DE102018108426B4 - Pulley decoupler - Google Patents
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Abstract
Riemenscheibenentkoppler (1) zur Antriebsmomentübertragung vom Riemen eines Nebenaggregate-Riementriebs auf die Welle eines der Nebenaggregate, mit:- einer auf der Welle zu befestigenden Nabe (3),- einer auf der Nabe (3) drehbar gelagerten Riemenscheibe (2)- und einer im Antriebsmomentfluss zwischen der Riemenscheibe (2) und der Nabe (3) angeordneten Reihenschaltung aus einem Schlingband (11) und einer Schraubendrehfeder (12), deren Wicklungen sich jeweils unter Übertragung des Antriebsmoments radial aufweiten, wobei die Schraubendrehfeder (12) im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse (13) des Riemenscheibenentkopplers (1) verläuft und vom Schlingband (11) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlingband (11) einen von der Kreisform abweichenden Wicklungsabschnitt (16) hat, der einen damit axial überlappenden Wicklungsendabschnitt der Schraubendrehfeder (12) mit ersten und zweiten Windungsabschnitten (27, 28) umschließt, für deren Radialabstände S1 und S2 zum Wicklungsendabschnitt der Schraubendrehfeder (12) zwecks deren Zentrierung zur Drehachse (13) die Beziehung gilt: S2 < S1.Pulley decoupler (1) for the transmission of drive torque from the belt of an auxiliary unit belt drive to the shaft of one of the auxiliary units, with:- a hub (3) to be fastened on the shaft,- a pulley (2) rotatably mounted on the hub (3)- and a in the drive torque flow between the belt pulley (2) and the hub (3) arranged in series from a sling band (11) and a helical torsion spring (12), the windings of which expand radially while transmitting the drive torque, the helical torsion spring (12) being essentially concentric to the axis of rotation (13) of the pulley decoupler (1) and is surrounded by the sling (11), characterized in that the sling (11) has a non-circular winding section (16) which has an axially overlapping winding end section of the helical torsion spring (12) with first and second winding sections (27, 28), for the radial distances S1 and S2 to the winding end section of the helical torsion spring (12) for the purpose of centering the axis of rotation (13) the relationship applies: S2 < S1.
Description
Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler zur Antriebsmomentübertragung vom Riemen eines Nebenaggregate-Riementriebs auf die Welle eines der Nebenaggregate, mit:
- - einer auf der Welle zu befestigenden Nabe,
- - einer auf der Nabe drehbar gelagerten Riemenscheibe
- - und einer im Antriebsmomentfluss zwischen der Riemenscheibe und der Nabe angeordneten Reihenschaltung aus einem Schlingband und einer Schraubendrehfeder, deren Wicklungen sich jeweils unter Übertragung des Antriebsmoments radial aufweiten, wobei die Schraubendrehfeder im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Riemenscheibenentkopplers verläuft und vom Schlingband umschlossen ist.
- - a hub to be fixed on the shaft,
- - a pulley rotatably mounted on the hub
- - and arranged in the drive torque flow between the pulley and the hub series connection of a sling and a helical torsion spring, the windings of which expand radially while transmitting the drive torque, the helical torsion spring running essentially concentrically to the axis of rotation of the pulley decoupler and being surrounded by the sling.
Drehschwingungen und -ungleichförmigkeiten, die von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in deren Nebenaggregate-Riementrieb eingeleitet werden, können bekanntlich durch Riemenscheibenentkoppler kompensiert werden, die im Englischen üblicherweise als Decoupler oder Isolator bezeichnet und typischerweise als Generator-Riemenscheibe ausgebildet sind. Das Schlingband dient als Einwegkupplung, die im geschlossenen Zustand das Antriebsmoment von der Riemenscheibe auf die Nabe überträgt, wobei die Elastizität der mit dem Schlingband in Reihe geschalteten Entkopplerfeder die aus dem Riementrieb stammenden Drehungleichförmigkeiten glättet. Bei verzögert rotierender Riemenscheibe öffnet das Schlingband, wobei - dann umgekehrt - kein nennenswertes Drehmoment von der Nabe auf die Riemenscheibe übertragen werden kann, so dass die träge Generatorwelle die Riemenscheibe überholen kann.Torsional vibrations and irregularities introduced by the crankshaft of an internal combustion engine into its auxiliary unit belt drive can, as is known, be compensated for by pulley decouplers, which are usually referred to as decouplers or insulators in English and are typically designed as generator pulleys. The sling acts as a one-way clutch which, when closed, transmits drive torque from the pulley to the hub, with the resiliency of the decoupler spring connected in series with the sling smoothing the torsional irregularities originating from the belt drive. When the belt pulley rotates with a delay, the sling belt opens, in which case - then vice versa - no significant torque can be transmitted from the hub to the belt pulley, so that the sluggish generator shaft can overtake the belt pulley.
Gattungsgemäße Riemenscheibenentkoppler sind beispielsweise aus
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wuchtung eines Riemenscheibenentkopplers der eingangs genannten Art zu verbessern.The object of the present invention is to improve the balancing of a pulley decoupler of the type mentioned at the outset.
Die Lösung hierfür ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll das Schlingband einen von der Kreisform abweichenden Wicklungsabschnitt haben, der einen damit axial überlappenden Wicklungsendabschnitt der Schraubendrehfeder mit ersten und zweiten Windungsabschnitten umschließt, für deren Radialabstände S1 und S2 zum Wicklungsendabschnitt der Schraubendrehfeder zwecks deren Zentrierung zur Drehachse die Beziehung gilt: S2 < S1.The solution for this results from the features of claim 1. According to this, the sling should have a winding section that deviates from the circular shape, which encloses an axially overlapping winding end section of the helical torsion spring with first and second winding sections, for their radial distances S1 and S2 to the winding end section of the helical torsion spring for the purpose whose centering to the axis of rotation is: S2 < S1.
Der nicht kreisförmige Wicklungsabschnitt des Schlingbands, das die Schraubendrehfeder - zumindest lokal - mit unterschiedlich großen Radialabständen umschließt, ermöglicht es einerseits, dass der entsprechend des größeren Radialabstands S1 erforderliche Ringraum für die sich unter Übertragung des Antriebsmoments radial aufweitende Wicklung der Schraubendrehfeder erhalten wird. Anderseits kann das Schlingband neben seiner Funktion als Freilauf auch die Zentrierfunktion übernehmen, mittels der das Radialspiel des vom Schlingband umschlossenen Wicklungsendabschnitts der Schraubendrehfeder gemäß des dort relativ kleinen Radialabstands S2 so begrenzt wird, dass die verbleibende Unwucht der rotierenden Schraubendrehfeder einen zulässigen Bereich nicht überschreitet.The non-circular winding section of the sling, which encloses the helical torsion spring - at least locally - with different sized radial distances, makes it possible on the one hand that the annular space required according to the larger radial distance S1 for the radially widening winding of the helical torsion spring while transmitting the drive torque is maintained. On the other hand, in addition to its function as a freewheel, the sling band can also take on the centering function, by means of which the radial play of the winding end section of the helical torsion spring surrounded by the sling band is limited according to the relatively small radial distance S2 there so that the remaining unbalance of the rotating helical torsion spring does not exceed a permissible range.
Durch die Integration der Federzentrierfunktion in das Schlingband kann der erfindungsgemäße Riemenscheibenentkoppler bauraumneutral ausgeführt werden.By integrating the spring centering function into the sling, the belt pulley decoupler according to the invention can be designed in a space-neutral manner.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers für den im Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine angeordneten Generator dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 den Riemenscheibenentkoppler in perspektivischer Teilschnittdarstellung; -
2 den Riemenscheibenentkoppler im Längsschnitt; -
3 das Detail X aus2 ; -
4 das Detail Y aus2 ; -
5 die Schraubendrehfeder des Riemenscheibenentkopplers in perspektivischer Einzelteildarstellung; -
6 das Schlingband des Riemenscheibenentkopplers in perspektivischer Einzelteildarstellung und -
7 das Schlingband in axialer Draufsicht.
-
1 the pulley decoupler in a partially cut-away perspective view; -
2 the pulley decoupler in longitudinal section; -
3 the detail X off2 ; -
4 the detail Y off2 ; -
5 the pulley decoupler torsion coil spring in exploded perspective view; -
6 the sling of the pulley decoupler in perspective detail view and -
7 the sling in an axial plan view.
Die
Die Riemenscheibe 2 hat am generatorfernen Ende eine im Durchmesser gestufte Erweiterung 9, in die nach dem Verschrauben des Riemenscheibenentkopplers 1 auf die Generatorwelle eine Schutzkappe 10 eingeschnappt wird.At the end remote from the generator, the pulley 2 has an extension 9 with a stepped diameter, into which a protective cap 10 is snapped after the pulley decoupler 1 has been screwed onto the generator shaft.
Die für die Funktion des Riemenscheibenentkopplers 1 wesentlichen Komponenten sind eine als Schlingband 11 ausgebildete Einwegkupplung und eine - bezüglich des Antriebsmomentflusses von der Riemenscheibe 2 auf die Nabe 3 - mit dem Schlingband 11 in Reihe geschaltete Schraubendrehfeder 12. Wie später in größerem Detail erläutert, erstreckt sich die Schraubendrehfeder 12 weitestgehend koaxial zur Drehachse 13 des Riemenscheibenentkopplers 1. Das Schlingband 11 ist radial zwischen der Riemenscheibe 2 und der Schraubendrehfeder 12 angeordnet und umschließt folglich die Schraubendrehfeder 12. Die Schraubendrehfeder 12 hat einen trapezförmigen Drahtquerschnitt, und das Schlingband 11 hat einen rechteckigen Drahtquerschnitt.The essential components for the function of the pulley decoupler 1 are a one-way clutch designed as a sling 11 and a helical torsion spring 12 connected in series with the sling 11 with regard to the drive torque flow from the pulley 2 to the hub 3. As explained later in more detail, extends the helical torsion spring 12 is largely coaxial with the axis of rotation 13 of the pulley decoupler 1. The sling 11 is arranged radially between the pulley 2 and the helical torsion spring 12 and consequently encloses the helical torsion spring 12. The helical torsion spring 12 has a trapezoidal wire cross-section, and the sling 11 has a rectangular wire cross-section.
Sowohl das rechts gewickelte Schlingband 11 als auch die links gewickelte Schraubendrehfeder 12 haben beidseitig schenkellose Enden, die die Wicklungen des Schlingbands 11 bzw. der Schraubendrehfeder 12 bei der Übertragung des Antriebsmoments radial aufweiten. Dabei verspannt sich ein im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe 2 verlaufender Wicklungsabschnitt 14 des Schlingbands 11 gegen den zylindrischen Innenmantel einer Antriebshülse 15, die in der Riemenscheibe 2 mittels eines Pressverbands befestigt ist. Ein im Antriebsmomentfluss seitens der Schraubendrehfeder 12 verlaufender Wicklungsabschnitt 16 des Schlingbands 11 verspannt sich gegen den zylindrischen Innenmantel einer Mitnehmerhülse 17, die gegenüber der Riemenscheibe 2 drehbar und vorliegend in der Antriebshülse 15 gelagert ist. Der Innenmantel der Antriebshülse 15 und der Innenmantel der Mitnehmerhülse 17 sind gleich groß.Both the sling band 11 wound on the right and the torsion spring 12 wound on the left have shankless ends on both sides, which expand the windings of the sling band 11 or the helical torsion spring 12 radially when the drive torque is transmitted. A winding section 14 of the sling belt 11 running in the drive torque flow on the part of the belt pulley 2 braces itself against the cylindrical inner surface of a drive sleeve 15, which is fastened in the belt pulley 2 by means of an interference fit. A winding section 16 of the sling band 11 running in the drive torque flow on the part of the helical torsion spring 12 braces itself against the cylindrical inner surface of a driver sleeve 17 which is rotatable relative to the belt pulley 2 and is mounted in the drive sleeve 15 in the present case. The inner surface of the drive sleeve 15 and the inner surface of the driver sleeve 17 are the same size.
Das von der Riemenscheibe 2 eingeleitete Antriebsmoment wird durch Haftreibung zwischen der Antriebshülse 15 und dem Wicklungsabschnitt 14 des Schlingbands 11 einerseits und zwischen dem Wicklungsabschnitt 16 des Schlingbands 11 und der Mitnehmerhülse 17 andererseits in die Schraubendrehfeder 12 eingeleitet und von dort aus auf die Nabe 3 übertragen. Die auf die Mitnehmerhülse 17 wirkenden Axialkräfte der Schraubendrehfeder 12 werden über einen Axiallagerring 18 am Innenring 19 des Kugellagers 6 abgestützt.The drive torque introduced by the belt pulley 2 is introduced into the helical torsion spring 12 by static friction between the drive sleeve 15 and the winding section 14 of the loop belt 11 on the one hand and between the winding section 16 of the loop belt 11 and the driver sleeve 17 on the other hand, and is transmitted from there to the hub 3. The axial forces of the helical torsion spring 12 acting on the driver sleeve 17 are supported via an axial bearing ring 18 on the inner ring 19 of the ball bearing 6 .
Das antriebseitige Federende 20 der in
Das Schlingband 11 ermöglicht ein Überholen der Generatorwelle und der darauf befestigten Nabe 3 gegenüber der Riemenscheibe 2. In diesem Zustand zieht sich das Schlingband 11 auf seinen (unbelasteten) Ausgangsdurchmesser zusammen und rutscht in einer oder beiden Hülsen 15, 17 durch, wobei sich das dann übertragbare Drehmoment auf das Gleitreibmoment zwischen den beiden durchrutschenden Kontaktpartnern reduziert. Die Gleitreibung bewirkt, dass ein oder beide Federenden 20, 22 der Schraubendrehfeder 12 mit einem Reibmoment beaufschlagt werden, das die Federenden 20, 22 in die axial ansteigende Umfangsrichtung der Federanlageflächen an den Federtellern 21 bzw. 23 beaufschlagt. Dieser unerwünschte Rampenhochlauf der Schraubendrehfeder 12 wird durch einen sogenannten Anti-ramp-up Mechanismus verhindert. Dabei bilden die Federenden 20, 22 mit den Federtellern 21 bzw. 23 gegenseitige Drehanschläge, die seitens der Schraubendrehfeder 12 durch miteinander identische Aussparungen 26 an den Federenden 20, 22 und seitens der Federanlageflächen durch Vorsprünge 29 gemäß
Die
Diese Größenbeziehungen, nämlich S2 < S1 und R2 > R1 sind den bemaßten
In einer nicht dargestellten Alternativausführung können die ersten Windungsabschnitte 27 beispielsweise gerade, d.h. auf einer Sekante durch den zylindrischen Hüllkreis des Schlingbands 11 verlaufen.In an alternative embodiment that is not shown, the first winding sections 27 can, for example, run straight, i.e. on a secant, through the cylindrical enveloping circle of the sling band 11 .
Die gegenüberliegende Zentrierung der Schraubendrehfeder 12 zur Drehachse 13 erfolgt durch die Nabe 4, die den anderen Wicklungsendabschnitt der Schraubendrehfeder 12 mit dem hohlzylindrischen Lagerabschnitt 8 umschließt. Wie in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- RiemenscheibenentkopplerPulley decoupler
- 22
- Riemenscheibepulley
- 33
- Nabehub
- 44
- Innengewindeinner thread
- 55
- Innenvielzahninternal spline
- 66
- Kugellagerball-bearing
- 77
- Radiallagerringradial bearing ring
- 88th
- Lagerabschnittstorage section
- 99
- Erweiterungextension
- 1010
- Schutzkappeprotective cap
- 1111
- Schlingbandloop tape
- 1212
- Schraubendrehfedertorsion spring
- 1313
- Drehachseaxis of rotation
- 1414
- antriebseitiger Wicklungsabschnitt des Schlingbandsdrive-side winding section of the sling band
- 1515
- Antriebshülsedrive sleeve
- 1616
- abtriebseitiger Wicklungsabschnitt des SchlingbandsOutput-side winding section of the sling band
- 1717
- Mitnehmerhülsedriving sleeve
- 1818
- Axiallagerringthrust bearing ring
- 1919
- Innenringinner ring
- 2020
- antriebseitiges Federendedrive side spring end
- 2121
- antriebseitiger Federtellerdrive-side spring plate
- 2222
- abtriebseitiges Federendeoutput side spring end
- 2323
- abtriebseitiger Federtelleroutput side spring plate
- 2424
- Stirnseite des antriebseitigen FederendesFace of the drive-side spring end
- 2525
- Stirnseite des abtriebseitigen FederendesFace of the output-side spring end
- 2626
- Aussparungrecess
- 2727
- erster Windungsabschnittfirst winding section
- 2828
- zweiter Windungsabschnittsecond winding section
- 2929
- Vorsprunghead Start
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |