aufweist, durch welche ein erster Board (9) und dazu beabstandet ein zweiter Board (10) gebildet werden, – dass in der Nut (8) der Flansch (6) läuft und – dass jeweils erste Klemmkörper (11) zwischen dem Flansch (6) und dem ersten Board (9) der Nabe (6) und zweite Klemmkörper (12) zwischen dem Flansch (6) und dem zweiten Board (10) der Nabe (6) angeordnet sind.
Riemenscheibenentkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Board (9, 10) separat ausgebildet und mit der Nabe (3) drehfest verbunden ist/sind.
Riemenscheibenentkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Klemmkörper (11, 12) auf unterschiedlichen Stirnseiten des Flansches (6) radial versetzt zueinander angeordnet sind und dass auf der in Richtung zum ersten Board (9) weisenden ersten Stirnseite (6.1) erste Rampen (13) für die ersten Klemmkörper (11) und auf der in Richtung zum zweiten Board (10) weisenden zweiten Stirnseite (6.2) zweite Rampen (14) für die zweiten Klemmkörper (12) eingebracht sind.
Riemenscheibenentkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6) als Bogenfederflansch einer an die Riemenscheibe (2) radial innen angrenzenden Bogenfeder (5) (Isolationsfeder) ausgebildet ist.
Riemenscheibenentkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass in Übertragungsrichtung die Klemmkörper (11, 12), Flansch (6) und Nabe (3) verklemmen und darüber ein Drehmoment zwischen Riemenscheibe (2) und Nabe (3) übertragen wird und – dass in Freilaufrichtung ein Spalt zwischen Flansch (6), Klemmkörpern (11, 12) und Nabe (3) entsteht und keine Drehmomentübertragung zwischen Riemenscheibe (2) und Nabe (3) erfolgt.