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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, sowie ein Montageverfahren zum Montieren eines entsprechenden Riemenscheibenentkopplers.
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In Kraftfahrzeugen werden elektrische Aggregate wie beispielsweise Lichtmaschinen mit Verbrennungsmotor als Antriebsmotor eingesetzt. Auch der Einsatz von Startergeneratoren, die die Funktion eines Anlassers und einer Lichtmaschine miteinander verbinden, sind bekannt. Diese werden oft über einen Riemen beziehungsweise ein Zugmittel durch eine durch den Antriebsmotor angetriebenen Ausgangswelle angetrieben. Hierzu sind ferner Riemenscheibenentkoppler bekannt, durch die das Drehmoment vom Riemen auf das elektrische Aggregat und umgekehrt übertragbar ist, wobei der Riemenscheibenentkoppler gleichzeitig eine Federeinrichtung zur Dämpfung von Ungleichförmigkeiten aufweist.
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Zur Verbindung des Riemenscheibenentkopplers mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors weist dieser regelmäßig eine Nabe auf, die mit einem Flansch eines Eingangsteils drehfest verbunden werden muss, über das das Drehmoment zur Dämpfung der Drehungleichförmigkeiten in die Federeinrichtung und über diese in ein Ausgangsteil des Riemenscheibenentkopplers, welches eine Riemenanlagefläche zur Verbindung mit dem Riemen umfasst, übertragen wird. Hierbei müssen Eingangsteil und Nabe in einer bestimmten Ausrichtung mit einander verbunden werden. Um hier während der Montage einerseits eine korrekte Zentrierung zu gewährleisten und andererseits ein Verdrehen vor Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen Nabe und Eingangsteil zu vermeiden, wird als bekannt angenommen, einerseits einen Zentrierstift zur Gewährleistung einer Zentrierung und andererseits Verdrehsicherungen zum Verhindern des Verdrehens auszubilden. Dies ist aufwändig und, insbesondere in Abhängigkeit von der Materialstärke von Nabe und Eingangsteil, nicht immer möglich.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Der erfindungsgemäße Riemenscheibenentkoppler, umfassend ein Eingangsteil, ein Ausgangsteil und eine mit dem Eingangsteil drehfest verbundene Nabe zur Verbindung mit einer Welle, insbesondere einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors, wobei das Ausgangsteil eine Riemenanlagefläche zur reibschlüssigen Verbindung mit einem Zugmittel aufweist, wobei Eingangsteil und Ausgangsteil um eine gemeinsame Drehachse relativ zu einander gegen eine Federeinrichtung begrenzt gegeneinander verdrehbar sind, wobei das Eingangsteil und die Nabe über einen Zentrierstift zentriert werden, zeichnet sich dadurch aus, dass der Zentrierstift mindestens einen Teilbereich aufweist, der rotationsasymmetrisch in Bezug auf die Drehachse ausgebildet ist und der in korrespondierenden Aufnahmen von Nabe und Eingangsteil aufgenommen ist
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Bevorzugt ist auch ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor, bei dem ein entsprechender Riemenscheibenentkoppler ausgebildet ist und bei dem die Nabe mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors drehfest verbunden ist und das Ausgangsteil über ein Zugmittel mit einem elektrischen Aggregat verbunden ist.
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Die Riemenanlagefläche weist bevorzugt Strukturen auf, die zu Strukturen am Zugmittel korrespondieren. Im Betrieb wird Drehmoment zwischen der Nabe einerseits und dem Ausgangsteil andererseits über das Eingangsteil und die Federeinrichtung übertragen.
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Der rotationsasymmetrische Zentrierstift weist in Richtung der Drehachse gesehen zumindest einen rotationsasymmetrischen Teilbereich auf, der sich über zumindest einen Teil der Länge des Zentrierstifts in Richtung der Drehachse erstreckt. Unter rotationsasymmetrisch wird verstanden, dass der Querschnitt des Teilbereichs von einer Rotationssymmetrie abweicht, insbesondere nicht zylindrisch ausgebildet ist. Dies ermöglicht gleichzeitig eine Zentrierung von Nabe und Eingangsteil (und gegebenenfalls weiteren Bauteilen) und eine Verdrehsicherung dieser Bauteile. Die Aufnahmen in Nabe und Eingangsteil sind dabei so ausgebildet, dass sie ein Einführen des rotationsasymmetrischen Zentrierstifts ermöglichen, aber ein Verdrehen von Nabe oder Eingangsteil gegen den Zentrierstift über ein den Fertigungstoleranzen geschuldetes Maß hinaus verhindern. Dadurch kann vorteilhaft zwischen einer Vormontage dieser Bauteile und der späteren Endmontage inklusive einer Ausbildung einer Fügeverbindung zwischen den Bauteilen eine Verdrehung der Bauteile gegeneinander vermieden werden, ohne, dass spezielle Verdrehsicherungen zusätzlich zu einem Zentrierstift ausgebildet werden müssen. So wird die Vormontage und die Endmontage wesentlich vereinfacht. Auch ist der Einsatz eines solchen rotationsasymmetrischen Zentrierstifts auch bei Materialstärken der Bauteile möglich, die ansonsten die Ausbildung spezieller Verdrehsicherungen, beispielsweise durch Noppen und entsprechende Ausnehmungen, erschweren oder unmöglich machen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Teilbereich einen zylindrischen Grundkörper mit mindestens einer sich in Bezug auf die Drehachse radial nach außen erstreckenden Profilierung auf.
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Bevorzugt ist die mindestens eine Profilierung dabei einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Durch die Ausbildung einer oder mehrerer Profilierungen wird die Rotationsasymmetrie auf einfache Weise erreicht. Bevorzugt sind mindestens zwei Profilierungen ausgebildet. Bevorzugt sind die mindestens zwei Profilierungen in Umfangsrichtung gleichmäßig über den Grundkörper verteilt. Dies ermöglicht die Montage des rotationsasymmetrischen Zentrierstifts in verschiedenen Ausrichtungen und erleichtert so die Montage. Unter gleichmäßig verteilt wird verstanden, dass jede zwei in Umfangsrichtung benachbarte Profilierungen gleiche Winkel in Bezug auf die Drehachse aufspannen.
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Bevorzugt weist die Profilierung einen dreieckigen Querschnitt auf. Eine dreieckige Profilierung ist einfach herzustellen und einfach zu montieren. Andere Querschnitte der Profilierung(en) sind möglich, beispielsweise rechteckige oder abgerundete Querschnitte. Verschiedene Profilierungen können miteinander kombiniert werden.
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Bevorzugt ist weiterhin ein Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet, der über den rotationsasymmetrischen Zentrierstift mit dem Eingangsteil und der Nabe verbunden ist. Insbesondere ist hierbei ein Eingangsflansch des Torsionsschwingungsdämpfers mit dem Eingangsteil und der Nabe verbunden. So kann auch zum Torsionsschwingungsdämpfer auf einfache Art und Weise eine Verdrehsicherung bei gleichzeitiger Zentrierung erreicht werden.
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Weiterhin wird ein Verfahren zum Montieren eines Riemenscheibenentkopplers wie beschrieben vorgeschlagen, umfassend die folgenden Schritte:
- a) Vormontieren von Nabe und Eingangsteil,
- b) Einführen des rotationsasymmetrischen Zentrierstifts in die Aufnahmen von Nabe und Eingangsteil;
- c) Endmontage von Nabe und Eingangsteil; und
- d) Ausbilden einer Fügeverbindung zwischen Nabe und Eingangsteil.
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Zusätzlich kann weiterhin ein Torsionsschwingungsdämpfer über den rotationsasymmetrischen Zentrierstift und die Fügeverbindung mit Nabe und Eingangsteil verbunden werden.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: einen als bekannt angenommenen Riemenscheibenentkoppler in perspektivischer Ansicht;
- 2: einen Zentrierstift des als bekannt angenommenen Riemenscheibenentkopplers aus 1;
- 3: einen Riemenscheibenentkoppler mit rotationsasymmetrischem Zentrierstift in einer perspektivischen Ansicht; und
- 4 und 5: ein Beispiel eines rotationsasymmetrischen Zentrierstifts in zwei Ansichten.
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1 zeigt einen als bekannt angenommenen Riemenscheibenentkoppler 1, der zum Übertragen von Drehmoment über ein Zugmittel, das oft als Riemen ausgebildet ist, dient. Hierzu kann Drehmoment zwischen einem Eingangsteil 8, welches mit einer nicht gezeigten Welle, beispielsweise einer Welle eins Verbrennungsmotors, verbunden ist, und einem Ausgangsteil 3, welches reibschlüssig mit dem nicht gezeigten Zugmittel verbunden ist, und umgekehrt übertragen werden. Über das Zugmittel kann Drehmoment beispielsweise an eine Lichtmaschine oder einen Startergenerator übertragen werden, der die Funktion eines Anlassers und einer Lichtmaschine kombiniert.
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Das Ausgangsteil 3 weist radial außen eine Riemenanlagefläche 4 auf, an die das Zugmittel angelegt wird. Riemenanlagefläche 4 und Zugmittel weisen bevorzugt zueinander korrespondierende Oberflächen auf, beispielsweise in Form von Strukturen 5 auf der Riemenanlagefläche 4 und entsprechenden Strukturen auf der Oberfläche des Zugmittels.
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Eingangsteil 8 und Ausgangsteil 3 sind um eine gemeinsame Drehachse 6 drehbar und relativ zueinander begrenzt gegen eine Federeinrichtung 7 verdrehbar. Zur Übertragung des Drehmoments zwischen Eingangsteil 8 und Federeinrichtung 7 ist das Eingangsteil 8 als Flansch ausgebildet. Das Eingangsteil 8 ist mit einer Nabe 9 zur Verbindung mit der nicht gezeigten Welle verbunden. Weiterhin weist der Riemenscheibenentkoppler 1 in diesem Ausführungsbeispiel einen Torsionsschwingungsdämpfer 2 auf, der der weiteren Dämpfung von Drehschwingungen dient. Der Torsionsschwingungsdämpfer 2 ist in den vorliegenden Figuren nur sehr schematisch eingezeichnet. Das Eingangsteil 8, der Torsionsschwingungsdämpfer 2 und die Nabe 9 werden nach der Endmontage des Riemenscheibenentkopplers 1 drehfest miteinander verbunden, insbesondere durch Ausbildung einer Fügeverbindung. Um bis zur Ausbildung der Verbindung und bei der Montage eine Zentrierung und eine Verdrehsicherung zu gewährleisten, sind ein Zentrierstift 10 und Verdrehsicherungen 11 ausgebildet. Die Verdrehsicherungen 11 sind dabei als Noppen 12 und Ausnehmungen 13 oder als Stifte 14 ausgebildet. 2 zeigt den Zentrierstift 10 dieses als bekannt angenommenen Riemenscheibenentkopplers 1, Dieser ist rotationssymmetrisch um die Drehachse 6 ausgebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, eine Verdrehsicherung der Nabe 9, des Eingangsteils 8 und des Torsionsschwingungsdämpfers 2 vor der Montage zu erreichen, so dass beispielsweise auch vormontierte Bauteilgruppen hergestellt und zur Endmontage transportiert werden können. Dies ist jedoch vergleichsweise aufwändig, zudem sind insbesondere Noppen 12 und Ausnehmungen 13 nicht in allen Materialstärken in der Nabe 9 oder dem Eingangsteil 8 ausbildbar.
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Im Gegensatz dazu weist das in den 3 bis 5 gezeigte Beispiel eines Riemenscheibenentkopplers 1 eine andere Art der Ausbildung der Verdrehsicherung auf, die im Folgenden näher erläutert werden soll. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die oben gemachten Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen, im Folgenden sollen nur die Unterschiede aufgezeigt werden. In diesem Beispiel des Riemenscheibenentkopplers 1 wird auf die Ausbildung von zusätzlichen Verdrehsicherungen 11 verzichtet. Statt eines Zentrierstiftes 10 ist ein rotationsasymmetrischer Zentrierstift 15 ausgebildet, der insbesondere unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben wird.
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Der rotationsasymmetrische Zentrierstift 15 weist zumindest in einem Teilbereich 16 auf, von einer rotationssymmetrischen Form abweicht, der also keine Zylinderform mit der Drehachse 6 als Zylinderachse aufweist. Stattdessen weist der rotationsasymmetrische Zentrierstift 15 in dem Teilbereich 16 radial außenseitig Profilierungen 17 auf, die sich in diesem Beispiel von einem zylindrischen Grundkörper 18 radial nach außen erstrecken. Im vorliegenden Beispiel haben diese Profilierungen 17 einen dreieckigen Querschnitt, wobei auch andere Querschnitte, beispielsweise rechteckig und oder rund möglich sind. Auch können in einem rotationsasymmetrischen Zentrierstift 15 Profilierungen 17 unterschiedlichen Querschnitts ausgebildet sein, um so eine genaue Montageposition festzulegen. Die Profilierungen 17 sind im vorliegenden Beispiel einstückig mit dem Grundkörper 18 ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel weist der rotationsasymmetrische Zentrierstift 15 vier Profilierungen 17 auf, über die Umfangsrichtung des Grundkörpers 18 gleichmäßig verteilt sind.
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Nabe 10, Torsionsschwingungsdämpfer 2 und Eingangsteil 8 weisen dem rotationsasymmetrischen Zentrierstift 15 entsprechende Aufnahmen 19 auf, die in 3 schematisch gezeigt sind. Die Aufnahmen 19 korrespondieren dabei in ihrem Querschnitt zum Querschnitt des Teilbereichs 16 des rotationsasymmetrischen Zentrierstifts 15 und sind so gestaltet, dass die Profilierungen 17 eine entsprechende relative Rotation um die Drehachse 6 von Eingangsteil 8, Torsionsschwingungsdämpfer 2 und Nabe 10 gegeneinander verhindern. So ist gleichzeitig eine Zentrierung und eine Verdrehsicherung von Eingangsteil 8, Torsionsschwingungsdämpfer 2 und Nabe 10 gegeineinander gewährleistet. Der Aufbau und die Montage des Riemenscheibenentkopplers 1 ist im Vergleich zu dem als bekannt angenommenen Beispiel deutlich vereinfacht und kann unabhängig von der Materialstärke von Eingangsteil 8, Torsionschwingungsdämpfer 2 und Nabe 10 erreicht werden.
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Eingangsteil 8 und Nabe 9 eines Riemenscheibenentkopplers 1 sind über einen rotationsasymmetrischen Zentrierstift 15 miteinander verbunden, der einen rotationsasymmetrischen Teilbereich 16 aufweist, der in entsprechende Aufnahmen 19 von Nabe 9 und Eingangsteil 8 eingreift, so dass gleichzeitig eine Zentrierung dieser Bauteile und eine Verdrehsicherung erreicht wird, so dass eine einfache Vor- und Endmontage des Riemenscheibenentkopplers 1 ermöglicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenscheibenentkoppler
- 2
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 3
- Ausgangsteil
- 4
- Riemenanlagefläche
- 5
- Struktur
- 6
- Drehachse
- 7
- Federeinrichtung
- 8
- Eingangsteil
- 9
- Nabe
- 10
- Zentrierstift
- 11
- Verdrehsicherung
- 12
- Noppen
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Stift
- 15
- Rotationsasymmetrischer Zentrierstift
- 16
- Teilbereich
- 17
- Profilierung
- 18
- Grundkörper
- 19
- Aufnahme
