DE102018112162A1 - Riemenscheibenentkoppler mit angespritzter Riemenspur, Gleitlager und Axialreibring - Google Patents

Riemenscheibenentkoppler mit angespritzter Riemenspur, Gleitlager und Axialreibring Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe mit angespritzter Riemenspur, angespritztem Gleitlager und angespritztem Axialreibring sowie besagte Riemenscheibe und einen Riemenscheibenentkoppler umfassend besagte Riemenscheibe.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe mit angespritzter Riemenspur, angespritztem Gleitlager und angespritztem Axialreibring sowie besagte Riemenscheibe und einen Riemenscheibenentkoppler umfassend besagte Riemenscheibe.
  • Riemenscheibenentkoppler kommen in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder Elektromotoren zum Einsatz. Insbesondere Verbrennungsmotoren werden derart konzipiert, dass sie den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen minimieren. Dazu werden die Motordrehzahl und die Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors reduziert sowie Start-Stopp-Systeme eingesetzt, die bei Stillstand des Fahrzeugs den Verbrennungsmotor abschalten und bei erneutem Anfahren den Motor wieder anlassen. Besagte Maßnahmen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen beanspruchen den Verbrennungsmotor, da diese auch zu erhöhten Schwingungen und einer stärkeren Belastung der Bauteile führen. Um dennoch die volle Motorleistung ausschöpfen und eine Langlebigkeit der Bauteile sicherstellen sowie einen ruhigen Fahrzeuginnenraum frei von Lärm und Vibrationen für Insassen des Fahrzeugs bereitstellen zu können, müssen die Schwingungen des Motors gedämpft werden. Dazu wird ein Riemenscheibenentkoppler eingesetzt. Der Riemenscheibenentkoppler ist dabei in einem Nebenaggregatetrieb des Verbrennungsmotors angeordnet und direkt an der Kurbelwelle montiert. Durch den Riemenscheibenentkoppler wird verhindert, dass sich Schwingungen bzw. Vibrationen des Motors auf andere Aggregate oder Bauteile übertragen. Im Wesentlichen ist der Riemenscheibenentkoppler aus zwei Massen aufgebaut. Die beiden Massen sind über ein FederDämpfer-System miteinander verbunden. Die Massen sind im Wesentlichen zwei konzentrische Bauteile, wobei die äußere Masse als Riemenscheibe bezeichnet wird. An der Riemenscheibe liegt ein Riemen des Nebenaggregatetriebs an. Um eine möglichst schlupf-freie Übertragung von Drehmoment zwischen dem Riemenscheibenentkoppler und dem Riemen gewährleisten zu können, weist die Riemenscheibe eine Riemenspur auf, die eine ausreichende Reibung zwischen der Riemenscheibe und dem Riemen zur Übertragung des an dem Riemenscheibenentkoppler anliegenden Drehmoments bereitstellt. Die Riemenscheibe umfasst weiterhin ein Gleitlager um ein Gleiten zwischen der Riemenscheibe und der inneren der beiden im Wesentlichen konzentrischen Massen zu ermöglichen. Zudem weist die Riemenscheibe einen Axialreibring auf.
  • Die Riemenscheibe bzw. die Riemenspur wird in einem aufwändigen und kostenintensiven Rollier-Verfahren aus Stahl insbesondere weichem zum Kaltumformen geeignetem Stahl wie beispielsweise Tiefziehstahl DD12/DD13 hergestellt. Das Gleitlager besteht aus Verbundmaterial und wird in die Riemenscheibe oder einen Deckel des Riemenscheibenentkopplers eingepresst. Der Axialreibring besteht aus Kunststoff und wird auf die Riemenscheibe montiert.
  • Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, die Herstellung der Riemenscheibe zu vereinfachen und deren Herstellungskosten zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie die Riemenscheibe und den Riemenscheibenentkoppler gemäß den weiteren unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe wenigstens einen der folgenden nicht sequentiellen Schritte:
    1. a) Anspritzen einer Riemenspur auf einen Grundkörper der Riemenscheibe.
    2. b) Anspritzen eines Gleitlagers auf den Grundkörper.
    3. c) Anspritzen eines Axialreibrings auf den Grundkörper.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Riemenscheibe für einen Riemenscheibenentkoppler wenigstens eine Riemenspur, die auf einen Grundkörper der Riemenscheibe aufgespritzt ist oder ein Gleitlager, das auf den Grundkörper aufgespritzt ist oder einen Axialreibring, der auf den Grundkörper aufgespritzt ist.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Riemenscheibenentkoppler eine Riemenscheibe. Die Riemenscheibe umfasst wenigstens eine Riemenspur, die auf einen Grundkörper der Riemenscheibe aufgespritzt ist oder ein Gleitlager, das auf den Grundkörper aufgespritzt ist oder einen Axialreibring, der auf den Grundkörper aufgespritzt ist.
  • Der Grundkörper der Riemenscheibe weist eine Spurfläche auf. Die Spurfläche ist eine im Wesentlichen radial nach außen weisende Umfangsmantelfläche eines Zylinders an einem äußeren Umfang des Grundkörpers. Auf die Spurfläche des Grundkörpers wird die Riemenspur in Schritt a) aufgespritzt. Die aufgespritzte Riemenspur weist eine Oberflächenstruktur auf, die eine Reibung zwischen der Riemenspur und einem Riemen eines Nebenaggregatetriebs bereitstellt. Dabei ist die Reibung ausreichend um ein an dem Riemenscheibenentkoppler anliegendes Drehmoment zwischen der Riemenscheibe und dem Riemen zu übertragen. Der Grundkörper weist ferner eine Lagerfläche auf. Die Lagerfläche ist eine im Wesentlichen radial nach innen weisende Umfangsmantelfläche eines Zylinders an einer inneren Aussparung des Grundkörpers. Auf die Lagerfläche des Grundkörpers wird das Gleitlager in Schritt b) aufgespritzt. Das aufgespritzte Gleitlager ermöglicht ein Gleiten zwischen der Riemenscheibe und einer zweiten Masse des Riemenscheibenentkopplers. Der Grundkörper weist zudem eine Ringfläche auf. Die Ringfläche ist eine im Wesentlichen in axiale Richtung weisende ringförmige Scheibenfläche um die innere Aussparung herum. Auf die Ringfläche des Grundkörpers wird der Axialreibring in Schritt c) aufgespritzt.
  • Es kann nur die Riemenspur oder nur das Gleitlager oder nur der Axialreibring aufgespritzt werden. Es können auch die Riemenspur und/oder das Gleitlager und/oder der Axialreibring aufgespritzt werden.
  • Durch das Aufspritzen der Riemenspur und/oder des Gleitlagers und/oder des Axialreibrings werden die aufwendigen Fertigungsschritte Rollieren der Riemenscheibe und/oder Einpressen des Gleitlagers und/oder Montieren des Axialreibrings vermieden. Dies führt zu einer Reduzierung der Fertigungskosten und Fertigungsdauer von Riemenscheiben.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden wenigstens zwei der Schritte a) bis c) gleichzeitig ausgeführt.
  • Es können die Riemenspur und/oder das Gleitlager und/oder der Axialreibring gleichzeitig aufgespritzt werden. Dies entspricht einem Aufspritzen der Riemenspur und/oder des Gleitlagers und/oder des Axialreibrings in einem einzigen Schritt des Verfahrens.
  • Durch das gleichzeitige Aufspritzen mehrerer Elemente, nämlich der Riemenspur und/oder des Gleitlagers und/oder des Axialreibrings, wird die Fertigungsdauer und somit auch die Fertigungskosten von Riemenscheiben weiter reduziert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für die Riemenspur in Schritt a) oder das Gleitlager in Schritt b) oder den Axialreibring in Schritt c) ein Material umfassend wenigstens einen Kunststoff verwendet.
  • Es können auch verschiedene Kunststoffe als Material bzw. als Bestandteil des Materials für die Riemenspur, das Gleitlager und den Axialreibring verwendet werden. Dabei können auch jeweils unterschiedliche Materialien, also Materialien umfassend jeweils einen oder mehrere unterschiedliche Kunststoffe, für die Riemenspur und/oder das Gleitlager und/oder den Axialreibring verwendet werden. Die Riemenspur und/oder das Gleitlager und/oder der Axialreibring können somit aus demselben Material umfassend wenigstens einen Kunststoff oder aus jeweils verschiedenen Materialien umfassend jeweils wenigstens einen Kunststoff bestehen.
  • Durch den Einsatz eines Materials umfassend Kunststoff für die Riemenspur und/oder das Gleitlager und/oder den Axialreibring als kostengünstige Alternative zu Stahl bzw. Verbundmaterial werden die Fertigungskosten weiter gesenkt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Grundkörper aus Stahl gefertigt.
  • Der Grundkörper der Riemenscheibe wird durch Kaltverformung, insbesondere durch Tiefziehen, gefertigt. Das Material für den Grundkörper ist daher Stahl, bevorzugt weicher zum Kaltumformen geeigneter Stahl, weiter bevorzugt Tiefziehstahl und besonders bevorzugt DD12-Stahl oder DD13-Tiefziehstahl.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele dienen nur dem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und sind keinesfalls einschränkend auszulegen.
    • 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe.
    • 3 zeigt eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers.
  • In 1 ein Verfahren 1 zur Herstellung einer Riemenscheibe schematisch dargestellt. In einem Schritt a) erfolgt ein Anspritzen einer Riemenspur auf eine Spurfläche eines Grundkörpers der Riemenscheibe. In einem Schritt b) erfolgt ein Anspritzen eines Gleitlagers auf eine Lagerfläche des Grundkörpers und in einem Schritt c) erfolgt ein Anspritzen eines Axialreibrings auf eine Ringfläche des Grundkörpers. Mindestens zwei der Schritte a) bis c) können auch gleichzeitig erfolgen. In den Schritten a) bis c) kann für die Riemenspur, das Gleitlager und/oder den Axialreibring ein Material verwendet werden, das wenigstens einen Kunststoff aufweist. Der Grundkörper der Riemenscheibe kann aus einem Stahl, bevorzugt aus weichem zum Kaltumformen geeignetem Stahl, weiter bevorzugt aus Tiefziehstahl und besonders bevorzugt aus DD12-Stahl oder DD13-Stahl gefertigt sein.
  • In 2 ist eine Riemenscheibe 10 im Schnitt dargestellt. Die Riemenscheibe 10 umfasst einen Grundkörper 11 mit einer Spurfläche 12, einer Lagerfläche 15 und einer Ringfläche 18. Die Spurfläche 12 ist eine im Wesentlichen radial nach außen weisende Umfangsmantelfläche eines Zylinders an einem äußeren Umfang des Grundkörpers 11. Die Lagerfläche 15 ist eine im Wesentlichen radial nach innen weisende Umfangsmantelfläche eines Zylinders an einer inneren Aussparung 16 des Grundkörpers 11. Die Ringfläche 18 ist eine im Wesentlichen in axiale Richtung weisende ringförmige Scheibenfläche um die innere Aussparung 16 herum.
  • Auf die Spurfläche 12 des Grundkörpers 11 ist eine Riemenspur 13 aufgespritzt (vgl. Schritt a) des Verfahrens gemäß 1). Die Riemenspur 13 kann aus einem Material bestehen, das mindestens einen Kunststoff aufweist. Die aufgespritzte Riemenspur 13 weist eine Oberflächenstruktur 14 auf, die eine Reibung zwischen der Riemenspur 13 und einem Riemen eines Nebenaggregatetriebs bereitstellt. Dabei ist die Reibung ausreichend um ein an einem Riemenscheibenentkoppler (s. 3) anliegendes Drehmoment zwischen der Riemenscheibe 10 und dem Riemen zu übertragen. Auf die Lagerfläche 15 ist ein Gleitlager 17 aufgespritzt (vgl. Schritt b) des Verfahrens gemäß 1). Das aufgespritzte Gleitlager 17 ermöglicht ein Gleiten zwischen der Riemenscheibe 10 und einer zweiten Masse (s. 3) des Riemenscheibenentkopplers. Auf die Ringfläche 18 ist ein Axialreibring 19 aufgespritzt (vgl. Schritt c) des Verfahrens gemäß 1).
  • In 3 ist ein Riemenscheibenentkoppler 20 isometrisch dargestellt. Der Riemenscheibenentkoppler umfasst eine Riemenscheibe 10 gemäß 2 und eine zweite Masse 21. Die Zweite Masse 21 und die Riemenscheibe 10 können aufgrund des Gleitlagers 17 und des Axialreibrings 19 aneinander gleiten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe
    10
    Riemenscheibe
    11
    Grundkörper
    12
    Spurfläche
    13
    Riemenspur
    14
    Oberflächenstruktur
    15
    Lagerfläche
    16
    innere Aussparung
    17
    Gleitlager
    18
    Ringfläche
    19
    Axialreibring
    20
    Riemenscheibenentkoppler
    21
    zweite Masse

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wenigstens einen der folgenden nicht sequentiellen Schritte umfasst: a) Anspritzen einer Riemenspur auf einen Grundkörper der Riemenscheibe; b) Anspritzen eines Gleitlagers auf den Grundkörper; c) Anspritzen eines Axialreibrings auf den Grundkörper.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens zwei der Schritte a) bis c) gleichzeitig ausgeführt werden.
  3. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei für die Riemenspur in Schritt a) oder das Gleitlager in Schritt b) oder den Axialreibring in Schritt c) ein Material umfassend wenigstens einen Kunststoff verwendet wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper aus Stahl gefertigt ist.
  5. Riemenscheibe für einen Riemenscheibenentkoppler dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe eine Riemenspur umfasst, die auf einen Grundkörper der Riemenscheibe aufgespritzt ist oder ein Gleitlager umfasst, das auf den Grundkörper aufgespritzt ist oder einen Axialreibring umfasst, der auf den Grundkörper aufgespritzt ist.
  6. Riemenscheibe gemäß Anspruch 5, wobei die Riemenspur oder das Gleitlager oder der Axialreibring aus einem Material bestehen das wenigstens einen Kunststoff aufweist.
  7. Riemenscheibe gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Grundkörper aus Stahl gefertigt ist.
  8. Riemenscheibenentkoppler umfassend eine Riemenscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe eine Riemenspur umfasst, die auf einen Grundkörper der Riemenscheibe aufgespritzt ist oder ein Gleitlager umfasst, das auf den Grundkörper aufgespritzt ist oder einen Axialreibring umfasst, der auf den Grundkörper aufgespritzt ist.
  9. Riemenscheibenentkoppler gemäß Anspruch 8, wobei die Riemenscheibe eine Riemenscheibe gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7 ist.
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