DE102011104130A1

DE102011104130A1 - Kurbelwellenriemenscheibe

Info

Publication number: DE102011104130A1
Application number: DE201110104130
Authority: DE
Inventors: Dr. Mán Lászlo
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-12-29
Also published as: DE112011102222A5; WO2012000468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit mindestens einem Freilauf und einer Kupplungseinrichtung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinrichtung zwei in axialer Richtung entgegengesetzte Reibflächen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit mindestens einem Freilauf und einer Kupplungseinrichtung.
Aus der europäischen Patentschrift EP 0 782 674 B1 ist ein Kurbelwellenentkuppler mit einer richtungsgeschalteten Kupplung bekannt. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 980 479 B1 ist ein Riemenantriebssystem mit einer Generatorverbindungsfreilaufkupplung bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Kurbelwellenriemenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Betriebsfunktionen und/oder den benötigten Bauraum, weiter zu optimieren.
Die Aufgabe ist bei einer Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit mindestens einem Freilauf und einer Kupplungseinrichtung, dadurch gelöst, dass die Kupplungseinrichtung zwei in axialer Richtung entgegengesetzte Reibflächen aufweist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Kurbelwellenriemenscheibe. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Radial bedeutet quer zur Drehachse. Die Reibflächen erstrecken sich vorzugsweise quer zur Drehachse der Kurbelwellenriemenscheibe. In axialer Richtung sind die beiden Reibflächen entgegengesetzt angeordnet, das heißt voneinander abgewandt. Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise als trockene Reibungskupplung zur Überbrückung des Freilaufs ausgelegt. Über die doppelte Reibfläche können größere Startmomente übertragen werden als bei herkömmlichen Kurbelwellenriemenscheiben. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Komfortstart ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen an einer Tilgermasse vorgesehen sind, die als rotierbarer Elektromagnet mit einer Spule ausgeführt ist. Die Kupplungseinrichtung ist über die Spule elektromagnetisch betätigbar. Die Ausführung der Tilgermasse als Elektromagnet liefert den Vorteil, dass für den Elektromagneten kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet ausgeführte Tilgermasse mit Hilfe einer Gummispur an einem Tilgermassenträger angebracht ist. Über die Gummispur wird zum Beispiel auch ein zum Starten einer Brennkraftmaschine benötigtes Drehmoment übertragen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet ausgeführte Tilgermasse nur um einen begrenzten Verdrehwinkel relativ zu dem Tilgermassenträger verdrehbar ist. Durch den begrenzten Verdrehwinkel wird die Gummispur vor einer Überlastung geschützt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass an der als Elektromagnet ausgeführten Tilgermasse und an dem Tilgermassenträger Verzahnungen ausgebildet sind, die mit einer Verdrehspiel ineinander greifen. Durch die Größe des Verdrehspiels wird der Verdrehwinkel festgelegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verzahnung an dem Tilgermassenträger in radialer Richtung erstreckt, wobei sich die Verzahnung an der als Elektromagnet ausgeführten Tilgermasse in axialer Richtung erstreckt. Dadurch werden auch geringfügige Ausgleichsbewegungen in radialer und/oder axialer Richtung ermöglicht, soweit die Elastizität der Gummispur das zulässt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet ausgeführte Tilgermasse über eine induktive Übertragungseinrichtung mit Strom versorgt wird. Die als Elektromagnet ausgeführte Tilgermasse kann zum Beispiel über Schleifringe oder Wälzlager mit Strom versorgt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Übertragungseinrichtung einen feststehenden Übertragungskörper und einen rotierbaren Übertragungskörper umfasst. Durch die Zweiteilung der induktiven Übertragungseinrichtung kann weiterer Bauraum eingespart werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Übertragungskörper an der Tilgermasse befestigt ist, und/oder, dass der feststehende Übertragungskörper an einem Kurbelgehäuse befestigt ist. Dadurch kann die Tilgermasse auf einfache Art und Weise vergrößert werden. Über den feststehenden Übertragungskörper kann der zum Bestromen des Elektromagneten benötigte Strom auf einfache Art und Weise zugeführt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung zwei Ankerkörper umfasst, die drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar mit einer Riemenspur verbunden sind. Die beiden Ankerkörper sind vorzugsweise mit Hilfe von Blattfedern direkt oder indirekt an der Riemenspur angebracht. Die als rotierbarer Elektromagnet ausgeführte Tilgermasse mit den beiden Reibflächen ist in axialer Richtung zwischen den beiden Ankerkörpern einklemmbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist. Die darin beschriebene Kraftübertragungseinheit wird durch die erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe ersetzt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe im Längsschnitt;
2 eine perspektivische Schnittansicht der Kurbelwellenriemenscheibe aus 1;
3 eine perspektivische Darstellung eines Tilgermassenträgers der Kurbelwellenriemenscheibe aus den 1 und 2;
4 eine perspektivische Darstellung einer als Elektromagnet ausgeführten Tilgermasse der Kurbelwellenriemenscheibe und
5 den Tilgermassenträger aus 3 zusammen mit der Tilgermasse aus 4 in einer perspektivischen Darstellung.
In den 1 und 2 ist eine Kurbelwellenriemenscheibe 1 in verschiedenen Schnittdarstellungen gezeigt. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Riemenscheibenspur 2, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird und zum Beispiel dazu dient, einen Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und/oder mindestens einem Nebenaggregat, wie einem Klimakompressor, zu koppeln. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist, an einer Kurbelwelle 4 angebracht.
In die um eine Drehachse 5 drehbare Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist ein Riemenscheibenfreilauf 6 integriert. Der Riemenscheibenfreilauf 6 ist zwischen der Riemenspur 2 und der Kurbelwelle 4 wirksam. Die Funktion des Riemenscheibenfreilaufs 6 wird im Folgenden noch erläutert.
In die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist des Weiteren ein Tilgermassenträger 7 integriert. Unter Zwischenschaltung einer Gummispur 8 ist radial außen an dem Tilgermassenträger 7 eine Tilgermasse 19 angebracht. Die Tilgermasse 19 stellt einen Kurbelwellentilger dar, der dazu dient, unerwünschte Drehmomentschwingungen, Drehungleichförmigkeiten und/oder Drehmomentstöße im Betrieb der Kurbelwellenriemenscheibe 1 zu dämpfen.
Der Tilgermassenträger 7 ist unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe 9 mit Hilfe einer Montageschraube 10 an einem freien Ende der Kurbelwelle 4 befestigt. Ein Schraubenkopf der Montageschraube 10 stellt einen Innenring 11 des Riemenscheibenfreilaufs 6 dar. Der Riemenscheibenfreilauf 6 umfasst des Weiteren einen Außenring 12, der mit der Riemenspur 2 verbunden ist.
Zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 des Riemenscheibenfreilaufs 6 sind ein als Kugellager ausgeführtes Wälzlager 15 und ein als Rollenlager ausgeführtes Wälzlager 16 angeordnet. In axialer Richtung zwischen den beiden Wälzlagern 15, 16 sind Freilaufrollen 18 des Riemenscheibenfreilaufs 6 in radialer Richtung zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 angeordnet.
In die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist des Weiteren eine Kupplungseinrichtung 20 integriert, die als elektromagnetisch betätigte, trockene Reibungskupplung ausgeführt ist. Die Kupplungseinrichtung 20 umfasst zwei Ankerkörper 21, 22, die ringartig ausgeführt und radial innerhalb der Riemenspur 2 angeordnet sind. Die Ankerkörper 21, 22 sind in axialer Richtung voneinander beabstandet. Die einander zugewandten Flächen der Ankerkörper 21, 22 stellen Reibflächen dar.
Der Ankerkörper 21 ist mit Hilfe von Nietverbindungselementen 23 unter Zwischenschaltung von Blattfedern 24 drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar an einem radialen Flansch der Riemenspur 2 angebracht. Der radiale Flansch 3 erstreckt sich von der Riemenspur 2 radial nach innen. Der radiale Flansch 3 der Riemenspur 2 ist mit Hilfe von weiteren Nietverbindungselementen 28 an dem Außenring 12 des Riemenscheibenfreilaufs 6 befestigt.
Der Ankerkörper 22 ist mit Hilfe von weiteren Nietverbindungselementen 25 unter Zwischenschaltung von Blattfederelementen 26 drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar an einem Halteblech 27 angebracht, das wiederum an der Riemenspur 2 befestigt ist. Das Halteblech 27 erstreckt sich von der Riemenspur 2 radial nach innen.
In axialer Richtung zwischen den beiden Ankerkörpern 21, 22 ist die Tilgermasse 19 mit ihren beiden Reibflächen angeordnet. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Tilgermasse 19 als Elektromagnet 30 mit einer Spule 32 ausgeführt. Die Spule 32 des Elektromagneten 30 kann mit Hilfe einer induktiven Übertragungseinrichtung 40 bestromt werden, um die als Elektromagnet 30 ausgeführte Tilgermasse 19 zwischen den beiden Ankerkörpern 21, 22 einzuklemmen, die bei Bestromung der Spule 32 von dem Elektromagneten 30 angezogen werden.
Dadurch kann die Riemenspur 2 bedarfsabhängig reibschlüssig mit der Kurbelwelle 4 verbunden werden. Wenn die Bestromung der Spule 32 des Elektromagneten 30 unterbrochen wird, dann bewegen sich die Ankerkörper 21, 22 aufgrund der Vorspannkraft der Blattfedern 24, 26 weg von der als Elektromagnet 30 ausgeführten Tilgermasse 19, so dass sich diese zwischen den beiden Ankerkörpern 21, 22 wieder frei drehen kann.
Die induktive Übertragungseinrichtung 40 umfasst einen feststehenden Übertragungskörper 41 und einen rotierbaren Übertragungskörper 42. Der feststehende Übertragungskörper 41 ist, zum Beispiel mit Hilfe einer Schweißverbindung, an einem Befestigungsflansch 44 befestigt, der, zum Beispiel mit Hilfe von Schrauben, fest an einem (nicht dargestellten) Kurbelgehäuse angebracht ist. Über den feststehenden Übertragungskörper 41 kann auf einfache Art und Weise Strom zum Bestromen des Elektromagneten 30 zugeführt werden.
Der rotierbare Übertragungskörper 42 der induktiven Übertragungseinrichtung 40 ist, zum Beispiel mit Hilfe einer Schweißverbindung, fest mit der als Elektromagnet 30 ausgeführten Tilgermasse 19 verbunden. Wenn die Spule 32 über die beiden Übertragungskörper 41, 42 bestromt wird, dann erzeugt das einen Magnetfluss, der in 2 durch Pfeile 49 angedeutet ist.
In 3 ist der Tilgermassenträger 7 allein perspektivisch dargestellt. Der Tilgermassenträger 7 umfasst einen topfartigen Grundkörper 50 mit einem Boden, der ein zentrales Durchgangsloch 51 aufweist. An einem abgewinkelten Umfangsrand 52 des topfartigen Grundkörpers 50 ist eine radiale Verzahnung 53 ausgebildet. Die radiale Verzahnung 53 dient dazu, einen Verdrehwinkel zwischen der als Elektromagnet 30 ausgeführten Tilgermasse 19 und dem Tilgermassenträger 7 zu begrenzen.
In 4 ist die als Elektromagnet 30 ausgeführte Tilgermasse 19 allein perspektivisch dargestellt. Die Tilgermasse 19 weist radial innen eine axiale Verzahnung 54 auf, die, wie man in 5 sieht, in die radiale Verzahnung 53 des Tilgermassenträgers 7 eingreift. Zwischen den beiden Verzahnungen 53, 54 ist ein Freiwinkel vorgesehen, um die Tilgerfunktion der Tilgermasse 19 zu ermöglichen, ohne dass die Gummispur 8 zwischen der Tilgermasse 19 und dem Tilgermassenträger 7 überlastet wird. Dieser Überlastungsschutz wird vor allem dann wirksam, wenn ein relativ großes Startmoment von der Riemenspur 2 über die geschlossene Kupplungseinrichtung 20 auf die Kurbelwelle 4 übertragen wird, um den Verbrennungsmotor zu starten.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwellenriemenscheibe
2: Riemenspur
3: radialer Flansch
4: Kurbelwelle
5: Drehachse
6: Riemenscheibenfreilauf
7: Tilgermassenträger
8: Gummispur
9: Unterlegscheibe
10: Montageschraube
11: Innenring
12: Außenring
15: Wälzlager
16: Wälzlager
18: Freilaufrollen
19: Tilgermasse
20: Kupplungseinrichtung
21: Ankerkörper
22: Ankerkörper
23: Nietverbindungselement
24: Blattfeder
25: Nietverbindungselement
26: Blattfeder
27: Halteblech
28: Nietverbindungselement
30: Elektromagnet
32: Spule
40: induktive Übergangseinrichtung
41: feststehender Übergangskörper
42: rotierbarer Übergangskörper
44: Befestigungsflansch
49: Pfeile
50: topfartiger Grundkörper
51: zentrales Durchgangsloch
52: abgewinkelter Umfangsrand
53: radiale Verzahnung
54: axiale Verzahnung

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

EP 0782674 B1 [0002]
EP 0980479 B1 [0002]
DE 102007021233 A1 [0014, 0021]

Claims

Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle (4) und einem Riementrieb, mit mindestens einem Freilauf (6) und einer Kupplungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (20) zwei in axialer Richtung entgegengesetzte Reibflächen aufweist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen an einer Tilgermasse (19) vorgesehen sind, die als rotierbarer Elektromagnet (30) mit einer Spule (32) ausgeführt ist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet (30) ausgeführte Tilgermasse (19) mit Hilfe einer Gummispur (8) an einem Tilgermassenträger (7) angebracht ist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet (30) ausgeführte Tilgermasse (19) nur um einen begrenzten Verdrehwinkel relativ zu dem Tilgermassenträger (7) verdrehbar ist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der als Elektromagnet (30) ausgeführten Tilgermasse (19) und an dem Tilgermassenträger (7) Verzahnungen (54, 53) ausgebildet sind, die mit einem Verdrehspiel ineinander greifen.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verzahnung (53) an dem Tilgermassenträger (7) in radialer Richtung erstreckt, wobei sich die Verzahnung (54) an der als Elektromagnet (30) ausgeführten Tilgermasse (19) in axialer Richtung erstreckt.
Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Elektromagnet (30) ausgeführte Tilgermasse (19) über eine induktive Übertragungseinrichtung (40) mit Strom versorgt wird.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Übertragungseinrichtung (40) einen feststehenden Übertragungskörper (41) und einen rotierbaren Übertragungskörper (42) umfasst.
Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Übertragungskörper (42) an der Tilgermasse (19) befestigt ist, und/oder, dass der feststehende Übertragungskörper (41) an einem Kurbelgehäuse befestigt ist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (20) zwei Ankerkörper (21, 22) umfasst, die drehfest, aber in axialer Richtung begrenzt verlagerbar mit einer Riemenspur (2) verbunden sind.