DE102012208274A1

DE102012208274A1 - Riemenscheibenanordnung und Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012208274A1
Application number: DE201210208274
Authority: DE
Inventors: Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Es ist eine Riemenscheibenanordnung zur Verbindung mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten und einem Kupplungselement, insbesondere eine Klaue eine Klauenkupplung, zum Kuppeln der Antriebswelle mit der Riemenscheibe, wobei in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Riemenscheibe das Kupplungselement mit Hilfe eines Betätigungselements, insbesondere eines mit dem Kupplungselement direkt oder indirekt verbundenen Betätigungshebels, zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist. Dadurch ist ein einfacher und kompakter Aufbau der Riemenscheibenanordnung durch eine von der Drehrichtung der Riemenscheibe abhängig schaltbare Kupplung zum Kuppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle für eine einfache Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung sowie Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, mit deren Hilfe beispielsweise eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten, beispielsweise einem Klimakompressor, angeschlossen werden kann und über die beispielsweise mit Hilfe eines Startergenerators ein Drehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet werden kann, um die Brennkraftmaschine zu starten.
Aus DE 101 48 961 A1 ist eine Riemenscheibenanordnung mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten bekannt, die über ein Planetengetriebe mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Aufbau von Riemenscheibenanordnungen zu vereinfachen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Riemenscheibenanordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit deren Hilfe ein einfacher Aufbau der Riemenscheibenanordnung ermöglicht ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Riemenscheibenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Riemenscheibenanordnung zur Verbindung mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten und einem Kupplungselement, insbesondere eine Klaue einer Klauenkupplung, zum Kuppeln der Antriebswelle mit der Riemenscheibe, wobei in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Riemenscheibe das Kupplungselement mit Hilfe eines Betätigungselements, insbesondere eines mit dem Kupplungselement direkt oder indirekt verbundenen Betätigungshebels, zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist.
Durch die drehrichtungsabhängige Positionierung des Kupplungselements kann bei einem kompakten und einfachen Aufbau der Riemenscheibenanordnung eine Kupplung, insbesondere eine formschlüssige Kupplung, zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe geöffnet und geschlossen werden. Hierzu wird beispielsweise das Kupplungselement, das insbesondere als Klaue einer Klauenkupplung ausgestaltet ist, zwischen der Schließstellung und der Offenstellung im Wesentlichen linear verschoben. Zum Bewegen des Kupplungselements kann beispielsweise ein mit dem Kupplungselement gekoppelter Betätigungshebel verschwenkt werden, der über einen mit der Riemenscheibe zusammenwirkenden Freilauf in Abhängigkeit davon, ob der Freilauf sich im Sperrbetrieb oder Überholbetrieb befindet, betätigt werden kann. Dadurch ergibt sich für die Riemenscheibenanordnung ein einfacher und kompakter Aufbau, der verschiedene Betriebszustände ermöglicht. In der Schließstellung des Kupplungselements kann über einen Startergenerator, der über ein Zugmittel mit der Riemenscheibe gekoppelt ist, ein Startmoment in die Antriebswelle eingeleitet werden, um die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu starten („Starterbetrieb“). Bei gestarteter Brennkraftmaschine, kann der Startergenerator in der Schließstellung des Kupplungselements als Generator betrieben werden, um mit Hilfe des Startergenerators speicherbare elektrische Energie zu erzeugen („Generatorbetrieb“). Ferner ist es möglich in der Schließstellung des Kupplungselements im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine durch den Startergenerator ein zusätzliches Drehmoment einzuleiten, um beispielsweise kurzzeitig abgeforderte Spitzenmomente bereitstellen zu können („Boost-Betrieb“). Gleichzeitig kann über die Riemenscheibe in der Schließstellung des Kupplungselements von der Antriebswelle über die Riemenscheibe und ein von der Riemenscheibe angetriebenes Zugmittel ein Nebenaggregat, insbesondere ein Klimakompressor angetrieben werden, mit dessen Hilfe eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs betrieben werden kann. Wenn bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine mit Hilfe des Startergenerators der Klimakompressor betrieben werden soll („Standklimatisierung“), ist es ausreichend den Startergenerator entgegen der Antriebsrichtung zu betreiben, so dass das Kupplungselement in die Offenstellung bewegt wird und der Klimakompressor vom Startergenerator angetrieben wird ohne von der stillstehenden Antriebswelle gebremst oder blockiert zu werden. Insbesondere sind einige oder alle übrige Nebenaggregate über einen drehrichtungsabhängigen Freilauf an das über die Riemenscheibe geführte Zugmittel angebunden, so dass diese Nebenaggregate im Standklimatisierungsbetrieb nicht mit angetrieben werden brauchen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Klimakompressor in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann, so dass sich ein einfacher und kompakter Aufbau der Riemenscheibenanordnung durch eine von der Drehrichtung der Riemenscheibe abhängig schaltbare Kupplung zum Kuppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle für eine einfache Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs ermöglichen lässt.
Insbesondere ist zwischen der Riemenscheibe und dem Kupplungselement eine Schnappfeder zur Positionierung des Kupplungselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung angeordnet. Die Schnappfeder kann zwei stabile Zustände einnehmen, wodurch für das Kupplungselement zwei stabile Positionen vorgegeben werden können, die der Schließstellung und der Offenstellung entsprechen. Die insbesondere als Schnapp-Tellerfeder ausgestaltete Schnappfeder kann in den beiden stabilen Zuständen ein hinreichend großes Widerstandsmoment bereitstellen, so dass das Kupplungselement bei den im Betrieb auftretenden üblichen Kräften nicht aus der Schließstellung und/oder der Offenstellung herausgedrückt wird. Das Widerstandsmoment der Schnappfeder ist aber hinreichend gering, dass das Kupplungselement von dem Betätigungselement von der Schließstellung in die Offenstellung und von der Offenstellung in die Schließstellung bewegt werden kann. Besonders bevorzugt ist das Kupplungselement Teil einer formschlüssig kuppelnden Kupplung, insbesondere einer Klauenkupplung, so dass unabhängig von gegebenenfalls auftretenden Verschleißeffekten in der Schließstellung des Kupplungselements über die im Wesentlichen gesamte Lebensdauer der Kupplung eine sichere Drehmomentübertragung gegeben ist.
Vorzugsweise stellt die Schnappfeder in der Schließstellung eine höhere Widerstandskraft als in der Offenstellung bereit. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass in der Schließstellung im Betrieb höhere Kräfte auf das Kupplungselement wirken können als in der Offenstellung. Gleichzeitig werden in der Schließstellung Relativbewegungen des Kupplungselements zur übrigen Kupplung reduziert, während in der Offenstellung ein leichtes Schalten mit einer geringen Betätigungskraft ermöglicht wird. Insbesondere kann in der Schließstellung aufgrund der höheren Widerstandskraft der Schnappfeder ein entsprechend hohes Drehmoment übertragen werden, so dass beispielsweise ein Startmoment zum Starten der Brennkraftmaschine übertragen werden kann.
Besonders bevorzugt befindet sich das Kupplungselement bei einer Drehung der Riemenscheibe in eine Antriebsrichtung in der Schließstellung und bei einer Drehung der Riemenscheibe entgegen der Antriebsrichtung in der Offenstellung. Dies ermöglicht in der Schließstellung den Starterbetrieb, Generatorbetrieb und den Boost-Betrieb, währen in der Offenstellung der Standklimatisierungsbetrieb ermöglicht wird. Insbesondere braucht lediglich die absolute Drehrichtung der Riemenscheibe und keine Relativdrehung zu einem anderen drehenden Bauteil, beispielsweise der Antriebswelle, berücksichtigt werden, wodurch sich eine entsprechend einfache Mechanik vorsehen lässt, die sich in den zur Verfügung stehenden Bauraum leichter integrieren lässt.
Insbesondere ist das Betätigungselement zum Bewegen des Kupplungselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung durch einen mechanischen und/oder magnetisch betätigbaren Freilauf verschwenkbar. Durch den Freilauf kann besonders einfach die Drehrichtung der Riemenscheibe detektiert und in einen mechanischen Effekt abgebildet werden, durch den das Betätigungselement verschwenkt werden kann. Die Detektion der Drehrichtung der Riemenscheibe und/oder das Verschwenken des Betätigungselements kann von dem Freilauf mechanisch und/oder magnetisch bewirkt werden. Insbesondere ist das Betätigungselement zwischen zwei Positionen verschwenkbar, die mit der Schließstellung und der Offenstellung korrespondieren.
Besonders bevorzugt ist das Betätigungselement über ein mit der Riemenscheibe verbundenes Anfederelement vorgespannt. Das Anfederelement kann beispielsweise eine Widerstandskraft bereitstellen, die überwunden werden muss, um mit Hilfe des Betätigungselements das Kupplungselement zwischen der Schließstellung und der Offenstellung zu bewegen.
Insbesondere weist der Freilauf einen an einem feststehenden Gehäuse abgleitbaren Klemmkörper auf, wobei der Klemmkörper zwischen einem mit dem Betätigungselement verbundenen ersten Anschlag und einem mit dem Betätigungselement verbundenen zweiten Anschlag in einem begrenzten Winkelbereich relativ verschwenkbar ist, wobei der Klemmkörper bei einem Anschlagen an dem ersten Anschlag und/oder an dem zweiten Anschlag das Betätigungselement zum Bewegen des Kupplungselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verschwenkt. Ist die Kupplung mit Hilfe des Kupplungselements voll eingekuppelt, so befindet sich der Klemmkörper in einer bestimmten Winkelposition, welche insbesondere über das Anfederelement und einen Endanschlag bestimmt ist. Damit der Freilauf bei Drehrichtungsumkehr klemmt und umschalten kann, kann der Klemmkörper beispielsweise mit Hilfe des Anfederelements gegen eine am Gehäuse vorgesehene Klemmbahn gedrückt sein. Bei Drehrichtungsumkehr kann der Klemmkörper gegen die Federkraft innerhalb des durch den ersten Anschlag und den zweiten Anschlag begrenzten Freiwinkel am Gehäuse entlang bewegt werden. Danach schlägt der Klemmkörper an dem ersten Anschlag oder an dem zweiten Anschlag an und nimmt das Betätigungselement mit, um das Kupplungselement von der Schließstellung in die Offenstellung beziehungsweise von der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen. Die Bewegung des Kupplungselements erfolgt insbesondere soweit, bis einer der stabilen Zustände der Schnappfeder erreicht ist. Der Klemmkörper und das Betätigungselement können in der so erreichten Position verbleiben bis bei einer erneuten Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe der Klemmkörper und des Betätigungselement in umgekehrter Richtung analog bewegt werden.
Vorzugsweise weist der Klemmkörper einen mit Hilfe einer Vorspannfeder gegen das Gehäuse vorgespannten Abgleitstift auf, wobei der Abgleitstift in dem Klemmkörper linear relativ bewegbar geführt ist. Durch die Vorspannfeder kann sichergestellt werden, dass der Klemmkörper über den Abgleitstift an dem Gehäuse anliegt und verklemmt werden kann. Zu Beginn der Bewegung des Klemmkörpers kann insbesondere der Abgleitstift beim Abgleiten an dem Gehäuse zunächst nur die Vorspannfeder komprimieren bis eine Komprimierung des Anfederelements erfolgt. Bei einem zumindest teilweise komprimierten Anfederelement kann der Abgleitstift seine maximale Einstecktiefe erreichen, so dass sich nach einer weiteren Bewegung des Klemmkörpers die Komprimierung des Anfederelements wieder rückgängig gemacht wird und der Abgleitstift von der Vorspannfeder wieder aus dem Klemmkörper herausgedrückt wird. Insbesondere schlägt der Klemmkörper erst dann an dem ersten Anschlag oder an dem zweiten Anschlag an, wenn die Position des maximal eingesteckten Abgleitstifts überschritten ist. Dadurch kann die von der Vorspannfeder und/oder von dem Anfederelement aufgebaute Federkraft genutzt werden, das Betätigungselement insbesondere gegen die Widerstandskraft der Schnappfeder zu verschenken. Ferner ist es ermöglicht mit Hilfe der Federkraft des Anfederelements den Klemmkörper in der Schließstellung und der Offenstellung des Kupplungselements korrespondierenden Stellungen zu halten und ein unbeabsichtigtes Umschalten des Freilaufs zu vermeiden.
Besonders bevorzugt weist der Klemmkörper einen Endanschlag zur Begrenzung der Einstecktiefe des Abgleitstifts in dem Klemmkörper auf. Dadurch kann eine definierte Winkellage beziehungsweise ein definierter Winkelbereich vorgegeben werden, in der eine weitere Komprimierung der Vorspannfeder unterbunden wird und insbesondere das Anfederelement bei der weiteren Bewegung des Klemmkörpers zum Verschwenken des Betätigungselements komprimiert werden muss. Eine aufzubauende Federkraft zum Verschwenken des Betätigungselements kann dadurch geeignet eingestellt werden.
Insbesondere weist der Freilauf einen magnetisch auslösbar auf das Betätigungselement zu ausfahrbaren Pin auf, wobei der Pin im ausgefahrenen Zustand an einer von dem Betätigungselement abstehenden Anschlag zum Bewegen des Kupplungselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung anschlagbar ist. Der Pin kann magnetisch festgehalten und dadurch ausgelöst werden, dass die festhaltende Magnetkraft geschwächt und eine an dem Pin angreifenden Federkraft den Pin ausfährt. Der Pin kann beispielsweise von dem Freilauf bei einer Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe bewegt werden und an dem Betätigungselement anschlagen, wodurch das Kupplungselement zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegt werden kann. Insbesondere kann der Pin in der Schließstellung und/oder in der Offenstellung des Kupplungselements eingefahren werden, so dass der Pin zu dem Betätigungselement beabstandet ist. Dadurch kann der Pin im weiteren Betrieb nicht mehr an dem Anschlag anschlagen und/oder unnötige Geräusche erzeugen.
Vorzugsweise weist das Betätigungselement eine Betätigungsnase zum Einfahren des Pins von dem Betätigungselement weg auf, wobei die Betätigungsnase nach einem Verschwenken des Betätigungselements an dem Pin anschlagbar ausgestaltet ist. Der Pin kann dadurch mechanisch eingefahren werden und im eingefahrenen Zustand magnetisch und/oder mit Hilfe einer Federkraft gehalten werden, bis eine erneute Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe erfolgt. Die Betätigungsnase ist insbesondere unter einem Winkel und/oder beabstandet zu dem Anschlag des Betätigungselements angeordnet, so dass die Betätigungsnase erst zum oder kurz vor dem Ende der Schwenkbewegung des Betätigungselements an dem Pin anschlagen kann. Falls der Pin ohne Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe unbeabsichtigt ausgefahren sein sollte, kann die Betätigungsnase beim Vorbeistreichen den Pin wieder einfahren.
Besonders bevorzugt ist der Pin im eingefahrenen Zustand von einem Haltemagneten gegen die Federkraft einer mit dem Pin und dem Haltemagneten verbundenen Auslösefeder festhaltbar. Dies ermöglicht es den Pin durch eine Schwächung des von dem Haltemagneten bereitgestellten Magnetfelds durch die Auslösefeder ausfahren zu lassen.
Insbesondere sind ein verschwenkbarer magnetisierter Auslösehebel und ein Sensiermagnet zum Verschwenken des Auslösehebels vorgesehen, wobei der Auslösehebel bei einem Verschwenken eine Magnetfeldstärke zwischen dem Pin und dem Haltemagneten soweit reduziert und/oder eine so hohe magnetische Abstoßungskraft auf den Pin aufprägt, dass die Auslösefeder den Pin von dem Haltemagnet weg in den ausgefahrenen Zustand bewegt. Der Schwenkpunkt des Auslösehebels ist insbesondere relativ zum Haltemagnet ortsfest. Beispielsweise sind der schwenkbare Auslösehebel und der Haltemagnet mit einem gemeinsamen Gehäuseteil der Riemenscheibenanordnung verbunden. Der Sensiermagnet ist insbesondere drehfest mit der Riemenscheibe verbunden, so dass der Sensiermagnet bei einer Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe den Auslösehebel magnetisch in eine bestimmte Relativlage zum Haltemagnet verschwenken kann. Bei der Schwenkbewegung des magnetischen Auslösehebels kann der Pin magnetisch, beispielsweise durch die Schwächung des Magnetfelds des Haltemagnets, und/oder mechanisch, beispielsweise durch die Federkraft der Auslösefeder, ausgefahren werden, um das Betätigungselement zu verschwenken und das Kupplungselement zwischen der Schließstellung und der Offenstellung zu bewegen. Bei einer Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe kann insbesondere der Haltemagnet von der Magnetkraft des Sensiermagnets soweit mitgenommen werben, dass der Auslösehebel so nah an dem zum Pin weisenden magnetischen Pol des Haltemagneten vorbeibewegt wird, dass das Magnetfeld des Haltemagneten ausreichend geschwächt wird, damit der der Pin ausfahren kann. Bei einer erneuten Vorbeifahren des Sensiermagnets an dem Auslösehebel in der gleichen Drehrichtung wird der Pin nicht ausgelöst, da die Magnetkraft des Sensiermagnets erst dann eine Bewegung des Auslösehebels bewirkt, wenn der Auslösehebel das Magnetfeld des Haltemagneten nicht mehr ausreichend schwächen kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Klimakompressors, bei dem das Nebenaggregat über ein Zugmittel mit einer Riemenscheibenanordnung, die insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist, verbunden ist, wobei das Nebenaggregat bei einer in einer Antriebsrichtung rotierenden Antriebswelle mit der Antriebswelle gekuppelt wird und das Nebenaggregat bei einer stillstehenden Antriebswelle von der Antriebswelle abgekuppelt sowie mit Hilfe eines Startergenerators entgegen der Antriebsrichtung angetrieben wird. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Klimakompressor in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann, so dass sich ein einfacher und kompakter Aufbau der Riemenscheibenanordnung durch eine von der Drehrichtung der Riemenscheibe abhängig schaltbare Kupplung zum Kuppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle für eine einfache Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs ermöglichen lässt. Das Verfahren ist insbesondere wie vorstehend anhand der Riemenscheibenanordnung erläutert aus- und weitergebildet.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: eine schematische Prinzipdarstellung einer Riemenscheibenanordnung in einer ersten Position,
2: eine schematische Prinzipdarstellung der Riemenscheibenanordnung aus 1 in einer zweiten Position,
3: eine schematische Prinzipdarstellung der Riemenscheibenanordnung aus 1 in einer dritten Position,
4: eine schematische Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Riemenscheibenanordnung in einer ersten Position,
5: eine schematische Prinzipdarstellung der Riemenscheibenanordnung aus 4 in einer zweiten Position,
6: eine schematische Prinzipdarstellung der Riemenscheibenanordnung aus 4 in einer dritten Position und
7: eine schematische Prinzipdarstellung der Riemenscheibenanordnung aus 4 in einer vierten Position.
Die in 1 dargestellte Riemenscheibenanordnung 10 weist eine Riemenscheibe 12 auf, mit der über ein Zugmittel, beispielsweise ein Keilriemen, ein Startergenerator und ein Klimakompressor angebunden sein können. Die Riemenscheibe 12 ist über eine als Klauenkupplung ausgestaltete Kupplung 14 mit einer als Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten Antriebswelle 16 angekuppelt. Die Riemenscheibe 12 ist über ein Lager 18 an einem feststehenden Gehäuse 20, insbesondere ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, oder der Antriebswelle 16 gelagert.
Zum Öffnen und Schließen der Kupplung 14 kann ein der Riemenscheibe 12 zugeordnetes Kupplungselement 22 der Kupplung 14 relativ zur Antriebswelle 16 bewegt werden. Hierzu kann mit Hilfe eines Freilaufs 24 ein als Betätigungshebel ausgestaltetes Betätigungselement 26 gegen die Widerstandskraft einer an dem Kupplungselement 22 angebundenen Schnappfeder 28 zwischen der in 1 dargestellten Schließstellung und der in 3 dargestellten Offenstellung bewegt werden. Hierzu ist das Betätigungselement 26 schwenkbar mit dem Kupplungselement 22 verbunden und ist an dem vom Kupplungselement 22 wegweisenden Ende mit einem Klemmkörper 30 verbunden. Darüber hinaus ist das Betätigungselement 26 über ein Anfederelement 32 mit der Riemenscheibe 12 verbunden. Der Klemmkörper 30 ist zwischen einem mit dem Betätigungselement 26 verbundenen ersten Anschlag 34 und einem mit dem Betätigungselement 26 verbundenen zweiten Anschlag 36 um einen begrenzten Freiwinkel frei schwenkbar. Der Klemmkörper 30 weist einen in dem Klemmkörper 30 gegen die Federkraft einer Vorspannfeder 38 linear bewegbar geführten Abgleitstift 40 auf, der an dem Gehäuse 20 ableiten kann. Die maximale Einstecktiefe des Ableitstifts 40 in dem Klemmkörper 30 ist durch einen Endanschlag 42 begrenzt, der bei Erreichen der maximalen Einstecktiefe an dem Abgleitstift 40 anschlägt.
Um einen Standklimatisierungsbetrieb zu erreichen, bei dem mit Hilfe des Startergenerators ein Klimakompressor bei stillstehender Antriebswelle 16 angetrieben werden kann, kann die Riemenscheiben 12 von dem Startergenerator entgegen der Antriebsrichtung angetrieben werden. Dies führt dazu, dass der Abgleitstift 40 beim Abgleiten an dem Gehäuse 20 in den Klemmkörper 30 eingefahren wird und dabei die Vorspannfeder 38 komprimiert. Der Klemmkörper 30 wird soweit relativ zum Betätigungselement 26 verschwenkt bis der Klemmkörper 30 an dem drehfest mit dem Betätigungselement 26 verbundenen ersten Anschlag 34 anschlägt, wie in 2 dargestellt. In etwa in dieser Winkellage erreicht der Abgleitstift 40 seine maximale Einstecktiefe und kann gegebenenfalls zusätzlich das Anfederelement 32 komprimieren. Bei einer weiteren Bewegung des Klemmkörpers 30 nimmt der Klemmkörper 30 den ersten Anschlag 34 mit und verschwenkt dabei das Betätigungselement 26. Der Klemmkörper 30 wird hierbei von der aufgebauten Federkraft des Anfederelements 32 und/oder der Vorspannfeder 38 unterstützt, die den gegenüber des Gehäuses 20 angeschrägt ausgerichteten Abgleitstift 40 herausdrücken. Das Betätigungselement 26 kann sich über den Abgleitstift 40 am Gehäuse 20 abstützen und das Kupplungselement 22 gegen die Widerstandskraft der Schnappfeder 28 in die in 3 dargestellte Offenposition bewegen. In der Offenposition kann der Klemmkörper 30 in einer definierten Position an einem Begrenzungsanschlag 44 anliegen, um die Schwenkbewegung des Klemmkörpers 30 zu begrenzen. Bei einer erneuten Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe 12 in die Antriebsrichtung erfolgt eine analoge Bewegung des Klemmkörpers 30 in umgekehrter Richtung von der in 3 dargestellten Sperrposition des Freilaufs 24 in die in 1 dargestellte Überholposition des Freilaufs 24.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung 10 ist im Vergleich zu der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung 10 der Freilauf 24 magnetisch betätigbar ausgestaltet. Hierzu ist mit dem Betätigungselement 26 ein abstehender Anschlag 46 drehfest verbunden, an dem ein aus dem Gehäuse 20 ausfahrbarer Pin 48 anschlagen kann. Der Pin 48 wird mit Hilfe eines Haltemagneten 50 gegen die Federkraft einer vorgespannten Auslösefeder 52 in der in 4 dargestellten eingefahrenen Position im Überholbetrieb des Freilaufs 24 festgehalten. Beabstandet zum Haltemagnet 50 ist ein magnetischer Auslösehebel 54 schwenkbar mit dem Haltemagnet 50 verbunden. Der Auslösehebel 54 kann mit Hilfe eines mit der Riemenscheibe 12 verbundenen Sensiermagnet 56 verschwenkt werden.
Um das Kupplungselement 22 von der in 4 dargestellten Schließstellung in die in 7 dargestellte Offenstellung zu bewegen, kann der Sensiermagnet 56 den Auslösehebel 54 magnetisch anziehen, so dass der vom Sensiermagnet 56 wegweisende Pol des Auslösehebels 54 das vom Haltemagnet 50 bereitgestellte magnetische Feld schwächt oder sogar eine magnetische Abstoßungskraft auf den Pin 48 ausübt. Dadurch kann der Pin 48 durch die Federkraft der vorgespannten Auslösefeder 52 aus dem Gehäuse 20 in Richtung des Betätigungselements 26 ausgefahren werden, wie in 5 dargestellt. Im ausgefahrenen Zustand des Pins 48 kann beim Vorbeifahren der abstehende Anschlag 46 an dem Pin 48 seitlich anschlagen, wie in 6 dargestellt. In dieser Position ist der Auslösehebel 54 von dem Sensiermagnet 56 aus dem magnetischen Feld des Haltemagnets 50 herausgeschwenkt worden. Der Pin 48 ist jedoch soweit von dem Haltemagnet 50 entfernt positioniert, dass der Haltemagnet 50 nicht den Pin gegen die Federkraft der Auslösefeder 52 wieder einziehen kann. Bei einer weiteren Relativbewegung des Pins 48 zum abstehenden Anschlag 46 wird das Betätigungselement 26 gegen die Federkraft der Schnappfeder 28 verschwenkt, wodurch das Kupplungselement 22 in die in 7 dargestellte Offenstellung bewegt wird. Durch die Schwenkbewegung des Betätigungselements 26 und des mit dem Betätigungselements 26 verbundenen abstehenden Ansatzes 46 kann eine mit dem abstehenden Ansatz 46 und/oder mit dem Betätigungselement 26 verbundene Betätigungsnase 58 an der zum Betätigungselement 26 weisenden Stirnseite des Pins 48 anschlagen und den Pin 48 in das Gehäuse 20 auf den Haltemagneten 50 zu gegen die Federkraft der Auslösefeder 52 hineindrücken. Der Pin 48 kann in dieser Position von dem Haltemagnet 50 festgehalten werden und schlägt nicht mehr an dem abstehenden Ansatz 46 an. Der Sensiermagnet 56 übt beim Vorbeifahren nur dann eine Magnetkraft auf den Auslösehebel 54 aus, wenn der Auslösehebel 54 nicht mehr in das Magnetfeld des Haltemagneten 50 hineinbewegt werden kann. Bei einer erneuten Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe 12 in die Antriebsrichtung erfolgt eine analoge Bewegung des Auslösehebels 54 in umgekehrter Richtung von der in 7 dargestellten Sperrposition des Freilaufs 24 in die in 4 dargestellte Überholposition des Freilaufs 24.
Bezugszeichenliste

10: Riemenscheibenanordnung
12: Riemenscheibe
14: Kupplung
16: Antriebswelle
18: Lager
20: Gehäuse
22: Kupplungselement
24: Freilauf
26: Betätigungselement
28: Schnappfeder
30: Klemmkörper
32: Anfederelement
34: erster Anschlag
36: zweiter Anschlag
38: Vorspannfeder
40: Abgleitstift
42: Endanschlag
44: Begrenzungsanschlag
46: abstehender Anschlag
48: Pin
50: Haltemagnet
52: Auslösefeder
54: Auslösehebel
56: Sensiermagnet
58: Betätigungsnase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148961 A1 [0002]

Claims

Riemenscheibenanordnung zur Verbindung mit einer Antriebswelle (16), insbesondere Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Riemenscheibe (12) zum Antrieb von Nebenaggregaten und einem Kupplungselement (22), insbesondere eine Klaue einer Klauenkupplung, zum Kuppeln der Antriebswelle (16) mit der Riemenscheibe (12), wobei in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Riemenscheibe (12) das Kupplungselement (22) mit Hilfe eines Betätigungselements (26), insbesondere eines mit dem Kupplungselement (22) direkt oder indirekt verbundenen Betätigungshebels, zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Riemenscheibe (12) und dem Kupplungselement (22) eine Schnappfeder (28) zur Positionierung des Kupplungselements (22) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung angeordnet ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappfeder (28) in der Schließstellung eine höhere Widerstandskraft als in der Offenstellung bereitstellt.
Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kupplungselement (22) bei einer Drehung der Riemenscheibe (12) in eine Antriebsrichtung in der Schließstellung und bei einer Drehung der Riemenscheibe (12) entgegen der Antriebsrichtung in der Offenstellung befindet.
Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (26) zum Bewegen des Kupplungselements (22) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung durch einen mechanischen und/oder magnetisch betätigbaren Freilauf (24) verschwenkbar ist.
Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (26) über ein mit der Riemenscheibe (12) verbundenes Anfederelement (32) vorgespannt ist.
Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (24) einen an einem feststehenden Gehäuse (20) abgleitbaren Klemmkörper (30) aufweist, wobei der Klemmkörper (30) zwischen einem mit dem Betätigungselement (26) verbundenen ersten Anschlag (34) und einem mit dem Betätigungselement (26) verbundenen zweiten Anschlag (36) in einem begrenzten Winkelbereich relativ verschwenkbar ist, wobei der Klemmkörper (30) bei einem Anschlagen an dem ersten Anschlag (34) und/oder an dem zweiten Anschlag (36) das Betätigungselement (26) zum Bewegen des Kupplungselements (22) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verschwenkt.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (30) einen mit Hilfe einer Vorspannfeder (38) gegen das Gehäuse (20) vorgespannten Abgleitstift (40) aufweist, wobei der Abgleitstift (40) in dem Klemmkörper (30) linear relativ bewegbar geführt ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (30) einen Endanschlag (42) zur Begrenzung der Einstecktiefe des Abgleitstifts (40) in dem Klemmkörper (30) aufweist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (24) einen magnetisch auslösbar auf das Betätigungselement (26) zu ausfahrbaren Pin (48) aufweist, wobei der Pin (48) im ausgefahrenen Zustand an einer von dem Betätigungselement (26) abstehenden Anschlag (46) zum Bewegen des Kupplungselements (22) zwischen der Schließstellung und der Offenstellung anschlagbar ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (26) eine Betätigungsnase (58) zum Einfahren des Pins (48) von dem Betätigungselement (26) weg aufweist, wobei die Betätigungsnase (58) nach einem Verschwenken des Betätigungselements (26) an dem Pin (48) anschlagbar ausgestaltet ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (48) im eingefahrenen Zustand von einem Haltemagneten (50) gegen die Federkraft einer mit dem Pin (48) und dem Haltemagneten (50) verbundenen Auslösefeder (52) festhaltbar ist.
Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass einverschwenkbarer magnetisierter Auslösehebel (54) und ein Sensiermagnet (56) zum Verschwenken des Auslösehebels (54) vorgesehen sind, wobei der Auslösehebel (54) bei einem Verschwenken eine Magnetfeldstärke zwischen dem Pin (48) und dem Haltemagneten (50) soweit reduziert und/oder eine so hohe magnetische Abstoßungskraft auf den Pin (48) aufprägt, dass die Auslösefeder (52) den Pin (48) von dem Haltemagnet (50) weg in den ausgefahrenen Zustand bewegt.
Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Klimakompressors, bei dem das Nebenaggregat über ein Zugmittel mit einer Riemenscheibenanordnung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, verbunden ist, wobei das Nebenaggregat bei einer in einer Antriebsrichtung rotierenden Antriebswelle (16) mit der Antriebswelle (16) gekuppelt wird und das Nebenaggregat bei einer stillstehenden Antriebswelle (16) von der Antriebswelle (16) abgekuppelt sowie mit Hilfe eines Startergenerators entgegen der Antriebsrichtung angetrieben wird.