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Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem Nabenkörper, einem mit einer Schwingungstilgereinrichtung gekoppelten, drehfest mit dem Nabenkörper verbundenen, ersten Scheibenteil und einem ebenfalls drehfest mit dem Nabenkörper verbundenen, zweiten Scheibenteil, wobei an dem zweiten Scheibenteil weiterhin eine relativ zu dem Nabenkörper begrenzt verdrehbare Zugmittelscheibe federgedämpft abgestützt ist.
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Gattungsgemäße Riemenscheibenentkoppler sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
WO 2015/010190 A1 einen Riemenscheibenentkoppler, wie er an einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt ist.
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Aus dem Stand der Technik hat es sich jedoch gezeigt, dass durch die Anforderung, immer höhere Drehmomente zu übertragen, die bisher zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen vorhandenen reibschlüssigen Drehverbindungen nicht mehr ausreichend dimensioniert sind. Dieses Problem wird durch die Vorgabe, vorhandene Verbindungselemente zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen gleich oder gar kleiner zu dimensionieren, zusätzlich verstärkt. Es besteht zwar prinzipiell die Möglichkeit zusätzliche Reibelemente, wie Diamantscheiben oder Diamantfolien, einzusetzen, dadurch entsteht jedoch ein signifikant größerer Herstellaufwand.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Riemenscheibenentkoppler zur Verfügung zu stellen, der möglichst kompakt und einfach aufgebaut ist, zugleich jedoch zum Übertragen von höheren Drehmomenten ausgelegt ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eines der Scheibenteile einen umformtechnisch gebildeten, axialen Vorsprung aufweist, welcher Vorsprung, unter drehfester Abstützung des zumindest einen Scheibenteils relativ zu dem Nabenkörper, in einer Ausnehmung des Nabenkörpers formschlüssig aufgenommen ist.
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Dadurch ist es möglich, ein deutlich höheres Drehmoment sicher zu übertragen, ohne zusätzliche Elemente, wie Reibelemente, einsetzen zu müssen oder den Bauraum signifikant vergrößern zu müssen.
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Weitergehende Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Vorsprung als eine gestanzte sowie axial umgebogene Lasche ausgebildet ist. Dadurch ist der Vorsprung möglichst robust ausgebildet und einfach herstellbar.
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Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn der Vorsprung als eine prägetechnisch axial ausgestellte Erhöhung ausgebildet ist. Dadurch wird der Herstellaufwand zum Ausbilden des entsprechenden Vorsprungs weiter reduziert.
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Zudem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ausnehmung des Nabenkörpers als eine axial verlaufende Nut ausgebildet ist. Dadurch ist auch die Ausnehmung ein möglichst einfach herstellbar und robust ausgebildet.
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Diesbezüglich ist es auch zweckmäßig, wenn die Ausnehmung zu einer radialen Innenseite des Nabenkörpers hin geöffnet ist, d. h. als eine radial von innen eingebrachte Nut ausgebildet ist. Dadurch ist die Ausnehmung für das Einschieben des Vorsprungs einfach zugänglich.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn mehrere, vorzugsweise mindestens drei, weiter bevorzugt mindestens vier, in einer Umfangsrichtung (vorzugsweise gleichmäßig) verteilt angeordnete Ausnehmungen in dem Nabenkörper vorhanden / eingebracht sind. Dadurch ergibt sich eine möglichst gleichmäßige Abstützung des entsprechenden Scheibenteils an dem Nabenkörper über den Umfang hinweg.
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Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn in jeder Ausnehmung ein Vorsprung des zumindest einen Scheibenteils formschlüssig aufgenommen ist. Dadurch wird das übertragbare Drehmoment weiter erhöht.
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Ist das erste Scheibenteil als ein eine Tilgermasse unmittelbar aufnehmender Träger realisiert, wird der Aufbau des Riemenscheibenentkopplers weiter vereinfacht.
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Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn das erste Scheibenteil jenes Scheibenteil ist, das mit dem Nabenkörper formschlüssig verbunden ist. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das zweite Scheibenteil über eine kraftschlüssige Verbindung in einem axialen Zwischenbereich zwischen dem ersten Scheibenteil und dem Nabenkörper fixiert / eingeklemmt / festgeklemmt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemä-ßen Riemenscheibenentkopplers nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei in einem ersten Schritt das mit dem Nabenkörper formschlüssig zu verbindende Scheibenteil an oder auf dem mit einer Ausnehmung versehenen Nabenkörper an- oder aufgelegt wird und in einem zweiten Schritt ein Umformwerkzeug mit einem Werkzeughub unter axialem Ausstellen des Vorsprungs von einer dem Nabenkörper abgewandten Seite des zu verbindenden Scheibenteils her entlang einer Längsachse des Nabenkörpers in Richtung des Nabenkörpers angedrückt wird, wobei der Vorsprung mit seiner Ausformung mit diesem Werkzeughub direkt in die Ausnehmung axial eingeführt wird.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein primärseitiger Formschluss (vorzugsweise eines Torsionsschwingungsdämpfers) an einem Riemenscheibenentkoppler umgesetzt. Eine oder mehrere Laschen werden im Torsionsschwingungsdämpfer-Flansch / ersten Scheibenteil (oder in einem anderen scheibenförmigen Teil) gestanzt. In der Nabe (Nabenkörper) sind korrespondierende Nuten vorgesehen. Bei der Montage des Torsionsschwingungsdämpfers an dem Riemenscheibenentkoppler werden die Laschen mit Hilfe eines Umformwerkzeugs (Stempel) in eine oder mehrere Nuten der Nabe umgebogen. Dadurch entsteht ein Formschluss, welcher ein höheres Drehmoment übertagen kann. Auch kann eine Verstemmung mit einem entsprechenden Werkzeug ohne vorgefertigte Laschen erfolgen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein Umformwerkzeug zum Ausformen mehrerer axialer Vorsprünge an einem ersten Scheibenteil bereits in einer zentralen Öffnung des ersten Scheibenteils eingeschoben ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung des in 1 dargestellten, in Längsrichtung geschnittenen Riemenscheibenentkopplers, wobei mehrere in Umfangsrichtung verteilte Vorsprünge, die jeweils in einer Ausnehmung eines Nabenkörpers eingeschoben sind, gut zu erkennen sind und eine Zugmittelscheibe der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist,
- 3 eine Vorderansicht des gesamten Riemenscheibenentkopplers nach 2,
- 4 eine Längsschnittdarstellung eines Verbindungsbereiches zwischen zwei Scheibenteilen und dem Nabenkörper des Riemenscheibenentkopplers nach 1, wobei mehrere die Vorsprünge in der fertig montierten Stellung ausbildende Laschen vor ihrem axialen Umlegen durch das Umformwerkzeug dargestellt sind,
- 5 eine perspektivische Darstellung des in 4 dargestellten, in Längsrichtung geschnittenen Verbindungsbereiches,
- 6 eine perspektivische Darstellung des in den 1 bis 5 eingesetzten Nabenkörpers,
- 7 eine Vorderansicht des in den 4 und 5 zu erkennenden Abschnittes des ersten Scheibenteils mit noch nicht umgebogenen Laschen,
- 8 eine Längsschnittdarstellung des Abschnittes des ersten Scheibenteils nach 7,
- 9 eine Vorderansicht des in den 1 bis 3 eingesetzten ersten Scheibenteils,
- 10 eine Detailansicht des in 9 mit „X“ gekennzeichneten Bereiches einer radial nach innen, noch nicht axial umgelegten Lasche,
- 11 eine Längsschnittdarstellung eines Verbindungsbereiches eines erfindungsgemäßen, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel umgesetzten Riemenscheibenentkopplers seitens der beiden mit dem Nabenkörper verbundenen Bereiche der Scheibenteile, wobei die Vorsprünge nun als durch ein Umformwerkzeug ausgeformte Ausprägungen umgesetzt sind,
- 12 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Verbindungsbereiches nach 11,
- 13 eine rückwärtige Ansicht des gesamten Verbindungsbereiches der 11 und 12, wobei die in die Ausnehmungen hineinragenden Vorsprünge in Form von Ausprägungen gut zu erkennen sind,
- 14 eine Vorderansicht des in den 11 bis 13 zu erkennenden Abschnittes eines ersten Scheibenteils mit noch nicht ausgeformten Vorsprüngen,
- 15 eine Längsschnittdarstellung des Abschnittes des ersten Scheibenteils nach 14,
- 16 eine Vorderansicht des in 11 bereits dargestellten Umformwerkzeuges,
- 17 eine perspektivische Darstellung des Umformwerkzeuges nach 16,
- 18 eine Vorderansicht eines den Riemenscheibenentkoppler der 1 umfassenden Zugmitteltriebes an einer Verbrennungskraftmaschine, sowie
- 19 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaft ausgebildeten Riemenscheibenentkopplers nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In Verbindung mit 18 ist zunächst ein bevorzugter Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers 1 angedeutet. Der Riemenscheibenentkoppler 1 ist demnach in einem Zugmitteltrieb 18 einer Verbrennungskraftmaschine 19 eingesetzt. Hierbei ist der Riemenscheibenentkoppler 1 auf typische Weise an einer Kurbelwelle 20 der Verbrennungskraftmaschine 19 angebracht. Insbesondere ist ein nachfolgend näher beschriebener Nabenkörper 2 des Riemenscheibenentkopplers 1 zwischen der Kurbelwelle 20 und einem Zugmitteltrieb 18 wirkend eingesetzt.
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Mit 19 ist ein mögliches äußeres Erscheinungsbild eines Riemenscheibenentkopplers 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zu erkennen. Der Riemenscheibenentkoppler 1 weist in dieser Darstellung eine ringförmige Zugmittelscheibe 6 auf, die die weiteren Bestandteile des Riemenscheibenentkopplers 1 radial von außen umhaust. Die Zugmittelscheibe 6 ist mit einem Zugmittel 21, hier einem Riemen, des Zugmitteltriebes 18 gekoppelt. In weiteren Ausführungen ist die Zugmittelscheibe 6 jedoch auch auf andere Weise ausgeformt.
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Mit den 1 bis 17 sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers 1 detailliert zu erkennen. Deren Zugmittelscheibe 6 kann prinzipiell gemäß 19 oder abweichend dazu ausgeformt sein.
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Der Riemenscheibenentkoppler 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist zusammen mit den 1 bis 10 dargestellt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass mit 1 die Zugmittelscheibe 6 der Übersichtlichkeit halber stark vereinfacht dargestellt ist. In den 2 und 3 ist die Zugmittelscheibe 6 der Übersichtlichkeit halber gar weggelassen.
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Wie in 1 zunächst zu erkennen, weist der Riemenscheibenentkoppler 1 einen zentralen Nabenkörper 2 auf. Der Nabenkörper 2 weist eine Längsachse 16 auf, die gleichzeitig eine Drehachse des Riemenscheibenentkopplers 1 bildet. Die Längsachse 16 ist im Betrieb koaxial mit einer Drehachse der Kurbelwelle 20 angeordnet. Der Nabenkörper 2 ist bspw. als ein Guß- oder Sinterbauteil realisiert. Die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben sind in Bezug auf diese Längsachse 16 zu setzen. Demnach ist axial / axiale Richtung eine Richtung entlang der Längsachse 16, radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zur Längsachse 16 und Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Längsachse 16 herumverlaufenden Kreislinie.
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An dem Nabenkörper 2 sind mehrere Scheibenteile 4, 5 direkt (permanent) drehfest angebracht, wobei in 1 zwei dieser Scheibenteile 4, 5 dargestellt sind. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungsbeispielen auch mehr als zwei Scheibenteile 4, 5 an dem Nabenkörper 2 drehfest angebunden sein können.
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Ein erstes Scheibenteil 4 ist in dieser Ausführung über eine nachfolgend näher beschriebene erfindungsgemäße formschlüssige Verbindung an dem Nabenkörper 2 angebracht. Das erste Scheibenteil 4 ist als ein Träger 14 ausgebildet, der von dem Nabenkörper 2 aus in radialer Richtung nach außen verläuft und abschnittsweise eine Topfform ausbildet. Auf einer radialen Außenseite eines radialen Außenringbereiches 22 sitzt eine Schwingungstilgereinrichtung 3 aufweisend eine Tilgermasse 13. Die Tilgermasse 13 ist über einen Elastomerring 23 an dem Außenringbereich 22 angebunden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es prinzipiell auch möglich ist, die Schwingungstilgereinrichtung 3 auf andere Weise umzusetzen.
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Ein zweites Scheibenteil 5 ist Bestandteil eines Federdämpfers 24 und steht über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Federelemente 25 mit der Zugmittelscheibe 6 in Verbindung. Die Zugmittelscheibe 6, die relativ zu dem Nabenkörper 2 in einem beschränkten Winkelbereich verdrehbar gelagert ist, ist über die Federelemente 25 relativ zu dem zweiten Scheibenteil 5 federgedämpft abgestützt. Der Federdämpfer 24 ist vorzugsweise als ein Bogenfederdämpfer realisiert. Das zweite Scheibenteil 5 ist dadurch auch als Flansch des Federdämpfers 24 bezeichnet. Auf einer radialen Außenseite der Zugmittelscheibe 6 befindet sich auf übliche Weise ein Zugmittelaufnahmebereich 26 zur kraftstoffschlüssigen Aufnahme eines Abschnittes des Zugmittels 21.
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In Verbindung mit den 2 bis 10 ist die erfindungsgemäß umgesetzte formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Scheibenteil 4 und dem Nabenkörper 2 näher zu erkennen. Der Nabenkörper 2 weist gemäß 6 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Ausnehmungen 8 auf. Die Ausnehmungen 8 sind als Nuten 11 realisiert und verlaufen in axialer Richtung. Die Nuten 11 sind zu einer dem ersten Scheibenteil 4 zugewandten axialen Seite hin geöffnet. Die Nuten 11 sind zudem gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt. Auch sind die Nuten 11 in radialer Richtung zu einer Innenseite 12 des Nabenkörpers 2 (in Bezug auf die Längsachse 16) geöffnet.
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Korrespondierend zu den Ausnehmungen 8 / Nuten 11 des Nabenkörpers 2 weist das erste Scheibenteil 4 mehrere axial umgelegte Vorsprünge 7 auf (gemäß 2 und 3). Wie zunächst mit den 4, 5 und 7 bis 10 zu erkennen, werden diese Vorsprünge 7 aus ausgestanzten Laschen 9 gebildet. Es werden an einem das erste Scheibenteil 4 bildenden Blech gar mehrere in Umfangsrichtung verteilte und in radialer Richtung nach innen abstehende Laschen 9 gebildet.
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Zur Verbindung des ersten Scheibenteils 4 mit dem Nabenkörper 2 werden die Laschen 9 gemäß 1 durch ein Umformwerkzeug 15 in axialer Richtung in die Ausnehmungen 8 hinein umgelegt / umgebogen. Dies erfolgt nach einem erfindungsgemäßen Montageverfahren des Riemenscheibenentkopplers 1 in einem Arbeitsschritt durch einen einzigen Werkzeughub des Umformwerkzeugs 15 (Stempel). Wie mit den 1 bis 3 dargestellt, ragt in dem fertig montierten Zustand des Riemenscheibenentkopplers 1 in jede Ausnehmung 8 eine Lasche 9 hinein, wobei jede Lasche 9 in Umfangsrichtung zugleich an den umfangseitigen Seitenflanken der Ausnehmung 8 anliegt, sodass ein spielfreier formschlüssiger Verbund zwischen dem ersten Scheibenteil 4 und dem Nabenkörper 2 entsteht.
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Des Weiteren ist mit den 9 und 10 besonders gut zu erkennen, dass die Laschen 9 mit in Umfangsrichtung einander entgegengesetzten (umfangsseitigen) Seitenkanten 27a, 27b konisch / schräg zueinander bzw. zur Längsachse 16 (im fertig umgebogenen Zustand gesehen) verlaufen.
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Wie des Weiteren hinsichtlich der 1 und 2 zu erkennen, ist jenes zweite Scheibenteil 5 in einem axialen Bereich zwischen dem ersten Scheibenteil 4 und dem Nabenkörper 2, radial außerhalb der Ausnehmungen 8, geklemmt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es gemäß weiteren Ausführungen auch möglich ist, das zweite Scheibenteil 5, zusätzlich oder alternativ zu dem ersten Scheibenteil 4 über die formschlüssige Verbindung an dem Nabenkörper 2 festzulegen.
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Mit den 11 bis 17 ist das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers 1 dargestellt. Insbesondere ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Verbindungsbereich zwischen den Scheibenteilen 4, 5 und dem Nabenkörper 2 dargestellt. Der weitere Aufbau des Riemenscheibenentkopplers 1 dieses zweiten Ausführungsbeispiels entspricht dem des ersten Ausführungsbeispiels. Der Kürze wegen werden darum nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Alternativ zu den ausgestanzten Laschen 9 des ersten Ausführungsbeispiels werden die Vorsprünge 7 durch Prägekonturen in Form von Erhöhungen 10 gebildet. Hierzu wird zunächst das erste Scheibenteil 4, das mit einer zentralen kreisrunden Öffnung 17 versehen ist, zur Verfügung gestellt (14 und 15). In dem Montageverfahren wird dieses erste Scheibenteil 4 an dem Nabenkörper 2 axial angelegt und ein Umformwerkzeug 15 in Form eines Prägestempels axial auf eine dem Nabenkörper 2 axial abgewandte Seite des ersten Scheibenteils 4 aufgelegt und angedrückt. Das Umformwerkzeug 15 weist ein in den 16 und 17 erkennbares Profil auf, das dazu dient, vier in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Erhöhungen 10 an dem ersten Scheibenteil 4 auszubilden. Die Erhöhungen 10 sind in den 11 bis 13 zu erkennen. Die Erhöhungen 10 werden in diesem Schritt derart in axialer Richtung in die Ausnehmungen 8 hinein verformt, dass das erste Scheibenteil 4 in Umfangsrichtung spielfrei an dem Nabenkörper 2 formschlüssig abgestützt ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt werden gemäß einer ersten Variante eine oder mehrere Laschen 9 in einem Torsionsschwingungsdämpfer 1 (TSD) / einer Scheibe 4 gestanzt. In der Nabe 2 befinden sich eine oder mehrere Nuten 11. Bei einer Montage der Scheibe 4 an dem Riemenscheibenentkoppler 1 (RSE) werden die Laschen 9 mit Hilfe eines Umformwerkzeugs 15 (Stempel) in eine oder mehrere Nuten 11 der Nabe umgebogen. Dadurch ergibt sich ein Formschluss, welcher ein höheres Drehmoment übertragen kann.
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Des Weiteren sind die Kanten 27a, 27b der Laschen 9 werden schräg zur Achse 16 des TSD 1 / der Scheibe 4 ausgeführt. Somit wird gewährleitet, dass diese immer an den Innenflächen der einzelnen Nuten 11 anliegen.
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Gemäß einer zweiten Variante befinden sich ebenfalls eine oder mehrere Nuten 11 in der Nabe 2. Bei Montage der Scheibe 4 an dem RSE 1 wird diese mit Hilfe eines Verstemmwerkzeuges 16 in eine oder mehrere Nuten 11 der Nabe 2 umgebogen. Somit wird bei der Montage die Scheibe 4 an den RSE 1 verstemmt. Dadurch kann sich die Scheibe 4 in eine oder mehrere Nuten 11 der Nabe 2 ausformen. Dadurch ergibt sich ein Formschluss, welcher ein höheres Drehmoment übertragen kann. Dadurch ist auch ein kompletter formschlüssiger Kraftübertrag primärseitig gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenscheibenentkoppler
- 2
- Nabenkörper
- 3
- Schwingungstilgereinrichtung
- 4
- erstes Scheibenteil
- 5
- zweites Scheibenteil
- 6
- Zugmittelscheibe
- 7
- Vorsprung
- 8
- Ausnehmung
- 9
- Lasche
- 10
- Erhöhung
- 11
- Nut
- 12
- Innenseite
- 13
- Tilgermasse
- 14
- Träger
- 15
- Umformwerkzeug
- 16
- Längsachse
- 17
- Öffnung
- 18
- Zugmitteltrieb
- 19
- Verbrennungskraftmaschine
- 20
- Kurbelwelle
- 21
- Zugmittel
- 22
- Außenringbereich
- 23
- Elastomerring
- 24
- Federdämpfer
- 25
- Federelement
- 26
- Zugmittelaufnahmebereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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