DE10252043B4

DE10252043B4 - Reibradantrieb für eine Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE10252043B4
Application number: DE2002152043
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Pflug Rainer; Dipl.-Ing. Bogner Michael; Dipl.-Ing. Walter Ralf; Dipl.-Ing. Sauermann Diethard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: DE10252043A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die ein Reibrad (1) umfasst, das federkraftbeaufschlagt an einem Antriebselement (11) und einem Abtriebselement (12) kraftschlüssig abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Antriebsvorrichtung für ein Aggregat einer Brennkraftmaschine, die als ein Reibradantrieb ausgebildet ist. Dazu ist ein selbsttätig einstellbares Reibrad kraftschlüssig zwischen einem Abtriebselement und einem Antriebselement abgestützt. Der Reibradantrieb ist vorzugsweise für Brennkraftmaschinen zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe vorgesehen, bei dem das Reibrad einerseits kraftschlüssig an dem Antriebsrad der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und andererseits kraftschlüssig an dem Abtriebsrad der Kühlmittelpumpe abgestützt ist.
Hintergrund der Erfindung
Reibradantriebe sind im Maschinenbau zur Einflussnahme auf Drehbewegungen verschiedener Maschinen, Aggregate bzw. Bauteile im Einsatz. Schwierigkeiten ergeben sich durch mangelhafte Ausrichtung der die Reibpaarung bildenden Räder zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement, so dass keine gleichmäßige Abstützung der Berührflächen zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Rad erreicht wird. Dies führt dazu, dass das Antriebsmoment ungleichförmig oder in unzureichender Größe übertragen wird. Letzteres kann zwar durch erhöhte Anpresskräfte ausgeglichen werden, führt aber zu einer erhöhten Belastung der Lagerung und einem vergrößerten Verschleiß des Reibradantriebs. Weiterhin hat sich bei bekannten Reibradantrieben gezeigt, dass bei einer nicht ausreichenden Fluchtung bzw. Lageabweichungen des Reibrades und den damit verbundenen Abtriebs- und Antriebselementen ein höherer Verschleiß auftritt.
Die DE 195 07 607 C2 zeigt beispielhaft eine Antriebsvorrichtung für eine fahrbare Kehrvorrichtung, die einen Reibradantrieb einschließt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen kostenoptimierten Reibradantrieb zu schaffen, der eine sichere Drehmomentübertragung gewährleistet und der verschleißoptimiert, eine hohe Lebensdauer gewährleistet.
Die zuvor genannte Aufgabenstellung wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Reibrad gelöst, das als eine wälzgelagerte Spannrolle konzipiert ist. Unterstützt durch ein Federmittel ist das Reibrad sowohl an dem Abtriebselement als auch an dem Antriebselement kraftschlüssig abgestützt. Das Reibrad umfasst eine als Exzenter gestaltete, auf einem Tragkörper drehbar angeordnete Buchse. In den Tragkörper ist eine Längsbohrung eingebracht, die zur Aufnahme einer Befestigungsschraube des Reibrades bestimmt ist. Erfindungsgemäß ist dazu die Befestigungsschraube spielbehaftet in die Längsbohrung eingebracht. Diese Maßnahme ermöglicht bei der Montage eine verbesserte Ausrichtung des Reibrades gegenüber dem Abtriebselement und dem Antriebselement und bewirkt damit eine optimierte Anlage des Reibrades an dem zugehörigen Antriebs- und Abtriebselement. Der Aufbau des als Spannrolle gestalteten Reibrades sieht weiterhin vor, dass auf der Mantelfläche des Exzenters das Wälzlager positioniert ist, welches außenseitig von einer zylindrisch gestalteten Laufscheibe umschlossen ist. Ein unmittelbar auf die Laufscheibe aufgebrachter Außenmantel, hergestellt aus einem elastischen Material, erstreckt sich über die gesamte Breite der Laufscheibe. Der elastische Außenmantel ermöglicht einen schlupffreien Antrieb, eine Drehmomentübertragung, zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement. Die kraftschlüssige Abstützung der wälzgelagerten Spannrolle wird mittels eines Federmittels erreicht, das zwischen dem Exzenter und dem Tragkörper eingesetzt, stets eine Kraftkomponente bewirkt, die den Exzenter zur Abstützung an das zugehörige Abtriebs- und Antriebselement verdreht.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, wie die spielbehaftet in die Längsbohrung des Tragkörpers eingesetzte Befestigungsschraube, die Anordnung eines federkraftbeaufschlagten Exzenters sowie der aus elastischem Material hergestellte Außenmantel, verbessern die Drehmomentübertragung zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement. Durch die Erfindung ist ein verschleißoptimierter, geräuscharmer Reibradantrieb realisierbar, der wartungsfrei eine hohe Lebensdauer erreicht und weiterhin schwingungsarm und schlupffrei arbeitet.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Reibrades ermöglicht einen modular aufbereiteten Antrieb eines Aggregates der Brennkraftmaschine. Dieser bietet einen Kostenvorteil, in dem beispielsweise der Reibradantrieb sowie das damit anzutreibende Aggregat vorgefertigt in den Montageprozess eingefügt werden kann. Weiterhin verkürzt die Anwendung des erfindungsgemäßen Reibradantriebes das Zugmittel, mit dem üblicherweise Aggregate der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Ein verkürztes Zugmittel bewirkt ebenfalls einen kostenoptimierten Zugmitteltrieb.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Reibrad zum Antrieb der Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Dazu stützt sich das Reibrad federkraftbeaufschlagt sowohl an einem Abtriebsrad der Kurbelwelle als auch an dem Antriebsrad der Kühlmittelpumpe kraftschlüssig ab.
Das erfindungsgemäße Reibrad zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe kann gemäß der Erfindung so angeordnet werden, dass dieses unmittelbar an einem Zugmittel im Bereich des Abtriebsrades der Kurbelwelle abgestützt ist. Alternativ schließt die Erfindung zwei axial zueinander versetzte Antriebsebenen im Bereich des Kurbelwellenantriebsrades ein. Eine erste Antriebsebene ist dazu für den Zugmitteltrieb vorgesehen. Die zweite axial versetzte Antriebsebene ist zur Abstützung des erfindungsgemäßen Reibrades bestimmt.
In vorteilhafter Weise ist der Tragkörper einstückig mit einer Grundplatte verbunden, die gegenüber einem Gehäuse drehfixiert ist. Die Grundplatte bildet eine ausreichende Abstützfläche, die eine gewünschte, exakte die Funktionsweise des Reibantriebes verbessernde Ausrichtung des Reibrades gegenüber dem Antriebselement und dem Abtriebselement verbessert. Zur Drehfixierung ist die Grundplatte radial versetzt zur Längsbohrung des Tragkörpers mit einem beispielsweise axial ausgerichteten Abkantung oder einen Ansatz versehen, welcher im eingebauten Zustand des Reibrades formschlüssig in eine entsprechend gestaltete Bohrung oder Ausnehmung des Gehäuses verrastet. Alternativ schließt die Erfindung weiterhin einen als Einstellexzenter gestalteten Tragkörper ein, der unmittelbar an dem Gehäuse drehfixiert abgestützt ist. Diese bauraumoptimierte Maßnahme bietet sich insbesondere für kleinvolumige Brennkraftmaschinen an, wobei der Einstellexzenter die maximale Verstellung des Reibrades vergrößert.
Der Reibradantrieb ist mittels einer im Gehäuse verschraubten Befestigungsschraube positioniert. Die Montage des Reibrades erfolgt vorteilhaft in zwei Schritten. In einem gelösten Zustand der Befestigungsschraube, die spielbehaftet in die Längsbohrung des Tragkörpers eingesetzt ist, kann zunächst eine Ausrichtung des Reibrades gegenüber dem Antriebselement und dem Abtriebselement erfolgen, bevor anschließend das Reibrad mittels der Befestigungsschraube gegenüber dem Gehäuse positioniert werden kann.
Die Erfindung schließt als Federmittel eine Torsionsfeder ein, deren erstes Federende an dem Tragkörper oder der Grundplatte befestigt ist und deren weiteres zweite Federende drehfest mit dem Exzenter verbunden ist. Die Torsionsfeder sorgt im eingebauten Zustand des Reibrades für eine selbsttätige kraftschlüssige Abstützung an dem Antriebselement und dem Abtriebselement. Bevorzugt findet eine als Zugfeder ausgebildete Torsionfeder Anwendung, die für eine kraftschlüssige Abstützung des Exzenters an einem Bord des Tragkörpers sorgt. Die als Zugfeder ausgebildete Torsionsfeder stellt damit eine definierte Lage des Reibrades gegenüber dem Gehäuse sicher, was sich gleichzeitig vorteilhaft auf die Abstützung des Reibrades an dem Antriebs- und Abtriebselement auswirkt.
Zur Erzielung eines gewichtsoptimierten Aufbaus des erfindungsgemäßen Reibradgetriebes ist die Grundplatte, die gemeinsam mit dem Tragkörper ein Bauteil bildet, aus Kunststoff hergestellt. Dazu eignet sich insbesondere ein Spritzgießverfahren, mit dem kostengünstig in großen Stückzahlen das Bauteil herstellbar ist. In gleicher Weise ist der Einstellexzenter aus Kunststoff herstellbar. Als geeigneter Kunststoff eignet sich sowohl für den Exzenter als auch für den Tragkörper in Verbindung mit der Grundplatte ein Thermoplast.
Als Werkstoff für den Außenmantel des Reibrades eignet sich insbesondere ein gummiertes Material. Die Auswahl geeigneter Materialien erfolgt dabei unter Berücksichtigung einer hohen Lebensdauer, einem geringen Verschleiß und einem schlupffreien Antrieb.
Die Erfindung schließt weiterhin einen Fixierstift ein, mit dem nach erfolgter Vormontage des Reibrades der Exzenter gegenüber dem Tragkörper oder der Grundplatte lagepositioniert ist. Diese Maßnahme vereinfacht die Montage des Reibrades und stellt weiterhin einen optimalen Einstellbereich, den maximalen Verstellweg des Exzenters sicher. Damit vergrößert sich der Stellbereich des Reibrades wodurch ein Ausgleich erzielt werden kann, beispielsweise bei verkleinertem Durchmesser des Reibrades, bedingt durch den Verschleiß des Außenmantels.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die drei Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Darstellungen. Es zeigen:
1 in einem Querschnitt den Aufbau des erfindungsgemäßen Reibrades;
2 in einer Explosionszeichnung die Einzelteile des Reibrades gemäß 1;
3 schematisch einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, kombiniert mit einem Reibradantrieb.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Reibrad 1 in einem Querschnitt, das vergleichbar einer wälzgelagerten Spannrolle aufgebaut ist. Das Reibrad 1 umfasst einen hohlzylindrisch gestalteten Tragkörper 2, der einstückig mit einer Grundplatte 3 verbunden ist, über die das Reibrad an einem Gehäuse 4, beispielsweise dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine abgestützt und befestigt ist. Eine drehfixierte Lage der Grundplatte 3 gegenüber dem Gehäuse 4 wird mittels eines einstückig mit der Grundplatte 3 verbundenen Ansatzes 5 sichergestellt, der formschlüssig in eine Ausnehmung 6 des Gehäuses 4 eingepasst ist. Auf dem Tragkörper 1 ist ein Exzenter 7 drehbar angeordnet, der wiederum von einem Wälzlager 8 umschlossen ist. Auf einem Außenring des Wälzlagers 8 ist vorzugsweise kraftschlüssig eine Laufscheibe 9 positioniert, die von einem Außenmantel 10 umschlossen ist.
Zur Erzielung einer gleichzeitigen kraftschlüssigen Abstützung des Reibrades 1 über den Außenmantel 10 an einem Antriebselement 11 und einem Abtriebselement 12, dargestellt in 3, dient eine Torsionsfeder 13. Ein erstes Federende 14 der Torsionsfeder 13 ist dazu in, eine Bohrung 16 des Tragkörpers 2 lagepositioniert. Das weitere Federende 15 der Torsionsfeder ist formschlüssig mit dem Exzenter 7 verbunden. Die vorzugsweise als Zugfeder ausgebildete Torsionsfeder 13 bewirkt eine kraftschlüssige axiale Abstützung des Tragkörpers 2 an einem Bord 17 des Tragkörpers 2. Zur Befestigung des Reibrades 1 an dem Gehäuse 4 dient die Befestigungsschraube 18, die spielbehaftet in eine Längsbohrung 19 des Tragkörpers 2 eingesetzt ist. Damit ist in der Vormontage, bei dem das Reibrad 1 lose an dem Gehäuse 4 mittels der Befestigungsschraube 18 gehalten ist, gegenüber dem Antriebselement 11 und dem Abtriebselement ausrichtbar. Mit der Ausrichtung kann eine optimale Abstützung des Reibrades 1 an den zugehörigen Bauteilen, zur Erzielung einer schlupffreien und verschleißfreien Drehmomentübertragung erreicht werden. Nach erfolgter Ausrichtung des Reibrades 1 wird dieses mittels der Befestigungsschraube 18 an dem Gehäuse 4 befestigt. Im Betriebszustand des Reibrades 1 ist dieses durch die Torsionsfeder 13 kraftschlüssig an dem Antriebselement 11 und dem Abtriebselement 12 abgestützt.
Die 2 verdeutlicht einzelne Bauteile des Reibrades 1 in einer Explosionszeichnung. Ergänzend zu 1 zeigt die 2 einen Fixierstift 20, mit dem nach erfolgter Vorkomplettierung, dem Zusammenbau des Reibrades 1, der Exzenter 7 gegenüber dem Tragkörper 2 lageorientiert und damit positioniert werden kann. Dazu ist der Exzenter 7 mit einer Bohrung 21 versehen, die mit einer weiteren im Tragkörper 2 eingebrachten Bohrung 22 korrespondiert. Die Lageübereinstimmung dieser Bauteile kann mit Hilfe des Fixierstiftes 22 gesichert werden, wobei diese Lage vorzugsweise einer Position des Exzenters 7 entspricht, von der aus dieser einen maximalen Verstellweg für das Reibrad 1 sicherstellt.
Die 3 zeigt symbolhaft einen Zugmitteltrieb 23 sowie einen Reibradantrieb 24 einer Brennkraftmaschine. Dabei bildet eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine das Abtriebselement 12, von dem aus alle zugehörigen Aggregate der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Der Zugmitteltrieb 23 verbindet über ein Zugmittel 25 einen Klimakompressor 26 sowie einen Generator 27. Weiterhin ist dem Zugmitteltrieb 23 eine Umlenkrolle 28 zugeordnet. Der weitere Reibradantrieb 24 umfasst das Reibrad 1, das einerseits unmittelbar an dem Zugmittel 25 im Bereich des Abtriebselementes 12 abgestützt ist und weiterhin an dem Antriebselement 11, das vorzugsweise eine Kühlmittelpumpe darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Reibrad
2: Tragkörper
3: Grundplatte
4: Gehäuse
5: Ansatz
6: Ausnehmung
7: Exzenter
8: Wälzlager
9: Laufscheibe
10: Außenmantel
11: Antriebselement
12: Abtriebselement
13: Torsionsfeder
14: Federende
15: Federende
16: Bohrung
17: Bord
18: Befestigungsschraube
19: Längsbohrung
20: Fixierstift
21: Bohrung
22: Bohrung
23: Zugmitteltrieb
24: Reibradantrieb
25: Zugmittel
26: Klimakompressor
27: Generator
28: Umlenkrolle

Claims

Antriebsvorrichtung für ein Aggregat einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine Kühlmittelpumpe, ausgebildet als ein Reibradantrieb, bei dem ein selbsttätig nachstellbares Reibrad (1) an einem Abtriebselement (12) und an einem Antriebselement (11) kraftschlüssig abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Reibrad (1) eine wälzgelagerte Spannrolle vorgesehen ist, umfassend: – eine als Exzenter (7) gestaltete, auf einem Tragkörper (2) drehbar angeordnete Buchse; – ein zwischen dem Tragkörper (2) und dem Exzenter (7) eingesetztes Federmittel; – eine im Tragkörper (2) eingebrachte Längsbohrung (19), zur Aufnahme einer spielbehaftet eingesetzten Befestigungsschraube (18); – ein Wälzlager (8), das in einem radial von dem Exzenter (7) und einer Laufscheibe (9) begrenzten Einbauraum angeordnet ist; – einen Außenmantel (10) aus einem elastischen Material, der sich über die gesamte Breite der Laufscheibe (9) erstreckt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zum Antrieb der Kühlmittelpumpe vorgesehene Reibrad (1) kraftschlüssig sowohl an dem Abtriebselement (12) der Brennkraftmaschine als auch an dem Antriebselement (11) abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reibrad (1) unmittelbar an dem Antriebselement (11) der Kühlmittelpumpe und mittelbar an einem Zugmittel (25) im Bereich des Abtriebselementes der Brennkraftmaschine abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abtriebselement (12) der Brennkraftmaschine zwei axial zueinander versetzte Abtriebsebenen aufweist, eine erste für einen Zugmitteltrieb (23) sowie eine zweite für einen Reibradantrieb (24) bestimmte Triebebene.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Tragkörper (2) einstückig mit einer Grundplatte (3) verbunden ist, die gegenüber einem Gehäuse (4) drehfixiert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, deren als ein Einstellexzenter ausgebildeter Tragkörper (2) unmittelbar an dem Gehäuse (4) abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reibrad (1) mittels einer in die Längsbohrung (19) des Tragkörpers (2) eingeführten und im Gehäuse (4) verschraubten Befestigungsschraube (18) befestigt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Federmittel eine Torsionsfeder (13) vorgesehen ist, deren erstes Federende (14) an dem Tragkörper (2) oder der Grundplatte (3) und deren zweites Federende (15) an dem Exzenter (7) fixiert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Torsionisfeder (13) als Zugfeder ausgelegt ist, die eine kraftschlüssige Abstützung des Exzenters (7) an einem Bord (17) des Tragkörpers (2) sicherstellt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte (3) gemeinsam mit dem Tragkörper (2) aus Kunststoff hergestellt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Reibrad (1) einen aus Kunststoff hergestellten Exzenter (7) einschließt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reibrad (1) einen gummierten Außenmantel (10) einschließt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, die einen Fixierstift (20) aufweist, mit dem nach einer Vorkomplettierung des Reibrades (1) der Exzenter (7) gegenüber dem Tragkörper (2) oder der Grundplatte (3) lagepositioniert werden kann.