DE102013202079A1

DE102013202079A1 - Belt pulley arrangement for transferring torque between crankshaft and belt drive for starting internal combustion engine of motor vehicle, comprises snap-action spring unit for switching clutch between open position and closed position

Info

Publication number: DE102013202079A1
Application number: DE201310202079
Authority: DE
Inventors: Peter Greb; Oswald Friedmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2013-08-29

Abstract

The belt pulley arrangement (20) comprises a snap-action spring unit (6) for switching the clutch (30) between an open position and a closed position. The snap-action spring unit comprises a lever spring, and is axially mounted to the crankshaft (12). The snap-action spring unit is axially supported at the crankshaft with a radially inner edge area, such that the snap-action spring unit snaps over between two metastable states to represent the opening position and the closing position of the clutch.

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung, insbesondere eine Kurbelwellenriemenscheibe, zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Welle und einem Riementrieb, mit einer Kupplung. The invention relates to a pulley arrangement, in particular a crankshaft pulley, for transmitting a torque between a shaft and a belt drive, with a clutch.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 013 478 A1 ist eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Riemenscheibenfreilauf bekannt, der in der Kurbelwellenriemenscheibe mit einer durch einen Betätigungsfreilauf betätigbaren Kupplung kombiniert ist, durch die der Riemenscheibenfreilauf überbrückt werden kann. From the German patent application DE 10 2011 013 478 A1 is a crankshaft pulley for transmitting a torque between a crankshaft and a belt drive, known with a pulley freewheel, which is combined in the crankshaft pulley with an operable by an operating freewheel clutch through which the pulley freewheel can be bridged.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Umschalten einer Kupplung einer Riemenscheibenanordnung zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Welle und einem Riementrieb zu vereinfachen. The object of the invention is to simplify the switching of a clutch of a pulley arrangement for transmitting a torque between a shaft and a belt drive.

Die Aufgabe ist bei einer Riemenscheibenanordnung, insbesondere einer Kurbelwellenriemenscheibe, zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Welle und einem Riementrieb, mit einer Kupplung, dadurch gelöst, dass die Riemenscheibenanordnung eine Schnappfedereinrichtung zum Umschalten der Kupplung zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung umfasst. Bei der Welle handelt es sich vorzugsweise um eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs. Daher wird die Riemenscheibenanordnung, oder kurz Riemenscheibe, auch als Kurbelwellenriemenscheibe bezeichnet. Die Kupplung ist vorzugsweise formschlüssig ausgeführt. In ihrer Öffnungsstellung kann sich die Riemenscheibe beziehungsweise eine Riemenspur der Riemenscheibe relativ zu der Welle drehen. In ihrer Schließstellung wird über die geschlossene Kupplung ein Drehmoment zwischen der Riemenscheibe beziehungsweise Riemenspur und der Welle übertragen, und umgekehrt. Die Riemenscheibe ist vorzugsweise in einem Riementrieb des Kraftfahrzeugs angeordnet und dient zum Beispiel dazu, einen Startergenerator oder die Kurbelwelle mit mindestens einem Nebenaggregat, beispielsweise einem Klimakompressor, antriebsmäßig zu verbinden. Darüber hinaus kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung ein Drehmoment von einem Starter des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem Startergenerator, in die Kurbelwelle eingeleitet werden, um eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu starten. Besonders vorteilhaft ermöglicht die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung weitere Funktionen im Betrieb des Kraftfahrzeugs. Die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung liefert insbesondere den Vorteil, dass eine aufwendige Aktorik zum Umschalten der Kupplung entfallen kann. Die Schnappfedereinrichtung kann zwei metastabile Zustände annehmen, durch welche die Öffnungsstellung und die Schließstellung der Kupplung auf einfache Art und Weise dargestellt werden können. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung vorteilhaft ohne Freilauf ausgeführt. The object is in a pulley arrangement, in particular a crankshaft pulley, for transmitting a torque between a shaft and a belt drive, with a clutch, achieved in that the pulley assembly comprises a snap spring means for switching the clutch between an open position and a closed position. The shaft is preferably a crankshaft of a motor vehicle. Therefore, the pulley assembly, or pulley for short, is also referred to as a crankshaft pulley. The coupling is preferably designed positively. In its open position, the pulley or a belt track of the pulley may rotate relative to the shaft. In its closed position, a torque is transmitted between the pulley or belt track and the shaft via the closed clutch, and vice versa. The pulley is preferably arranged in a belt drive of the motor vehicle and serves, for example, to drive-connect a starter generator or the crankshaft with at least one auxiliary unit, for example an air-conditioning compressor. In addition, with the aid of the pulley arrangement according to the invention, a torque from a starter of the motor vehicle, in particular a starter generator, can be introduced into the crankshaft in order to start an internal combustion engine of the motor vehicle. Particularly advantageously, the pulley arrangement according to the invention enables further functions during operation of the motor vehicle. The pulley assembly according to the invention provides in particular the advantage that a complex actuator for switching the clutch can be omitted. The snap spring device can assume two metastable states, by means of which the open position and the closed position of the clutch can be represented in a simple manner. In addition, the pulley assembly according to the invention is advantageously designed without freewheel.

Durch die Erfindung wird eine kompakte Anordnung einer Kupplung bereitgestellt, die auch als Riemenscheibenkupplung bezeichnet wird. Die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung mit der Kupplung dient zum Einsatz in einem Riementrieb eines Kraftfahrzeugs, das eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine umfasst. Bei der elektrischen Maschine kann es sich um einen Startergenerator handeln. Die Riemenscheibenanordnung ermöglicht in Kombination mit einem Startergenerator auf einfache Art und Weise die Darstellung von verschiedenen Betriebsarten, wie Standklimatisierung, Generatorbetrieb und Generatorstart. In der Betriebsart Standklimatisierung treibt der Startergenerator nur einen Klimakompressor an. Im Generatorbetrieb treibt die Welle, insbesondere die Kurbelwelle, den Startergenerator an. Beim Generatorstart treibt der Startergenerator die Welle, insbesondere die Kurbelwelle, an, um die Brennkraftmaschine zu starten. Durch die Erfindung wird auf einfache Art und Weise ein Umschalten zwischen den einzelnen Betriebsarten ohne separate Aktorik ermöglicht. Das Umschalten erfolgt vorzugsweise durch eine Drehrichtungsumkehr des Startergenerators, das heißt, zur Darstellung der Betriebsart Standklimabetrieb oder Standklimatisierung wird der Klimakompressor sozusagen rückwärts vom Startergenerator angetrieben. The invention provides a compact arrangement of a coupling, which is also referred to as a pulley clutch. The pulley assembly according to the invention with the clutch is used in a belt drive of a motor vehicle, which comprises an internal combustion engine and an electric machine. The electric machine may be a starter generator. The pulley arrangement, in combination with a starter generator, makes it possible in a simple manner to display various operating modes, such as stationary air conditioning, generator operation and generator start. In the stationary air conditioning operating mode, the starter generator drives only one air conditioning compressor. In generator mode, the shaft, in particular the crankshaft, drives the starter generator. At generator start, the starter generator drives the shaft, in particular the crankshaft, to start the engine. The invention allows switching between the individual operating modes without separate actuators in a simple manner. The switching is preferably carried out by reversing the direction of rotation of the starter generator, that is, to represent the operating mode stationary air conditioning or stationary air conditioning of the air compressor is driven so to speak backwards from the starter generator.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappfedereinrichtung mindestens eine Hebelfeder umfasst. Die Hebelfeder ist vorzugsweise als Tellerfeder ausgeführt und hält die Kupplung in einem ersten metastabilen Zustand in ihrer Öffnungsstellung. In einem zweiten metastabilen Zustand hält die Hebelfeder die Kupplung in ihrer Schließstellung. Zwischen den beiden metastabilen Zuständen kann die Hebelfeder durch entsprechende Krafteinwirkung umgeschaltet werden, wobei sie umschnappt. Daher wird die Hebelfeder auch als Schnappfedereinrichtung bezeichnet. A preferred embodiment of the pulley arrangement is characterized in that the snap spring device comprises at least one lever spring. The lever spring is preferably designed as a plate spring and holds the clutch in a first metastable state in its open position. In a second metastable state, the lever spring holds the clutch in its closed position. Between the two metastable states, the lever spring can be switched by appropriate force, snapping it over. Therefore, the lever spring is also referred to as Schnappfedereinrichtung.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappfedereinrichtung axial fest zu der Welle gelagert ist. Die Schnappfedereinrichtung kann zum Beispiel in eine Ringnut eingreifen, die an der Welle oder an einem Nabenkörper vorgesehen ist, der fest mit der Welle verbunden ist. Der Begriff axial gelagert kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch bedeuten, dass die Schnappfedereinrichtung nur in axialer Richtung an der Welle beziehungsweise an dem Nabenkörper abgestützt ist. A further preferred embodiment of the pulley arrangement is characterized in that the snap spring device is mounted axially fixed to the shaft. For example, the snap spring means may engage in an annular groove provided on the shaft or on a hub body fixedly connected to the shaft. In the context of the present invention, the term stored axially may also mean that the catch spring device is supported only in the axial direction on the shaft or on the hub body.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappfedereinrichtung mit einem radial inneren Randbereich axial so an der Welle abgestützt ist, dass die Schnappfedereinrichtung zwischen zwei metastabilen Zuständen umschnappen kann, um die Öffnungsstellung und die Schließstellung der Kupplung darzustellen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine ausreichend große Kraft zum Öffnen und Schließen der Kupplung aufgebracht werden. Dabei ist die Schnappfedereinrichtung vorzugsweise nicht direkt an der Welle abgestützt, sondern zum Beispiel an einem Nabenkörper, der, zum Beispiel mit Hilfe einer Zentralschraube, an der Welle befestigt ist. Another preferred embodiment of the pulley assembly is characterized in that the snap spring means is axially supported on the shaft with a radially inner edge portion such that the snap spring means can snap over between two metastable states to represent the open position and the closed position of the clutch. As a result, a sufficiently large force for opening and closing the clutch can be applied in a simple manner. In this case, the snap spring device is preferably not supported directly on the shaft, but for example on a hub body, which is fastened to the shaft, for example by means of a central screw.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungselement der Kupplung an einem radial äußeren Randbereich der Schnappfedereinrichtung angreift. Das Betätigungselement kann zum Beispiel eine Ringnut aufweisen, in welche die Schnappfedereinrichtung mit ihrem radial äußeren Randbereich eingreift. Über das Betätigungselement kann auf einfache Art und Weise eine Betätigungskraft in die Schnappfedereinrichtung eingeleitet werden, die ein Umschnappen zwischen den beiden metastabilen Zuständen der Schnappfedereinrichtung bewirkt. A further preferred embodiment of the pulley arrangement is characterized in that an actuating element of the clutch acts on a radially outer edge region of the snap spring device. The actuating element may for example have an annular groove, in which engages the snap spring device with its radially outer edge region. By way of the actuating element, an actuating force can be introduced into the snap-spring device in a simple manner, which causes it to snap over between the two metastable states of the snap-spring device.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein drehfest mit der Welle verbundenes Kupplungselement zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Randbereich mit der Schnappfedereinrichtung gekoppelt ist. Dabei ist das Kupplungselement vorzugsweise so mit der Schnappfedereinrichtung gekoppelt, dass es beim Umschnappen der Schnappfedereinrichtung zwischen den beiden metastabilen Zuständen in axialer Richtung auf ein weiteres Kupplungselement zu beziehungsweise von dem weiteren Kupplungselement weg bewegt wird, um die Kupplung zu schließen beziehungsweise zu öffnen. Beim Schließen der Kupplung werden die beiden Kupplungselemente, vorzugsweise formschlüssig, drehfest miteinander verbunden. Zu diesem Zweck können die Kupplungselemente klauenartig ausgeführt sein, weshalb die so ausgeführte Kupplung als Klauenkupplung bezeichnet wird. A further preferred exemplary embodiment of the pulley arrangement is characterized in that a coupling element connected in a rotationally fixed manner to the shaft is coupled between the radially inner and the radially outer edge region with the snap-spring device. In this case, the coupling element is preferably coupled to the snap spring device that it is moved when snapping the snap spring device between the two metastable states in the axial direction to another coupling element to or from the other coupling element to close or open the clutch. When closing the clutch, the two coupling elements, preferably positively, rotatably connected to each other. For this purpose, the coupling elements may be designed claw-like, which is why the clutch designed in this way is referred to as a dog clutch.

Die beschriebenen Anordnungen der Abstützung der Schnappfedereinrichtung und des Eingreifsbereichs des Betätigungselements sind nicht abschließend, vielmehr wird eine Reihe von Kombinationen denkbar. Das Betätigungselement kann beispielsweise auch mittig an der Schnappfedereinrichtung angreifen.The described arrangements of the support of the snap spring device and the engagement portion of the actuating element are not exhaustive, but a number of combinations is conceivable. The actuating element can, for example, also act centrally on the snap-spring device.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement der Kupplung mit mindestens einem Kulissenstift gekoppelt ist, dem eine Schaltkulisse zugeordnet ist. Durch ein Zusammenwirken zwischen dem Kulissenstift und der Schaltkulisse kann auf einfache Art und Weise eine axiale Bewegung erzeugt werden, die über das Betätigungselement auf die Schnappfedereinrichtung übertragen wird und ein Umschnappen der Schnappfedereinrichtung bewirkt. Another preferred embodiment of the pulley assembly is characterized in that the actuating element of the coupling is coupled to at least one cam pin, which is associated with a shift gate. By an interaction between the guide pin and the shift gate, an axial movement can be generated in a simple manner, which is transmitted via the actuating element on the snap spring device and causes a snapping over the snap spring device.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse gehäusefest oder feststehend ausgeführt ist. Die Schaltkulisse ist zum Beispiel an einem Gehäuse des Kraftfahrzeugs befestigt, zum Beispiel einem Kurbelgehäuse. Zu diesem Zweck kann die Schaltkulisse einen Befestigungsflansch aufweisen. Der Befestigungsflansch kann auf einfache Art und Weise mit Hilfe von Befestigungselementen, wie Schrauben, an dem Gehäuse befestigt werden. Another preferred embodiment of the pulley assembly is characterized in that the shift gate is fixed to the housing or fixed. The shift gate is for example attached to a housing of the motor vehicle, for example a crankcase. For this purpose, the shift gate may have a mounting flange. The mounting flange can be fastened to the housing in a simple manner with the aid of fastening elements, such as screws.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstift eine Masse aufweist, die unter Fliehkraftwirkung eine Bewegung des Kulissenstifts aus mindestens einer Kulissenbahn heraus verursacht. Der Kulissenstift ist, vorzugsweise in radialer Richtung, relativ zu der Kulissenbahn bewegbar. Wenn der Kulissenstift in die Kulissenbahn eingreift, dann ermöglicht die Schaltkulisse auf einfache Art und Weise ein Umschalten der Kupplung, das durch ein gezieltes Verdrehen der Riemenscheibe ausgelöst wird. Wenn der Kulissenstift nicht in die Kulissenbahn eingreift, das heißt aus der Kulissenbahn ausgespurt ist, dann wird besonders vorteilhaft, insbesondere bei hohen Drehzahlen, erreicht, dass durch den Kulissenstift weder Verschleiß noch ein unerwünschtes Schleppmoment durch Reibung zwischen dem Kulissenstift und der Schaltkulisse entstehen. Die Schaltkulisse ist vorzugsweise mit mehr als einer Kulissenbahn ausgestattet. Die Schaltkulisse hat vorzugsweise zwei Kulissenbahnen, die der Öffnungsstellung der der Schließstellung der Kupplung zugeordnet sind. Die beiden Kulissenbahnen sind vorteilhaft durch eine Weiche miteinander verbunden. Die Weiche der Schaltkulisse leitet den Kulissenstift bei einer Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe in die jeweils andere Kulissenbahn um. Zu diesem Zweck kann die Kulissenbahn vorteilhaft im Bereich der Weiche radial abgesenkt ausgeführt sein, so dass der Kulissenstift drehrichtungsabhängig der Weiche folgend zwangsumgelenkt wird oder entsprechend der Schnappfederstellung in seiner jeweiligen axialen Position verbleibt. Zur Verbesserung der Schaltperformance und/oder zur Verminderung von Querkräften können mehrere Kulissenstifte mit dem Betätigungselement der Kupplung gekoppelt sein. A further preferred embodiment of the pulley assembly is characterized in that the guide pin has a mass that causes under centrifugal force movement of the guide pin out of at least one slide track out. The guide pin is, preferably in the radial direction, movable relative to the slide track. If the guide pin engages the slide track, then the shift gate allows in a simple manner switching the clutch, which is triggered by a targeted rotation of the pulley. If the guide pin does not engage in the slide track, that is spouted out of the slide track, then it is particularly advantageous, especially at high speeds, achieved that neither wear nor unwanted drag torque caused by friction between the guide pin and the shift gate through the guide pin. The shift gate is preferably equipped with more than one slide track. The shift gate preferably has two slide tracks, which are associated with the open position of the closed position of the clutch. The two slide tracks are advantageously connected by a switch. The turnout of the shift gate directs the guide pin in a reversal of the direction of rotation of the pulley in the other slide track. For this purpose, the slide track can advantageously be performed radially lowered in the region of the switch, so that the guide pin is positively deflected depending on the direction of rotation of the switch or according to the snap spring position remains in its respective axial position. To improve the switching performance and / or to reduce lateral forces several Link pins to be coupled to the actuator of the clutch.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Riemenscheibenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstift durch eine Kulissenfedereinrichtung in die Kulissenbahn hinein vorgespannt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise das Zusammenwirken zwischen Kulissenstift und Schaltkulisse sichergestellt. Durch ein, vorzugsweise kurzzeitiges, schnelles Verdrehen der Riemenscheibe mit dem Kulissenstift bewirkt die vorab beschriebene Masse des Kulissenstifts, dass dieser entgegen der Vorspannkraft der Kulissenfedereinrichtung aus der Kulissenbahn heraus bewegt wird. Dadurch werden Reibung und Verschleiß im Betrieb der Riemenscheibenanordnung weiter reduziert. A further preferred embodiment of the pulley arrangement is characterized in that the guide pin is biased by a link spring in the slide track inside. As a result, the interaction between the guide pin and shift gate is ensured in a simple manner. By a, preferably short-term, fast rotation of the pulley with the guide pin causes the previously described mass of the sliding pin, that this is moved against the biasing force of the gate spring out of the slide track out. This further reduces friction and wear during operation of the pulley assembly.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Riemenscheibenanordnung. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf einfache Art und Weise die Darstellung von unterschiedlichen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs. Durch das Verfahren kann zum Beispiel ein mit der Riemenscheibenanordnung gekoppelter Starter, insbesondere ein Startergenerator, ein Drehmoment entgegen einer Antriebsrichtung der Welle in die Riemenscheibenanordnung einleiten, wobei das, insbesondere kurzzeitig, entgegen der Antriebsrichtung der Welle in die Riemenscheibenanordnung eingeleitete Drehmoment zum Umschalten der Kupplung zwischen ihrer Schließstellung und ihrer Öffnungsstellung genutzt wird. Optionally, the invention also relates to a method of operating a pulley assembly described above. The method according to the invention enables the representation of different operating states of the motor vehicle in a simple manner. By the method, for example, coupled to the pulley arrangement starter, in particular a starter generator, a torque against a drive direction of the shaft in the pulley assembly initiate, wherein the, in particular short-term, against the drive direction of the shaft introduced into the pulley arrangement torque for switching the clutch between its closed position and its open position is used.

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: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail. Show it:

1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung in einem ersten Längsschnitt mit einer geöffneten Kupplung und eingespurtem Kulissenstift; 1 a simplified representation of a pulley assembly according to the invention in a first longitudinal section with an open clutch and eingepurtem link pin;

2 die Riemenscheibenanordnung aus 1 in einem zweiten Längsschnitt, ebenfalls mit geöffneter Kupplung; 2 the pulley arrangement 1 in a second longitudinal section, also with the clutch open;

3 die Riemenscheibenanordnung aus 2 in einem zweiten Längsschnitt, mit geöffneter Kupplung und ausgespurtem Kulissenstift; 3 the pulley arrangement 2 in a second longitudinal section, with the clutch open and spiked cam pin;

4 die Riemenscheibenanordnung aus 2 in einem zweiten Längsschnitt, mit geschlossener Kupplung; 4 the pulley arrangement 2 in a second longitudinal section, with the clutch closed;

5 ein Ausführungsbeispiel der vereinfacht in den 1 bis 4 dargestellten Riemenscheibenanordnung im Längsschnitt; 5 an embodiment of the simplified in the 1 to 4 illustrated pulley assembly in longitudinal section;

6 eine perspektivische Darstellung einer Schaltkulisse der Riemenscheibenanordnung aus 5 und 6 a perspective view of a shift gate of the pulley assembly 5 and

7 die Schaltkulisse aus 6 im Querschnitt. 7 the shift gate off 6 in cross section.

In den 1 bis 5 ist eine erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung 20 in verschiedenen Schnitten, Zuständen und gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Riemenscheibenanordnung 20 umfasst eine Kurbelwellenriemenscheibe mit einer Riemenspur 4, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird, und dazu dient, einen (nicht dargestellten) Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und/oder mit einem Klimakompressor zu koppeln. In the 1 to 5 is a pulley arrangement according to the invention 20 shown in various sections, states and according to various embodiments. The pulley arrangement 20 includes a crankshaft pulley with a belt track 4 , which is also abbreviated as pulley or belt track, and serves to couple a belt (not shown) of a belt drive with a belt starter generator and / or with an air conditioning compressor.

Die Kurbelwellenriemenscheibe 20 ist, zum Beispiel mit Hilfe einer Zentralschraube, die auch als Kurbelwellenschraube bezeichnet wird, an einer Welle 12, insbesondere einer Kurbelwelle 12, eines Kraftfahrzeugs angebracht. Die Kurbelwelle 12 ist durch eine Brennkraftmaschine angetrieben, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. The crankshaft pulley 20 is, for example, with the aid of a central screw, which is also referred to as a crankshaft screw on a shaft 12 , in particular a crankshaft 12 , a motor vehicle mounted. The crankshaft 12 is driven by an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in die Riemenscheibenanordnung beziehungsweise Kurbelwellenriemenscheibe 20 eine Kupplung 30 und eine Schnappfedereinrichtung 6 integriert, die besonders vorteilhaft dazu genutzt werden kann, die Kupplung 30 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung umzuschalten. According to an essential aspect of the invention are in the pulley assembly or crankshaft pulley 20 a clutch 30 and a snap spring device 6 integrated, which can be used particularly advantageous to the clutch 30 to switch between an open position and a closed position.

Die Kupplung 30 ist formschlüssig als Klauenkupplung ausgeführt und mit zwei Kupplungselementen 1, 2 ausgestattet, die in den 1 bis 3 in ihrer Öffnungsstellung und in 4 in ihrer Schließstellung gezeigt sind. In der Schließstellung greifen die beiden Kupplungselemente 1 und 2 formschlüssig ineinander, um ein Drehmoment zwischen der Riemenspur 4 und der Kurbelwelle 12 zu übertragen, und umgekehrt. The coupling 30 is positively designed as a dog clutch and with two coupling elements 1 . 2 equipped in the 1 to 3 in their open position and in 4 are shown in their closed position. In the closed position, the two coupling elements engage 1 and 2 interlocking with each other to a torque between the belt track 4 and the crankshaft 12 to transfer, and vice versa.

In ihrer Öffnungsstellung sind die beiden Kupplungselemente 1 und 2 so voneinander beabstandet, dass kein Drehmoment übertragen wird. Das Kupplungselement 1 ist fest, gegebenenfalls einstückig, mit dem Flansch 25 beziehungsweise der Riemenspur 4 verbunden. Das Kupplungselement 2 ist drehfest, aber axial begrenzt verlagerbar, mit dem Nabenkörper 22 beziehungsweise der Kurbelwelle 12 verbunden. In their open position, the two coupling elements 1 and 2 so spaced apart that no torque is transmitted. The coupling element 1 is fixed, possibly in one piece, with the flange 25 or the belt track 4 connected. The coupling element 2 is rotationally fixed, but axially limited displaceable, with the hub body 22 or the crankshaft 12 connected.

Beim Umschalten zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung werden die Kupplungselemente 1 und 2 in axialer Richtung voneinander weg beziehungsweise aufeinander zu bewegt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Kurbelwelle 12. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Kurbelwelle 12. Radial bedeutet demzufolge quer zur Drehachse der Kurbelwelle 12. When switching between the closed position and the open position, the coupling elements 1 and 2 in the axial direction away from each other or toward each other. The term axial refers to a rotation axis of crankshaft 12 , Axial means in the direction or parallel to the axis of rotation of the crankshaft 12 , Radial therefore means transverse to the axis of rotation of the crankshaft 12 ,

Wenn die Kupplung 30 geschlossen ist, dann kann ein von der Kurbelwelle 12 in die Kurbelwellenriemenscheibe 20 eingeleitetes Drehmoment über den Riementrieb Nebenaggregate, beispielsweise einen Klimakompressor einer Klimaanlage, eine Lenkhilfpumpe und/oder eine Wasserpumpe des Kraftfahrzeugs antreiben. When the clutch 30 is closed, then one of the crankshaft 12 into the crankshaft pulley 20 initiated torque on the belt drive ancillaries, such as an air conditioning compressor of an air conditioner, drive a power steering pump and / or a water pump of the motor vehicle.

Darüber hinaus kann über die Kurbelwellenriemenscheibe 20 ein von einem elektrischen Starter, insbesondere einem Startergenerator, ein Drehmoment bereitgestellt werden, um bei geschlossener Kupplung 30 die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu starten. Bei geöffneter Kupplung 30 kann der Starter bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine verwendet werden, um ein Nebenaggregat, wie einen Klimakompressor, anzutreiben. In addition, over the crankshaft pulley 20 one of an electric starter, in particular a starter generator, a torque can be provided to the clutch is closed 30 to start the internal combustion engine of the motor vehicle. With the clutch open 30 For example, the starter may be used with the engine off to drive an accessory such as an air conditioning compressor.

Die Kurbelwellenriemenscheibe 20 umfasst den Nabenkörper 22, der fest mit der Kurbelwelle 12 verbunden ist. Der Nabenkörper 22 ist durch eine Lagereinrichtung 28 relativ zu einem Flanschteil 25 drehbar gelagert, das radial außen fest mit der Riemenspur 4 verbunden ist. In 5 sieht man, dass zwischen dem Flanschteil 25 und der Riemenspur 4 eine Gummispur 26 angeordnet sein kann. Die Gummispur 26 dient vorzugsweise dazu, im Betrieb Kurbelwellenschwingungen zu tilgen. The crankshaft pulley 20 includes the hub body 22 that stuck to the crankshaft 12 connected is. The hub body 22 is through a storage facility 28 relative to a flange part 25 rotatably mounted, the radially outward firmly with the belt track 4 connected is. In 5 you can see that between the flange part 25 and the belt track 4 a rubber track 26 can be arranged. The rubber track 26 is preferably used to eliminate crankshaft vibrations during operation.

Die Kurbelwellenriemenscheibe 20 umfasst zusätzlich zu der Schnappfedereinrichtung 6 und einer Kulissenfedereinrichtung 9 zwei Federeinrichtungen 3 und 5. Die Federeinrichtung 3 ist in axialer Richtung zwischen der Riemenspur 4 beziehungsweise dem Flanschteil 25 und einem Betätigungselement 8 eingespannt, um das Betätigungselement 8 anzufedern. Die Federeinrichtung 5 dient zur Anfederung des Kupplungselements 2. Die Kulissenfedereinrichtung 9 dient zur Anfederung eines Kulissenstifts 11, der mit einer Schaltkulisse 7 zusammenwirkt. The crankshaft pulley 20 includes in addition to the snap spring device 6 and a gate spring device 9 two spring devices 3 and 5 , The spring device 3 is in the axial direction between the belt track 4 or the flange part 25 and an actuator 8th clamped to the actuator 8th to feathers. The spring device 5 serves for springing the coupling element 2 , The gate spring device 9 serves for springing a link pin 11 that with a shift gate 7 interacts.

Die Schaltkulisse 7 ist in den 6 und 7 allein dargestellt. Die Schaltkulisse 7 weist zwei Kulissenbahnen 14, 15 auf, zwischen denen eine Weiche 13 angeordnet ist. Die Kulissenbahn 14 ist der Schließstellung der Kupplung 30 zugeordnet. Die Kulissenbahn 15 ist der Öffnungsstellung der Kupplung 30 zugeordnet. Ein Befestigungsflansch 18 an der Schaltkulisse 7 dient dazu, die Schaltkulisse 7 an einem Gehäuse, insbesondere einem Kurbelgehäuse des Kraftfahrzeugs, zu befestigen. Somit ist die Schaltkulisse 7 gehäusefest angeordnet. The shift gate 7 is in the 6 and 7 shown alone. The shift gate 7 has two slide tracks 14 . 15 on, between which a switch 13 is arranged. The slide track 14 is the closed position of the clutch 30 assigned. The slide track 15 is the opening position of the clutch 30 assigned. A mounting flange 18 at the shift gate 7 serves to the shift gate 7 to attach to a housing, in particular a crankcase of the motor vehicle. Thus, the shift gate 7 fixed to the housing.

Die Schnappfedereinrichtung 6 umfasst zwei Hebelfedern 41, 42, die als Tellerfedern ausgeführt sind. Dabei sind die Hebelfedern 41, 42 so ausgeführt und angeordnet, dass die Schnappfedereinrichtung 6 zwei metastabile Zustände oder Endstellungen einnehmen kann, um die Öffnungsstellung und die Schließstellung der Kupplung 30 darzustellen. The snap spring device 6 includes two lever springs 41 . 42 , which are designed as disc springs. Here are the lever springs 41 . 42 designed and arranged so that the snap spring device 6 two metastable states or end positions can take to the open position and the closed position of the clutch 30 display.

Die Schnappfedereinrichtung 6 ist mit einem radial inneren Randbereich, direkt oder indirekt, axial an dem Nabenkörper 22 beziehungsweise der Kurbelwelle 12 abgestützt. Mit einem radial äußeren Randbereich ist die Schnappfeder 6 axial mit dem Betätigungselement 8 gekoppelt. Zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Randbereich ist die Schnappfedereinrichtung 6 mit dem Kupplungselement 2 axial gekoppelt. The snap spring device 6 is with a radially inner edge region, directly or indirectly, axially on the hub body 22 or the crankshaft 12 supported. With a radially outer edge region is the snap spring 6 axially with the actuating element 8th coupled. Between the radially inner and the radially outer edge region is the snap spring device 6 with the coupling element 2 axially coupled.

Die Betätigung der Schnappfedereinrichtung 6 erfolgt über das Betätigungselement 8, dem vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Kulissenstifte 11 zugeordnet sind. In 1 greift der Kulissenstift 11 in die Kulissenbahn 15 ein, die axial versetzt zu der Kulissenbahn 14 angeordnet ist. The operation of the snap spring device 6 takes place via the actuating element 8th , preferably a plurality of circumferentially evenly distributed guide pins 11 assigned. In 1 engages the scenery pin 11 in the slide track 15 a, which is axially offset from the slide track 14 is arranged.

Über die Weiche 13 kann der Kulissenstift 11 bei einer Drehrichtungsumkehr der Kurbelwellenriemenscheibe 20 in die jeweils andere Kulissenbahn umgeleitet werden. Zu diesem Zweck sind die Kulissenbahnen 14, 15, wie man in Zusammenschau der 6 und 7 sieht, im Bereich der Weiche 13 radial abgesenkt. Dadurch kann der Kulissenstift 11 drehrichtungsabhängig der Weiche 13 folgend zwangsumgelenkt werden oder entsprechend der jeweiligen Endstellung der Schnappfeder 30 in seiner jeweiligen Kulissenbahn verbleiben. About the switch 13 can the backdrop pin 11 at a reversal of the direction of rotation of the crankshaft pulley 20 be redirected to the other backdrop path. For this purpose, the slide tracks 14 . 15 how to look in synopsis of 6 and 7 sees, in the area of the switch 13 lowered radially. As a result, the guide pin 11 Depending on the direction of rotation of the switch 13 following forcibly be deflected or according to the respective end position of the snap spring 30 remain in his respective slide track.

Dem Kulissenstift 11 ist eine Masse 10 zugeordnet, die auch als Fliehmasse bezeichnet wird. Die Fliehmasse ermöglicht bei einer hohen Betriebsdrehzahl der Kurbelwellenriemenscheibe unter Fliehkraftwirkung ein radiales Ausspuren des Kulissenstifts 11 aus der jeweiligen Kulissenbahn 14, 15. Dadurch kann Verschleiß und das Auftreten eines unerwünschten Schleppmoments durch Reibung des Kulissenstifts in der Schaltkulisse 7 vermieden werden. The scenery pin 11 is a crowd 10 assigned, which is also referred to as flyweight. The flyweight allows at a high operating speed of the crankshaft pulley under centrifugal force a radial Ausspuren the sliding pin 11 from the respective slide track 14 . 15 , As a result, wear and the occurrence of undesirable drag torque due to friction of the sliding pin in the shift gate 7 be avoided.

Die erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe 20 kann mit Hilfe der Schnappfedereinrichtung 6 auf besonders einfache Art und Weise passiv durch eine Drehrichtungsumkehr des Startergenerators betätigt werden. Durch Betätigen der Schnappfedereinrichtung 6 mittels der Kulissenstifte 11 kann die Kupplung 30 bei einer Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe 20 geschlossen werden, wodurch die Riemenspur 4 fest mit der Kurbelwelle 12 verbunden wird. Darüber hinaus kann die Kupplung 30 durch Betätigen der Schnappfedereinrichtung 6 geöffnet werden, wodurch die Riemenspur 4 gegengerichtet zum Drehsinn der Kurbelwelle 12 unabhängig von dieser drehen kann. Dabei ermöglicht die Weiche 13 der Schaltkulisse 7 einen Wechsel zwischen den Kulissenbahnen 14 und 15. The crankshaft pulley according to the invention 20 Can with the help of snap spring device 6 be operated in a particularly simple manner passively by reversing the direction of rotation of the starter generator. By pressing the snap spring device 6 by means of the guide pins 11 can the clutch 30 at a reversal of the direction of rotation of the pulley 20 be closed, eliminating the belt trace 4 firmly with the crankshaft 12 is connected. In addition, the clutch can 30 by actuating the snap spring device 6 to be opened, eliminating the belt trace 4 counteracted to the direction of rotation of the crankshaft 12 can rotate independently of this. The switch allows this 13 of the shift gate 7 a change between the gateways 14 and 15 ,

In den 1 bis 3 ist die Kupplung 30 in ihrer Öffnungsstellung dargestellt, in welcher die beiden Kupplungselemente 1 und 2 voneinander beabstandet sind. Die Federeinrichtung 5 ist gespannt. Die Öffnungsstellung der Kupplung 30 dient zur Darstellung der Betriebsart Standklimatisierung. In the 1 to 3 is the clutch 30 shown in its open position, in which the two coupling elements 1 and 2 spaced apart from each other. The spring device 5 is curious. The open position of the coupling 30 serves to display the operating mode stationary air conditioning.

In 4 ist die Kupplung 30 geschlossen und die beiden Kupplungselemente 1 und 2 greifen formschlüssig ineinander, um die Riemenspur 4 drehfest mit der Kurbelwelle 12 zu verbinden. Die geschlossene Kupplung dient zur Darstellung der Betriebszustände Generatorbetrieb, wobei die Kurbelwelle 12 den Startergenerator antreibt, sowie Generatorstart, wobei der Startergenerator die Kurbelwelle 12 antreibt. In 4 is the clutch 30 closed and the two coupling elements 1 and 2 engage in a form-fitting manner to the belt track 4 non-rotatable with the crankshaft 12 connect to. The closed clutch is used to represent the operating conditions generator operation, the crankshaft 12 the starter generator drives, as well as generator start, wherein the starter generator, the crankshaft 12 drives.

In den 1 und 2 ist der Kulissenstift 11 in die Kulissenbahn 15 eingespurt, so dass die Kupplung 30 offen gehalten wird. Wenn sich der Kulissenstift 11 in 2 in der Kulissenbahn 15 nach oben bewegt, erfolgt keine Umschaltung der Kupplung 30. Bei einer Drehrichtungsumkehr, das heißt, wenn der Kulissenstift 11 in 2 in der Kulissenbahn 15 nach unten bewegt wird, dann bewirkt die Weiche 13 ein Umschalten der Kupplung. Durch die Drehrichtungsumkehr wird der Kulissenstift 11 aus der Kulissenbahn 15 über die Weiche 13 in die Kulissenbahn 14 gezwungen und dieser Wechsel des Kulissenstifts 11 in die Kulissenbahn 14 bewirkt ein Umschalten, das heißt Schließen der Kupplung 30 durch die Schnappfedereinrichtung 6. In the 1 and 2 is the scenery pin 11 in the slide track 15 meshed, so the clutch 30 kept open. When the scenery pin 11 in 2 in the slide track 15 moved upward, there is no switching of the clutch 30 , At a reversal of rotation, that is, when the scenery pin 11 in 2 in the slide track 15 is moved down, then causes the switch 13 a switching of the clutch. The reversal of the direction of rotation becomes the guide pin 11 from the slide track 15 over the switch 13 in the slide track 14 forced and this change of scenery pin 11 in the slide track 14 causes a switching, that is closing the clutch 30 through the snap spring device 6 ,

In 3 befindet sich der Kulissenstift 11 fliehkraftbedingt nicht in Eingriff mit einer der Kulissenbahnen 15, 14. Der Kulissenstift 11 ist aufgrund seiner Fliehmasse 10 drehzahlbedingt ausgespurt. In 3 is the scenery pin 11 Due to centrifugal force not in engagement with one of the slide tracks 15 . 14 , The scenery pin 11 is due to its flyweight 10 spaced due to speed.

In 4 ist die Kupplung 30 ist geschlossen. Durch die umgeschnappte Schnappfedereinrichtung 6 wird die Kupplung 2 geschlossen gehalten. Der Kulissenstift 11 ist in die Kulissenbahn 14 eingespurt oder ausgespurt.In 4 is the clutch 30 is closed. Through the umgeschnappen snap spring device 6 will the clutch 2 kept closed. The scenery pin 11 is in the slide track 14 meshed or speared out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kupplungselement coupling member
22: Kupplungselement coupling member
33: Federeinrichtung spring means
44: Riemenspur belt track
55: Federeinrichtung spring means
66: Schnappfedereinrichtung Snap spring device
77: Schaltkulisse shift gate
88th: Betätigungselement actuator
99: Kulissenfedereinrichtung Setting spring device
1010: Masse Dimensions
1111: Kulissenstift link pin
1212: Kurbelwelle crankshaft
1313: Weiche switch
1414: Kulissenbahn link path
1515: Kulissenbahn link path
1818: Befestigungsflansch mounting flange
2020: Kurbelwellenriemenscheibe Crankshaft pulley
2222: Nabenkörper hub body
2525: Flanschteil flange
2626: Gummispur rubber track
2828: Lagereinrichtung Storage facility
3030: Kupplung clutch
4141: Hebelfeder lever spring
4242: Hebelfeder lever spring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011013478 A1 [0002]

Claims

Pulley arrangement for transmitting a torque between a shaft ( 12 ) and a belt drive, with a clutch ( 30 ), characterized in that the pulley arrangement comprises a snap-spring device ( 6 ) for switching the clutch ( 30 ) between an open position and a closed position.

Pulley arrangement according to claim 1, characterized in that the snap spring device ( 6 ) at least one lever spring ( 41 . 42 ).

Pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the snap spring device ( 6 ) axially fixed to the shaft ( 12 ) is stored.

Pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the snap spring device ( 6 ) with a radially inner edge region axially on the shaft ( 12 ) is supported, that the snap spring device ( 6 ) between two metastable states, around the open position and the closed position of the clutch ( 30 ).

Pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an actuating element ( 8th ) of the coupling ( 30 ) at a radially outer edge region of the snap-spring device ( 6 ) attacks.

Pulley assembly according to claims 4 and 5, characterized in that a rotationally fixed to the shaft ( 12 ) connected coupling element ( 2 ) between the radially inner and the radially outer edge region with the snap spring device ( 6 ) is coupled.

Pulley arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the actuating element ( 8th ) of the coupling ( 30 ) with at least one guide pin ( 11 ), which has a shift gate ( 7 ) assigned.

Pulley arrangement according to claim 7, characterized in that the shift gate ( 7 ) is fixed to the housing or fixed.

Pulley arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the guide pin ( 11 ) a mass ( 10 ), which under centrifugal force a movement of the sliding pin ( 11 ) from at least one slide track ( 14 . 15 ).

Pulley arrangement according to claim 9, characterized in that the guide pin ( 11 ) by a gate spring device ( 9 ) in the slide track ( 14 . 15 ) is biased into it.