DE102019210500A1 - Pulley assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung mit einem Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor (mKK) und einem Riemenscheibengenerator (RSG) mit einer Generator-Welle (1), auf der eine über eine Kupplungseinrichtung schaltbare Riemenscheibe (9) und eine drehfeste Riemenscheibe (11) angeordnet sind, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist und die drehfeste Riemenscheibe (11) über einen Aggregate-Riementrieb (RmKK) mit einer Aggregate-Welle (3) des Nebenaggregates (mKK) trieblich verbindbar ist, wobei in einer ersten Motorbetriebsart (MB1) der Riemenscheibengenerator (RSG) über seine Generator-Welle (1) und den Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) in einer ersten Antriebsdrehrichtung (A1) auf die Brennkraftmaschine (BKM) abtreibt, wobei in einer Generatorbetriebsart (GB) die Brennkraftmaschine (BKM) über ihre Brennkraftmaschinen-Welle (5) und den Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) in der ersten Antriebsdrehrichtung (A1) auf den Riemenscheibengenerator (RSG) abtreibt, und wobei in einer zweiten Motorbetriebsart (MB2) der Riemenscheibengenerator (RSG) über seine Generator-Welle (1) und den Aggregate-Riementrieb (R2) auf das Nebenaggregat (mKK) abtreibt. Erfindungsgemäß weist die Kupplungseinrichtung der schaltbaren Riemenscheibe (9) eine Freilaufkupplung (K1) und eine Fliehkraftkupplung (K2) auf.The invention relates to a belt pulley arrangement with an internal combustion engine auxiliary unit, in particular an air conditioning compressor (mKK) and a belt pulley generator (RSG) with a generator shaft (1) on which a belt pulley (9), which can be switched via a coupling device, and a non-rotatable belt pulley (11) are arranged The switchable belt pulley (9) can be drivably connected to an internal combustion engine shaft (5) via an internal combustion engine belt drive (RBKM) and the non-rotatable belt pulley (11) via an aggregate belt drive (RmKK) to an aggregate shaft (3 ) of the auxiliary unit (mKK) can be connected to drive, in a first engine operating mode (MB1) the pulley generator (RSG) via its generator shaft (1) and the internal combustion engine belt drive (RBKM) in a first drive direction of rotation (A1) to the internal combustion engine ( BKM) drives off, with the internal combustion engine (BKM) via its internal combustion engine shaft (5) and in a generator operating mode (GB) drives the internal combustion engine belt drive (RBKM) in the first drive direction of rotation (A1) on the belt pulley generator (RSG), and in a second motor operating mode (MB2) the belt pulley generator (RSG) via its generator shaft (1) and the unit belt drive ( R2) drifts onto the auxiliary unit (mKK). According to the invention, the clutch device of the switchable pulley (9) has an overrunning clutch (K1) and a centrifugal clutch (K2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a pulley arrangement for an internal combustion engine auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, according to the preamble of claim 1.

Konventionelle Fahrzeuge verfügen über einen Antrieb für Nebenaggregate. Angetrieben von der Brennkraftmaschine werden unter anderem ein Riemenscheibengenerator und ein mechanischer Klimakompressor mit Leistung versorgt. Durch die Einführung von Start-Stopp- oder Hybrid-Systemen sowie durch einen „Segel“-Betrieb und dergleichen wird die Brennkraftmaschinen-Laufzeit und damit die Verfügbarkeit vom mechanischen Klimakompressor stark reduziert. Bei einem Klimatisierungsbedarf kommt es daher zu einem sogenannten „Start-Stopp-Veto“. In diesem Fall muss die Brennkraftmaschine laufen oder gestartet werden, obwohl keine Anforderung zum Fahrzeug-Vortrieb vorliegt. Ein Motorstart alleine aufgrund eines Klimatisierungsbedarfes beeinträchtigt die Energiebilanz im Gesamtfahrzeug. Eine Alternative besteht darin, anstelle eines mechanischen Klimakompressors einen elektrisch angetriebenen Klimakompressor bereitzustellen. Dieser hat jedoch gegenüber dem mechanisch angetriebenen Klimakompressor deutliche Nachteile im Hinblick auf Beschaffungskosten, Bauteilgewicht sowie Bauraumbedarf.Conventional vehicles have a drive for auxiliary units. Driven by the internal combustion engine, a belt pulley generator and a mechanical air conditioning compressor, among other things, are supplied with power. The introduction of start-stop or hybrid systems, as well as “sailing” operation and the like, greatly reduces the running time of the internal combustion engine and thus the availability of the mechanical air conditioning compressor. If air conditioning is required, there is therefore a so-called “start-stop veto”. In this case, the internal combustion engine must run or be started, although there is no request for vehicle propulsion. Starting the engine simply because there is a need for air conditioning affects the energy balance in the entire vehicle. An alternative is to provide an electrically driven air conditioning compressor instead of a mechanical air conditioning compressor. Compared to the mechanically driven air conditioning compressor, however, this has significant disadvantages with regard to procurement costs, component weight and space requirements.

Eine gattungsgemäße Riemenscheibenanordnung weist einen Riemenscheibengenerator mit einer Generator-Welle auf, auf der eine über eine Kupplungseinrichtung schaltbare Riemenscheibe und eine drehfeste Riemenscheibe angeordnet sind. Die schaltbare Riemenscheibe ist über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb mit einer Brennkraftmaschinen-Welle trieblich verbindbar. Zudem ist die drehfeste Riemenscheibe über einen Aggregate-Riementrieb mit einer Aggregate-Welle trieblich verbindbar. In einer erste Motorbetriebsart treibt der Riemenscheibengenerator über seine Generator-Welle und über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb in einer ersten Antriebsdrehrichtung auf die Brennkraftmaschine ab. In diesem Fall kann beispielhaft ein Motorstart der Brennkraftmaschine erfolgen oder ein Boostbetrieb erfolgen, bei dem die laufende Brennkraftmaschine mit einem zusätzlichen elektromotorischen Drehmoment unterstützt wird. Alternativ dazu kann in einer Generatorbetriebsart die Brennkraftmaschine über ihre Brennkraftmaschinenwelle und den Brennkraftmaschinen-Riemenabtrieb in der ersten Antriebsdrehrichtung auf dem Riemenscheibengenerator abtreiben. In diesem Fall kann die an den Riemenscheibengenerator angeschlossene Fahrzeugbatterie geladen werden und zusätzlich auch der Klimakompressor angetrieben werden.A generic pulley arrangement has a pulley generator with a generator shaft on which a pulley that can be switched via a coupling device and a non-rotatable pulley are arranged. The switchable pulley can be drivably connected to an internal combustion engine shaft via an internal combustion engine belt drive. In addition, the non-rotatable belt pulley can be connected to an assembly shaft via an assembly belt drive. In a first motor operating mode, the pulley generator drives via its generator shaft and the internal combustion engine belt drive in a first driving direction of rotation on the internal combustion engine. In this case, an engine start of the internal combustion engine can take place, for example, or a boost operation can take place in which the running internal combustion engine is supported with an additional electromotive torque. As an alternative to this, in a generator operating mode, the internal combustion engine can be driven via its internal combustion engine shaft and the internal combustion engine belt drive in the first driving direction of rotation on the pulley generator. In this case, the vehicle battery connected to the pulley generator can be charged and the air conditioning compressor can also be driven.

Der Riemenscheibengenerator kann zusätzlich in einer zweiten Motorbetriebsart arbeiten. In der zweiten Motorbetriebsart kann der Riemenscheibengenerator über seine Generator-Welle und den Aggregate-Riementrieb auf das Nebenaggregat abtreiben, und zwar bei stillgelegter Brennkraftmaschine, das heißt unabhängig von der Brennkraftmaschine auf das Nebenaggregat abtreiben.The pulley generator can also operate in a second engine mode. In the second engine operating mode, the pulley generator can drive onto the auxiliary unit via its generator shaft and the unit belt drive, specifically when the internal combustion engine is shut down, that is to say drive off the auxiliary unit independently of the internal combustion engine.

Die Realisierung des obigen ersten Motorbetriebes, des zweiten Motorbetriebes und des Generatorbetriebes im Riemenscheibengenerator ist im Stand der Technik lediglich mit zusätzlichen Aktuatoren ermöglicht, die von einer externen Steuereinheit angesteuert werden müssen. Die Bereitstellung solcher Aktuatoren ist daher steuerungstechnisch aufwändig sowie mit einem Bauteil- sowie Bauraumbedarf verbunden.The implementation of the above first motor mode, the second motor mode and the generator mode in the pulley generator is only possible in the prior art with additional actuators that have to be controlled by an external control unit. The provision of such actuators is therefore complex in terms of control technology and requires components and installation space.

Aus der EP 1 454 043 B1 ist ein variabler Riemenhochtrieb für Nebenaggregate bekannt. Aus der DE 197 54 872 A1 ist eine Riemenscheibe für Freilaufkupplungen mit zwei Riemen bekannt. Aus der DE 10 2013 108 839 A1 ist eine Riemenscheibenanordnung bekannt.From the EP 1 454 043 B1 a variable belt drive for auxiliary units is known. From the DE 197 54 872 A1 a pulley for overrunning clutches with two belts is known. From the DE 10 2013 108 839 A1 a pulley assembly is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor, bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik der steuerungstechnische Aufwand sowie der Bauraum- und Bauteilbedarf reduziert ist.The object of the invention is to provide a belt pulley arrangement for an internal combustion engine ancillary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, in which, compared to the prior art, the control effort and the installation space and component requirements are reduced.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß werden auf extern mittels elektronischer Steuergeräte ansteuerbarer Aktuatoren verzichtet. Anstelle dessen weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Kupplungseinrichtung für die schaltbare Riemenscheibe eine Freilaufkupplung und eine Fliehkraftkupplung auf. Die Freilaufkupplung und die Fliehkraftkupplung öffnen oder sperren in den beiden Motorbetriebsarten sowie in der Generatorbetriebsart des Riemenscheibengenerators selbsttätig, das heißt ohne Einwirkung von zum Beispiel elektrischer oder hydraulischer Fremdenergie. Auf diese Weise kann insbesondere bei stillstehender Brennkraftmaschine (das heißt bei stillstehender Brennkraftmaschinen-Welle) der Riemenscheibengenerator das Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, unabhängig von der Brennkraftmaschine antreiben.According to the invention, actuators that can be controlled externally by means of electronic control devices are dispensed with. Instead, according to the characterizing part of claim 1, the coupling device for the switchable belt pulley has an overrunning clutch and a centrifugal clutch. The overrunning clutch and the centrifugal clutch open or lock automatically in the two engine operating modes and in the generator operating mode of the pulley generator, that is to say without the influence of, for example, external electrical or hydraulic energy. In this way, particularly when the internal combustion engine is at a standstill (that is, when the internal combustion engine shaft is at a standstill), the pulley generator can drive the auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, independently of the internal combustion engine.

In der ersten Motorbetriebsart kann die Freilaufkupplung drehmomentenübertragend sperren und die Fliehkraftkupplung übertragungsfrei sein. In der Generatorbetriebsart kann die Freilaufkupplung übertragungsfrei sein und die Fliehkraftkupplung drehmomentenübertragend sperren. In der in der zweiten Motorbetriebsart kann sowohl die Freilaufkupplung (K1) als auch die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei sind.In the first engine operating mode, the overrunning clutch can lock in a torque-transmitting manner and the centrifugal clutch can be transmission-free. In the generator mode, the Be free-wheeling clutch free of transmission and lock the centrifugal clutch transferring torque. In the second motor operating mode, both the overrunning clutch (K1) and the centrifugal clutch (K2) can be free of transmission.

Vor diesem Hintergrund kann in einer technischen Umsetzung die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupplung in der ersten Motorbetriebsart bei einer ersten Antriebsdrehrichtung der Generator-Welle aktiviert sein. In der ersten Motorbetriebsart kann mit Hilfe des Riemenscheibengenerators entweder ein Motorstart erfolgen oder eine Boostfunktion bei laufender Brennkraftmaschine erfolgen. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung kann dagegen beim Betrieb des Riemenscheibengenerators in einer zur ersten Anriebsdrehrichtung gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung aktiviert sein.Against this background, in a technical implementation, the torque-transmitting locking function of the overrunning clutch can be activated in the first motor operating mode when the generator shaft is in a first driving direction. In the first engine operating mode, the belt pulley generator can either be used to start the engine or to perform a boost function while the internal combustion engine is running. The non-transferring freewheeling function of the freewheeling clutch, on the other hand, can be activated when the pulley generator is operating in a second driving direction of rotation opposite to the first driving direction of rotation.

Die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung kann in der Generatorbetriebsart des Riemenscheibengenerators aktiviert sein. Im Gegensatz dazu kann deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb des Riemenscheibengenerators in der gegensinnigen zweiten Antriebsrichtung aktiviert sein.The torque-transmitting locking function of the centrifugal clutch can be activated in the generator operating mode of the pulley generator. In contrast to this, their transmission-free freewheeling function can be activated when the pulley generator is operated in the opposite second drive direction.

Mit der obigen Ausführungsvariante kann der Riemenscheibengenerator in der zweiten Motorbetriebsart (das heißt Antrieb des Nebenaggregats bei stillgelegter Brennkraftmaschinen-Welle) in der zweiten Antriebsdrehrichtung drehen. In der zweiten Antriebsdrehrichtung sind sowohl in der Freilaufkupplung als auch in der Fliehkraftkupplung die Freilauffunktionen aktiviert, das heißt beide Kupplungen übertragungsfrei. Der Riemenscheibengenerator kann daher das Nebenaggregat auch bei stillgelegter Brennkraftmaschine antreiben.With the above embodiment variant, the pulley generator can rotate in the second drive direction of rotation in the second motor operating mode (that is to say drive the auxiliary unit when the internal combustion engine shaft is shut down). In the second drive direction of rotation, the freewheel functions are activated both in the overrunning clutch and in the centrifugal clutch, that is, both clutches are free of transmission. The pulley generator can therefore drive the auxiliary unit even when the internal combustion engine is shut down.

In einer konkreten Ausführungsvariante kann die schaltbare Riemenscheibe unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung auf der Generator-Welle angeordnet sein. Die Freilaufkupplung kann in gängiger Praxis eine Freilaufkupplung-Außenseite und eine Freilaufkupplung-Innenseite aufweisen. Zwischen der Freilaufkupplung-Innenseite und der Freilaufkupplung-Außenseite sind verstellbare Klemmkörper angeordnet. Je nach Drehrichtung der Innenseite und der Außenseite können aufgrund einer Relativbewegung die Klemmkörper in eine Klemmposition oder in eine Freigabeposition verstellt werden.In a specific embodiment variant, the switchable belt pulley can be arranged on the generator shaft with the overrunning clutch being radially interposed. In common practice, the overrunning clutch can have an overrunning clutch on the outside and an overrunning clutch on the inside. Adjustable clamping bodies are arranged between the overrunning clutch inside and the overrunning clutch outside. Depending on the direction of rotation of the inside and the outside, the clamping bodies can be adjusted into a clamping position or into a release position due to a relative movement.

Die Fliehkraftkupplung kann zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Fliehkraftelement aufweisen. Das Fliehkraftelement kann bei Fliehkrafteinwirkung zwischen einer Ruheposition und einer Sperrposition verlagert werden. In der fliehkraftbeaufschlagten Sperrposition kann das Fliehkraftelement in Eingriff mit einer Gegenkontur der Generator-Welle sein. Demgegenüber kann das Fliehkraftelement in seiner Ruheposition außer Eingriff mit der Gegenkontur der Generator-Welle sein.The centrifugal clutch can have at least one centrifugal force element that can be acted upon by centrifugal force. The centrifugal force element can be displaced between a rest position and a locking position under the action of centrifugal force. In the locked position to which centrifugal force is applied, the centrifugal force element can be in engagement with a mating contour of the generator shaft. In contrast, the centrifugal force element can be out of engagement with the mating contour of the generator shaft in its rest position.

In einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante können die drehfeste Riemenscheibe und die schaltbare Riemenscheibe axial zueinander unmittelbar benachbart auf der Generator-Welle angeordnet sein. Im Hinblick auf eine bauraumgünstige Realisierung ist es bevorzugt, wenn die drehfeste Riemenscheibe einen radial inneren Bauraum bereitstellt. In dem Bauraum der drehfesten Riemenscheibe ist das Fliehkraftelement der Fliehkraftkupplung positionierbar. Der radial innere Bauraum der drehfesten Riemenscheibe kann auf der, der schaltbaren Riemenscheibe zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Im Hinblick auf einen möglichst großen Bauraum kann dieser zwischen einem radial äußeren Rillenkranz, einem radial inneren Nabenabschnitt und einem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Der Verbindungsflansch verbindet den radial inneren Nabenabschnitt mit dem radial äußeren Rillenkranz. Bei dieser Geometrie der drehfesten Riemenscheibe kann die Gegenkontur, die mit dem Fliehkraftelement zusammenwirkt, bauraumgünstig unmittelbar am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein.In an embodiment variant that is advantageous in terms of installation space, the non-rotatable belt pulley and the switchable belt pulley can be arranged axially directly adjacent to one another on the generator shaft. With regard to an implementation that is economical in terms of installation space, it is preferred if the non-rotatable belt pulley provides a radially inner installation space. The centrifugal force element of the centrifugal clutch can be positioned in the installation space of the rotationally fixed pulley. The radially inner installation space of the non-rotatable belt pulley can be formed on the side of the non-rotatable belt pulley facing the switchable belt pulley. With regard to the largest possible installation space, this can be formed between a radially outer groove ring, a radially inner hub section and a connecting flange of the rotationally fixed pulley. The connecting flange connects the radially inner hub section with the radially outer groove ring. With this geometry of the non-rotatable belt pulley, the mating contour that interacts with the centrifugal force element can be formed directly on the inner circumference of the ring of grooves of the non-rotatable belt pulley in a space-saving manner.

In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante kann die Fliehkraftkupplung eine Linearführung aufweisen, mittels der das Fliehkraftelement zwischen seiner Ruheposition und seiner Sperrposition linear verstellbar ist. Zur Realisierung der Linearführung kann die schaltbare Riemenscheibe mit einem Tragring materialeinheitlich und einstückig axial verlängert sein. Der Tragring kann gegenüber der schaltbaren Rillenscheibe durchmesserreduziert sein und in der Zusammenbaulage verschachtelt in den Bauraum der axial benachbarten drehfesten Riemenscheibe einragen. Im Tragring der schaltbaren Riemenscheibe kann zumindest ein radial ausgerichteter Führungskanal ausgebildet sein, in dem das Fliehkraftelement radial verstellbar geführt ist.In a structurally simple embodiment variant, the centrifugal clutch can have a linear guide by means of which the centrifugal element can be linearly adjusted between its rest position and its locking position. To implement the linear guide, the switchable belt pulley can be axially extended in one piece and made of the same material with a support ring. The support ring can be reduced in diameter compared to the switchable pulley and, in the assembly position, protrude nested in the installation space of the axially adjacent non-rotatable pulley. In the support ring of the switchable belt pulley, at least one radially aligned guide channel can be formed in which the centrifugal force element is guided in a radially adjustable manner.

In einer konstruktiv einfachen Weiterbildung kann der im Tragring der schaltbaren Riemenscheibe ausgebildete Führungskanal axial stirnseitig offen sein. Im Zusammenbauzustand kann die axial offene Stirnseite des Führungskanals unmittelbar vom Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe geschlossen sein.In a structurally simple development, the guide channel formed in the support ring of the switchable pulley can be axially open on the end face. In the assembled state, the axially open end face of the guide channel can be closed directly by the connecting flange of the rotationally fixed pulley.

In der zweiten Motorbetriebsart treibt der Riemenscheibengenerator das Nebenaggregat unabhängig von der (stillgelegten) Brennkraftmaschine an. In diesem Fall dreht somit die Generator-Welle zusammen mit der darauf angeordneten drehfesten Riemenscheibe. Demgegenüber bleibt der Brennkraftmaschinen-Riementrieb mitsamt schaltbarer Riemenscheibe stillgelegt, so dass zwischen der schaltbaren (stillgelegten) Riemenscheibe und der mitdrehenden, drehfesten Riemenscheibe sowie Generator-Welle eine Relativ-Drehbewegung erfolgt. In diesem Fall kann der Tragring der schaltbaren Riemenscheibe bevorzugt in Gleitanlage mit dem Außenumfang des Nabenabschnittes sowie mit dem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe sein oder davon geringfügig beabstandet sein.In the second engine operating mode, the pulley generator drives the auxiliary unit independently of the (shut down) internal combustion engine. In this case, the generator shaft rotates together with the non-rotatable belt pulley arranged on it. In contrast, the Internal combustion engine belt drive together with the switchable pulley shut down, so that a relative rotary movement takes place between the switchable (shut down) pulley and the rotating, non-rotatable pulley and generator shaft. In this case, the support ring of the switchable belt pulley can preferably be in sliding contact with the outer circumference of the hub section and with the connecting flange of the rotationally fixed belt pulley or be slightly spaced therefrom.

Im Hinblick auf eine einwandfreie Funktionsfähigkeit ist es bevorzugt, wenn das Fliehkraftelement mit einer Feder in seine radial innere Ruheposition federvorgespannt ist. In diesem Fall kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren (federvorgespannten) Ruheposition in Anlage mit einem, an der schaltbaren Riemenscheibe ausgebildeten Radialanschlag sein. Von daher kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren Ruheposition außer Gleitkontakt mit dem Nabenabschnitt der drehfesten Riemenscheibe sein.With regard to perfect functionality, it is preferred if the centrifugal force element is spring-preloaded into its radially inner rest position with a spring. In this case, the centrifugal force element can be in its radially inner (spring-preloaded) rest position in contact with a radial stop formed on the switchable belt pulley. Therefore, in its radially inner rest position, the centrifugal element can be out of sliding contact with the hub portion of the rotationally fixed pulley.

Zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe kann ein radialer Freiraum bereitgestellt sein. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung kann das Fliehkraftelement unter Aufbrauch dieses radialen Freiraums bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebildeten Gegenkontur kommen.A radial free space can be provided between the support ring of the switchable pulley and the inner circumference of the ring of grooves of the rotationally fixed pulley. When centrifugal force is applied, the centrifugal force element can come into engagement with the counter-contour formed on the inner circumference of the ring of grooves of the non-rotatable belt pulley, using up this radial free space.

Bauraumgünstig ist es, wenn die Feder in dem radialen Freiraum zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe angeordnet ist. Der radiale Freiraum kann umlaufend durchgängig (das heißt unterbrechungsfrei) offen sein. In diesem Fall kann die Feder bevorzugt eine Ringfeder sein, die auf den Außenumfang des Tragringes der schaltbaren Riemenscheibe aufgespannt ist und/oder den Tragring-Außenumfang unterbrechungsfrei umzieht.It is advantageous in terms of installation space if the spring is arranged in the radial free space between the support ring of the switchable pulley and the inner circumference of the grooved ring of the non-rotatable pulley. The radial free space can be continuously open all the way round (that is, without interruption). In this case, the spring can preferably be an annular spring, which is stretched onto the outer circumference of the support ring of the switchable pulley and / or moves around the support ring outer circumference without interruption.

Im Hinblick auf eine lagerichtige Positionierung der Ringfeder kann am Tragring-Außenumfang der schaltbaren Riemenscheibe eine umlaufende Federrille ausgebildet sein, in der die Ringfeder angeordnet ist. Bei sehr großer Fliehkraftbelastung kann die Gefahr bestehen, dass die Ringfeder vom Tragring-Außenumfang nach radial außen abhebt. Vor diesem Hintergrund kann zusätzlich auch am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe eine umlaufende (nach radial innen offene) Federrille ausgebildet sein, in der die vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder einfahrbar ist.With a view to positioning the annular spring in the correct position, a circumferential spring groove in which the annular spring is arranged can be formed on the outer circumference of the support ring of the switchable pulley. If the centrifugal force is very high, there may be a risk that the ring spring will lift off radially outward from the outer circumference of the support ring. Against this background, a circumferential (radially inwardly open) spring groove can also be formed on the inner circumference of the ring of grooves of the rotationally fixed pulley, in which the annular spring lifting off the inner circumference of the support ring can be retracted.

Unabhängig von dem oben dargelegten konkreten Aufbau der Riemenscheibenanordnung ist ein allgemeiner Erfindungsaspekt allgemein auf eine schaltbaren Riemenscheibe gerichtet, die auf einer Antriebswelle (das heißt insbesondere der Generator-Welle) angeordnet ist und über eine Kupplungseinrichtung momentenübertragend mit der Antriebswelle koppelbar ist oder davon entkoppelbar ist, und zwar in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten der Riemenscheibenanordnung. In einer ersten Betriebsart (insbesondere die oben erwähnte erste Motorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemenscheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer ersten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L1 von der Antriebswelle in Richtung auf die schaltbare Riemenscheibe bildet. In einer zweiten Betriebsart (das heißt insbesondere die Generatorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemenscheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in der ersten Antriebsdrehrichtung ein gegenläufiger Lastpfad L3 von der schaltbaren Riemenscheibe in die Antriebswelle bildet. In einer dritten Betriebsart (das heißt insbesondere die zweite Motorbetriebsart) entkoppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle von der schaltbaren Riemenscheibe, so dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L5 ohne Leistungsverzweigung entlang der Antriebswelle bildet, und zwar unter kräftemäßiger Entlastung bzw. Entkopplung der schaltbaren Riemenscheibe von der Antriebswelle.Regardless of the concrete structure of the pulley arrangement set out above, a general aspect of the invention is generally directed to a switchable pulley which is arranged on a drive shaft (i.e. in particular the generator shaft) and can be coupled to or decoupled from the drive shaft via a coupling device to transmit torque, depending on different modes of operation of the pulley assembly. In a first operating mode (in particular the above-mentioned first motor operating mode) the coupling device couples the drive shaft to the switchable pulley in such a way that a load path L1 is formed from the drive shaft in the direction of the switchable pulley when the drive shaft rotates in a first drive direction of rotation. In a second operating mode (i.e. in particular the generator operating mode) the coupling device couples the drive shaft to the switchable pulley in such a way that when the drive shaft rotates in the first drive direction of rotation, an opposing load path L3 is formed from the switchable pulley into the drive shaft. In a third operating mode (that is to say in particular the second motor operating mode) the coupling device decouples the drive shaft from the switchable pulley, so that when the drive shaft rotates in an opposite second drive direction of rotation, a load path L5 is formed without power split along the drive shaft. Decoupling of the switchable pulley from the drive shaft.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 bis 3 jeweils Ansichten einer als Blockschaltdiagramm angedeuteten Riemenscheibenanordnung in unterschiedlichen Betriebszuständen;
  • 4 bis 7 in Schnittdarstellungen die Kupplungseinrichtung mit deaktivierter Fliehkraftkupplung (4 und 5) sowie mit aktivierter Fliehkraftkupplung (6 und 7); und
  • 8 ein Federkraft-Drehzahl-Diagramm.
Show it:
  • 1 to 3 in each case views of a pulley arrangement indicated as a block diagram in different operating states;
  • 4th to 7th in sectional views the clutch device with deactivated centrifugal clutch ( 4th and 5 ) as well as with activated centrifugal clutch ( 6th and 7th ); and
  • 8th a spring force-speed diagram.

In der 1 weist eine Riemenscheibenanordnung einen Riemenscheibengenerator RSG auf, der über eine elektrische Versorgungsleitung mit einer Fahrzeugbatterie 14 verbunden ist. Der Riemenscheibengenerator RSG ist mit einer Brennkraftmaschine BKM eines Fahrzeugs sowie mit einem das Nebenaggregat bildenden mechanischen Klimakompressor mKK trieblich verbunden. Eine Generator-Welle 1 des Riemenscheibengenerators RSG, eine Aggregate-Welle 3 des Klimakompressors mKK sowie eine Brennkraftmaschinen-Welle 5 sind zueinander achsparallel angeordnet sowie über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM und über einen Aggregate-Riementrieb RmKK miteinander trieblich verbunden. Der Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM weist in der 1 eine drehfest auf der Brennkraftmaschinen-Welle 5 sitzende Riemenscheibe 7 sowie eine schaltbare Riemenscheibe 9 auf, die auf der Generator-Welle 1 angeordnet ist. Die schaltbare Riemenscheibe 9 ist mittels einer später beschriebenen Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten MB1, MB2, GB mit der Generator-Welle 1 momentenübertragend koppelbar oder davon entkoppelbar. Der Aggregate-Riementrieb RmKK weist eine auf der Generator-Welle 1 angeordnete, drehfeste Riemenscheibe 11 sowie eine aggregateseitige Riemenscheibe 13 auf.In the 1 a pulley assembly includes a pulley generator RSG on, which is connected to a vehicle battery 14 via an electrical supply line. The pulley generator RSG is with an internal combustion engine BKM of a vehicle and a mechanical air conditioning compressor forming the auxiliary unit mKK drive connected. A generator shaft 1 of the pulley generator RSG , an aggregate wave 3 of the air conditioning compressor mKK as well as an internal combustion engine shaft 5 are arranged axially parallel to one another and via an internal combustion engine belt drive R BKM and via an aggregate belt drive R mKK connected with each other instinctively. The internal combustion engine belt drive R BKM points in the 1 one fixed against rotation on the engine shaft 5 seated pulley 7th as well as a switchable pulley 9 on that on the generator shaft 1 is arranged. The switchable pulley 9 is by means of a coupling device described later, depending on different operating modes MB1, MB2, GB with the generator shaft 1 Can be coupled or decoupled to transmit torque. The aggregate belt drive R mKK has one on the generator shaft 1 arranged, non-rotatable pulley 11 and a pulley on the unit side 13th on.

In der 1 ist die Kupplungseinrichtung aus einer Freilaufkupplung K1 und einer Fliehkraftkupplung K2 aufgebaut. Diese können bei den anhand der 1 bis 3 veranschaulichten Betriebsarten MB1, GB, MB2 selbsttätig koppeln oder entkoppeln, so dass die Schaltvorgänge ohne externe Hydraulik- oder Elektro-Aktuatoren durchführbar sind. Nachfolgend sind anhand der 1 bis 3 die Betriebsarten MB1, GB, MB2 beschrieben, in denen die Riemenscheibenanordnung betreibbar ist.In the 1 the clutch device is made up of an overrunning clutch K1 and a centrifugal clutch K2. These can be found in the 1 to 3 the illustrated modes of operation MB1, GB, MB2 automatically couple or decouple so that the switching operations can be carried out without external hydraulic or electric actuators. The following are based on the 1 to 3 the operating modes MB1, GB, MB2 described, in which the pulley arrangement can be operated.

In der 1 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in der ersten Motorbetriebsart MB1, in der der Riemenscheibengenerator RSG einen Motorstart oder eine Boostfunktion ausführt. In der ersten Motorbetriebsart MB1 wird im Riemenscheibengenerator RSG ein Antriebsmoment generiert. An der Kupplungseinrichtung der schaltbaren Riemenscheibe 9 erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der das vom Riemenscheibengenerator RSG generierte Antriebsmoment in einen Lastpfad L1 von der Generator-Welle 1 in Richtung Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM und in einen Lastpfad L2 von der Generator-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK aufgeteilt wird. Die Generator-Welle 1 des Riemenscheibengenerators RSG treibt dabei mit einer ersten Antriebsdrehrichtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Brennkraftmaschinen-Welle 5 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die ebenfalls in der ersten Antriebsdrehrichtung A1 drehen.In the 1 the pulley assembly operates in the first engine mode MB1, in which the pulley generator RSG carries out an engine start or a boost function. In the first engine mode MB1 is in the pulley generator RSG generates a drive torque. On the clutch device of the switchable pulley 9 there is a power split in which the pulley generator RSG generated drive torque in a load path L1 from the generator shaft 1 in the direction of the internal combustion engine belt drive R BKM and into a load path L2 from the generator shaft 1 in the direction of the unit belt drive R mKK is divided. The generator shaft 1 of the pulley generator RSG drives with a first drive direction of rotation A1 (i.e. clockwise rotation) on the engine shaft 5 and on the aggregate shaft 3 from, which is also in the first driving direction of rotation A1 rotate.

In der 2 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer Generatorbetriebsart GB, in der ein von der Brennkraftmaschine BKM generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad L3 von der Brennkraftmaschinen-Welle 5 über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM zur Generator-Welle 1 und weiter zum Riemenscheibengenerator RSG übertragen wird. Zudem erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der vom Lastpfad L3 ein Lastpfad L4 abzweigt, der von der Generator-Welle 1 über den Aggregate-Riementrieb RmKK zum Klimakompressor mKK geführt ist. Die Brennkraftmaschinen-Welle 5 des Riemenscheibengenerators RSG treibt mit der ersten Antriebsdrehrichtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Generator-Welle 1 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die ebenfalls in der ersten Antriebsdrehrichtung A1 drehen. In der Generatorbetriebsart GB erfolgt ein Aufladen der an den Riemenscheibengenerator RSG angeschlossenen Fahrzeugbatterie 14 sowie gleichzeitig ein Antrieb des Klimakompressors mKK.In the 2 works the pulley assembly in a generator mode GB, in which one of the internal combustion engine BKM generated drive torque in a load path L3 from the engine shaft 5 via the internal combustion engine belt drive R BKM to the generator shaft 1 and on to the pulley generator RSG is transmitted. In addition, there is a power split in the case of the load path L3 a load path L4 that branches off from the generator shaft 1 via the unit belt drive R mKK to the air conditioning compressor mKK is led. The internal combustion engine shaft 5 of the pulley generator RSG drives with the first drive direction of rotation A1 (i.e. clockwise rotation) on the generator shaft 1 and on the aggregate shaft 3 from, which is also in the first driving direction of rotation A1 rotate. In the GB generator operating mode, the belt pulley generator is charged RSG connected vehicle battery 14 and at the same time a drive for the air conditioning compressor mKK .

In der 3 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer in einer zweiten Motorbetriebsart MB2. In der zweiten Motorbetriebsart MB2 wird ein vom Riemenscheibengenerator RSG generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad L5 ohne Leistungsverzweigung von der Generator-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK übertragen. Die schaltbare Riemenscheibe 9 ist in der zweiten Motorbetriebsart MB2 von der Kupplungseinrichtung lastfrei geschaltet. Im Unterschied zur ersten Motorbetriebsart MB1 und zur Generatorbetriebsart GB treibt der Riemenscheibengenerator RSG mit der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (das heißt Linksdrehung) auf den Aggregate-Riementrieb RmKK ab. Die zweite Motorbetriebsart MB2 erfolgt bei stillgelegter Brennkraftmaschine BKM. In diesem Fall kann der Klimakompressor mKK, unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM, vom Riemenscheibengenerator RSG mit Antriebsleistung versorgt werden.In the 3 the pulley assembly operates in a second motor mode MB2. In the second motor mode MB2, a from the pulley generator RSG generated drive torque in a load path L5 without power split from the generator shaft 1 in the direction of the unit belt drive R mKK transfer. The switchable pulley 9 is switched load-free by the clutch device in the second engine operating mode MB2. In contrast to the first motor mode MB1 and the generator mode GB, the pulley generator drives RSG with the opposite second drive direction of rotation A2 (i.e. left turn) on the unit belt drive R mKK from. The second motor operating mode MB2 takes place when the internal combustion engine is shut down BKM . In this case, the air conditioning compressor mKK , regardless of the internal combustion engine BKM , from the pulley generator RSG be supplied with drive power.

Zur Realisierung der obigen drei Betriebsarten MB1, MB2, GB ist in der Freilaufkupplung K1 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der ersten Motorbetriebsart MB1 aktiviert. In diesem Fall verläuft der Lastpfad L1 ( 1) vom Riemenscheibengenerator RSG über die gesperrte Freilaufkupplung K1 sowie bei der ersten Antriebsdrehrichtung A1 bis zur Brennkraftmaschine BKM. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung K1 ist dagegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (3) aktiviert, das heißt bei einem Betrieb des Riemenscheibengenerators RSG in der zur ersten Antriebsdrehrichtung A1 gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2.To implement the above three operating modes MB1, MB2, GB, the torque-transmitting blocking function is activated in the overrunning clutch K1 in the first motor operating mode MB1. In this case the load path runs L1 ( 1 ) from the pulley generator RSG via the locked overrunning clutch K1 and in the first direction of drive rotation A1 to the internal combustion engine BKM . The transfer-free freewheel function of the freewheel clutch K1, on the other hand, is in the second engine operating mode MB2 ( 3 ) activated, i.e. when the pulley generator is operating RSG in the direction of rotation of the first drive A1 opposite second drive direction of rotation A2 .

Zudem ist zur Realisierung der drei Betriebsarten MB1, MB2, GB in der Fliehkraftkupplung K2 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der Generatorbetriebsart GB (2) aktiviert. In diesem Fall verläuft der Lastpfad L2 (2) von der Brennkraftmaschine BKM über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM sowie über die gesperrte Fliehkraftkupplung K2 zum Riemenscheibengenerator RSG, während gleichzeitig in der Freilaufkupplung K1 die Freilauffunktion aktiviert ist.In addition, to implement the three operating modes MB1, MB2, GB in the centrifugal clutch K2, the torque-transmitting locking function in the generator operating mode GB ( 2 ) activated. In this case the load path runs L2 ( 2 ) from the internal combustion engine BKM via the internal combustion engine belt drive R BKM and via the locked centrifugal clutch K2 to the pulley generator RSG , while at the same time the freewheel function is activated in the overrunning clutch K1.

Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Fliehkraftkupplung K2 ist dagegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (3) aktiviert, das heißt beim Betrieb des Riemenscheibengenerators RSG in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (3). In der zweiten Motorbetriebsart MB2 ergibt sich der Lastpfad L5, bei dem sich der Riemenscheibengenerator RSG in der zweiten Antriebsdrehrichtung A2 dreht, so dass sowohl in der Freilaufkupplung K1 als auch in der Fliehkraftkupplung K1 jeweils die Freilauffunktion aktiviert ist. Auf diese Weise kann in einer Motor-aus-Phase (das heißt bei vorübergehend stillgelegter Brennkraftmaschine BKM) oder bei dauerhaft stillgelegter Brennkraftmaschine BKM der Riemenscheibengenerator RSG den mechanischen Klimakompressor mKK unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM antreiben.The non-transferring freewheeling function of the centrifugal clutch K2, on the other hand, is in the second engine operating mode MB2 ( 3 ) activated, that is when operating the pulley generator RSG in the opposite second drive direction of rotation A2 ( 3 ). The load path results in the second motor operating mode MB2 L5 where the pulley generator RSG in the second drive direction of rotation A2 rotates so that the freewheel function is activated in both the freewheel clutch K1 and the centrifugal clutch K1. In this way, in an engine-off phase (that is, when the internal combustion engine is temporarily shut down BKM ) or when the internal combustion engine is permanently shut down BKM the pulley generator RSG the mechanical air conditioning compressor mKK independent of the internal combustion engine BKM drive.

Nachfolgend wird anhand der 4 bis 7 ein konkret Aufbau der schaltbaren Riemenscheibe 9 sowie der drehfesten Riemenscheibe 11 mit den beiden Freilauf- und Fliehkraftkupplungen K1 und K2 beschrieben: Demzufolge sind die beiden schaltbaren und drehfesten Riemenscheiben 9, 11 axial unmittelbar zueinander benachbart auf der Generator-Welle 1 angeordnet. Ein Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ist unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung K2 auf der Generator-Welle 1 angeordnet. Wie aus der 4 und 5 hervorgeht, weist die Fliehkraftkupplung K2 insgesamt drei gleichmäßig umfangsverteilt angeordnete fliehkraftbeaufschlagbare Fliehkraftelemente 15 auf, die zwischen einer in der 4 und 5 dargestellten Ruheposition und einer in der 6 und 7 dargestellten Sperrposition verstellbar sind. Der Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ist in der 4 mit einem durchmesserreduzierten Tragring 17 materialeinheitlich und einstückig verlängert. Der Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ragt in einen Bauraum 19 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein. In der 1 ist der Bauraum 19 zwischen einem radial äußeren Rillenkranz 21, einem radial inneren Nabenabschnitt 23 und einem Verbindungsflansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 angeordnet, der den Nabenabschnitt 23 mit dem radial äußeren Rillenkranz 21 verbindet.The following is based on the 4th to 7th a concrete structure of the switchable pulley 9 as well as the non-rotatable pulley 11 with the two freewheel and centrifugal clutches K1 and K2: Accordingly, the two switchable and non-rotatable pulleys 9 , 11 axially immediately adjacent to one another on the generator shaft 1 arranged. A basic body 12 the switchable pulley 9 is with the radial interposition of the overrunning clutch K2 on the generator shaft 1 arranged. As from the 4th and 5 As can be seen, the centrifugal clutch K2 has a total of three centrifugal force elements which can be subjected to centrifugal force and are distributed uniformly around the circumference 15th on that between one in the 4th and 5 shown rest position and one in the 6th and 7th Locked position shown are adjustable. The basic body 12 the switchable pulley 9 is in the 4th with a diameter-reduced support ring 17th uniform material and elongated in one piece. The support ring 17th the switchable pulley 9 protrudes into an installation space 19th the non-rotating pulley 11 a. In the 1 is the installation space 19th between a radially outer ring of grooves 21st , a radially inner hub portion 23 and a connecting flange 25th the non-rotating pulley 11 arranged that the hub portion 23 with the radially outer ring of grooves 21st connects.

In der 5 ist jedes der Fliehkraftelemente 15 in einem radial ausgerichteten Führungskanal 27 radial verstellbar geführt. Der jeweilige Führungskanal 27 ist im Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 axial stirnseitig offen ausgebildet. In dem, in der 4 gezeigten Zusammenbauzustand ist die axial offene Stirnseite des jeweiligen Führungskanals 27 vom Verbindungsflansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 geschlossen, so dass eine betriebssichere Linearführung der Fliehkraftelemente 15 gewährleistet ist.In the 5 is each of the centrifugal elements 15th in a radially aligned guide channel 27 guided radially adjustable. The respective guide channel 27 is in the support ring 17th the switchable pulley 9 axially open at the front. In the, in the 4th The assembly state shown is the axially open end face of the respective guide channel 27 from the connecting flange 25th the non-rotating pulley 11 closed, so that a reliable linear guide of the centrifugal force elements 15th is guaranteed.

Gemäß der 5 ist am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 eine Gegenkontur 29 ausgebildet. Diese wirkt bei einer Fliehkraftbeaufschlagung mit dem jeweils zugeordneten Fliehkraftelement 15 zusammen. In der in der 5 gezeigten Ruheposition ist zwischen dem Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 und dem Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein radialer Freiraum 31 ausgebildet. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung (6 und 7) kann das jeweilige Fliehkraftelement 15 unter Aufbrauch des radialen Freiraums 31 bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 ausgebildeten Gegenkontur 29 kommen. In dem radialen Freiraum 31 ist eine Ringfeder 33 angeordnet, die gemäß der 8 mit einer vordefinierten Federkraft F1 auf den Tragring-Außenumfang aufgespannt ist und in einer Ruhelage (5) die Fliehkraftelemente 15 in ihrer Ruheposition hält.According to the 5 is on the inner circumference of the ring of grooves 21st the non-rotating pulley 11 a counter contour 29 educated. When centrifugal force is applied, this acts with the respective associated centrifugal force element 15th together. In the in the 5 The rest position shown is between the support ring 17th the switchable pulley 9 and the inner circumference of the ring of grooves 21st the non-rotating pulley 11 a radial free space 31 educated. With a centrifugal force ( 6th and 7th ) can the respective centrifugal element 15th using up the radial free space 31 until it is in engagement with the one on the inner circumference of the groove ring 21st the non-rotating pulley 11 trained counter contour 29 come. In the radial space 31 is a ring spring 33 arranged according to the 8th is stretched with a predefined spring force F1 on the outer circumference of the support ring and in a rest position ( 5 ) the centrifugal elements 15th in their resting position.

Sowohl am Tragring-Außenumfang als auch an der radial äußeren Seite der Fliehkraftelemente 15 sind Federrillen 35 ausgebildet, in der die Ringfeder 33 angeordnet ist.Both on the outer circumference of the support ring and on the radially outer side of the centrifugal force elements 15th are spring grooves 35 formed in which the ring spring 33 is arranged.

Bei einer sehr großen Fliehkraftbelastung kann die Ringfeder 33 vom Tragring-Außenumfang nach radial außen abheben. Um in diesem Fall eine einwandfreie Ringfeder-Positionierung aufrechtzuerhalten, ist in der 4 oder 6 am Innenumfang des Rillenkranzes 21 eine umlaufende Federrille 37 ausgebildet. Die bei sehr starker Fliehkrafteinwirkung vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder 33 kann daher nach radial außen bis in die am Innenumfang des Rillenkranzes 21 gebildete Federrille 37 einfahren.If the centrifugal force is very high, the ring spring 33 Lift off the outer circumference of the support ring radially outwards. In order to maintain correct ring spring positioning in this case, the 4th or 6th on the inner circumference of the ring of grooves 21st a circumferential spring groove 37 educated. The ring spring lifts off the inner circumference of the support ring when there is a very strong centrifugal force 33 can therefore radially outward up to the inner circumference of the ring of grooves 21st formed spring groove 37 drive in.

Wie aus dem Federkraft-Drehzahl-Diagramm der 8 hervorgeht, ist die Ringfeder 33 mit der vordefinierten Federkraft F1 auf dem Tragring-Außenumfang aufgespannt, deren Wert beispielhaft bei ca. 750 N liegt. Bei einer Fliehkrafteinwirkung (das heißt im Generatorbetrieb GB) drücken die Fliehkraftelemente 15 nach radial außen bis Erreichen der Sperrposition ( 6 oder 7). Dies führt zu einer Dehnung der Ringfeder 33, und zwar unter Aufbau der Federkraft bis auf einen Wert von F2, der in der 8 bei beispielhaft ca. 1200 N liegt. In der 8 setzt die Fliehkraftwirkung auf die Fliehkraftelemente 15 bei einer Drehzahl n1 der schaltbaren Riemenscheibe 9 von beispielhaft ca. 270 min-1 ein. Mit dem Erreichen einer Drehzahl n2 von beispielhaft ca. 330 min-1 sind die Fliehkraftelemente 15 bis in ihrer Sperrposition verlagert. Aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Drehzahlen n1 und n2 können Klackergeräusche sowie ein Verschleiß vermieden werden.As from the spring force-speed diagram of the 8th is the ring spring 33 clamped with the predefined spring force F1 on the outer circumference of the support ring, the value of which is approximately 750 N by way of example. In the event of centrifugal force (i.e. in GB generator operation), the centrifugal force elements press 15th radially outwards until reaching the locking position ( 6th or 7th ). This leads to a stretching of the ring spring 33 , while building up the spring force up to a value of F2, which is in the 8th is approximately 1200 N by way of example. In the 8th sets the effect of centrifugal force on the centrifugal force elements 15th at a speed n 1 of the switchable pulley 9 of approximately 270 min -1 as an example. When a speed n 2 of approximately 330 min -1 is reached , the centrifugal force elements are 15th relocated to their locked position. Because of the speed difference between the two speeds n 1 and n 2 , clacking noises and wear can be avoided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Generator-WelleGenerator shaft
33
Aggregate-WelleAggregates shaft
55
Brennkraftmaschinen-WelleInternal combustion engine shaft
77th
brennkraftmaschinenseitige RiemenscheibeInternal combustion engine-side pulley
99
schaltbare Riemenscheibe der Generator-Welleswitchable pulley of the generator shaft
1111
drehfeste Riemenscheibe der Generator-Wellenon-rotating pulley of the generator shaft
1212
Grundkörper der schaltbaren RiemenscheibeBasic body of the switchable pulley
1313
aggregateseitige Riemenscheibeunit-side pulley
1515th
FliehkraftelementeCentrifugal elements
1717th
TragringSupport ring
1919th
BauraumInstallation space
2121st
RillenkranzGrooved wreath
2323
NabenabschnittHub section
2525th
VerbindungsflanschConnecting flange
2727
FührungskanalGuide channel
2929
GegenkonturCounter contour
3131
radialer Freiraumradial clearance
3333
RingfederRing spring
35, 3735, 37
FederrillenSpring grooves
3939
Freilauf-AußenseiteFreewheel outside
4040
DrehlagerPivot bearing
4141
KlemmkörperClamp body
4242
DrehlagerPivot bearing
4343
Freilauf-InnenseiteFreewheel inside
BKMBKM
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
RSGRSG
RiemenscheibengeneratorPulley generator
mKKmKK
mechanischer Klimakompressormechanical air conditioning compressor
RBKM R BKM
Brennkraftmaschinen-RiementriebInternal combustion engine belt drive
RmKK R mKK
Aggregate-RiementriebUnit belt drive
A1A1
erste Antriebsdrehrichtungfirst drive direction of rotation
A2A2
zweite Antriebsdrehrichtungsecond drive direction of rotation
L1, L2, L3, L4, L5L1, L2, L3, L4, L5
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 19754872 A1 [0006]DE 19754872 A1 [0006]
  • DE 102013108839 A1 [0006]DE 102013108839 A1 [0006]

Claims (16)

Riemenscheibenanordnung mit einem Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor (mKK) und einem Riemenscheibengenerator (RSG) mit einer Generator-Welle (1), auf der eine über eine Kupplungseinrichtung schaltbare Riemenscheibe (9) und eine drehfeste Riemenscheibe (11) angeordnet sind, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist und die drehfeste Riemenscheibe (11) über einen Aggregate-Riementrieb (RmKK) mit einer Aggregate-Welle (3) des Nebenaggregates (mKK) trieblich verbindbar ist, wobei in einer ersten Motorbetriebsart (MB1) der Riemenscheibengenerator (RSG) über seine Generator-Welle (1) und den Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) in einer ersten Antriebsdrehrichtung (A1) auf die Brennkraftmaschine (BKM) abtreibt, wobei in einer Generatorbetriebsart (GB) die Brennkraftmaschine (BKM) über ihre Brennkraftmaschinen-Welle (5) und den Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) in der ersten Antriebsdrehrichtung (A1) auf den Riemenscheibengenerator (RSG) abtreibt, und wobei in einer zweiten Motorbetriebsart (MB2) der Riemenscheibengenerator (RSG) über seine Generator-Welle (1) und den Aggregate-Riementrieb (R2) auf das Nebenaggregat (mKK) abtreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung der schaltbaren Riemenscheibe (9) eine Freilaufkupplung (K1) und eine Fliehkraftkupplung (K2) aufweist, die in den beiden Motorbetriebsarten (MB1, MB2) sowie der Generatorbetriebsart (GB) selbsttätig öffnen oder sperren.Belt pulley arrangement with an internal combustion engine auxiliary unit, in particular air conditioning compressor (mKK) and a belt pulley generator (RSG) with a generator shaft (1) on which a belt pulley (9), which can be switched via a coupling device, and a non-rotatable belt pulley (11) are arranged switchable belt pulley (9) via an internal combustion engine belt drive (R BKM ) with an internal combustion engine shaft (5) can be driven and the non-rotatable belt pulley (11) via an aggregate belt drive (R mKK ) with an aggregate shaft (3) of the Ancillary unit (mKK) can be driven, in a first engine operating mode (MB1) the pulley generator (RSG) via its generator shaft (1) and the internal combustion engine belt drive (R BKM ) in a first drive direction of rotation (A1) on the internal combustion engine (BKM ), whereby in a generator mode (GB) the internal combustion engine (BKM) via its internal combustion engine shaft (5) and the internal combustion engine n-belt drive (R BKM ) drives in the first driving direction of rotation (A1) on the belt pulley generator (RSG), and in a second motor operating mode (MB2) the belt pulley generator (RSG) via its generator shaft (1) and the unit belt drive ( R2) drives off on the auxiliary unit (mKK), characterized in that the clutch device of the switchable pulley (9) has an overrunning clutch (K1) and a centrifugal clutch (K2), which are used in the two engine operating modes (MB1, MB2) and the generator operating mode (GB ) open or lock automatically. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Motorbetriebsart (MB1) die Freilaufkupplung (K1) drehmomentenübertragend sperrt und die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei ist, dass in der Generatorbetriebsart (GB) die Freilaufkupplung (K1) übertragungsfrei ist und die Fliehkraftkupplung (K2) drehmomentenübertragend sperrt, und dass in der in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) sowohl die Freilaufkupplung (K1) als auch die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei sind, und/oder dass insbesondere die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupplung (K1) in der ersten Motorbetriebsart (MB1) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb des Riemenscheibengenerators (RSG) in einer zur ersten Antriebsdrehrichtung (A1) gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und/oder dass die drehmomentübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung (K2) in der Generatorbetriebsart (GB) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb des Riemenscheibengenerators (RSG) in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und dass insbesondere in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) der Riemenscheibengenerator (RSG) in der zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) dreht, in der sowohl in der Freilaufkupplung (K1) als auch in der Fliehkraftkupplung (K2) die Freilauffunktion aktiviert ist, so dass bei stillgelegter Brennkraftmaschine (BKM) der Riemenscheibengenerator (RSG) das Nebenaggregat (mKK) unabhängig von der Brennkraftmaschine (BKM) antreibt.Pulley arrangement according to Claim 1 , characterized in that in the first motor operating mode (MB1) the overrunning clutch (K1) blocks torque-transmitting and the centrifugal clutch (K2) is transmission-free, that in the generator operating mode (GB) the overrunning clutch (K1) is transmission-free and the centrifugal clutch (K2) blocks torque-transmitting , and that in the second motor operating mode (MB2) both the overrunning clutch (K1) and the centrifugal clutch (K2) are free of transmission, and / or that in particular the torque-transmitting locking function of the overrunning clutch (K1) is activated in the first motor operating mode (MB1) , and whose transmission-free freewheeling function is activated when the pulley generator (RSG) is operated in a second driving direction (A2) opposite to the first driving direction of rotation (A1), and / or that the torque-transmitting locking function of the centrifugal clutch (K2) is activated in the generator operating mode (GB), and their transmission-free freewheeling function n is activated during operation of the pulley generator (RSG) in the opposite, second drive direction of rotation (A2), and that, in particular in the second engine operating mode (MB2), the pulley generator (RSG) rotates in the second drive direction of rotation (A2), in which both the overrunning clutch ( K1) as well as in the centrifugal clutch (K2) the freewheel function is activated so that when the internal combustion engine (BKM) is shut down, the belt pulley generator (RSG) drives the auxiliary unit (mKK) independently of the internal combustion engine (BKM). Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Riemenscheibe (9) unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung (K2) auf der Generator-Welle (1) angeordnet ist.Pulley arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the switchable belt pulley (9) is arranged on the generator shaft (1) with the radial interposition of the overrunning clutch (K2). Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (K1) zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Fliehkraftelement (15) aufweist, das zwischen einer Ruheposition und einer Sperrposition verstellbar ist, und dass das Fliehkraftelement (15) in der Sperrposition in Eingriff mit einer Gegenkontur (29) der Generator-Welle (1) ist, und in der Ruheposition außer Eingriff damit ist.Pulley arrangement according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the centrifugal clutch (K1) has at least one centrifugal force element (15) which can be acted upon by centrifugal force and which can be adjusted between a rest position and a blocking position, and that the centrifugal force element (15) in the blocking position engages a counter contour (29) of the generator Shaft (1) is, and in the rest position is disengaged therefrom. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Riemenscheibe (11) und die schaltbare Riemenscheibe (9) axial zueinander benachbart auf der Generator-Welle (1) angeordnet sind, und dass insbesondere die drehfeste Riemenscheibe (11) einen Bauraum (19) bereitstellt, in dem das Fliehkraftelement (15) der Fliehkraftkupplung (K2) angeordnet ist.Pulley arrangement according to Claim 4 , characterized in that the non-rotatable belt pulley (11) and the switchable belt pulley (9) are arranged axially adjacent to one another on the generator shaft (1), and that in particular the non-rotatable belt pulley (11) provides an installation space (19) in which the centrifugal element (15) of the centrifugal clutch (K2) is arranged. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauraum (19) auf der, der schaltbaren Riemenscheibe (9) zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe (11) ausgebildet ist, und/oder dass der Bauraum (19) zwischen einem radial äußeren Rillenkranz (21), einem radial inneren Nabenabschnitt (23) und einem Verbindungsflansch (25) der drehfesten Riemenscheibe (11) angeordnet ist, der den Nabenabschnitt (23) und den Rillenkranz (21) miteinander verbindet.Pulley arrangement according to Claim 5 , characterized in that the installation space (19) is formed on the side of the non-rotatable belt pulley (11) facing the switchable pulley (9), and / or that the installation space (19) is between a radially outer groove ring (21), a radially inner hub portion (23) and a connecting flange (25) of the rotationally fixed pulley (11) is arranged, which connects the hub portion (23) and the groove ring (21) to one another. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkontur (29) am Innenumfang des Rillenkranzes (21) der drehfesten Riemenscheibe (11) ausgebildet ist.Pulley arrangement according to Claim 6 , characterized in that the mating contour (29) is formed on the inner circumference of the ring of grooves (21) of the non-rotatable belt pulley (11). Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (K2) eine Linearführung aufweist, mittels der das Fliehkraftelement (15) zwischen seiner Ruheposition und seiner Sperrposition verstellbar ist.Pulley arrangement according to one of the Claims 4 to 7th , characterized in that the centrifugal clutch (K2) has a linear guide by means of which the centrifugal element (15) can be adjusted between its rest position and its locking position. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der Linearführung die schaltbare Riemenscheibe (9) mit einem Tragring (17) axial verlängert ist, der in der Zusammenbaulage in den Bauraum (19) der axial benachbarten drehfesten Riemenscheibe (11) einragt, und dass im Tragring (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) zumindest ein Führungskanal (27) ausgebildet ist, in dem das Fliehkraftelement (15) radial verstellbar geführt ist.Pulley arrangement according to Claim 8 , characterized in that the switchable pulley (9) with the implementation of the linear guide a support ring (17) is axially extended, which protrudes in the assembly position into the installation space (19) of the axially adjacent non-rotatable pulley (11), and that at least one guide channel (27) is formed in the support ring (17) of the switchable pulley (9) , in which the centrifugal element (15) is guided radially adjustable. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der im Tragring (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) ausgebildete Führungskanal (27) axial stirnseitig offen ist, und dass im Zusammenbauzustand die axial offene Stirnseite des Führungskanals (27) vom Verbindungsflansch (25) der drehfesten Riemenscheibe (11) geschlossen ist.Pulley arrangement according to Claim 9 , characterized in that the guide channel (27) formed in the support ring (17) of the switchable pulley (9) is axially open at the end, and that in the assembled state the axially open end of the guide channel (27) from the connecting flange (25) of the non-rotatable pulley (11 ) closed is. Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) in Gleitanlage mit dem Außenumfang des Nabenabschnitts (23) und mit dem Verbindungsflansch (25) der drehfesten Riemenscheibe (11) ist oder davon geringfügig beabstandet ist.Pulley arrangement according to one of the Claims 9 or 10 , characterized in that the support ring (17) of the switchable pulley (9) is in sliding contact with the outer circumference of the hub section (23) and with the connecting flange (25) of the rotationally fixed pulley (11) or is slightly spaced therefrom. Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehkraftelement (15) mit einer Feder (33) in seine radial innere Ruheposition federvorgespannt ist, und/oder dass das Fliehkraftelement (15) in seiner radial inneren Ruheposition mit einem Radialanschlag der schaltbaren Riemenscheibe (9) in Anlage ist, das heißt insbesondere außer Gleitkontakt mit dem Nabenabschnitt (23) der drehfesten Riemenscheibe (11) ist.Pulley arrangement according to one of the Claims 4 to 11 , characterized in that the centrifugal force element (15) is spring-biased into its radially inner rest position with a spring (33), and / or that the centrifugal force element (15) is in contact with a radial stop of the switchable pulley (9) in its radially inner rest position , that is in particular out of sliding contact with the hub portion (23) of the rotationally fixed pulley (11). Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Radialrichtung zwischen dem Tragring (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) und dem Innenumfang des Rillenkranzes (21) der drehfesten Riemenscheibe (11) ein radialer Freiraum (31) ausgebildet ist, und dass bei einer Fliehkraftbeaufschlagung das Fliehkraftelement (15) unter Aufbrauch des radialen Freiraums (31) in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes (21) der drehfesten Riemenscheibe (11) ausgebildeten Gegenkontur (29) kommt.Pulley arrangement according to one of the Claims 9 to 12 , characterized in that a radial free space (31) is formed in the radial direction between the support ring (17) of the switchable belt pulley (9) and the inner circumference of the grooved ring (21) of the rotationally fixed pulley (11), and that when centrifugal force is applied, the centrifugal force element ( 15) comes into engagement with the counter-contour (29) formed on the inner circumference of the grooved ring (21) of the non-rotatable belt pulley (11), using up the radial free space (31). Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (33) in dem radialen Freiraum (31) angeordnet ist, und dass insbesondere die Feder (33) eine Ringfeder ist, die auf den Außenumfang des Tragrings (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) aufgespannt ist und/oder den Außenumfang des Tragrings (17) umzieht.Pulley arrangement according to Claim 13 , characterized in that the spring (33) is arranged in the radial free space (31), and that in particular the spring (33) is an annular spring which is stretched on the outer circumference of the support ring (17) of the switchable pulley (9) and / or the outer circumference of the support ring (17) moves. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Tragrings (17) der schaltbaren Riemenscheibe (9) sowie am Außenumfang des Fliehkraftelementes (15) eine umlaufende Federrille (35) ausgebildet ist, in der die Ringfeder (33) verläuft.Pulley arrangement according to Claim 14 , characterized in that a circumferential spring groove (35) is formed on the outer circumference of the support ring (17) of the switchable pulley (9) and on the outer circumference of the centrifugal force element (15), in which the annular spring (33) runs. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei sehr großer Fliehkraftbeaufschlagung die Ringfeder (33) vom Tragring-Außenumfang nach radial außen abhebt, und dass am Innenumfang des Rillenkranzes (21) der drehfesten Riemenscheibe (11) eine umlaufende Federrille (37) ausgebildet ist, in die die vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder (33) einfahrbar ist.Pulley arrangement according to Claim 14 or 15th , characterized in that when the centrifugal force is very high, the annular spring (33) lifts off the outer circumference of the support ring radially outward, and that a circumferential spring groove (37) is formed on the inner circumference of the ring of grooves (21) of the non-rotatable pulley (11) into which the from the inner circumference lifting ring spring (33) is retractable.
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