DE102011111819A1

DE102011111819A1 - "Entkoppelte Riemenscheibe"

Info

Publication number: DE102011111819A1
Application number: DE201110111819
Authority: DE
Inventors: Martin Maus; Axel Neukirchen
Original assignee: Winkelmann Powertrain Components GmbH and Co KG
Current assignee: Winkelmann Powertrain Components GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-27
Filing date: 2011-08-27
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-28
Also published as: WO2013030141A1; DE102011111819B4

Abstract

Eine entkoppelte Riemenscheibe mit einer nabenförmigen Primärmasse (3), die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse (2) verlaufenden Welle verbindbar ist, einer Sekundärmasse (6), die gegenüber der Primärmasse (3) drehbeweglich ist und die über eine elastische Kupplung (10) mit der Primärmasse (3) verbunden ist und an der Außenseite ein Riemenprofil (7) zur Drehmomentübertragung zwischen der Sekundärmasse (6) und einem Riemen aufweist, wenigstens einem Lager (12), das eine Relativbewegung der Sekundärmasse (6) und der Primärmasse (3) in Umfangsrichtung ermöglicht, soll so weiter entwickelt werden, dass sie ein geringeres Gewicht aufweist und kostengünstiger herstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens die Sekundärmasse (6) aus Kunststoff besteht, und dass das Lager (12) einstückig mit der Sekundärmasse hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine entkoppelte Riemenscheibe mit einer nabenförmigen Primärmasse, die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse verlaufenden Welle verbindbar ist, einer Sekundärmasse, die gegenüber der Primärmasse drehbeweglich ist und die über eine elastische Kupplung mit der Primärmasse verbunden ist und an der Außenseite ein Riemenprofil zur Drehmomentübertragung zwischen der Sekundärmasse und einem Riemen aufweist und wenigstens einem Lager, das eine Relativbewegung der Sekundärmasse und der Primärmasse in Umfangsrichtung ermöglicht.
Derartige entkoppelte Riemenscheiben werden insbesondere in Antriebsaggregaten von Kraftfahrzeugen verwendet. In der Regel ist die Welle die Kurbelwelle des Antriebsaggregates. Über die Riemenscheibe können zusätzlich externe Aggregate und Einrichtungen wie Generatoren, Pumpen und dgl. angetrieben werden. Als Riemen können insbesondere Keilrippenriemen, aber auch Zahnriemen verwendet werden, je nach Auswahl des Riemens ist das Riemenprofil der Riemenscheibe entsprechend gestaltet (Keilnutenprofil, Zahnkranzprofil).
Derartige Riemenscheiben sind in vielen Fällen hinsichtlich der Übertragung von mechanischen Schwingungen zwischen dem Außenumfang der Sekundärmasse, an welchem der Riemen angreift, einerseits und der Welle andererseits zu dämpfen, d. h. schwingungstechnisch zu entkoppeln. Die Drehmomentübertragung erfolgt in solchen Fällen daher im Wesentlichen über eine elastische Kupplung der Riemenscheibe, die Üblicherweise radial innen an der Primärmasse und radial außen an der Sekundärmasse angreift.
Die Sekundärmasse ist auf der dem Riemenprofil abgewandten radialen Innenseite mit zumindest einem Lager, insbesondere einem Gleitlager versehen, das eine Relativbewegung der Sekundärmasse und der Primärmasse in Umfangsrichtung (d. h. in der Drehrichtung um die Rotationsachse der Welle) ermöglicht und führt. Ein solches Lager ist in geeigneter Weise drehfest in die Sekundärmasse eingesetzt.
Eine entkoppelte Riemenscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ist aus DE 10 2009 011 697 B4 bekannt. Bei dieser entkoppelten Riemenscheibe besteht die Sekundärmasse aus Metall und weist axial nebeneinander bevorzugt zwei Riemenprofile auf, radial innenseitig ist sie über zwei Gleitlager aus Kunststoff auf der Primärmasse gelagert.
Eine derartige entkoppelte Riemenscheibe ist relativ aufwendig in der Herstellung und weist ein nicht unbeachtliches Gewicht auf, was dem ständigen Bestreben im Automobilbau nach Gewichtsreduzierung entgegensteht.
Aus DE 198 60 150 B4 ist es grundsätzlich bekannt, Riemenscheiben aus Kunststoff herzustellen, welche gegenüber metallischen Riemenscheiben ein deutlich reduziertes Gewicht aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße entkoppelte Riemenscheibe so weiter zu entwickeln, dass sie ein geringeres Gewicht aufweist und kostengünstiger herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer entkoppelten Riemenscheibe der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens die Sekundärmasse aus Kunststoff besteht, und dass das Lager einstückig mit der Sekundärmasse hergestellt ist.
Die entkoppelte Riemenscheibe lässt sich dadurch auf einfache Weise herstellen und weist eine gegenüber Riemenscheiben mit Sekundärmasse aus Metall ein deutlich geringeres Gewicht auf. Da die Sekundärmasse und das Lager einstückig ausgebildet sind, sind auch keine zusätzlichen Montagevorgänge notwendig, d. h. das Lager muss nicht in die Sekundärmasse eingesetzt werden, sondern das aus Sekundärmasse und Lager bestehende einstückige Bauteil wird in einem ein- oder mehrstufigen Herstellungsprozess unmittelbar einstückig hergestellt.
Bevorzugt besteht das Lager aus Kunststoff, alternativ kann es aber auch als metallische Lagerbuchse ausgebildet sein, die von der Sekundärmasse umspritzt ist.
Grundsätzlich ist es z. B. aus DE 10 2005 010 444 A1 bekannt, ein Bauteil aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen in einem Spritzgießverfahren herzustellen. Ferner sind grundsätzlich auch Gleitlager aus Verbundmaterial z. B. aus DE 10 2008 049 747 A1 bekannt.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sekundärmasse und das Lager aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien bestehen. Bei einer solchen Ausgestaltung wird zur Herstellung vorzugsweise ein 2-Komponenten-Spritzgießverfahren verwendet.
Bei dieser Ausgestaltung ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärmasse seitlich angrenzend an das Lager jeweils einen eine seitliche Anlagefläche für das Lager bildenden Vorsprung aufweist. Die Sekundärmasse und das Lager werden vorzugsweise in einem 2-Komponenten-Spritzgießverfahren oder in zwei aufeinanderfolgenden 1-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt, wobei die Sekundärmasse selbst dann aufgrund der zusätzlichen seitlichen Anlageflächen als Formkörper für das Lager dient.
Alternativ kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Sekundärmasse und das Lager aus einem einzigen, Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoffmaterial bestehen. Ein solches Bauteil kann auf einfache Weise in einem einzigen Spritzgießvorgang hergestellt werden.
Je nach Anwendungsfall kann das Gleitlager als Axiallager ausgebildet sein. Es kann auch als Radial- und Axiallager ausgebildet sein. Bei letzterer Variante kann das Gleitlager ein- oder zweiteilig ausgebildet sein, wobei es auch bei der zweiteiligen Ausbildung selbstverständlich integraler Bestandteil der Sekundärmasse ist, d. h. die Sekundärmasse mit den beiden Gleitlagerteilen sind einstückig ausgebildet.
Die elastische Kupplung zwischen der Primär- und der Sekundärmasse kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich gestaltet sein, sie kann z. B. von einer radialen oder axialen Elastomerfeder oder einer Stahlfeder gebildet sein.
Zur Herstellung einer Sekundärmasse mit integralem Gleitlager aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien sieht die Erfindung auch ein Verfahren vor, das sich dadurch auszeichnet, dass das Gleitlager und die Sekundärmasse in einem 2-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Gleitlager und die Sekundärmasse in einem 1-Komponenten-Spritzgießverfahren in zwei aufeinander folgenden Schritten hergestellt werden, d. h. zunächst wird die Sekundärmasse und nachfolgend das Gleitlager mit der Sekundärmasse als Formkörper durch Spritzgießen hergestellt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße entkoppelte Riemenscheibe.
In der einzigen Figur ist eine entkoppelte Riemenscheibe allgemein mit 1 bezeichnet. Diese entkoppelte Riemenscheibe 1 ist nur zur Hälfte dargestellt, da sie symmetrisch zu einer Rotationsachse 2 ausgebildet ist. Entlang dieser Rotationsachse 2 verläuft eine nicht dargestellte Welle, mit welcher eine nabenförmige Primärmasse 3 der entkoppelten Riemenscheibe 1 in nicht näher dargestellter Weise geeignet drehfest verbunden ist. Diese nabenförmige Primärmasse 3 weist beim Ausführungsbeispiel einen axialen Bereich 4 sowie einen radial nach außen gerichteten Bereich 5 mit endseitigem axialen Ansatz 5a auf.
Die gesamte nabenförmige Primärmasse 3 kann einstückig ausgebildet sein, sie kann aber auch, wie dargestellt, aus zwei fest miteinander verbundenen Einzelteilen bestehen, bevorzugt ist die nabenförmige Primärmasse 3 durch Blechumformung hergestellt.
Die entkoppelte Riemenscheibe 1 weist darüber hinaus eine Sekundärmasse 6 auf, die an ihrer radialen Außenseite ein Riemenprofil 7 zur Drehmomentübertragung zwischen der Sekundärmasse 6 und einem nicht dargestellten Riemen, z. B. Poly-V-Riemen, aufweist. Die Sekundärmasse 6 weist beim Ausführungsbeispiel in Anpassung an die Form der Primärmasse 3 eine etwa C-förmige Querschnittsform auf, mit einem an das Riemenprofil 7 angrenzenden radialen Bereich 8 und einem inneren axialen Bereich 9.
Die Sekundärmasse 6 ist mit der Primärmasse 3 über eine elastische Kupplung 10 verbunden, diese elastische Kupplung 10 ist z. B. von einer radialen oder axialen Elastomerfeder gebildet und zwischen dem axialen Bereich 4 der Primärmasse 3 und dem axialen Bereich 9 der Sekundärmasse 6 angeordnet, z. B. an diese beiden Bereiche anvulkanisiert. Die elastische Kupplung 10 kann darüber hinaus auch noch Stege 11 aufweisen, mit denen sie umfänglich verteilt am radialen Bereich 8 der Sekundärmasse 6 anliegt.
Darüber hinaus weist die entkoppelte Riemenscheibe 1 ein Gleitlager 12 aus Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoff auf, welches beim Ausführungsbeispiel als einteiliges Radial- und Axiallager ausgebildet ist, d. h. es weist einen axialen und einen radialen Bereich auf. Dieses Gleitlager 12 ermöglicht eine Relativbewegung der Sekundärmasse 6 und der Primärmasse 4 in Umfangsrichtung und ist beim Ausführungsbeispiel zwischen dem axialen Bereich 5a der Primärmasse 3 und der Innenseite des Riemenprofiles 7 der Sekundärmasse 6 angeordnet.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Gestaltung der entkoppelten Riemenscheibe 1 ist nun, dass die gesamte Sekundärmasse 6 aus Kunststoff besteht, und dass das Gleitlager 12 einstückig mit der Sekundärmasse 6 hergestellt ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Sekundärmasse 6 und das Gleitlager 12 aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien, wobei die Sekundärmasse 6 seitlich angrenzend an das Gleitlager 12 jeweils einen eine seitliche Anlagefläche für das Gleitlager 12 bildenden Vorsprung 13 bzw. 14 aufweist.
Damit ist das Gleitlager 12 integraler Bestandteil der Sekundärmasse 6. Wenn es aus einem anderen Kunststoffmaterial als die Sekundärmasse 6 besteht, kann die Sekundärmasse 6 mit dem Gleitlager 12 entweder in einem 2-Komponenten-Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt werden oder in zwei aufeinander folgenden 1-Komponenten-Spritzgießverfahren, wobei dann zunächst die Sekundärmasse 6 durch Spritzgießen hergestellt wird und anschließend das Gleitlager 12, wobei der entsprechende Bereich der bereits hergestellte Sekundärmasse 6 dann gemeinsam mit den Vorsprüngen 13, 14 als Formkörper für den Spritzgießvorgang dient.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Sekundärmasse 6 und das Gleitlager 12 aus einem einzigen Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoffmaterial bestehen, d. h. das Gleitlager 12 ist dann nicht nur integraler Bestandteil der Sekundärmasse 6, sondern die Sekundärmasse 6 bildet selbst das Gleitlager.
Die entkoppelte Riemenscheibe 1 ist beispielsweise auf einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Die eigentliche Drehmomentübertragung von der Welle zum Riemenprofil 7 bzw. zur Sekundärmasse 6 oder je nach Einbausituation auch umgekehrt, erfolgt über die drehelastische Kupplung 10, wobei mechanische Schwingungen zwischen dem Außenumfang der Sekundärmasse 6 und der Welle schwingungstechnisch durch die drehelastische Kupplung 10 gedämpft werden. Die Sekundärmasse 6 kann sich aufgrund des Gleitlagers 12 in Umfangsrichtung gegenüber der Primärmasse 3 in gewissem Maße drehen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So können die Primärmasse 3 und die Sekundärmasse 6 selbstverständlich auch andere bekannte Formen aufweisen, welche eine Anordnung einer drehelastischen Kupplung 10 und eines Gleitlagers 12 ermöglichen.
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 102009011697 B4 [0005]
DE 19860150 B4 [0007]
DE 102005010444 A1 [0012]
DE 102008049747 A1 [0012]

Claims

Entkoppelte Riemenscheibe mit einer nabenförmigen Primärmasse (3), die drehfest mit einer entlang einer Rotationsachse (2) verlaufenden Weile verbindbar ist, einer Sekundärmasse (6), die gegenüber der Primärmasse (3) drehbeweglich ist und die über eine elastische Kupplung (10) mit der Primärmasse (3) verbunden ist und an der Außenseite ein Riemenprofil (7) zur Drehmomentübertragung zwischen der Sekundärmasse (6) und einem Riemen aufweist, wenigstens einem Lager (12), das eine Relativbewegung der Sekundärmasse (6) und der Primärmasse (3) in Umfangsrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Sekundärmasse (6) aus Kunststoff besteht, und dass das Lager (12) einstückig mit der Sekundärmasse (6) hergestellt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12) aus Kunststoff besteht.
Riemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (6) und das Lager (12) aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien bestehen.
Riemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (6) seitlich angrenzend an das Lager (12) jeweils einen eine seitliche Anlagefläche für das Lager bildenden Vorsprung (13, 14) aufweist.
Riemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (6) und das Lager (12) aus einem einzigen, Gleiteigenschaften aufweisenden Kunststoffmaterial bestehen.
Riemenscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (12) als Axiallager ausgebildet ist.
Riemenscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (12) als Radial- und Axiallager ausgebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (12) zweiteilig ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sekundärmasse mit Gleitlager für eine entkoppelte Riemenscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (12) und die Sekundärmasse (6) in einem 2-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Sekundärmasse mit Gleitlager für eine entkoppelte Riemenscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse (6) und das Gleitlager (12) in einem 1-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden, wobei zunächst in einem ersten Schritt die Sekundärmasse (6) und nachfolgend mit der Sekundärmasse (6) als Spritzgießform das Gleitlager (12) hergestellt wird.