DE102012214235A1

DE102012214235A1 - Riementriebanordnung

Info

Publication number: DE102012214235A1
Application number: DE102012214235.5A
Authority: DE
Inventors: Leopold Eisterlehner; Friedrich Tischberger; Christian Bramberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-08-11
Also published as: DE102012214235B4; WO2014023601A1; EP2882949A1; US20150148160A1; CN104350256A; US9683486B2

Abstract

Die Erfindung betrifft Riementriebanordnung (10) für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Antriebsscheibe (11), die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, eine erste Abtriebsscheibe (12), mit der ein erstes Nebenaggregat antreibbar ist, eine zweite Abtriebsscheibe (13), mit der ein zweites Nebenaggregat antreibbar ist und einen Riemen (20), der eine Innenseite (21) und eine der Innenseite (21) gegenüberliegende Außenseite (22) umfasst und als Umschligungsgetriebe die Antriebsscheibe (11) und die Abtriebsscheiben (12, 13) zumindest abschnittsweise umschlingt, wobei der Riemen (20) die Antriebsscheibe (11) und die erste Abtriebsscheibe (12) mit seiner Innenseite (21) in berührendem Kontakt umschlingt und die zweite Abtriebsscheibe (13) mit seiner Außenseite (22) in berührendem Kontakt umschlingt. Ferner betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Riementriebanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Riementriebanordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Antriebsscheibe, die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, eine erste Abtriebsscheibe, mit der ein erstes Nebenaggregat antreibbar ist, eine zweite Abtriebsscheibe, mit der ein zweites Nebenaggregat antreibbar ist und einen Endlosriemen, der eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite umfasst und als Umschlingungsgetriebe die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheiben zumindest abschnittsweise umschlingt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Riementriebanordnung.
Im heutigen Fahrzeugbau werden eine größere Anzahl von Nebenaggregaten benötigt, die nicht oder nur in eingeschränktem Maße für die Fortbewegung des Fahrzeugs benötigt werden. Solche Nebenaggregate sind beispielsweise die Wasserpumpe, die das Kühlmittel des Motors umwälzt und damit zur Regelung der Motortemperatur beiträgt, der Generator bzw. die Lichtmaschine, die zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes benötigt wird, der Kältemittelverdichter, der zum Betrieb einer Klimaanlage verwendet wird, Hydraulikpumpen für den Betrieb einer Servolenkung, Ventilatoren für den Kühler usw. Die Nebenaggregate werden über Antriebsscheiben bzw. Antriebsräder von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben. Im heutigen Kraftfahrzeugbau werden dabei Riementriebe verwendet, welche die Antriebsleistung von der Kurbelwelle zu den Nebenaggregaten überträgt. Um eine ausreichende Umschlingung der Antriebsscheiben der Nebenaggregate zu gewährleisten, sind Umlenkrollen erforderlich. Nur bei einer ausreichenden Umschlingung der An- bzw. Abtriebsscheiben durch den Riemen, kann eine ausreichende Haftung zwischen Riemen und An- bzw. Abtriebsrad sichergestellt werden und damit eine ausreichende Übertragung von Drehmomenten und Leistungen. Solche aus dem Stand der Technik bekannten Nebenantriebsanordnungen haben jedoch dahingehend Nachteile, dass die Verwendung von Umlenkrollen den Aufwand bei der Montage erhöht und darüber hinaus sich auch nachteilig auf den Platzbedarf des Motors auswirkt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein vereinfachtes Verfahren anzugeben, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Riementriebanordnung bzw. einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Riementriebanordnung anzugeben, mit reduziertem Montageaufwand und reduziertem Packagebedarf.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Riementriebanordnung für eine Brennkraftmaschine vor, die eine Antriebsscheibe, die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, eine erste Abtriebsscheibe, mit der ein erstes Nebenaggregat antreibbar ist, eine zweite Abtriebsscheibe, mit der ein zweites Nebenaggregat antreibbar ist und einen Endlosriemen umfasst. Der Riemen weist dabei eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite auf und umschlingt als Umschlingungsgetriebe die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheiben zumindest abschnittsweise. Weiterhin kann der Riemen die Antriebsscheibe und die erste Abtriebsscheibe mit seiner Innenseite in berührendem Kontakt umschließen und die zweite Abtriebsscheibe mit seiner Außenseite in berührendem Kontakt umschlingen. Mit anderen Worten: Der Riemen berührt mit seiner Innenseite die Antriebsscheibe, die von der Kurbelwelle angetrieben wird und ein erste Abtriebsscheibe, die ein erstes Nebenaggregat antreibt und mit dem Riemenrücken die zweite Abtriebsscheibe, mit der ein zweites Nebenaggregat angetrieben wird.
Weiterhin kann die Umschlingung der Abtriebsscheibe leistungsbezogen erfolgen, wobei das erste Nebenaggregat, das mit der ersten Abtriebsscheibe verbunden ist, eine höhere Leistung aufweist und das zweite Nebenaggregat, das mit der zweiten Abtriebsscheibe verbunden ist, eine niedrigere Leistungsaufnahme aufweist. Je höher die Leistungsaufnahme eines Nebenaggregats ist, desto höher ist auch das Lastmoment, das dieses Nebenaggregat in dem Riementrieb erzeugt. Erfindungsgemäß umschlingt somit der Riemen Antriebsscheiben, die mit Nebenaggregaten verbunden sind, die ein hohes Lastmoment darstellen mit einer Innenseite. Abtriebsscheiben, die mit einem Nebenaggregat verbunden sind, das geringe Lastmomente in dem Riemen erzeugt, werden von dem mit der Außenseite bzw. mit dem Riemenrücken umschlungen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders platzsparende Riementriebanordnung realisiert werden kann, wobei auf zusätzliche Umlenkrollen verzichtet wird. Dies führt auch zu einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Motors sowie der Kosten. Darüber hinaus werden Reibmomente reduziert, was sich vorteilhaft für den Kraftstoffverbrauch und nicht zuletzt für den CO₂ Ausstoß auswirkt.
Ferner kann in Umlaufrichtung des Riemens nach der zweiten Abtriebsscheibe eine Spannrolle angeordnet sein, die zumindest abschnittsweise mit der Außenseite des Riemens umschlungen wird. Dadurch können die Nebenaggregate so angeordnet werden, dass bei jedem Aggregat der Umschlingungswinkel an die Leistungsaufnahme bzw. das Lastmoment des Aggregats angepasst ist. Dies wird ermöglicht, durch die Positionierung der Spannrolle zwischen einem Nebenaggregat, das ein geringes Lastmoment erzeugt und einem Nebenaggregat, das ein höheres Lastmoment erzeugt. Die Funktion des Spanners in Umschlingungsrichtung nach einem Nebenaggregat mit geringer Leistungsaufnahme wird durch das geringe induzierte Lastmoment ermöglicht, dass durch das Nebenaggregat erzeugt wird.
Weiterhin kann die Spannrolle zwischen der ersten Abtriebsscheibe und der zweiten Abtriebsscheibe angeordnet sein. Eine solche Anordnung der Spannrolle vor einem Nebenaggregat mit einem hohen Lastmoment bringt zusätzlich den Vorteil, dass bei maximaler Belastung dieses Nebenaggregats die Umschlingung an der dazugehörigen Abtriebsscheibe erhöht wird. Mit anderen Worten wird bei Erhöhung des Lastmoments des Nebenaggregats der Riemen gelängt. Der Spanner stellt nach und erhöht dadurch die Umschlingung an dem Abtriebsrad des dazugehörigen Nebenaggregats.
Zudem kann eine dritte Abtriebsscheibe vorgesehen sein, die mit einem dritten Nebenaggregat verbunden ist, wobei die dritte Abtriebsscheibe mit einer Innenseite des Riemens umschlungen wird.
Darüber hinaus kann der Riemen im eingebauten Zustand eine im wesentlichen L-förmige Umlaufbahn beschreiben.
Weiterhin kann das erste Nebenaggregat ein Generator und das zweite Nebenaggregat eine Wasserpumpe sein.
Ferner kann das dritte Nebenaggregat als ein Kältemittelverdichter ausgebildet sein.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug der eine oben beschriebene Riementriebanordnung umfasst.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Ansprüche, die Figuren und die Beschreibung enthalten eine Vielzahl von Merkmalen, die im folgenden im Zusammenhang mit beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln und in anderen Kombinationen betrachten, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Seitenansicht einer Riementriebanordnung
2 eine perspektivische Ansicht einer Riementriebanordnung.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Der Riemen 20 ist als geschlossener Endlosriemen ausgebildet und weist eine Innenseite 21 und eine Außenseite 22 auf. Mit seiner Innenseite 21 umschlingt der Riemen 20 ein Antriebsrad 11, welches drehfest mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist. Durch die Rotation der Kurbelwelle wird das Antriebsrad 11 gedreht und der Riemen 20 in Umlaufrichtung R mitgenommen. Mit seiner Innenseite 21 umschlingt der Riemen 20 ferner ein erstes Abtriebsrad 12 und ein drittes Abtriebsrad 14. Mit seiner Außenseite 22 umschlingt der Riemen ein zweites Abtriebsrad 13 und eine Spannrolle 15. Die Abtriebs-räder 12, 13, 14 sind drehfest oder über einen Freilauf mit jeweils einem Nebenaggregat verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Antriebsrad 12 mit einem Generator, das zweite Antriebsrad mit einer Wasserpumpe 13 und das dritte Antriebsrad 14 mit einem Kältemittelkompressor verbunden.
Durch die Drehbewegung des Riemens 20 in Umlaufrichtung werden die Abtriebsräder 12, 13, 14 in Rotationsbewegung versetzt und damit die Nebenaggregate angetrieben.
Bei dem Riemen 20 kann es sich um einen Zahnriemen, Keilriemen oder einen Keilrippenriemen handeln. Dabei sind die Zähne bzw. die Rippen auf der Innenseite 21 bzw. der Riemenvorderseite angeordnet. Die Außenseite 22 bzw. der Riemenrücken weist dann im Allgemeinen keine Erhebung auf und ist flächig ausgebildet. Alternativ kann die Oberfläche des Riemenrückens 22 auch aufgeraut, mit einer Struktur versehen oder analog zur Innenseite 21 aufgebaut sein. An dem Antriebsrad 11 bzw. an den Abtriebsrädern 12, 14, die von dem Riemen 20 mit dessen Innenseite 21 umschlungen werden, können besonders hohe Drehmomente von dem Riemen 20 zu den Rädern bzw. von den Rädern zu den Riemen 20 übertragen werden. Da das zweite Abtriebsrad 13 von dem Riemen 20 umschlungen wird, wobei die Außenseite 22 des Riemens mit dem Abtriebsrad 13 in berührendem Kontakt steht, kann hier nur ein geringeres Drehmoment bzw. eine geringere Leistung übertragen werden. Folglich wird erfindungsgemäß eine leistungsbezogene Anordnung der Nebenaggregate erzeugt, wobei Nebenaggregate, die ein hohes Lastmoment auf den Riemen 20 ausüben, von der Innenseite 21 umschlungen werden und Nebenaggregate, die ein geringes Lastmoment in den Riemen 20 induzieren, von der Außenseite 22 des Riemens 20 umschlungen werden. Da das Antriebsdrehmoment verhältnismäßig hoch ist, wird auch das Antriebsrad 11 mit der Innenseite des Riemens umschlungen.
Aufgrund der geringen Leistungsaufnahme bzw. des geringen Lastmoments das von der Wasserpumpe auf das zweite Abtriebsrad 13 ausgeübt wird, ist es möglich, die Spannrolle 15 nach der Wasserpumpe bzw. nach dem zweiten Abtriebsrad 13 in Umlaufrichtung R des Riemens 20 anzuordnen. Hieraus ergeben sich Vorteile dahingehend, und dass die restlichen Nebenaggregate platzsparend angeordnet werden können, dass bei einer maximalen Leistungsaufnahme durch den Generator die Umschlingung des mit dem Generator verbundenen Abtriebsrads 12 vergrößert werden kann um Schlupfeffekte zu reduzieren. Durch die platzsparende Anordenbarkeit der weiteren Nebenaggregate bleibt somit mehr Bauraum übrig, der für andere Komponenten, beispielsweise Abgasrückführungssysteme und dgl. verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Riementriebanordnung ist darin zu sehen, dass durch den geringeren Bauraumbedarf auch ein kürzerer Riemen verwendet werden kann. Kürzere Riemen haben den Vorteil, dass sie ein geringeres Schwingungsverhalten und damit akustische Vorteile bieten gegenüber langen Riemen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Riemen 20 im eingebauten Zustand eine im Wesentlichen L-förmige Kontur auf. Das Antriebsrad 11, das erste Abtriebsrad 12 und das dritte Abtriebsrad 14 sind derart zueinander ausgerichtet, dass sie ein Dreieck bilden. Durch die erfindungsgemäße Positionierung des zweiten Abtriebsrads 13 und der Spannrolle 15 wird der Riemen im Bereich zwischen der Antriebsscheibe 11 und der Abtriebsscheibe 12 umgelenkt, so dass sich der im Wesentlichen L-förmige Verlauf ergibt. Folglich fungiert das zweite Abtriebsrad 13 als eine Umlenkrolle im Sinne einer Funktionsintergration. Dadurch kann eine ausreichende Spannkraft in dem Riemen 20 erzeugt werden, bei gleichzeitiger Reduktion des Bauraumbedarfs.

Claims

Riementriebanordnung (10) für eine Brennkraftmaschine, umfassend – eine Antriebsscheibe (11), die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, – eine erste Abtriebsscheibe (12), mit der ein erstes Nebenaggregat antreibbar ist, – eine zweite Abtriebsscheibe (13), mit der ein zweites Nebenaggregat antreibbar ist und – einen Riemen (20), der eine Innenseite (21) und eine der Innenseite (21) gegenüberliegende Außenseite (22) umfasst und als Umschligungsgetriebe die Antriebsscheibe (11) und die Abtriebsscheiben (12, 13) zumindest abschnittsweise umschlingt, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (20) die Antriebsscheibe (11) und die erste Abtriebsscheibe (12) mit seiner Innenseite (21) in berührendem Kontakt umschlingt und die zweite Abtriebsscheibe (13) mit seiner Außenseite (22) in berührendem Kontakt umschlingt.
Riementriebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschligung der Abtriebsscheiben (12, 13) leistungsbezogen erfolgt, wobei das erste Nebenaggregat, das mit der ersten Abtriebsscheibe (12) verbunden ist eine höhere Leistungsaufnahme aufweist als das zweite Nebenaggregat, das mit der zweiten Abtriebsscheibe (13).
Riementriebanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Umlaufrichtung (R) des Riemens (20) nach der zweiten Abtriebsscheibe (13) eine Spannrolle (15) angeordnet ist, die zumindest abschnittsweise mit der Außenseite (22) des Riemens (20) umschlungen wird.
Riementriebanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (15) zwischen der ersten Abtriebsscheibe (12) und der zweiten Abtriebsscheibe (13) angeordnet ist.
Riementriebanordnung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Abtriebsscheibe (14) vorgesehen ist, die mit einem dritten Nebenaggregat verbunden ist, wobei die dritte Abtriebsscheibe (14) mit einer Innenseite (21) des Riemens (20) umschlungen wird.
Riementriebanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (20) in eingebautem Zustand eine im Wesentlichen L-förmige Umlaufbahn beschreibt.
Riementriebanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nebenaggregat ein Generator und das zweite Nebenaggregat eine Wasserpumpe ist.
Riementriebanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Nebenaggregat ein Kältemittelverdichter ist.
Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Riementriebanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.