DE102015211262A1

DE102015211262A1 - Verbindungsanordnung eines Antriebsrads für einen Umschlingungstrieb an einer Welle einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102015211262A1
Application number: DE102015211262.4A
Authority: DE
Inventors: Jörg Ströse
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines Antriebsrads (1) für einen Umschlingungstrieb an einer Welle (2) einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welcher das Antriebsrad (1) mit der Welle (2) verbunden ist und Drehmomente zwischen der Welle (2) und dem Antriebsrad (1) übertragbar sind, wobei ein separat von der Welle (2) ausgebildetes, drehfest mit der Welle (2) verbundenes und wenigstens ein erstes Formschlusselement (6) aufweisendes Zwischenteil (4) vorgesehen ist, mit welchem das Antriebsrad (1) über das erste Formschlusselement (6) und wenigstens ein damit korrespondierendes, zweites Formschlusselement (8) des Antriebsrads (1) formschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein eine Verbindungsanordnung eines Antriebsrads an einer Welle einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Verbindungsanordnungen von Antriebsrädern an Wellen von Verbrennungskraftmaschinen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Welle ist Bestandteil einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Welle beispielsweise eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Antriebsrad ist einem Umschlingungstrieb zugeordnet, so dass die Welle mittels des Umschlingungstriebs beispielsweise mit einer weiteren Welle gekoppelt werden kann. Dadurch sind über den Umschlingungstrieb Drehmomenten zwischen den Wellen übertragbar. Insbesondere kann die weitere Welle von der Kurbelwelle angetrieben werden.
Der Umschlingungstrieb umfasst üblicherweise ein Umschlingungsmittel, welches – im fertig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs – das Antriebsrad zumindest teilweise umschlingt, so dass das Antriebsrad mit dem Umschlingungsmittel gekoppelt ist. Dadurch sind Drehmomente beziehungsweise Antriebskräfte zwischen dem Umschlingungsmittel und dem Antriebsrad übertragbar. Der Umschlingungstrieb ist beispielsweise als Riementrieb ausgebildet, so dass das Umschlingungsmittel ein Riemen, insbesondere ein Keilriemen oder Zahnriemen, ist. Ferner kann der Umschlingungstrieb als Kettentrieb ausgebildet sein, so dass das Umschlingungsmittel eine Kette ist. Im Falle des Riementriebs ist das Antriebsrad beispielsweise eine sogenannte Riemenscheibe. Im Falle des Kettentriebs kann das Antriebsrad als Zahnrad ausgebildet sein.
Bei der jeweiligen Verbindungsanordnung ist das Antriebsrad mit der Welle verbunden, wodurch Drehmomente zwischen der Welle und dem Antriebsrad übertragbar sind. Dies bedeutet, dass die Welle von dem Antriebsrad und/oder des Antriebsrad von der Welle antreibbar ist. Hierbei ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Antriebsrad und der Welle vorteilhaft, um auch besonders hohe Drehmomente beziehungsweise Antriebskräfte übertragen zu können.
Üblicherweise ist das Antriebsrad mit der Welle verschraubt, das heißt durch Schraubelemente verbunden, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung des Antriebsrads mit der Welle dargestellt ist. Um dabei sehr hohe Drehmomente und auch hohe Leistungsspitzen übertragen zu können, müssen die beispielsweise als Schrauben ausgebildeten Schraubelemente mit sehr hoher Vorspannkraft angezogen werden. Dabei müssen besonders feste Werkstoffe, insbesondere höherfeste Werkstoffe, für die Welle und/oder das Antriebsrad verwendet werden, um ein durch die hohe Vorspannkraft bewirktes Werkstofffließen und eine daraus resultierende Reduzierung der Vorspannkraft auszuschließen. Dies bedeutet, dass die herkömmlichen Verbindungsanordnungen ein aufwendiges und somit kostenintensives Herstellungsverfahren der Weile erfordern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung der Welle realisierbar ist bei gleichzeitiger Realisierbarkeit einer besonders festen Verbindung zwischen dem Antriebsrad und der Welle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass ein separat von der Welle ausgebildetes, drehfest mit der Welle verbundenes und wenigstens ein erstes Formschlusselement aufweisendes Zwischenteil vorgesehen ist. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung dadurch aus, dass das Antriebsrad wenigstens ein mit dem ersten Formschlusselement korrespondierendes, zweites Formschlusselement aufweist und über die Formschlusselemente mit dem Zwischenteil formschlüssig verbunden ist, so dass Drehmomente zwischen dem Zwischenteil und dem Antriebsrad über die Formschlusselemente übertragbar sind. Somit ist das Antriebsrad von dem Zwischenteil und/oder das Zwischenteil von dem Antriebsrad antreibbar. Insgesamt sind somit Drehmomente zwischen dem Antriebsrad und der beispielsweise als Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Welle über das Zwischenteil übertragbar. Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist, eine formschlüssige Anbindung des Antriebsrads an das Zwischenteil und über das Zwischenteil an die Welle mittels der Formschlusselemente zu realisieren, so dass auch besonders hohe Drehmomente beziehungsweise Antriebskräfte formschlüssig übertragen werden können. Hierdurch kann beispielsweise eine Vorspannkraft, mittels welcher des Antriebsrad beispielsweise in axialer Richtung an der Welle beziehungsweise an dem Zwischenteil gesichert ist, gering gehalten werden, so dass die Gefahr von Werkstofffließen und einer Reduzierung der Vorspannkraft gering gehalten werden kann. Dadurch müssen die Welle, das Zwischenteil und das Antriebsrad im Vergleich zum Stand der Technik nicht aus kostenintensiven Werkstoffen hergestellt werden, so dass insbesondere eine einfache und kostengünstige Herstellung der Welle realisiert werden kann. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das erste Formschlusselement nicht etwa an der Welle zu fertigen, sondern an dem separaten Zwischenteil. Hierdurch kann die Welle im Vergleich zu herkömmlichen Welle einfacher bearbeitet werden, so dass sich eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Welle realisieren lässt. Gleichzeitig kann eine besonders feste Verbindung zwischen dem Antriebsrad und der Welle über das Zwischenteil realisiert werden, da auch besonders hohe Drehmomente sicher über die Formschlusselemente formschlüssig übertragen werden können.
Das erste Formschlusselement ist beispielsweise eine erste Verzahnung, wobei das zweite Formschlusselement beispielsweise eine zweite Verzahnung sein kann, welche in die erste Verzahnung eingreift beziehungsweise mit der ersten Verzahnung in Eingriff steht.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Zwischenteil als Sinterteil ausgebildet ist. Somit kommt das Sinterteil, insbesondere nach dessen Herstellung beziehungsweise Sintern, ohne weitere mechanische Bearbeitung aus, so dass auch das Sinterteil besonders kostengünstig hergestellt werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn ein Gehäuseteil und ein an dem Gehäuseteil befestigtes Dichtungselement, insbesondere ein Radialwellendichtring, vorgesehen sind. Dabei sind die Welle und das Zwischenteil relativ zu dem Gehäuseteil und dem Dichtungselement um eine Drehachse drehbar. Bei einer solchen Drehung des Zwischenteils um die Drehachse läuft das Dichtungselement, insbesondere eine Dichtlippe des Dichtungselements, auf einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Zwischenteils ab. Mit anderen Worten berührt das Dichtungselement, insbesondere die Dichtlippe, die außenumfangsseitige Mantelfläche, wodurch das Zwischenteil mittels des Dichtungselements gegen das Gehäuseteil effektiv abgedichtet ist. Ferner kann mittels des insbesondere als Sinterteil ausgebildeten Zwischenteils eine besonders vorteilhafte Beschaffenheit der außenumfangsseitigen Mantelfläche auf einfache und kostengünstige Weise geschaffen werden, so dass eine besonders vorteilhafte Abdichtung realisierbar ist. Da die Mantelfläche, mit welcher das Dichtungselement zum Abdichten zusammenwirkt, durch das Zwischenteil und nicht etwa durch die Welle gebildet ist, können ferner die Kosten für die Herstellung der Welle besonders gering gehalten werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn das Dichtungselement als Radialwellendichtring ausgebildet ist.
Um eine besonders feste sowie kostengünstige Verbindung des Zwischenteils mit der Welle zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Zwischenteil mit der Kurbelwelle über eine Presspassung beziehungsweise einen Pressverband, insbesondere ohne Verdrehschutz, verbunden ist. Über eine solche Presspassung beziehungsweise einen solchen Pressverband können besonders hohe Drehmomente zwischen dem Zwischenteil und der Kurbelwelle übertragen werden, wobei diese hohen Drehmomente auch zwischen dem Zwischenteil und dem Antriebsrad über die Formschlusselemente übertragen werden können. Somit lässt sich eine besonders feste Anbindung des Antriebsrads an die Welle unter Vermittlung des Zwischenteils realisieren. Im Rahmen der Herstellung der Verbindungsanordnung wird das Zwischenteil beispielsweise mittels Kälte mit der Welle gefügt, wodurch der Pressverband ausgebildet wird.
Um eine besonders feste Verbindung zwischen dem Zwischenteil und der Welle auf kostengünstige Weise zu realisieren, ist das Zwischenteil über zumindest einen in der Welle aufgenommenen Längenbereich drehfest mit der Welle verbunden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Antriebsrad einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Trägerteil, wenigstens einem Dämpfungsmittel zum Dämpfen von Torsionsschwingungen und wenigstens einer relativ zu dem Trägerteil bewegbaren und beispielsweise als Schwungring ausgebildeten Schwungmasse umfasst. Durch diese Integration des Torsionsschwingungsdämpfers in das Antriebsrad können die Kosten für die Herstellung der Welle besonders gering gehalten werden, da keine Vorkehrungen an der Welle getroffen werden müssen, um einen Torsionsschwingungsdämpfer an die Welle anzubinden. Mittels des Torsionsschwingungsdämpfers können Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, derart gedämpft werden, dass das Dämpfungsmittel Relativbewegungen, insbesondere Relativdrehungen, zwischen der Schwungmasse und dem Trägerteil zulässt. Bei diesen Relativbewegungen wird Schwingungsenergie in eine andere Energieform, beispielsweise in Verformungsenergie, mittels des Dämpfungsmittels umgewandelt, wodurch Schwingungen gedämpft werden.
Eine besonders gute Dämpfung von Schwingungen kann dadurch realisiert werden, dass das Dämpfungsmittel ein Elastomerkörper ist, über welchen die Schwungmasse an dem Trägerteil gehalten ist. Der Elastomerkörper ist beispielsweise auf die Schwungmasse und das Trägerteil aufvulkanisiert.
Um den Bauraumbedarf und die Kosten der Verbindungsanordnung besonders gering zu halten, weist das Antriebsrad ein das zweite Formschlusselement aufweisendes und mit dem Zwischenteil über die Formschlusselemente drehfest verbundenes erstes Verbindungsteil, ein mit einem Umschlingungsmittel des Umschlingungstriebs koppelbares zweites Verbindungsteil und wenigstens ein elastisch verformbares Dämpfungselement auf, über welches das zweite Verbindungsteil mit dem ersten Verbindungsteil verbunden ist. Das Dämpfungselement ist beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere Gummi beziehungsweise Elastomer, gebildet und lässt Relativbewegungen, insbesondere Relativdrehungen, zwischen den Verbindungsteilen zu. Dadurch können auch Torsionsschwingungen des zweiten Verbindungsteils auf effektive und kostengünstige Weise gedämpft werden, so dass sich beispielsweise ein vorteilhafter und ruhiger Lauf der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Trägerteil mit dem ersten Verbindungsteil verbunden und über das erste Verbindungsteil drehfest mit dem Zwischenteil verbunden ist. Mit anderen Worten ist keine direkte Verbindung des Trägerteils mit der Welle vorgesehen, sondern das Trägerteil ist unter Vermittlung des ersten Verbindungsteils mit der Welle verbunden. Da somit keine Vorkehrungen zum Verbinden des Trägerteils mit der Welle an dieser getroffen werden müssen, kann die Welle besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Um den Bauraumbedarf der Verbindungsanordnung auf kostengünstige Weise besonders gering zu halten, ist das Trägerteil und/oder das Dämpfungsmittel und/oder die Schwungmasse in radialer Richtung der Welle nach außen zumindest teilweise durch das zweite Verbindungsteil überdeckt. Mit anderen Worten ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Trägerteil und/oder das Dämpfungsmittel und/oder die Schwungmasse zumindest teilweise in dem zweiten Verbindungsteil aufgenommen sind.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Antriebsrad mittels wenigstens eines separat vom Antriebsrad und separat vom Zwischenteil ausgebildeten Schraubelements in axialer Richtung der Welle an dem Zwischenteil gesichert ist. Das beispielsweise als Schraube ausgebildete Schraubelement weist beispielsweise ein Gewinde auf, welches in ein korrespondierendes Gewinde, insbesondere Innengewinde, des Zwischenteils eingeschraubt ist. Hierdurch können die Kosten für die Herstellung der Welle besonders gering gehalten werden, da das Gewinde für das Schraubelement am Zwischenteil und nicht etwa an der Welle ausgebildet ist.
Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung. Dabei können die Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen werden und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Längsschnittanschnitt durch eine Verbindungsanordnung eines Antriebsrads für einen Umschlingungstrieb an einer Welle einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Verbindunganordnung eines im Ganzen mit 1 bezeichneten Antriebsrads für einen Umschlingungstrieb an einer als Kurbelwelle 2 ausgebildeten Welle einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Verbrennungskraftmaschine ist als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und zum Antreiben des beispielsweise als Personenkraftfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die Kurbelwelle 2 eine Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine ist. Über die Kurbelwelle 2 stellt die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente bereit, mittels welchen das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Ferner können mittels der bereitgestellten Drehmomente Nebenaggregate wie beispielsweise Pumpen und/oder Generatoren angetrieben werden.
Der Umschlingungstrieb dient dabei dem Koppeln wenigstens eines dieser Nebenaggregate mit der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Kurbelwelle 2. Vorliegend ist der Umschlingungstrieb als Riementrieb ausgebildet und umfasst ein Umschlingungsmittel in Form eines Riemens, welcher beispielsweise als Keilriemen ausgebildet ist. Im fertig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs umschlingt der Riemen das Antriebsrad 1 zumindest teilweise, so dass Drehmomente beziehungsweise Antriebskräfte zwischen dem Riemen und dem als Riemenscheibe ausgebildeten Antriebsrad 1 übertragbar sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass der Riemen und über den Riemen eine weitere Welle, insbesondere eines Nebenaggregats, von der Kurbelwelle 2 angetrieben werden. Hierzu ist das Antriebsrad 1 (Riemenscheibe) im Rahmen der Verbindungsanordnung mit der Kurbelwelle 2 verbunden, wodurch Drehmomente zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Antriebsrad 1 übertragen werden können. Insbesondere sind Drehmomente von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebsrad 1 und von diesem auf den Riemen übertragbar.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens ein Gehäuseteil in Form eines in der Fig. ausschnittsweise erkennbaren Kurbelgehäuses 3. Die Kurbelwelle 2 ist dabei zumindest teilweise in dem Kurbelgehäuse 3 aufgenommen und um eine Drehachse 13 relativ zu dem Kurbelgehäuse 3 drehbar am Kurbelgehäuse 3 gelagert. Zur Lagerung der Kurbelwelle 2 ist eine Mehrzahl von Lagerstellen vorgesehen, welche auch als Hauptlager bezeichnet werden und in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet sind.
Um nun eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Kurbelwelle 2 sowie gleichzeitig eine besonders feste Verbindung zwischen dem Antriebsrad 1 und der Kurbelwelle 2 zu realisieren, so dass auch besonders hohe Drehmomente und hohe Spitzenleistungen zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Antriebsrad 1 übertragen werden können, umfasst die Verbindungsanordnung ein separat von der Kurbelwelle 2 und separat von dem Antriebsrad 1 ausgebildetes Zwischenteil 4, welches drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Dadurch können Drehmomente zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Zwischenteil 4 übertragen werden.
Das Zwischenteil 4 weist auf einer dem Antriebsrad 1 zugewandten Stirnseite 5 ein erstes Formschlusselement in Form einer ersten Verzahnung auf, welche als erste Hirthverzahnung 6 ausgebildet ist. Ferner weist das Antriebsrad 1 auf einer dem Zwischenteil 4 zugewandten Stirnseite 7 ein zweites Formschlusselement in Form einer zweiten Verzahnung auf, welche als zweite Hirthverzahnung 8 ausgebildet ist. Die Hirthverzahnungen 6 und 8 greifen ineinander, so dass das Antriebsrad 1 über die Hirthverzahnungen 6 und 8 – insbesondere in Umfangsrichtung der Kurbelwelle 2 und des Zwischenteils 4 – formschlüssig mit dem Zwischenteil 4 verbunden ist. Durch diese formschlüssige Verbindung können auch hohe Drehmomente und Spitzenleistungen zwischen dem Antriebsrad 1 und dem Zwischenteil 4 übertragen werden. Da das Zwischenteil 4 ferner drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist, können von der Kurbelwelle 2 bereitgestellte Drehmomente von der Kurbelwelle 2 über des Zwischenteil 4 auf das Antriebsrad 1 beziehungsweise umgekehrt übertragen werden. Da die Hirthverzahnung 6 an dem Zwischenteil 4 und nicht etwa an der Kurbelwelle 2 vorgesehen ist, kann die Kurbelwelle 2 besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zudem kann die Kurbelwelle 2 aus einem relativ kostengünstigen Werkstoff hergestellt werden, da durch den Einsatz des Zwischenteils 4 die Gefahr von Werkstofffließen und einer daraus resultierenden Lockerung der Verbindung des Antriebsrads 1 mit der Kurbelwelle 2 ausgeschlossen werden können.
Das Zwischenteil 4 ist dabei als Sinterteil, das heißt durch Sintern ausgebildet, so dass das Zwischenteil 4 selbst besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere ist eine mechanische Bearbeitung nach der Herstellung des Zwischenteils 4 nicht erforderlich.
Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Antriebsrad 1 mit dem Zwischenteil 4 und der Kurbelwelle 2 über eine Durchgangsöffnung 9 des Kurbelgehäuses 3 verbunden ist. Zum Schmieren und/oder Kühlen der Verbrennungskraftmaschine kommt ein Schmiermittel insbesondere in Form eines Schmieröls zum Einsatz. Um einen unerwünschten Austritt von Schmiermittel über die Durchgangsöffnung 9 zu vermeiden, ist in der Durchgangsöffnung 9 in radialer Richtung zwischen dem Zwischenteil 4 und dem Kurbelgehäuse 3 ein Dichtungselement 10 in Form eines Radialwellendichtrings (RWDR) angeordnet. Der Radialwellendichtring (Dichtungselement 10) ist an dem Kurbelgehäuse 3 festgelegt, so dass die Kurbelwelle 2, das Zwischenteil 4 und das Antriebsrad 1 relativ zu dem Dichtungselement 10 um die Drehachse 13 drehbar sind. Das Dichtungselement 10 weist dabei wenigstens eine Dichtlippe 11 auf, welche eine außenumfangsseitige Mantelfläche 12 des Zwischenteils 4 berührt und somit bei einer Drehung des Zwischenteils 4 um die Drehachse 13 an der außenumfangsseitigen Mantelfläche 12 abläuft.
Mittels des Dichtungselements 10 ist die Durchgangsöffnung 9 abgedichtet. Mit anderen Worten ist das Zwischenteil 4 mittels des Dichtungselements 10 gegen das Kurbelgehäuse 3 abgedichtet. Die außenumfangsseitige Mantelfläche 12 ist zumindest in einem Teilbereich als Dichtfläche ausgebildet, da das Dichtungselement 10 beziehungsweise die Dichtlippe 11 mit dieser Dichtfläche zusammenwirkt und die Dichtfläche zum Abdichten der Durchgangsöffnung 9 verwendet wird. Da die Dichtfläche durch das Zwischenteil 4 und nicht etwa durch die Kurbelwelle 2 gebildet wird, kann eine kostenintensive, außenumfangsseitige Bearbeitung der Kurbelwelle 2 zum Herstellen von Dichtflächen vermieden werden.
Das Zwischenteil 4 weist einen Längenbereich 14 auf, welcher in der Kurbelwelle 2 beziehungsweise einer korrespondierenden Aufnahme 15 der Kurbelwelle 2 angeordnet ist. Über diesen in der Kurbelwelle 2 aufgenommenen Längenbereich 14 ist das Zwischenteil 4 drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden, so dass das Zwischenteil 4, insbesondere der Längenbereich 14, mit der Kurbelwelle 2 durch eine Presspassung beziehungsweise einen Pressverband drehfest verbunden ist. Somit ist das Zwischenteil 4 mit der Kurbelwelle 2 kraftschlüssig drehfest verbunden.
Um Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungen, auf besonders einfache und kostengünstige Weise zu dämpfen, ist in das Antriebsrad 1 (Riemenscheibe) ein Torsionsschwingungsdämpfer 16 integriert. Der Torsionsschwingungsdämpfer 16 (TSD) umfasst ein Trägerteil 17, welches auch als Nabenteil oder Primärteil bezeichnet wird. Ferner umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 16 eine Schwungmasse in Form eines Schwungrings 18, welcher auch Sekundärteil bezeichnet wird. Darüber hinaus umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 16 ein Dämpfungsmittel in Form eines Elastomerkörpers 19, mittels welchem Torsionsschwingungen gedämpft werden können. Der Schwungring 18 ist dabei über den Elastomerkörper 19 mit dem Trägerteil 17 verbunden, wobei der Elastomerkörper 19 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet und somit elastisch verformbar ist. Beispielsweise ist der Elastomerkörper 19 auf den Schwungring 18 und das Trägerteil 17 aufvulkanisiert. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit lässt der Elastomerkörper 19 Relativbewegungen, insbesondere Relativdrehungen, zwischen dem Trägerteil 17 und dem Schwungring 18, insbesondere um die Drehachse 13, zu. Durch solche Relativbewegungen, insbesondere Relativdrehungen, wird der Elastomerkörper 19 elastisch verformt, wodurch Schwingungsenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird. Dadurch werden Schwingungen gedämpft. Insbesondere können dadurch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 2 gedämpft werden.
Um auch Torsions- beziehungsweise Drehschwingungen des Antriebsrads 1 auf kostengünstige Weise zu dämpfen, umfasst das Antriebsrad 1 ein die Hirthverzahnung 8 aufweisendes und mit der Kurbelwelle 2 über die Hirthverzahnungen 6 und 8 drehfest verbundenes erstes Verbindungsteil in Form eines Trägerteils 20 sowie ein mit dem Riemen koppelbares zweites Verbindungsteil in Form eines Riemenscheibenteils 21. Im fertig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs umschlingt der Riemen das Riemenscheibenteil 21 zumindest teilweise, so dass Antriebskräfte zwischen dem Riemen und dem Riemenscheibenteil 21 übertragen werden können. Ferner umfasst das Antriebsrad 1 ein elastisch verformbares Dämpfungselement 22, welches ebenfalls aus einem elastischen Werkstoff gebildet ist. Beispielsweise ist das Dämpfungselement 22 aus einem Elastomer gebildet. Des Dämpfungselement 22 ist mit dem Riemenscheibenteil 21 und zumindest mittelbar mit dem Trägerteil 20 verbunden, Vorliegend ist das Dämpfungselement 22 mit einem Zwischenelement 23 verbunden, wobei das Zwischenelement 23 mit dem Trägerteil 20 drehfest verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Beispielsweise ist das Dämpfungselement 22 auf das Zwischenteil 23 und das Riemenscheibenteil 21 aufvulkanisiert. Da das Dämpfungselement 22 elastisch verformbar ist, lässt das Dämpfungselement 22 in gewissen Grenzen Relativbewegungen, insbesondere Relativdrehungen, zwischen dem Riemenscheibenteil 21 und dem Zwischenteil 23 beziehungsweise dem Trägerteil 20 zu. Durch solche Relativbewegungen wird das Dämpfungselement 22 verformt, so dass Schwingungsenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird. Dadurch können Schwingungen des Riemenscheibenteils 21 gedämpft werden.
Um den Bauraumbedarf und das Gewicht der Verbindungsanordnung gering zu halten, sind das Trägerteil 17, der Schwungring 18 und der Elastomerkörper 19 in radialer Richtung der Kurbelwelle 2 nach außen hin zumindest teilweise durch das Riemenscheibenteil 21 überdeckt. Dies bedeutet, dass des Trägerteil 17, der Schwungring 18 und der Elastomerkörper 19 jeweils zumindest teilweise in dem Riemenscheibenteil 21 aufgenommen sind, so dass insbesondere der axiale Bauraumbedarf gering gehalten werden kann.
Darüber hinaus ist aus der Fig. erkennbar, dass das Trägerteil 17 nicht etwa direkt an die Kurbelwelle 2 oder das Zwischenteil 4 angebunden ist, sondern das Trägerteil 17 ist mit dem Trägerteil 20 verbunden. Beispielsweise sind die Trägerteile 17 und 20 als separat voneinander gebildete und miteinander verbundene Bauteile ausgebildet. Das Trägerteil 17 ist dabei unter Vermittlung des Trägerteils 20 drehfest mit dem Zwischenteil 4 und somit der Kurbelwelle 2 verbunden.
Die Verbindungsanordnung umfasst ferner wenigstens ein separat vom Zwischenteil 4 und vom Antriebsrad 1 ausgebildetes Schraubelement in Form einer Schraube 24, mittels welcher das Antriebsrad 1 in axialer Richtung der Kurbelwelle 2 an dem Zwischenteil 4 gesichert ist. Hierzu weist die Schraube 24 ein erstes Gewinde in Form eines Außengewindes 25 auf, wobei das Zwischenteil 4 eine Schrauböffnung 26 mit einem mit dem Außengewinde 25 korrespondierenden, zweiten Gewinde in Form eines Innengewindes 27 aufweist. Die Schraube 24 ist in die Schrauböffnung 26 eingeschraubt, wobei die Gewinde zusammenwirken beziehungsweise miteinander verschraubt sind. Die Schraube 24 weist einen Schraubenkopf 28 auf, welcher in axialer Richtung an einer dem Zwischenteil 4 abgewandten Stirnseite 29 des Antriebsrads 1, insbesondere des Trägerteils 20, abgestützt ist. Dadurch ist das Antriebsrad 1 über das Trägerteil 20 in axialer Richtung gegen das Zwischenteil 4 gespannt.
Aus der Fig. ist ferner erkennbar, dass durch die Schraube 24 eine Zentralverschraubung gebildet ist, da eine Drehachse, um die die Schraube gedreht wird, um das Außengewinde 25 und das Innengewinde 27 einzuschrauben, mit der Drehachse 13 zusammenfällt. Mit anderen Warten ist die Schraube 24 konzentrisch zur Drehachse 13 beziehungsweise der Kurbelwelle 2 angeordnet. Die Schraube 24 ist dabei unter Ausbildung der zuvor genannten Vorspannkraft mit dem Zwischenteil 4 verschraubt. Da die Drehmomente formschlüssig über die Hirthverzahnungen 6 und 8 übertragen werden können, kann diese Vorspannkraft gering gehalten werden. Somit kann auch das Antriebsrad 1, insbesondere das Trägerteil 20, aus einem kostengünstigen Werkstoff gebildet werden, da die Gefahr von Werkstofffließen gering ist. Ferner kann das Gewicht der Verbindungsanordnung besonders gering gehalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsrad
2: Kurbelwelle
3: Kurbelgehäuse
4: Zwischenteil
5: Stirnseite
6: Hirthverzahnung
7: Stirnseite
8: Hirthverzahnung
9: Durchgangsöffnung
10: Dichtungselement
11: Dichtlippe
12: außenumfangsseitige Mantelfläche
13: Drehachse
14: Längenbereich
15: Aufnahme
16: Torsionsschwingungsdämpfer
17: Trägerteil
18: Schwungring
19: Elastomerkörper
20: Trägerteil
21: Riemenscheibenteil
22: Dämpfungselement
23: Zwischenelement
24: Schraube
25: Außengewinde
26: Schrauböffnung
27: Innengewinde
28: Schraubenkopf
29: Stirnseite

Claims

Verbindungsanordnung eines Antriebsrads (1) für einen Umschlingungstrieb an einer Welle (2) einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welcher das Antriebsrad (1) mit der Welle (2) verbunden ist und Drehmomente zwischen der Welle (2) und dem Antriebsrad (1) übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein separat von der Welle (2) ausgebildetes, drehfest mit der Welle (2) verbundenes und wenigstens ein erstes Formschlusselement (6) aufweisendes Zwischenteil (4) vorgesehen ist, mit welchem das Antriebsrad (1) über das erste Formschlusselement (6) und wenigstens ein damit korrespondierendes, zweites Formschlusselement (8) des Antriebsrads (1) formschlüssig verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (4) als Sinterteil ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (3) und ein an dem Gehäuseteil (3) befestigtes Dichtungselement (10) vorgesehen sind, wobei die Welle (2) und das Zwischenteil (4) relativ zu dem Gehäuseteil (3) und dem Dichtungselement (10) um eine Drehachse (13) drehbar sind und das Dichtungselement (10) bei einer Drehung des Zwischenteils (4) um die Drehachse (13) auf einer außenumfangsseitigen Mantelfläche (12) des Zwischenteils (4) läuft.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (10) als Radialwellendichtring ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (4) mit der Welle (2) über eine Presspassung drehfest verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (4) über zumindest einen in der Welle (2) aufgenommenen Längenbereich (14) drehfest mit der Welle (2) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (1) einen Torsionsschwingungsdämpfer (16) mit einem Trägerteil (17), wenigstens einem Dämpfungsmittel (19) zum Dämpfen von Torsionsschwingungen und wenigstens eine relativ zu dem Trägerteil (17) bewegbare Schwungmasse (18) umfasst.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmittel (19) ein Elastomerkörper (19) ist, über welchen die Schwungmasse (18) an dem Trägerteil (17) gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (1) ein das zweite Formschlusselement (8) aufweisendes und mit dem Zwischenteil (4) über die Formschlusselemente (6, 8) drehfest verbundenes erstes Verbindungsteil (20), ein mit einem Umschlingungsmittel des Umschlingungstriebs koppelbares zweites Verbindungsteil (21) und wenigstens ein elastisch verformbares Dämpfungselement (22) aufweist, über welches das zweite Verbindungsteil (21) mit dem ersten Verbindungsteil (20) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 9 in dessen Rückbezug auf Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (17) mit dem ersten Verbindungsteil (20) verbunden und über das erste Verbindungsteil (20) drehfest mit dem Zwischenteil (4) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10 in dessen Rückbezug auf Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (17) und/oder das Dämpfungsmittel (19) und/oder die Schwungmasse (18) in radialer Richtung der Welle (2) nach außen zumindest teilweise durch das zweite Verbindungsteil (21) überdeckt ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (1) mittels wenigstens eines separat vom Antriebsrad (1) und separat vom Zwischenteil (4) ausgebildeten Schraubelements (24) in axialer Richtung der Welle (2) an dem Zwischenteil (4) gesichert ist.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.