DE102014217740A1

DE102014217740A1 - Riemenscheibenanordnung mit als Kupplung wirkender Rückdrehkulisse für Start-Stopp-Systeme

Info

Publication number: DE102014217740A1
Application number: DE201410217740
Authority: DE
Inventors: Oswald Friedmann; Dominik Hans; Martin Vornehm; Wolfgang Haas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: DE102014217740B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung zur Verbindung mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Riemenscheibe und einer Kupplungseinrichtung, wobei die Kupplungseinrichtung ein drehfest mit der Riemenscheibe verbundenes erstes Kupplungsteil und ein drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares zweites Kupplungsteil aufweist, wobei zumindest eines der beiden Kupplungsteile in einem Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung derart mit einer Kulissenführung zusammenwirkt, dass die Kupplungsteile, in Abhängigkeit einer Relativverdrehung von der Riemenscheibe zur Kurbelwelle, durch eine durch die Kulissenführung vorgegebene Stellbewegung, drehfest miteinander verbindbar oder voneinander entkoppelbar sind, wobei die Kulissenführung zumindest in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung derart mit den drehfest miteinander verbundenen ersten und dem zweiten Kupplungsteilen formschlüssig verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe durch die Kulissenführung übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung zur Verbindung (Drehverbindung) mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie einem PKW, LKW, Bus oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug, mit einer Riemenscheibe, welche Riemenscheibe in einem Betriebszustand über einen Riemen mit Nebenaggregaten, wie einem Klimakompressor einer Klimaanlage, verbunden ist und, bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine, zum Antrieb der Kurbelwelle, von einem Startergenerator angetrieben ist, und einer Kupplungseinrichtung, wobei die Kupplungseinrichtung ein drehfest mit der Riemenscheibe verbundenes erstes Kupplungsteil und ein drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares zweites Kupplungsteil aufweist, wobei zumindest eines der beiden Kupplungsteile in einem Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung derart mit einer Kulissenführung zusammenwirkt, dass die Kupplungsteile, in Abhängigkeit einer Relativverdrehung von der Riemenscheibe zur Kurbelwelle, durch eine durch die Kulissenführung vorgegebene Stellbewegung, drehfest miteinander verbindbar oder voneinander entkoppelbar sind.
Auch ist eine Kupplungseinrichtung vorhanden, wobei die Kupplungseinrichtung ein drehfest mit der Riemenscheibe verbundenes erstes Kupplungsteil und ein drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares (und im Betriebszustand auch verbundenes) zweites Kupplungsteil aufweist, wobei zumindest eines der beiden Kupplungsteile in einem Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung derart mit einer Kulissenführung zusammenwirkt, dass die Kupplungsteile, in Abhängigkeit einer Relativdrehzahl zwischen der Riemenscheibe und der Kurbelwelle, durch eine durch die Kulissenführung vorgegebene Stellbewegung, drehfest miteinander verbindbar oder voneinander entkoppelbar sind.
Form- und kraftschlüssig wirkende Kupplungen, wobei, wie ob genannt, in der Riemenscheibe eine Kupplung/Trennkupplung integriert ist, sind bereits aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen bekannt.
In der DE 20 2011 051 979 U1 ist beispielsweise eine schaltbare Kupplung als Riemenscheibenkupplung ausgeführt, wobei durch eine Betätigungsvorrichtung eine Klauenkupplung einbzw. ausgespurt wird. Beim Einspuren wird ein direkter, spielbehafteter Formschluss zwischen einer Antriebswelle und einer Riemenscheibe hergestellt.
In der DE 10 2012 220 719 A1 wird weiterhin eine Riemenscheibe beschrieben, in der durch einen Aktor eine spielbehaftete Klauenkupplung betätigt wird. Die Klauenkupplung ist dabei zwischen einer Antriebswelle und einem Planetengetriebe in einer Riemenscheibe angeordnet.
Weiterhin sind auch noch die DE 31 27 395 A1 , die DE 10 2012 230 732 A1 , die DE 10 2012 212 171 A1 , die DE 10 2010 054 336 A1 und die DE 10 2005 041 461 A1 bekannt, in denen jeweils Reibungskupplungen beschrieben sind, die mittels hydraulischer oder elektromotorischer Betätigung aktuierbar sind. Die Führungen der hierin verwendeten Reibungselemente (Lamellen, Anpressplatten) sind ebenfalls spielbehaftet geführt.
Diese genannten Ausführungen haben jedoch allesamt den Nachteil, dass zur Betätigung der jeweiligen Kupplung stets ein separater Aktor erforderlich ist, der die Bauteilanzahl und die Komplexität der jeweiligen Riemenscheibenanordnung wesentlich erhöht. Zudem haben spielbehaftete Kupplungen bekanntermaßen das Problem, dass sie bei einem ungleichförmigen Momenteneintrag, wie er üblicherweise bei Verbrennungskraftmaschinen vorhanden ist, zum Rasseln neigen.
In der DE 10 2012 211 679 A1 ist weiterhin eine Riemenscheibenanordnung zur Verbindung mit einer Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, offenbart. Diese weist eine Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten, ein Kupplungselement, insbesondere eine Klaue einer Klauenkupplung, zum Öffnen und/oder Schließen einer Riemenscheibenkupplung zum Kuppeln der Antriebswelle mit der Riemenscheibe, einen mit dem Kupplungselement gekoppelten Kulissenstift zum Bewegen des Kupplungselements in einer Betätigungsrichtung des Kupplungselements und eine Kulissenführung, in welcher der Kulissenstift bei einer Bewegung in Umfangsrichtung relativ zur Kulissenführung zwischen einer Schließposition, in welcher die Riemenscheibenkupplung geschlossen ist, und einer Offenposition, welcher die Riemenscheibenkupplung geöffnet ist, bewegbar ist, aufweist. Der Kulissenstift ist dabei derart mit dem Kupplungselement gekoppelt, dass der Kulissenstift bei einer Drehung des Kupplungselements in einer Antriebsrichtung der Antriebswelle in der Schließposition oder der Offenposition verbleibt und bei einer Drehung des Kupplungselements entgegen der Antriebsrichtung der Antriebswelle zwischen der Schließposition und der Offenposition wechselt. Somit ist eine abkoppelbare Riemenscheibe beschrieben, die durch Rückwärtsdrehung der Riemenscheibe aktuiert wird. Beim Rückwärtsdrehen greift ein Freilauf, wodurch bewirkt wird, dass eine spielfreie Klauenkupplung durch einen Kulissenmechanismus betätigt wird. Diese Ausführung hat jedoch wiederum den Nachteil, dass die Riemenscheibe einen relativ aufwändig zu realisierenden Freilauf, mindestens eine Feder zum Schließen der Kupplung sowie zwei Lager benötigt, wodurch die Kupplung entsprechend aufwändig ausgestaltet ist und daher kostenintensiv herzustellen ist.
In der DE 10 2004 060 991 A1 ist darüber hinaus ein Planetengetriebe mit den Komponenten Gehäuse, Sonnenrad, Hohlrad, Steg mit Planetenrädern, zwei bezüglich Öffnen und Schließen entgegengesetzt wirkenden Kupplungseinheiten K1 und K2 einer Kupplung, sowie einem Kupplungsbetätigungselement offenbart, wobei eine erste Komponente einen ersten Getriebeanschluss bildet und mit der Antriebswelle eines ersten Antriebsaggregats, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors, verbindbar ist, und eine zweite Komponente einen zweiten Getriebeanschluss bildet, der vorzugsweise eine Riemenscheibe umfasst, wobei die erste und zweite Komponente durch die Kupplungseinheiten K1 oder K2 kraftschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei das Kupplungsbetätigungselement eine Kulissenscheibe mit einer Nut und einen in der Nut der Kulissenscheibe geführten Pin umfasst, wobei Kulissenscheibe und Pin relativ zueinander in einem begrenzten Winkel verdrehbar sind. Daher ist auch aus der DE 10 2004 060 991 A1 eine Riemenscheibe bekannt, wobei die Schaltung des Planetengetriebes über einen Kulissenmechanismus realisiert ist, der wiederum zwei Reibungskupplungen betätigt. In anderen Worten ausgedrückt schaltet ein einzelner Stift, der in einer Kulissenbahn läuft, wechselseitig zwei Lamellenkupplungen. Dabei wird das Planetengetriebe von einem 1:1-Übersetzungsbetrieb in einem Untersetzungsbetrieb (z.B. 3:1) umgeschaltet. Ein Standklimabetrieb, bei dem die Kurbelwelle steht und die Riemenscheibe rotiert ist dabei jedoch nicht darstellbar. In einigen Ausführungsbeispielen bewegt sich der Stift in radialer Richtung, was sich jedoch nachteilig auf die Unwucht des Bauteils auswirken kann.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine kuppelbare Riemenscheibenanordnung zur Verfügung zu stellen, die möglichst unwuchtfrei sowie leise laufend ausgestaltet sein soll und kostengünstig herstellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kulissenführung zumindest in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung derart mit den drehfest miteinander verbundenen, ersten und dem zweiten Kupplungsteilen formschlüssig verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe durch die Kulissenführung übertragbar ist.
Dadurch ist es möglich, die bisher nur als Stellvorrichtung genutzte Kulissenstruktur auch unmittelbar als Übertragungselement in die Kupplung mit zu integrieren, wodurch der Aufbau der Riemenscheibenanordnung, insbesondere der Kupplungseinrichtung wesentlich vereinfacht wird. Beispielsweise, wenn die Kulissenführung unmittelbar als Teil des ersten Kupplungsteils ausgeführt ist, d.h. drehfest mit dem ersten Kupplungsteil verbunden ist, kann das zweite Kupplungsteil unmittelbar in die Kulissenführung eingreifen, um somit das erste Kupplungsteil zwischen der ausgekuppelten und einer eingekuppelten Stellung hin und her zu bewegen. Alternativ dazu kann die Kulissenführung natürlich auch als Teil des anderen, des zweiten Kupplungsteils ausgestaltet sein. Insbesondere die bisher relativ aufwändig gestaltete Verbindung zwischen der Kulissenführung und des jeweiligen Kupplungsteils fällt demnach komplett weg. Neben den Herstellungskosten reduziert sich deshalb auch der Montageaufwand einer solchen Riemenscheibenanordnung.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
So ist es auch von Vorteil, wenn die Kulissenführung (insbesondere die Führungsgeometrie der Kulissenführung) unmittelbar in dem ersten oder dem zweiten Kupplungsteil, etwa in einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche des jeweiligen Kupplungsteils, integriert ist. Dadurch kann die Kulissenführung unmittelbar integral mit einem der Kupplungsteile ausgestaltet sein. Die Führungsgeometrie der Kulissenführung kann bspw. durch ein Nutfräsverfahren in das jeweilige Kupplungsteil eingebracht sein, so dass die Kulissenführung stoffschlüssig mit einem der Kupplungsteile verbunden ist. Ist die Kulissenführung bspw. in dem ersten Kupplungsteil integriert, so kann die Kulissenführung als ein ringförmiges Element (d.h. ein Außenring) ausgestaltet sein, das an einer Innenumfangsfläche die Führungsgeometrie aufweist. Ist die Kulissenführung alternativ dazu in dem zweiten Kupplungsteil integriert, so kann die Führungsgeometrie vorzugsweise an einer Außenumfangsfläche des zweiten Kupplungsteils integriert sein.
Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn zumindest ein Schaltelement, wie ein Führungsstift, drehfest in dem ersten Kupplungsteil oder dem zweiten Kupplungsteil gelagert ist, wobei das zumindest eine Schaltelement in der dann an dem anderen der beiden Kupplungsteile angeordnete Kulissenführung geführt ist. Dadurch ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem einen und dem anderen Kupplungsteil besonders einfach ausgestaltbar. Bspw. ist das Schaltelement in dem ersten Kupplungsteil drehfest gelagert und die Kulissenführung in/an dem zweiten Kupplungsteil drehfest gehalten und die beiden Kupplungsteile können auf einfache Weise miteinander verbunden und getrennt werden, indem das Schaltelement die jeweilig beabsichtigte Position in der Kulissenführung entlang der Führungsgeometrie einnimmt. Alternativ dazu können das Schaltelement und die Kulissenführung jeweils auch in dem anderen der beiden Kupplungsteile angeordnet sein. Dann wäre das Schaltelement in dem zweiten Kupplungsteil drehfest gelagert und die Kulissenführung in/an dem ersten Kupplungsteil drehfest gehalten und die beiden Kupplungsteile können wieder auf einfache Weise miteinander verbunden und getrennt werden, indem das Schaltelement die jeweilig beabsichtigte Position in der Kulissenführung entlang der Führungsgeometrie einnimmt. Die Führungsgeometrie ist so ausgestaltet, dass sich das Schaltelement in einer ausgekuppelten Stellung in einem nicht formschlüssig mit der Kulissenführung verbundenen Stellung befindet und in einer eingekuppelten Stellung formschlüssig (d.h. drehfest) mit der Kulissenführung verbunden ist.
Erstreckt sich die Kulissenführung weiterhin entlang eines Umfangs der Kupplungseinrichtung im Wesentlichen ringförmig, so ist die Kulissenführung besonders platzsparend anordenbar und dadurch kann eine besonders kompakte Riemenscheibenanordnung zur Verfügung gestellt werden.
Zweckmäßig ist es auch, wenn die Kulissenführung eine entlang eines Umfangs durchgehend verlaufende Leerlaufspur (auch als Standklima-Spur bezeichenbar) aufweist, in die in einer ausgekuppelten Stellung der Riemenscheibenanordnung das zumindest eine Schaltelement gleitend und frei verschiebbar gelagert ist, wobei das erste Kupplungsteil von dem zweiten Kupplungsteil entkoppelt ist. Dadurch ist es besonders einfach möglich, die Kupplung in einem Standklimabetrieb / einer Standklimatisierung des Fahrzeuges geöffnet / in der ausgekurbelten Stellung zu halten. Denn in der ausgekuppelten Stellung ist es meist nötig, obwohl die Kurbelwelle steht (bspw. durch ein Start-Stopp-System verursacht), dass dennoch die Klimaanlage des Fahrzeuges und somit der Klimakompressor, der unmittelbar über die Riemenscheibe angetrieben ist, kontinuierlich angetrieben werden soll. Daher braucht die Riemenscheibenkupplung zwar kein Drehmoment an die Kurbelwelle weitergeben, es muss aber gewährleistet sein, dass die Riemenscheibe unabhängig von der Kurbelwelle drehen kann, damit ein weiterhin ebenfalls an dem Riemen angeordneter Generator die Klimaanlage antreiben kann. Somit kann in der besagten ausgekuppelten Stellung das Schaltelement einfach um die Leerlaufspur herum rotieren, ohne dass es zu einer drehfesten/ formschlüssigen Verbindung der beiden Kupplungsteile kommt.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin auch von Vorteil, wenn die Kulissenführung entlang des Umfangs wenigstens einen Anschlagbereich aufweist, in dem das zumindest eine Schaltelement in zumindest einer eingekuppelten Stellung der Riemenscheibenanordnung, zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe, formschlüssig gehalten ist. Dadurch ist die eingekuppelte Stellung wiederum besonders einfach umsetzbar. Das Schaltelement liegt in der eingekuppelten Stellung einfach an einem Anschlag des Anschlagsbereiches an, wobei der Anschlag entlang des Umfangs wirkt. Kommt es in der zuvor beschriebenen ausgekuppelten Stellung zu keinem Momentenfluss vom Startergenerator zur Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, kann es nun in einer ersten eingekuppelten Stellung zur Drehmomentübertragung vom Startergenerator auf die Riemenscheibe zur Kurbelwelle kommen, etwa bei einem Motorstart und/oder bei einem Boostbetrieb. Über den Startergenerator wird dabei die Riemenscheibe über dem Riemen angetrieben und das Drehmoment durch die geschlossene Kupplung unmittelbar an die Kurbelwelle weitergegeben, so dass diese angetrieben wird. In einer zweiten durch diesen Anschlagbereich erreichbaren eingekuppelten Stellung, ist weiterhin ein Generatorbetrieb umsetzbar, wobei der mit der Riemenscheibe über den Riemen verbundene Generator dann, während dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und der Drehbewegung der Kurbelwelle, angetrieben wird. Dadurch findet der Momentenfluss dann von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine zum Startergenerator hin statt. Zwischen der ausgekuppelten Stellung und den eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung, d.h. zwischen der Leerlaufspur und dem Anschlagbereich wird durch eine Relativverdrehung der Riemenscheibe gegenüber der Kurbelwelle hin- und hergeschalten, sodass das Schaltelement zwischen der Leerlaufspur und dem Anschlagbereich hin und her bewegt wird. Drehen sich sowohl Kurbelwelle als auch Riemenscheibe mit gleicher Drehzahl kann die Riemenscheibe verlangsamt oder beschleunigt werden oder alternativ dazu die Kurbelwelle verlangsamt oder beschleunigt werden, sodass einer der oben genannten Schaltvorgänge umgesetzt wird. Dadurch kann das Umschalten drehzahlabhängig stattfinden. Steht die Kurbelwelle und die Riemenscheibe dreht sich, kann eine Drehumkehr der Riemenscheibe einen der oben genannten Schaltvorgänge bewirken.
In diesem Zusammenhang ist es besonders von Vorteil, wenn der wenigstens eine Anschlagbereich in axialer und/oder radialer Richtung versetzt zu der Leerlaufspur anschließt und/oder der wenigstens eine Anschlagbereich über eine Weichenstruktur, etwa sich in axialer Richtung und/ oder sich in radialer Richtung erstreckender Führungsrampen, mit der Leerlaufspur verbunden ist, wobei das zumindest eine Schaltelement bei der beim Ein- und/oder Auskuppeln verursachten Relativverdrehung zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe zwischen der Leerlaufspur und dem Anschlagbereich hin- und her bewegbar ist. Dadurch ist die Verbindung zwischen dem Anschlagbereich und der Leerlaufspur besonders einfach ausgestaltbar.
Zweckmäßig ist es zudem, wenn eine Fliehkraftsperre mit der Kulissenführung zusammenwirkt, wobei die Fliehkraftsperre derart ausgestaltet ist, dass sie in einer eingekuppelten Stellung bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl der Riemenscheibe, den ersten und den zweiten Kupplungsteil direkt drehfest miteinander verbindet. Durch eine solche zusätzliche Fliehkraftsperre kann nach einem Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine (d.h. in einem Vorgang, bei dem die Riemenscheibe Drehmoment auf die Kurbelwelle überträgt) bei einer bestimmten Drehzahl, etwa nach Erreichen der Startdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine, die Fliehkraftsperre aktiviert werden. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, dass das Schaltelement nach Erreichen der Startdrehzahl von einem ersten Anschlag des Anschlagbereiches zu einem zweiten Anschlag des Anschlagbereiches verschoben werden muss. Die Fliehkraftsperre dient dann unmittelbar/direkt als Übertragungselement. Dadurch wird ein spielfreies Umschalten zwischen den einzelnen eingekuppelten Stellungen besonders einfach ermöglicht.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine Schaltelement in radialer Richtung mittels eines Federelementes, etwa einer Schraubenfeder, einer Wellfeder oder einem federnden Stift, abgestützt ist, wobei das zumindest eine Schaltelement in Federkraftwirkrichtung in die Kulissenführung gedrückt ist. Dadurch ist gewährleistet, dass das Schaltelement stets in Verbindung mit der Kulissenführung ist und die beiden Kupplungsteile stets über die Führungsgeometrie mit der Kulissenführung zusammenwirken.
Insbesondere ist es auch von Vorteil, wenn das erste Kupplungsteil und/oder das zweite Kupplungsteil in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind. Dadurch, wenn es zu einem Bewegen des Schaltelementes von der Leerlaufspur in den Anschlagbereich kommt, kann das entweder mit der Kulissenführung oder mit dem Schaltelement drehfest verbundene Kupplungsteil unmittelbar auf einfache Weise verschoben werden, ohne dass die drehfeste Anbindung des jeweiligen Kupplungsteils an der Riemenscheibe bzw. der Kurbelwelle gelöst werden muss. Dadurch wird die benötigte Bauteilanzahl weiter reduziert.
In anderen Worten ist erfindungsgemäß eine Riemenscheibe mit integrierter Trennkupplung für Start-Stop-Systeme (Standklimatisierung) vorgestellt. Aus dem Stand der Technik sind Riemenscheiben mit form- oder kraftschlüssigen Kupplungen bekannt. Diese weisen den Nachteil auf, dass sie entweder einen Aktor oder einen Freilauf benötigen oder bei kulissengesteuerten Vorrichtungen Unwucht aufweisen. Es wird eine verbesserte Riemenscheibenkupplung mit Rückdreh-Stift-Kulissenbetätigung zur Klimatisierung bei stehendem Motor beschrieben, bei der die Kuppelfunktion mit Hilfe eines oder mehrerer in einer Kulissenbahn gleitenden Stifte realisiert wird. Durch eine Änderung der Dreh-, bzw. Gleitrichtung der Stifte gegenüber der Kulisse kann die Riemenscheibe an die Kurbelwelle an- oder abgekuppelt werden. Die Kulisse dient also selbst als formschlüssige Kupplung und nicht als Betätigungselement für eine Kupplung. Es können zwei Entkoppler in der Riemenscheibe vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert, wobei hierin verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei der Schnitt entlang einer Ebene durchgeführt ist, in der die Drehachse der Riemenscheibenanordnung verläuft und wobei das erste Kupplungsteil mindestens ein Schaltelement aufnimmt, das mit der an dem zweiten Kupplungsteil angeordneten Kulissenführung zusammenwirkt,
2 eine isometrische Darstellung der in 1 bereits dargestellten, in Längsrichtung geschnittenen Riemenscheibenanordnung,
3 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung nach einer zweiten Ausführungsform, wobei der Schnitt entlang einer Ebene durchgeführt ist, in der auch die Drehachse der Riemenscheibenanordnung liegt, und wobei sich diese Ausführungsform von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass die Kulissenführung an dem zweiten Kupplungsteil angeordnet ist,
4 eine isometrische Darstellung der in 3 bereits dargestellten, in Längsrichtung geschnittenen Riemenscheibenanordnung,
5 eine Vorderansicht der in den 3 und 4 dargestellten Riemenscheibenanordnung, wobei hierin insbesondere die Anlage der Schaltelemente entlang des Umfangs veranschaulicht ist,
6 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung gemäß einer weiteren, dritten Ausführungsform, wobei die Kulissenführung wiederum an dem zweiten Kupplungsteil angeordnet ist und die Kupplungseinrichtung in einer ausgekuppelten Stellung befindlich ist, in der eine Fliehkraftsperre in einem deaktivierten Zustand befindlich ist,
7 eine Vorderansicht der in 6 dargestellten Riemenscheibenanordnung, wobei ein Viertelteilkreisabschnitt der Riemenscheibenanordnung dargestellt ist und ein Detailausschnitt veranschaulicht, wie die Schaltelemente in der ausgekuppelten Stellung relativ zur Kulissenführung positioniert sind.
8 eine Längsschnittdarstellung der Riemenscheibenanordnung nach 6, wobei die Riemenscheibenanordnung nun in einer eingekuppelten Stellung dargestellt ist, d.h. in einem Zustand, in dem das zumindest eine Schaltelement in einem Anschlagsbereich der Kulissenführung eingreift und zudem die Fliehkraftsperre aktiviert ist und formschlüssig in die Kulissenführung eingreift,
9 eine Vorderansicht der Riemenscheibenanordnung nach den 6 bis 8, wobei ein Viertelteilkreisabschnitt der Riemenscheibenanordnung dargestellt ist und insbesondere die Anlage der Schaltelemente an einem Anschlagbereich in einer eingekuppelten Stellung gut zu erkennen ist,
10 eine isometrische Darstellung eines Abschnitts einer Kulissenführung, wie sie in den beiden Ausführungsformen nach den 3 bis 9 einsetzbar ist, wobei die Kulissenführung als Außenring ausgebildet ist und die Führungsgeometrie der Kulissenführung in einer Innenumfangsfläche dieses Außenrings eingebracht ist,
11 eine isometrische Darstellung eines Abschnittes einer Kulissenführung, wie sie in der Ausführungsform nach den 1 und 2 einsetzbar ist, wobei diese Kulissenführung als ein Innenring ausgestaltet ist und die Führungsgeometrie der Kulissenführung in einer Außenumfangsfläche dieses Innenrings eingebracht ist,
12 eine isometrische Darstellung eines Abschnittes einer Kulissenführung, wie sie in den Ausführungsformen der Riemenscheibenanordnung nach den 1 bis 9 einsetzbar ist wobei die Kulissenführung mit einer Fliehkraftsperrenaufnahme verbunden ist, in welche Fliehkraftsperrenaufnahme eine Fliehkraftsperre eingreift,
13 eine Draufsicht auf die Umfangsfläche der in 12 dargestellten Kulissenführung, wobei schematisch die Positionierung der Fliehkraftsperre (Rechteck) sowie des Schaltelementes (Kreis) in der ausgekuppelten Stellung, kurz vor dem Verschieben des Schaltelementes in den Anschlagbereich und somit in die ersten/zweite eingekuppelte Stellung, dargestellt ist,
14 eine Draufsicht auf die Umfangsfläche der in 12 dargestellten Kulissenführung, wobei schematisch die Positionierung der Fliehkraftsperre (Rechteck) sowie des Schaltelementes (Kreis) an einer Zwischenposition auf dem Verschiebeweg zwischen der ausgekuppelten Stellung und der ersten/zweite eingekuppelte Stellung, dargestellt ist,
15 eine Draufsicht auf die Umfangsfläche der in 12 dargestellten Kulissenführung, wobei schematisch die Positionierung der Fliehkraftsperre (Rechteck) sowie des Schaltelementes (Kreis) in der ersten eingekuppelten Stellung dargestellt ist, wobei die Fliehkraftsperre formschlüssig in die Fliehkraftsperrenaufnahme eingereift,
16 bis 25 mehrere, schematische Längsschnittdarstellungen durch weitere Ausführungsformen der Riemenscheibenanordnung, in denen unterschiedlich ausgeführte Dämpfungselemente und Schwingungstilger mit den jeweiligen Kupplungsteilen (erstes und/oder zweites Kupplungsteil) drehfest verbunden sind, und
26 eine isometrische Darstellung eines Abschnittes einer weiteren Ausführung der Kulissenführung wie sie in der Ausführungsform nach den 1 und 2 einsetzbar ist, in Ergänzung zu der Ausführung in 11, wobei diese Kulissenführung ein Zusammenwirken der Riemenscheibe mit einem vor- oder rückwärts arbeitenden Klimakompressor ermöglicht.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 bis 26 sind verschiedene Ausführungsfomen der erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung 1 dargestellt. Die Riemenscheibenanordnung 1 dient zur Drehverbindung einer Riemenscheibe 2 mit einer Kurbelwelle. Die Kurbelwelle ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt und ist vorzugsweise eine Antriebswelle einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), etwa eines Dieselmotors oder eines Ottomotors. Neben der Riemenscheibe 2 umfasst die Riemenscheibenanordnung 1 eine Kupplungseinrichtung 3, wobei die Kupplungseinrichtung 3 ein drehfest mit der Riemenscheibe 2 verbundenes erstes Kupplungsteil 4 und ein drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares und im Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung mit der Kurbelwelle auch verbundenes zweites Kupplungsteil 5 aufweist. Zumindest eines der beiden Kupplungsteile 4 und 5 wirkt in einem Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung 1 (d.h. einem Zustand, in dem die Riemenscheibenscheibenanordnung 1 vollständig und drehfest an der Kurbelwelle montiert ist) derart mit einer Kulissenführung 6 zusammen, dass die beiden Kupplungsteile 4 und 5, in Abhängigkeit einer Relativdrehzahl zwischen der Riemenscheibe 2 und der Kurbelwelle, durch eine durch die Kulissenführung 6 vorgegebene Stellbewegung, drehfest miteinander verbindbar und/oder voneinander entkoppelbar sind. Erfindungsgemäß ist die Kulissenführung 6 zumindest in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 3 derart mit den drehfest miteinander verbundenen ersten und dem zweiten Kupplungsteilen 4, 5 formschlüssig verbunden, dass ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe 2 durch die Kulissenführung 6 übertragbar ist/ übertragen wird.
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Riemenscheibenanordnung 1 dargestellt. Wie in 1 weiterhin zu erkennen ist, ist in dieser Ausführungsform die Kulissenführung 6 integral (d.h. stofflich verbunden) mit dem zweiten Kupplungsteil 5 ausgestaltet. Das zweite Kupplungsteil 5 ist im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und weist auf seiner Außenumfangsfläche die Kulissenführungsgeometrie auf. Die Kulissenführung 6 ist stoffschlüssig mit dem zweiten Kupplungsteil 5 verbunden, nämlich bspw. eingedreht und/oder eingefräst, oder alternativ dazu auch durch ein Urformverfahren eingebracht. Da das zweite Kupplungsteil 5 radial innerhalb des ersten Kupplungsteils 4 angeordnet ist, kann das zweite Kupplungsteil 5 auch als Innenring bezeichnet werden.
Mit seiner Innenumfangsfläche ist das zweite Kupplungsteil 5 weiterhin drehfest mit einer Trägerhülse 7 verbunden. Gleichzeitig ist das zweite Kupplungsteil 5 aber auch in axialer Richtung zu dieser Trägerhülse 7 verschieblich gelagert. Diese Lagerung des zweiten Kupplungsteils 5 auf der Trägerhülse 7 ist über eine Kerbverzahnung zwischen einer Außenumfangsfläche der Trägerhülse 7 und der Innenumfangsfläche des zweiten Kupplungsteils 5 realisiert. Die Trägerhülse 7 ist im Wesentlichen als ringförmiger Flansch ausgeführt. Mit ihrer Innenumfangsfläche ist die Trägerhülse 7 wiederum über eine Gleitlagerhülse 8 an einem im Betriebszustand unmittelbar an der Kurbelwelle befestigten, ringförmigen Grundelement 9 gleitgelagert befestigt. In einem radial äußeren Bereich der Trägerhülse 7, welcher Bereich in radialer Richtung (d.h. in radialer Richtung der Drehachse 10 betrachtet) der Riemenscheibenkupplungsanordnung 1 weiter außen als die Kulissenführung 6 liegt, ist ein aus einem elastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Gummi hergestelltes Dämpfungselement 11 drehfest an der Trägerhülse 7 angebracht. Beispielsweise ist diese Dämpfungselement 11 mit einer Innenumfangsfläche auf einer weiteren Außenumfangsfläche der Trägerhülse 7 aufvulkanisiert. Dieses Dämpfungselement 11 ist dann wiederum mit seiner Außenumfangsfläche mit einem ringtopfförmigen Außenträger 12, drehfest verbunden. Der Außenträger 12 erstreckt sich von dort aus radial nach innen, bis er in Anlage mit dem Grundelement 9, nämlich mit einem stirnseitigen Ende des Grundelements 9 kommt. In einem Betriebszustand ist dieser Außenträger 12 dann drehfest mit dem wiederum drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Grundelement 9 befestigt. Durch diese Zwischenschaltung des Dämpfungselementes 11 zwischen der mit dem zweiten Kupplungsteil gekoppelten Trägerhülse 7 und dem mit der Kurbelwelle verbundenen Außenträger 12 werden insbesondere ruckartige Schwingungen, die im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine vermehrt auftreten können, gedämpft. Um ein kritisches Resonanzverhalten der Kurbelwelle in kritischen Drehzahlbereichen zu vermeiden, ist zudem auf einer Außenumfangsfläche des Außenträgers 12 ein Schwingungstilger 13 angebracht. Dieser Schwingungstilger 13 weist zum einen ein unmittelbar auf die Außenumfangsfläche des Außenträgers 12 aufgebrachtes und ebenfalls aus einem elastischen Kunststoffmaterial, wie Gummi, bestehendes Verbindungselement 14 auf. Dieses Verbindungselement 14 ist weiter mit einem Tilgerring 15 drehfest verbunden, wobei dieser Tilgerring 15 eine bestimmte für die Schwinungstilgung optimierte Tilgungsmasse aufweist. Durch dieses elastische Verbindungselement 14 ist der Tilgerring 15 stoßelastisch mit dem Außenträger 12 verbunden, um wiederum ruckartige Drehmomentübertragungen auszugleichen.
In die Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 greift weiterhin ein Schaltelement 16, nämlich ein Führungsstift 16 ein. Der Führungsstift 16 ist im Wesentlichen bolzenartig ausgeführt und erstreckt sich geradlinig. Der Führungsstift 16 ist entlang einer zur Drehachse 10 verlaufenden Radiallinie, d.h. in seiner Längserstreckung in radialer Richtung der Drehachse 10 ausgerichtet. Mit einem ersten stirnseitigen Ende 17 ist der Führungsstift 16 in der Führungsgeometrie/ Nutgeometrie der Kulissenführung 6 eingeschoben und mit seiner Stirnseite am ersten Ende 17 verschieblich in der Kulissenführung 6 entlang der Führungsgeometrie gelagert. An einem zweiten stirnseitigen Ende 18, das dem ersten Ende 17 gegenüberliegt, ist der Führungsstift 16 durch ein Federelement 18 abgestützt und in Richtung der Kulissenführung 6 vorgespannt. Vorzugsweise ist der Führungsstift 16 und dieses Federelement 19, was in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder ausgestaltet ist, in einer röhrenförmigen Stiftaufnahme 20 des mit der Riemenscheibe 2 drehfest verbundenen ersten Kupplungsteils 4 gelagert. Die Stiftaufnahme 20 erstreckt sich somit auch in radialer Richtung, nämlich entlang einer Radiallinie zur Drehachse 10. Die Stiftaufnahme 20 weist einen Innendurchmesser auf, der derart zu dem Außendurchmesser des Führungsstiftes 16 abgestimmt ist, dass der Führungsstift 16 in radialer Richtung verschieblich in dieser Stiftaufnahme 20 geführt ist (Schiebesitz zwischen Stiftaufnahme 20 und Führungsstift 16). Die Stiftaufnahme 20 ist vorzugsweise als Bohrung ausgestaltet.
Wie weiterhin zu erkennen ist, ist das erste Kupplungsteil 4 im Wesentlichen als ringförmiger Flansch ausgebildet, wobei ein sich in axialer Richtung erstreckender Lagerabschnitt 21 mittels eines Wälzlagers 36, hier einem Kugellager, verdrehbar zu dem Grundelement 9 abstützt und damit radial sowie axial zu dem Grundelement 9 gelagert ist. Dadurch ist das erste Kupplungsteil 4 sowie die Riemenscheibe 2 in einem ausgekuppelten Zustand / in einer ausgekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 3 relativ zur Kurbelwelle verdrehbar. Ein Lageraußenring des Wälzlagers 36 ist drehfest mit einer Innenumfangsfläche des Lagerabschnitts 21 verbunden, ein Lagerinnenring drehfest an der Außenumfangsfläche des Grundelementes 9 verbunden. An einem axialen Ende des Lagerabschnittes 21, das der Verbrennungskraftmaschine abgewandt ist, schließt ein sich in radialer Richtung erstreckender Aufnahmebereich 22 an. In diesem Aufnahmebereich 22 sind dann die bereits weiter oben beschriebenen Stiftaufnahme 20 eingebracht sowie die Führungsstifte 16 angeordnet. An einem radial äußeren Bereich ist der Aufnahmebereich 22 mit der Riemenscheibe 2 mittels Befestigungsmitteln 23, wie Schrauben oder Nieten, drehfest verbunden.
Die Kontaktstelle zwischen der Kulissenführung 6 und dem Führungsstift 16 ist von einem Schmiermedium umgeben und bspw. ölgeschmiert/ gefettet. Zu diesem Zwecke sind das zweite Kupplungsteil 5 und der Führungsstift 16 innerhalb eines Schmierraumes 24 aufgenommen. Dieser Schmierraum 24 ist durch die Trägerhülse 7, das Wälzlager 22, den Lagerabschnitt 21, den Aufnahmebereich 22 sowie einer Verschlusskappe 25 gebildet. Zur Abdichtung ist einerseits zwischen der Trägerhülse 7 und dem Aufnahmebereich 22 ein Dichtungsring angebracht, andererseits ist das Wälzlager selbst an einer dem Schmierraum 24 abgewandten Seite mittels eines Dichtelementes verschlossen. Außerdem ist die Verschlusskappe 25 radial von außen dichtend in die Stiftaufnahme 20 eingesetzt, etwa eingepresst oder eingeschraubt. Diese Verschlusskappe 25 dient als Halteelement für das den Führungsstift 16 abgewandte Ende des Federelementes 19.
In anderen Worten ist somit ein angefederter Stift, nämlich der Führungsstift 16 in einem Kulissenring, nämlich der Kulissenführung 6 verschiebbar gelagert und über, wie nachfolgend näher erläutert, Führungsstufen verschiebbar angeordnet.
In 1 sowie in 2 ist der Führungsstift 16 formschlüssig in einem Anschlagbereich der Kulissenführung 6 formschlüssig anliegend. Neben dem dargestellten Führungsstift 16 sind noch mehrere, weitere Führungsstifte 16 entlang dem Umfang des ersten Kupplungsteils 4, gemäß dem ersten Führungsstift 16 angeordnet. Jedem dieser Führungsstifte 16, die gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind, ist ein, wie besonders gut in Verbindung mit 11 zu erkennen ist, einzelner Anschlagbereich 26 zugeordnet. Vor der näheren Beschreibung dieses Anschlagbereiches 26 wird zunächst in allgemeiner Form auf die Ausgestaltung der Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 eingegangen.
Die Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 weist im Wesentlichen zwei Bereiche auf (11). Ein Bereich der Führungsgeometrie ist als Leerlaufbahn 27 ausgestaltet. Diese Leerlaufbahn 27 ist eine um den Umfang des zweiten Kupplungsteils 5 herum durchgehend verlaufende Nut. In dieser Leerlaufbahn 27 sind in der ausgekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 3 alle Führungsstifte 16 der Kupplungseinrichtung 3 zusammen frei gleitend gelagert. Die Drehrichtung der Riemenscheibe 2 relativ zu dem zweiten Kupplungsteil 5 ist so gewählt, dass sich die Führungsstifte 16 entlang der mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichneten Bewegungsrichtung in der ausgekuppelten Stellung bewegt. Dadurch gelangt der Führungsstift 16 in dieser ausgekuppelten Stellung nicht mit einer Gegenfläche, welche sich in radialer Richtung erstreckt, in Anschlag. Daher wird in dieser ausgekuppelten Stellung kein Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen 4 und 5 übertragen. Diese ausgekuppelte Stellung ist insbesondere im Falle einer Standklimatisierung geschalten, wobei die Riemenscheibe 2 angetrieben werden muss, ohne dass sich die Kurbelwelle bewegen darf. Dies ist z.B. bei einem ausgeschalteten Start-Stopp-System der Fall.
Soll die Verbrennungskraftmaschine wiederum gestartet werden, nämlich bei einem Betätigen des Start-Stopp-Systems, so ist die Kupplungsvorrichtung 3 in eine eingekuppelte Stellung zu bringen und die beiden Kupplungsteile 4 und 5 drehfest über einen Formschluss miteinander zu verbinden. Zu diesem Zwecke wird die Riemenscheibe 2 für kurze Zeit in eine der Drehrichtung in der ausgekuppelten Stellung entgegengesetzte Drehrichtung, d.h. rückwärts, gedreht. Dadurch bewegen sich die Führungsstifte 16 in der mit dem Bezugszeichen 29 versehenen zweiten Bewegungsrichtung 29 relativ zur Kulissenführung in der Leerlaufbahn 27. Dabei wird die Riemenscheibe 2 derart weit in entgegengesetzter Richtung gedreht, bis jeder der Führungsstifte 16 mit seiner Außenumfangsseite mit einer radial sowie axial zur umlaufenden Leerlaufbahn 27 verlaufenden Führungsflanke 30 eines Anschlagsbereiches 26 in Berührung gelangt. Jedem Führungsstift 16 ist dabei ein Anschlagbereich 26 zugeordnet. Die Führungsflanke 30 ist derart in dem Bewegungsweg / dem Fahrtweg der Führungsstifte 16 angeordnet, dass die Führungsstifte 16 bei Kontakt an der schrägen Führungsflanke 30 in axialer Richtung von der Leerlaufbahn 27 in den Anschlagbereich 26 umgeleitet werden. Genau genommen bleiben die Führungsstifte 16 samt dem ersten Kupplungsteil 4 in axialer Richtung stehen, während sich das zweite Kupplungsteil 5 in axialer Richtung relativ zur Trägerhülse 7 verschiebt, so dass die Führungsstifte 16 in den Anschlagbereich 26 gelangen.
Der Anschlagbereich 26 der Führungsgeometrie weist weiterhin einen ersten Anschlag 31, der den Führungsstift 16 in einer zweiten eingekuppelten Stellung formschlüssig festhält, sowie einen zweiten Anschlag 32, der den Führungsstift 16 in einer ersten eingekuppelten Stellung formschlüssig festhält, auf. Der erste Anschlag 31 ist dabei entlang des Umfangs gegenüberliegend zum zweiten Anschlag angeordnet und wirkt in der Bewegungsrichtung 29 sperrend auf den Führungsstift 16, wohingegen der zweite Anschlag 32 in der Bewegungsrichtung 28 sperrend wirkt. Der erste Anschlag 31 und der zweite Anschlag 32 sind über eine Verbindungsbahn 33 des Anschlagbereiches 26 miteinander verbunden. Die Verbindungsbahn 33 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Leerlaufbahn 27.
Nachdem der Führungsstift 16 den ersten Anschlag 31 erreicht hat, wird die Drehrichtung der Riemenscheibe 2 wiederum in die korrekte Drehrichtung gebracht, nämlich in Drehrichtung mit der Antriebsdrehrichtung der Verbrennungskraftmaschine. Dazu fahren die Führungsstifte 16 entlang des Umfangs in der Verbindungsbahn 33 vom ersten Anschlag 31 in den zweiten Anschlag 32, wo sie dann formschlüssig an dem zweiten Anschlag 32 in Anlage kommen. Somit ist in dieser ersten eingekuppelten Stellung das erste Kupplungsteil 4 drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil 5 verbunden, so dass die Riemenscheibe 2 ein Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen kann.
Die Drehzahl der Kurbelwelle wird so lang durch die Drehzahl der Riemenscheibe 2 erhöht, bis eine gewisse Schwelldrehzahl erreicht ist. Bei dieser erreichten Schwelldrehzahl hat die Kurbelwelle eine ausreichend hohe Drehzahl, um allein durch die Verbrennungskammern der Verbrennungskraftmaschine angetrieben zu werden. Ein Antrieb durch die Riemenscheibe 2 ist nicht mehr notwendig, es ist gar erwünscht, dass die Riemenscheibe ab dieser Schwelldrehzahl von der Kurbelwelle angetrieben wird. Ab dieser Schwelldrehzahl wird deshalb die Riemenscheibe 2 von der Kurbelwelle überholt, so dass sich der Führungsstift 16 entlang der zweiten Bewegungsrichtung 29, vom zweiten Anschlag 32 weg bewegt. Eine weitere Führungsflanke 34 ist dabei derart in der Verbindungsbahn 33 wirkend, dass der Führungsstift 16 wieder zurück in die Leerlaufbahn 27 geführt wird, um anschließend wieder in den Anschlagbereich 26 zurückgeführt zu werden (durch die Führungsflanke 30). Schließlich kommt der Führungsstift 16 in formschlüssige Anlage mit dem ersten Anschlag 31. Somit wird in dieser zweiten eingekuppelten Stellung das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Riemenscheibe 2 übertragen und bspw. ein Generator, der mit der Riemenscheibe 2 verbunden ist, sowie andere Nebenaggregate angetrieben.
Wie bereits erwähnt, ist neben der Führungsflanke 30 / der ersten Führungsflanke 30 auch die zweite Führungsflanke 34 entlang des Umfangs zwischen dem ersten Anschlag 31 und dem zweiten Anschlag 32 angeordnet. Dadurch kann der Führungsstift 16 nach Erreichen des zweiten Anschlags 32 nicht direkt, innerhalb des Anschlagbereiches 26 wieder über die Verbindungsbahn 33 an den ersten Anschlag 21 zurückgelangen, sondern muss zunächst wieder in axialer Richtung in die Leerlaufbahn 27 zurückgeführt werden und von wo aus er dann in die zweite eingekuppelte Stellung, wie beschrieben, verbracht wird. Aufgrund dieser Führung kann der Führungsstift 16 alternativ dazu auch wieder von dem zweiten Anschlag aus in die ausgekuppelte Stellung verbracht werden.
Um die Führungsgeometrie der Kulissenführung möglichst Platz sparend anzuordnen, ist jeweils vor den verschiedenen Führungsflanken 30 und 34 eine Rampe 35 angebracht. Eine Rampe 35 der ersten Führungsflanke 30 ist, relativ zu der Bewegungsrichtung 28 betrachtet, in Drehrichtung vor der ersten Führungsflanke 30 angeordnet, wodurch sich die Leerlaufbahn 27 in diesem Bereich etwas erhöht, bevor sie an der Führungsflanke 34 sprungartig wieder zurück auf das ursprüngliche Durchmesserniveau gelangt. Auch die andere Rampe 35 der zweiten Führungsflanke 34 ist, relativ zu der Bewegungsrichtung 28 betrachtet, in Drehrichtung vor der Führungsflanke 34 angeordnet, wodurch sich die Verbindungsbahn 33 in diesem Bereich etwas erhöht, bevor sie an der Führungsflanke 34 sprungartig wieder zurück auf das ursprüngliche Durchmesserniveau gelangt. Zusätzlich ist es auch möglich noch eine weitere, ähnlich ausgeführte Rampe (der Übersichtlichkeit halber in 11 nicht dargestellt) auf dem Verschiebeweg zwischen der Leerlaufbahn 27 und dem ersten Anschlag 31 anzuordnen, wobei eine Führungsflanke dann entlang der Bewegungsrichtung 29 vor dem ersten Anschlag befindlich wäre. Durch die Struktur der Rampen ist es möglich, dass der erste Anschlag 31 auf einem gleichen radialen Niveau wie der zweite Anschlag 32 befindlich ist. Auch die Leerlaufbahn 27 ist dadurch auf dem gleichen radialen Niveau befindlich.
Neben den Ausführungsbeispielen der 1 und 2, ist die Riemenscheibenanordnung 1 auch noch etwas anders ausführbar, wie es z.B. in einem weiteren Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 5 dargestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der beiden Kupplungsteile 4 und 5 von dem zuvor in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels. Auch das Schaltelement 16 ist etwas anders ausgeführt. Zunächst ist die Riemenscheibe 2 wieder drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 4 verbunden. In diesem Zusammenhang ist die Riemenscheibe 2 jedoch mit einem weiteren Dämpfungselement 37, nachfolgend als zweites Dämpfungselement 37 bezeichnet, verbunden. Dieses zweite Dämpfungselement 37 ist mit seiner Außenumfangsseite drehfest an einer Innenumfangsfläche der Riemenscheibe 2 befestigt, mit seiner Innenumfangsfläche ist das zweite Dämpfungselement 37 mit einer Außenumfangsfläche des ersten Kupplungsteils 4 drehfest verbunden. Das zweite Dämpfungselement 37 ist, wie das erste Dämpfungselement 11, zur Schwingungsdämpfung von bestimmten, im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenden Schwingungen vorgesehen. Das zweite Dämpfungselement 37 ist auch wie das erste Dämpfungselement 11 aus einem elastischen Kunststoffmaterial, wie Gummi, hergestellt.
Das erste Kupplungsteil 4 der in 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und nimmt integral die Kulissenführung 6 auf. Im Gegensatz zu der als Innenring ausgestalteten Kulissenführung 6 der ersten Ausführungsform, ist die Kulissenführung hier als Außenring ausgestaltet, wobei die Kulissenführung 6 an einer Innenumfangsfläche des ersten Kupplungsteils 4 angeordnet ist. Die Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 entspricht der Führungsgeometrie der zuvor beschriebenen Ausführung. Radial innerhalb des ringförmigen ersten Kupplungsteils 4 ist das zweite Kupplungsteil 5 angeordnet, welches zweite Kupplungsteil 5 ebenfalls im Wesentlichen ringtopfförmig ausgestaltet ist. Mit einem äußeren, nämlich radial äußeren angeordneten Aufnahmebereich 38, nachfolgend als zweiter Aufnahmebereich 38 bezeichnet, der sich im Wesentlichen ringförmig in axialer Richtung erstreckt, sind wiederum mehrere Führungsstifte 16 drehfest und in radialer Richtung verschieblich aufgenommen. Die Führungsstifte 16 sind in Stiftaufnahmen 20 in dem zweiten Kupplungsteil 5 aufgenommen. Wie besonders gut in Verbindung mit 4 und 5 zu erkennen ist, ist jeder Führungsstift 16 als integraler Bestandteil eines gebogenen, nämlich schleifenförmig gebogenen Schaltfederelementes 39 ausgestaltet. Mit einem Schaltfederelement 39 sind gar zwei entlang des Umfangs benachbarte Führungsstifte 16 ausgebildet, wobei die Führungsstifte 16 durch je einen geradlinigen Endbereich des Schaltfederelementes 39 ausgebildet sind. Das Schaltfederelement 39 weist somit zwei stiftförmige Enden auf, welche als die Führungsstifte 16 bis in die Kulissenführung 6 hineinragen und in dieser gleitend gelagert sind. Ein einzelnes Schaltelement 16 stellt zugleich zwei Führungsstifte 16 dar, die entlang des Umfangs beabstandet zueinander angeordnet sind. Das Schaltfederelement 39, ist aus einem gebogenen Federstahldraht mit Federwirkung ausgebildet. Durch diese Federausgestaltung werden die stirnseitigen Enden des Führungsstiftes 16 in radialer Richtung in die Kulissenführung 6 hinein gespannt.
Es sind mehrere der Schaltfederelemente 39 um den Umfang der Riemenscheibenanordnung 1 herum verteilt, wie in 4 und 5 besonders gut zu erkennen ist, die mit den ersten sowie den zweiten Kupplungsteilen 4, 5 verbunden sind.
Neben dem zweiten Aufnahmebereich 38 weist das zweite Kupplungsteil 5 weiterhin noch einen Lagerbereich 40, nachfolgend als zweiter Lagerbereich 40 bezeichnet, auf. Über diesen zweiten Lagerbereich 40 ist das zweite Kupplungsteil 4 unmittelbar in radialer Richtung durch eine Gleitlagerbuchse/-hülse 8 verdrehbar gelagert. Der zweite Lagerbereich 40 liegt zu diesem Zwecke an einer Außenumfangsfläche der Gleitlagerbuchse 8 an, welche Gleitlagerbuchse 8 wiederum mit ihrer Innenumfangsfläche an einer Außenumfangsfläche des Außenträgers 12 anliegt. Der Außenträger 12, wie bereits erwähnt, ist wiederum drehfest mit dem Grundelement 9 verbunden. Die Riemenscheibe 2 ist an einem radial innenliegenden Bereich über das Wälzlager 36 zum an der Kurbelwelle fest montierbaren Grundelement 9 radial und axial gelagert. Die Trägerhülse 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung verschieblich zum zweiten Kupplungsteil 5 gelagert, jedoch drehfest (über eine Kerbverzahnung) mit einer Außenumfangsfläche des zweiten Lagerbereichs 40 verbunden. An die Trägerhülse 7 ist wiederum auf bereits beschriebene Weise das erste Dämpfungselement 11 sowie der Schwingungstilger 13 und der Außenträger 12 angeordnet.
Die nähere Ausgestaltung der Kulissenführung 6, wie sie in dem Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 5 eingesetzt ist, ist in 10 dargestellt. Die Struktur der Kulissenführung 6 dieser Ausführungsform entspricht der Kulissenführung 6 aus dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der einzige Unterschied ist, dass die Kulissenführung 6 nun an einer Innenumfangsfläche statt an einer Außenumfangsfläche angeordnet ist.
In den 6 bis 9 ist weiterhin ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, welches in seiner Ausgestaltung im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 5 entspricht. Insbesondere die Ausgestaltung des ersten und zweiten Kupplungsteils 4 und 5 sowie der darin anschließenden Bauteile entspricht dieser Ausführung. Ein Unterschied gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch, dass die Schaltelemente 16 wiederum als, wie schon in dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 dargestellt, bolzenförmige Führungsstifte 16 ausgestaltet sind, die mittels einem Federelement 19 abgestützt sind. Wie zunächst in 6 gut zu erkennen ist, weist der Führungsstift 16 einen ringförmigen Verdickungsbereich auf, welcher sich an dem zweiten Ende 18 anschließt. An dem ersten Ende 17 ist der Führungsstift 16 wiederum in die Kulissenführung 6 eingeschoben. Das zweite Ende 18 ist wiederum in radialer Richtung wirkend, d.h. entlang einer Radiallinie mit einer Schraubenfeder abgestützt.
Als weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels nach den 6 bis 9 ist eine Fliehkraftsperre 41 vorhanden. Diese Fliehkraftsperre, wie insbesondere in Verbindung mit den 7 und 9 zu erkennen ist, ist im Wesentlichen als scheibenförmige Vorrichtung ausgestaltet, welche Vorrichtung drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil 5 verbunden ist. Um den Umfang herum verteilt weist diese Fliehkraftsperre 41 mehrere Fliehkraftblättchen 42 auf, die im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet sind und an ihrer radial äußeren Seite eine sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckende Haltenase 43 aufweisen. Jedes der Fliehkraftblättchen 42 ist in radialer Richtung verschieblich zu einem fest mit dem zweiten Kupplungsteil 5 verbundenen Führungsabschnitt gehalten. Die Fliehkraftblättchen 42 sind fliehkraftabhängig in radialer Richtung verschiebbar gelagert, wobei sie sich in Abhängigkeit der auf sie wirkenden Fliehkraft, d.h. auch in Abhängigkeit der Drehzahl des zweiten Kupplungsteils 5 und der Kurbelwelle, nach außen und nach innen bewegen können.
In den 6 und 7 ist die Position der Fliehkraftsperre 41 in der ausgekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 3 dargestellt, wobei die Fliehkraftblättchen 42 in dieser Stellung in axialer Richtung neben der Kulissenführung 6 angeordnet sind. Die Kulissenführung 6 weist, wie insbesondere in 12 gut zu erkennen ist, zusätzliche für das Zusammenwirken mit der Fliehkraftsperre 41 eine Sperrgeometrie/Sperrspur 44 (auch als Fliehkraftsperrenaufnahme bezeichenbar) auf. Diese Sperrspur 44 ist im Wesentlichen ringförmig um den gesamten Umfang, parallel zur Leerlaufspur 27, jedoch getrennt von ihr, angeordnet. Wie in Verbindung mit den 8 und 9 erkennbar, wenn sich die Kupplungseinrichtung in der ersten eingekuppelten Stellung befindet, befinden sich die Haltenasen 43 der Fliehkraftblättchen 42 in axialer Richtung in dem Bereich der Sperrspur 44, so dass die Haltenasen 43 in dieser Sperrspur 44 eingreifen.
Wie weiter in Verbindung mit den 13 bis 15 dargestellt, wird die Fliehkraftsperre 41 aktiviert (15), wenn sich die Führungsstifte 16 in der Position des zweiten Anschlags 32 befindet, d.h. in einem Zustand, in dem die Riemenscheibe 2 die Kurbelwelle antreibt. Dadurch rasten die Fliehkraftblättchen 42 in einen entlang des Umfangs angeordneten senkrechten, d.h. in radialer Richtung verlaufenden Sperranschlag 45 ein. Da die Fliehkraftsperre 41 im gleichen Umfangsbereich wie der Formschluss zwischen dem Führungsstift 16 und dem zweiten Anschlag 32 wirkt, müssen die Führungsstifte 16 bei einer erneuten Schubumkehr der Riemenscheibe 2 nicht erneut den Verschiebeweg zum ersten Anschlag 31 zurücklegen. Bei greifender Fliehkraftsperre 41 kann statt des Formschlusses zwischen Führungsstift 16 und erstem Anschlag 31 der Formschluss zwischen Haltenasen 43 und Kulissenführung 6 zur Übertragung des Drehmomentes in der zweiten eingekuppelten Stellung dienen. Dadurch ist ein möglichst spielfreies Hin- und Herschalten zwischen den beiden eingekuppelten Stellungen möglich.
Alternativ zu den in den Ausführungsformen nach den 1 bis 9 bereits dargestellten Dämpfungsmöglichkeiten anhand der ersten und zweiten Dämpfungselemente 11 und 37 sowie dem Schwingungstilger 13, wird in Zusammenhang mit den 16 bis 25 noch auf weitere, alternative Möglichkeiten hingewiesen. So ist es prinzipiell möglich, ohne den erfindungsgemäßen Gegenstand zu verlassen, dass, wie in 16 dargestellt, die Kupplungseinrichtung 3, insbesondere deren ersten und zweiten Kupplungsteile jeweils über die Dämpfungselemente 11 und 37 mit der Riemenscheibe 2 bzw. dem Außenträger 11 verbunden sein können. Diese Ausführungen sprechen im Wesentlichen der in den 3 bis 9 beschriebenen Möglichkeiten. Wie weiterhin in 17 dargestellt, kann die Kupplung auch zwei Elastizitäten aufweisen, die Teil einer reibschlüssigen Kupplung sind.
Wie in Verbindung mit den 18 bis 21 ausgeführt, kann eines der beiden Dämpfungselemente 11, 37 oder beide Dämpfungselemente 11 und 37 anstatt einer aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Dämpfungsschicht auch als ein anderes elastisches Element, bspw. eine Bogenfeder oder eine Schraubenfeder ausführbar sein.
Wie weiterhin in den 22 bis 25 dargestellt, kann das jeweilige Dämpfungselement 11 und 37 auch unmittelbar mit einer Gleitlagerbuchse / einem Gleitlager an den jeweiligen Kupplungsteilen 4, 5 in radialer Richtung gelagert sein, wobei das Reibmoment dieser Gleitlager parallel zur Kupplungseinrichtung 3 wirkt und die spielbedingte Rasselneigung reduziert wird. Einem Abheben tragender Flanken wird somit entgegen gewirkt.
Zurückkommend auf die Ausführung der Kulissenführung 6, ist, wie in 26 dargestellt, noch eine weitere Ausführungsvariante umsetzbar, wobei der Aufbau der dargestellten Kulissenführung 6 grundsätzlich dem Aufbau der Kulissenführung 6 aus 11 entspricht. Die Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 nach 11 wirkt konstruktiv bedingt nur mit einer Klimakompressor-Bauform zusammen, die nur in einer positiven Drehrichtung (Vorwärtsbetrieb) verdichtet (z.B. Scroll-Verdichter). In entgegengesetzte, negative Drehrichtung (Rückwärtsbetrieb) arbeiten diese Klimakompressor-Bauformen nicht, nehmen Schaden oder arbeiten lediglich als Vakuumpumpe. Die Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 nach 26 ist deshalb derart ausgestaltet, dass ein Klimakompressor mit Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb einsetzbar ist. Es handelt sich um Klimakompressor-Bauformen, die konstruktiv bedingt drehrichtungsunabhängig verdichten. Dazu können Kolbenverdichter gehören, bei denen ein komprimiertes Volumen durch ein Ventil ausgestoßen wird, sobald es einen Kompressionsdruck erreicht. Für Klimakompressoren mit Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb kann eine Standklimatisierung als Rückwärtsbetrieb erfolgen, was mit einer angepassten Führungsgeometrie der Kulissenführung 6 einhergeht. Die Führungsgeometrie, wie in 26 zu erkennen ist, ist deshalb in Drehrichtung gegensinnig wirkend, wobei zwischen den einzelnen Kupplungsstellungen (eingekuppelt und ausgekuppelt) umgeschaltet wird, indem (gegenüber der Ausführung nach 11) die Riemenscheibe 2 zur Kurbelwelle in umgekehrter Richtung bewegt wird. Zum Motorstart wird dann einfach der Elektromotor von Rückwärts- auf Vorwärts bestromt und die Riemenscheibe 2 wird automatisch, bei Drehzahlumkehr, mitgenommen. Dies reduziert den Zeitverzug eines definierten Anhalte- und Rückdrehvorgangs. Insbesondere ist die erste Führungsflanke 30 nun in der ersten Drehrichtung 28 sperrend wirkend angeordnet. Auch die zweite Führungsflanke 34 ist in der ersten Drehrichtung 28 sperrend wirkend angeordnet. Die Anschläge 31 und 32 dienen wiederum in den beiden eingekuppelten Stellungen der Kupplungseinrichtung 3 zur formschlüssigen Halterung der Führungsstifte 16.
In anderen Worten ist erfindungsgemäß eine Rückdreh-Schaltfunktion realisiert, bei der die Betätigung der Kupplungseinrichtung 3 durch die Drehrichtungsumkehr der Riemenscheibe 2 erfolgt. Die Momentenübertragung erfolgt über einen Stift (Führungsstift 16) und eine Kulisse (Kulissenführung 6). Ein erstes Kupplungsteil 4 besteht aus einer Stiftführung in der die Stifte 16 aufgenommen und geführt sind. Die Stifte 16 sind z.B. über Federn vorbelastet, wodurch ihr freies Ende gegen ein zweites Kupplungsteil 5 gepresst wird. In dem zweiten Kupplungsteil 5 sind Bahnen eingebracht, in die die Stifte 16 eingreifen und darin gleiten. Die verschiedenen Bahnen sind unterschiedlichen Funktionen zugeordnet. Zwischen den Bahnen befinden sich Weichen, die bei einer Verdrehung des ersten Kupplungsteils 4 gegenüber dem zweiten Kupplungsteils 5 in eine Richtung überfahren werden, bei einer Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung jedoch ein Spurwechsel hervorrufen.
Die Weichengeometrie besteht im Wesentlichen aus einer Rampe 35, mit deren Hilfe der Stift 16 auf ein höheres Niveau angehoben wird. Am Ende der Rampe 35 befindet sich eine steile Flanke (Führungsflanke 30, 34), an der der Stift 16 auf sein ursprüngliches Niveau herunterfällt. Die Flanke 30, 34 ist relativ zur „normalen“ Bewegungsrichtung des Stifts 16 in einem Winkel angestellt. Ein Spurwechsel erfolgt, wenn ein oder mehrere Stifte 16 jeweils gegen eine Flanke 30, 34 gedrückt werden. Durch den Anstellwinkel der Flanke 30, 34 erfahren die Stifte 16 eine seitliche Ablenkung. Eine weitere mögliche Weichengeometrie (ohne Abbildung) ist eine schräg angestellte Flanke, an der der Stift 16 auf ein tieferes Niveau fällt mit einer anschließenden Rampe, auf der der Stift 16 auf das ursprüngliche Niveau angehoben wird (Rampe 35 und Flanke 30, 34 sind vertauscht). Weiter können die Weichen auch durch federnde Elemente gebildet werden, die in eine Richtung wegfedern, jedoch in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Stifts 16 diesen abweisen (ohne Abbildung).
Um die Verschiebung der Stifte 61 zu ermöglichen, kann beispielsweise das erste oder das zweite Kupplungsteil 4, 5 axial verschieblich mit der Riemenscheibe 2 oder der Antriebswelle (Kurbelwelle) verbunden sein. Die Stifte 16 müssen nicht zwangsläufig radial, sondern könnten auch axial oder schräg angeordnet sein. Die Verschiebungsrichtung müsste dann der Anordnung entsprechend gewählt werden.
Für Riemenscheiben 2 in Start-Stop-Systemen mit einen Riemen-Starter-Generator gibt es typischerweise folgende Betriebszustände: 1. Motorstart u. Boostbetrieb => Momentenfluss vom Starter-Generator zur Kurbelwelle der VKM; 2. Generatorbetrieb => Momentenfluss von der Kurbelwelle der VKM zum Starter-Generator; 3. Standklimatisierung => Kein Momentenfluss vom Starter-Generator zur Kurbelwelle der VKM
Entsprechend diesen Betriebszuständen befindet sich der Stift 16 innerhalb der Kulisse 6 in unterschiedlichen Positionen. Befindet sich der Stift 16 in der rechten Spur /dem Anschlagbereich 26, so überträgt der Stift 16 am oberen Anschlag (ersten Anschlag 31) das Moment im Generatorbetrieb. Bei einem Boost verfährt der Stift 16 in Richtung des unteren Anschlags (zweiter Anschlag 32) und überträgt dann das Moment in Boost-Richtung. In dieser Stellung kann nun durch ein Verdrehen des ersten Kupplungsteils 4 zum zweiten Kupplungsteil 5 um einen definierten Winkel der Stift 16 in die Spur für Standklimatisierung (Leerlaufspur 27) gebracht werden. Bei erneuter Drehrichtungsumkehr gleiten die Stifte 16 dann in der Standklima-Spur und überfahren die Weichen.
Die Kulissenbahn (Führungsgeometrie der Kulissenführung 6) kann vielfältig gestaltet werden, um die Anforderungen an die Schaltlogik optimal zu erfüllen. Insbesondere können die Anschläge (31, 31) für Boost- und Generator-Richtung vertauscht sein, so dass die Standklimatisierung durch ein permanentes Rückwärtsdrehen des Startergenerators erfolgt. Dabei ist dann vorteilhaft, dass für einen Motorstart aus Standklimatisierung lediglich die Drehrichtung der Riemenscheibe 2 geändert werden muss und so die Wiederstartzeit der Verbrennungskraftmaschine minimiert ist.
Zur Reduktion des Umkehrspiels im Boost-/Generatorbetrieb kann über eine fliehkraftbetätigte Sperre (Fliehkraftsperre 41) eine Weiche blockiert werden. Bei einer Umkehrung des Antriebsmoments (von Boost zu Generator oder umgedreht) ist dann nur noch das Spiel vom Anschlag zur Sperre 41 wirksam. Dabei wird die in einen Nutabschnitt (die Sperrspur 44) eingreifende Fliehkraftsperre 41, beim Überschreiten einer Drehzahl, zum Begrenzen der relativen Verdrehung von Kulissenführung 6 und Führungsstift 16 betätigt. Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, die Sperre 41 als separates Bauteil zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil 4, 5 auszugestalten und wirken zu lassen. Die Sperre 41 greift dann oberhalb einer Grenzdrehzahl, die unterhalb der der Leerlaufdrehzahl liegen sollte hinter eine speziell vorgesehene Flanke des anderen Kupplungsteils 4, 5.
Aufgrund des Spiels in den Momenten übertragenden Bauteilen einer Vielzahl von Kupplungstypen hat eine Momentenungleichförmigkeit des zu übertragenden Moments ein Rasseln zur Folge. Das Rasseln hat seine Ursache in einem Abheben und wieder Aufeinandertreffen der spielbehafteten, formschlüssigen Bauteile aufgrund von einem Zusammenspiel von Momentenungleichförmigkeiten und Massenkräften. Die Rasselneigung ist daher umso größer, je höher die Ungleichförmigkeiten sowie die Massenträgheitsmomente der spielbehafteten Bauteile sind. Um weiter die Neigung zum Rasseln zu minimieren kann noch das Massenträgkeitsmoment der Kupplungsteile 4, 5 minimiert werden. Dazu wird das erste Kupplungsteil 4 durch einen weiteren, nachgeschalteten Dämpfer (zweites Dämpfungselement 37) von der Riemenscheibe 2 kinematisch abgekoppelt.
Bezugszeichenliste

1: Riemenscheibenanordnung
2: Riemenscheibe
3: Kupplungseinrichtung
4: erstes Kupplungsteil
5: zweites Kupplungsteil
6: Kulissenführung
7: Trägerhülse
8: Gleitlagerhülse
9: Grundelement
10: Drehachse
11: Dämpfungselement
12: Außenträger
13: Schwingungstilger
14: Verbindungselement
15: Tilgerring
16: Schaltelement/Führungsstift
17: erstes Ende
18: zweites Ende
19: Federelement
20: Stiftaufnahme
21: Lagerabschnitt
22: Aufnahmebereich
23: Befestigungsmittel
24: Schmierraum
25: Verschlusskappe
26: Anschlagbereich
27: Leerlaufbahn
28: erste Bewegungsrichtung
29: zweite Bewegungsrichtung
30: erste Führungsflanke
31: erster Anschlag
32: zweiter Anschlag
33: Verbindungsbahn
34: zweite Führungsflanke
35: Rampe
36: Wälzlager
37: zweites Dämpfungselement
38: zweiter Aufnahmebereich
39: Schaltfederelement
40: zweiter Lagerbereich
41: Fliehkraftsperre
42: Fliehkraftblättchen
43: Haltenase
44: Sperrspur
45: Sperranschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011051979 U1 [0004]
DE 102012220719 A1 [0005]
DE 3127395 A1 [0006]
DE 102012230732 A1 [0006]
DE 102012212171 A1 [0006]
DE 102010054336 A1 [0006]
DE 102005041461 A1 [0006]
DE 102012211679 A1 [0008]
DE 102004060991 A1 [0009, 0009]

Claims

Riemenscheibenanordnung (1) zur Verbindung mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Riemenscheibe (2) und einer Kupplungseinrichtung (3), wobei die Kupplungseinrichtung (3) ein drehfest mit der Riemenscheibe (2) verbundenes erstes Kupplungsteil (4) und ein drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares zweites Kupplungsteil (5) aufweist, wobei zumindest eines der beiden Kupplungsteile (4, 5) in einem Betriebszustand der Riemenscheibenanordnung (1) derart mit einer Kulissenführung (6) zusammenwirkt, dass die Kupplungsteile (4, 5), in Abhängigkeit einer Relativverdrehung von der Riemenscheibe (2) zur Kurbelwelle, durch eine durch die Kulissenführung (6) vorgegebene Stellbewegung, drehfest miteinander verbindbar oder voneinander entkoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (6) zumindest in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung (3) derart mit den drehfest miteinander verbundenen ersten und dem zweiten Kupplungsteilen (4, 5) formschlüssig verbunden ist, dass ein Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe (2) durch die Kulissenführung (6) übertragbar ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (6) unmittelbar in dem ersten oder dem zweiten Kupplungsteil (4, 5), etwa in einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche des jeweiligen Kupplungsteils (4, 5), integriert ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltelement (16), wie ein Führungsstift, drehfest in dem ersten Kupplungsteil (4) oder dem zweiten Kupplungsteil (5) gelagert ist, wobei das zumindest eine Schaltelement (16) in der an dem anderen der beiden Kupplungsteile (4, 5) angeordnete Kulissenführung (6) geführt ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (6) sich entlang eines Umfangs der Kupplungseinrichtung (3) ringförmig erstreckt.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (6) eine entlang eines Umfangs durchgehend verlaufende Leerlaufspur (27) aufweist, in die in einer ausgekuppelten Stellung der Riemenscheibenanordnung (1) das zumindest eine Schaltelement (16) gleitend und frei verschiebbar gelagert ist, wobei das erste Kupplungsteil (4) von dem zweiten Kupplungsteil (5) entkoppelt ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (6) entlang des Umfangs wenigstens einen Anschlagbereich (26) aufweist, in dem das zumindest eine Schaltelement (16) in zumindest einer eingekuppelten Stellung der Riemenscheibenanordnung (1), zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe (2), formschlüssig gehalten ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Anschlagbereich (26) in axialer und/oder radialer Richtung versetzt zu der Leerlaufspur (27) anschließt und/oder der wenigstens eine Anschlagbereich (26) über eine Weichenstruktur, etwa sich in axialer Richtung und/ oder sich in radialer Richtung erstreckender Führungsrampen (30, 34), mit der Leerlaufspur (27) verbunden ist, wobei das zumindest eine Schaltelement (16) bei der beim Ein- und/oder Auskuppeln verursachten Relativverdrehung zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe (2) zwischen der Leerlaufspur (27) und dem Anschlagbereich (26) hin- und her bewegbar ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fliehkraftsperre (41) mit der Kulissenführung (6) zusammenwirkt, wobei die Fliehkraftsperre (41) derart ausgestaltet ist, dass sie in einer eingekuppelten Stellung bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl der Riemenscheibe (2), den ersten und den zweiten Kupplungsteil (4, 5) direkt drehfest miteinander verbindet.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltelement (16) in radialer Richtung mittels eines Federelementes (19), etwa einer Schraubenfeder, einer Wellfeder oder einem federnden Stift, abgestützt ist, wobei das zumindest eine Schaltelement (16) in Federkraftwirkrichtung in die Kulissenführung (16) gedrückt ist.
Riemenscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (4) und/oder das zweite Kupplungsteil (5) in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind/ist.