DE112007002872B4

DE112007002872B4 - Triebrad eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE112007002872B4
Application number: DE112007002872.6T
Authority: DE
Inventors: Rainer Pflug; Christian Hauck; Christian Fechler; Steffen Lehmann; Dimitri SIEBER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: DE112007002872A5; WO2008067915A1

Abstract

Triebrad (1) eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors, mit einem mit einem Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Laufmantel (2), mit einer mit der Antriebsachse eines Nebenaggregats drehfest verbundenen Nabe (3) und mit einer zwischen dem Laufmantel (2) und der Nabe (3) wirksam angeordneten Dämpfungseinrichtung (4) zur Verminderung von Drehschwingungen, wobei die Dämpfungseinrichtung (4) einen Federspeicher (5) umfasst, der zwischen dem Laufmantel (2) und der Nabe (3) wirksam angeordnet ist, wobei der Laufmantel (2) aus einem Laufteil (6), einem Mitnehmerteil (7) und einer Federaufnahme (8) besteht, wobei das Laufteil (6) drehfest und bleibend mit dem Mitnehmerteil (7) verbunden ist, wobei das Mitnehmerteil (7) formschlüssig mit der Federaufnahme (8) verbindbar bzw. verbunden ist und wobei das Mitnehmerteil (7) als flacher Ring ausgebildet ist, der an seinem radial äußeren und/oder an seinem radial inneren Endbereich eine Profilierung (9, 10) aufweist, die in Umfangsrichtung mindestens einen Hinterschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahme (8) mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, die der Form der Profilierung (9) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Triebrad eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors, mit einem mit einem Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Laufmantel, mit einer mit der Antriebsachse eines Nebenaggregats drehfest verbundenen Nabe und mit einer zwischen dem Laufmantel und der Nabe wirksam angeordneten Dämpfungseinrichtung zur Verminderung von Drehschwingungen, wobei die Dämpfungseinrichtung einen Federspeicher umfasst, der zwischen dem Laufmantel und der Nabe wirksam angeordnet ist.
Zur Vermeidung unerwünschter Drehschwingungen innerhalb eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors sind Triebräder der genannten Art bekannt.
Aus der DE 42 25 304 A1 ist ein scheibenförmiges Bauteil für einen Riementrieb bekannt, insbesondere zum Antrieb eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine, das auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Dabei enthält das scheibenförmige Bauteil eine Dämpfungseinrichtung, die zwischen einem an der Kurbelwelle befestigbaren Eingangsteil und einem relativ dazu verdrehbaren Ausgangsteil vorgesehen ist, wobei Eingangs- und Ausgangsteil über eine Wälzlagerung zueinander verdrehbar sind.
Die DE 196 52 730 A1 offenbart ein für die Anordnung an einer Kurbelwelle vorgesehenes Triebrad eines Nebenaggregatezugs, dessen Dämpfungseinrichtung einen Federspeicher, einen Reibungsdämpfer und einen Schwingungstilger umfasst.
Die DE 10 2005 029 351 A1 zeigt ein Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit einer Dämpfungseinrichtung, wobei das Triebrad mit einer Welle gekoppelt ist und wobei die Dämpfungseinrichtung einen ohne Schmiermittel arbeitenden Torsions-Schwingungsdämpfer umfasst.
Aus der DE 100 59 666 A1 und der US 5,692,410 A sind ebenfalls Drehmomentübertragungsvorrichtungen bekannt, die zur Verminderung von Drehschwingungen eine Dämpfungseinrichtung mit einem Federspeicher aufweisen.
Ähnliche Lösungen sind aus der DE 102 16 082 A1 , aus der DE 103 10 831 A1 , aus der DE 602 00 178 T2 , aus der DE 195 35 889 A1 , aus der DE 44 27 636 A1 und aus der EP 0 980 479 B1 bekannt.
Der Aufbau eines vorbekannten Triebrades gemäß einer bevorzugten Bauart geht aus 1 hervor. Das Triebrad 1 weist einen Laufmantel 2 auf, der über ein Lager 16 auf einer Nabe 3 gelagert ist. Die Drehverbindung zwischen Laufmantel 2 und Nabe 3 wird über eine Dämpfungseinrichtung 4 hergestellt, die einen Federspeicher 5 aufweist. Es handelt sich dabei um eine Bogenfeder bzw. um eine Anzahl von Bogenfedern, die in entsprechenden Aufnahmen der Dämpfungseinrichtung angeordnet sind. Der eine stirnseitige Bereich 21 des Triebrads 1 ist dabei in üblicher Weise mit einer Abdeckung 22 versehen.
Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen, dass die Herstellung insbesondere des Laufmantels relativ aufwändig und damit teuer ist. Insbesondere muss die Bogenfederaufnahme für die Feder des Federspeichers meist aufwändig mittels eines Fräsprozesses hergestellt werden. Auch erfordert die Einbringung der Profilierung für das Zugmittel (in 1 in Form der V-förmigen Rillen für einen Keilriemen) einen entsprechenden Aufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Triebrad der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine einfachere Fertigung des Laufmantels möglich wird, wobei hierdurch entsprechende Kosteneinsparpotentiale erschlossen werden sollen. Weiterhin soll erreicht werden, dass dennoch eine robuste Lagerung des Laufmantels sowie der mit ihm zusammenwirkenden Teile sichergestellt ist, so dass sich eine hohe Gebrauchsdauer ergibt. Ferner wird eine möglichst gute Kapselung der Lagerung des Triebrades gegen die Umgebung angestrebt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei der Laufmantel des Triebrades aus einem Laufteil, einem Mitnehmerteil und einer Federaufnahme – also aus mehreren Teilen – besteht, wobei das Laufteil drehfest und bleibend mit dem Mitnehmerteil verbunden ist und wobei das Mitnehmerteil formschlüssig mit der Federaufnahme verbindbar bzw. verbunden ist. Das Mitnehmerteil ist dabei als flacher Ring ausgebildet, der an seinem radial äußeren und/oder an seinem radial inneren Endbereich eine Profilierung aufweist, die in Umfangsrichtung mindestens einen Hinterschnitt aufweist. Die Federaufnahme weist dabei mindestens eine Ausnehmung auf, die der Form der Profilierung entspricht.
Als Profilierung kommt bevorzugt ein Zahnprofil zum Einsatz.
Das Mitnehmerteil kann über seinen radial inneren Bereich an einem Sitzabschnitt des Laufteils relativ zu diesem zentriert werden.
Das Mitnehmerteil kann am Laufteil mittels eines umgeformten Abschnitts des Laufteils fixiert sein. Dabei ist namentlich an eine Verstemmung bzw. Umbördelung gedacht.
Das Laufteil und die Federaufnahme können über eine formschlüssige Verbindung in axiale Richtung relativ zueinander fixiert sein. Die formschlüssige Verbindung ist dabei bevorzugt als radialer Vorsprung am Laufteil ausgebildet, der mit einem radialen Vorsprung an der Federaufnahme zusammenwirkt. Der radiale Vorsprung am Laufteil ist dabei vorzugsweise nach außen und der radiale Vorsprung an der Federaufnahme nach innen gerichtet. Hiernach wird also eine formschlüssige Verbindung nach Art einer Clip-Verbindung hergestellt. Zwecks leichterer Montage ist dabei mit Vorteil vorgesehen, dass die radialen Vorsprünge im Radialschnitt gesehen gerundet ausgebildet sind.
Das Mitnehmerteil besteht bevorzugt aus einem ebenen Blech. Es kann in wirtschaftlicher Weise durch einen Stanzvorgang hergestellt werden.
Zwischen dem Laufmantel und der Nabe kann ein Lager angeordnet sein. Dieses kann ein Wälzlager, insbesondere ein zweireihiges Nadellager, sein. Das Lager kann eine Abdichtung beliebiger Art aufweisen.
Die Nabe kann einen zylindrischen Endbereich aufweisen, der drehfest mit einem Mitnehmerelement verbunden ist. Die drehfeste Verbindung zwischen der Nabe und dem Mitnehmerelement kann als Vielkeilverbindung oder als Zahnprofilverbindung ausgebildet sein.
Um ein hohes Drehmoment durch den Federspeicher zu erreichen, sieht eine Weiterbildung vor, dass der Wirkdurchmesser eines Federelements des Federspeichers größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Laufteils. Das Federelement ist dabei bevorzugt als Bogenfeder ausgebildet.
Zwecks verbesserter Kühlung ist der stirnseitige Bereich des Triebrades vorzugsweise frei von einer Abdeckung.
Die Dämpfungseinrichtung kann schließlich eine serielle Anordnung des Federspeichers und einer Rutschkupplung umfassen, wobei der Federspeicher zwischen dem Laufmantel und einer auf der Nabe drehbar gelagerten Mitnehmerscheibe sowie die Rutschkupplung zwischen der Mitnehmerscheibe und der Nabe wirksam angeordnet sind.
Im Gegensatz zur vorbekannten einteiligen Ausbildung des Laufmantels wird es mit dem vorgeschlagenen Aufbau des Laufmantels möglich, in einfacherer und damit preiswerterer Weise den Laufmantel zu fertigen. wobei sich insbesondere die Montage der Einzelteile einfach gestaltet. Der Herstellungsaufwand kann also reduziert werden. Ferner ergibt sich ein stabiler Verbund der Einzelteile des Laufmantels, so dass eine hohe Verschleißfestigkeit und damit Lebensdauer sichergestellt sind.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Triebrad eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors im zusammengebauten Zustand gemäß einer vorbekannten Ausführungsform,
2 in Explosionsdarstellung das Triebrad in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,
3 der Laufmantel des Triebsrades in Explosionsdarstellung,
4 das mit dem Mitnehmerteil verbundene Laufteil des Laufmantels in perspektivischer Darstellung,
5 der gesamte fertig montierte Laufmantel in perspektivischer Ansicht,
6 den Radialschnitt durch den Laufmantel gemäß 5 und
7 eine vergrößerte Darstellung des Radialschnitts gemäß 6.
In 2 ist ein Triebrad 1 eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors zu sehen, wobei die einzelnen Bauteile im auseinandergezogenen Zustand, also in Explosionsdarstellung, dargestellt sind. Dabei sind lediglich die hier interessierenden Bauteile bezeichnet. Das einem Nebenaggregat, beispielsweise einem Generator, zugeordnete Triebrad 1 des Nebenaggregatezugs umfasst einen mit einem nicht dargestellten Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Laufmantel 2, der wiederum aus mehreren Teilen 6, 7 und 8 besteht, eine mit der Antriebsachse des Nebenaggregats drehfest verbundene Nabe 3 und eine zwischen dem Laufmantel 2 und der Nabe 3 wirksam angeordnete Dämpfungseinrichtung 4 zur Verminderung von Drehschwingungen. Der Laufmantel 2 und namentlich das Laufteil 6 hat an seinem Außenumfang eine an das verwendete Zugmittel angepasste Kontur, wobei vorliegend ein Keilrippenriemen als Zugmittel vorgesehen ist. Die Dämpfungseinrichtung 4 wird aus einer seriellen Anordnung eines Federspeichers 5 und einer Rutschkupplung 23 gebildet. Der Federspeicher 5 hat mehrere Bogenfedern 20, die zwischen dem Laufmantel 2 und einer auf der Nabe 3 drehbar gelagerten Mitnehmerscheibe 24 angeordnet sind, die in axial einander gegenüberliegenden halboffenen Ringkammern (nicht bezeichnet) des Laufmantels 2 und der Mitnehmerscheibe 24 geführt sind, wobei diese an ihren Enden wechselseitig jeweils an einer umfangsseitigen Anschlagfläche eines Mitnahmenockens des Laufmantels 2 und eines Mitnahmenockens der Mitnehmerscheibe 24 anliegen. Die Rutschkupplung 23 ist auf der dem Federspeicher 5 axial abgewandten Seite zwischen der Mitnehmerscheibe 24 und der Nabe 3 angeordnet und weist einen ringscheibenförmigen Reibring auf, der zwischen einer Reibfläche der Mitnehmerscheibe 24 und einem Mitnehmerelement 18 angeordnet ist. Weitere Einzelheiten zu dieser Bauform sind in der DE 10 2005 059 030 A1 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Um ein möglichst großes Rückstellmoment aufgrund der Wirkung der Bogenfeder bzw. Bogenfedern 20 zu erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Teilkreis der Bogenfeder(n) möglichst groß gewählt wird, vorzugsweise größer als der Wirkdurchmesser des Laufteils 6.
Erwähnenswert ist in 2 noch, dass die Nabe 3 einen zylindrischen Endbereich 17 aufweist, der mit einer Zahnprofilverbindung 19 versehen ist. Hiermit kann eine drehfeste Verbindung mit dem Mitnehmerelement 18 hergestellt werden, das eine korrespondierende Zahnprofilverbindung 19 aufweist. Damit wird bei der Nabe Material gespart. Weiterhin ist eine wirtschaftlichere Fertigung möglich (Fertigung im Durchgangsverfahren).
Details zur Ausgestaltung des Laufmantels 2 gehen aus den 3 bis 7 hervor.
Der Laufmantel 2 besteht aus insgesamt drei zusammengesetzten Teilen, nämlich aus einem Laufteil 6 (Riemenscheibe), einem Mitnehmerteil 7 (Zahnscheibe) und einer Federaufnahme 8 (auch als Dämpferkäfig bezeichnet). Die drei Teile sind in 3 in Explosionsansicht zu sehen.
Das Mitnehmerelement 7 ist eine ringförmige Blechscheibe, die in der dargestellten Form ausgestanzt ist. Sowohl im radial äußeren Bereich als auch in radial inneren Bereich weist das Mitnehmerelement 7 eine Zahn-Profilierung 9 bzw. 10 auf.
Die innere Profilierung 10 dient nur zur Bildung von radial nach innen begrenzten Zentrierabschnitten, die bei der Montage von Laufteil 6 und Mitnehmerteil 7 an einem Sitzabschnitt 12 des Laufteils 6 aufliegen (s. insbesondere 6 und 7) und so das Mitnehmerteil 7 zum Laufteil 6 zentriert.
Damit die Mitnehmerscheibe 7 mit dem Laufteil 6 sowohl in Umfangsrichtung als auch axial fest miteinander verbunden sind, ist ein sich zunächst axial erstreckender Endbereich am axialen Ende des Laufteils 6 umgeformt, d. h. umbördelt bzw. verstemmt, so dass sich ein umgeformter Abschnitt 13 bildet, der für eine bleibende Verbindung der beiden Teile sorgt. Mittels dieser Verbindung kann zuverlässig das Drehmoment übertragen werden.
Die drehfeste Verbindung zwischen der vormontierten Einheit bestehend aus dem Laufteil 6 und dem Mitnehmerteil 7 und der Federaufnahme 8 wird durch die am Außenumfang des Mitnehmerteils 7 angeordnete Profilierung 9 hergestellt. Hierzu weist die Federaufnahme 8 entsprechend profilierte Ausnehmungen 11 auf, in die die Profilierung 9 eingreift. Dies ist am besten in 5 zu erkennen.
Bei der Montage der Einheit 6, 7 mit der Federaufnahme 8 wird die Profilierung 9 passgenau in die Ausnehmungen 11 eingesetzt und dann die Teile 6, 7 und 8 axial aufeinander zu geschoben. Wie es am besten in 7 zu erkennen ist, befindet sich am Laufteil 6 und dort im axialen Endbereich ein nach außen gerichteter radialer Vorsprung 14; entsprechend hat die Federaufnahme 8 einen nach innen gerichteten radialen Vorsprung 15. Der radiale Vorsprung 14 hat dabei einen größeren Außendurchmesser als der radiale Vorsprung 15. Beide Vorsprünge bilden daher zusammen eine formschlüssige Verbindung nach Art einer Clip-Verbindung.
Das Lager 16, das den Laufmantel 2 relativ zur Nabe 3 lagert, ist im Ausführungsbeispiel als zweireihiges Nadellager ausgebildet, das mit einer reibenden (Dichtring) und/oder mit einer nicht-reibenden Dichtung (Spaltdichtung) ausgestattet ist. Möglich ist auch der alternative Einsatz eines Gleitlagers.
Im linken stirnseitigen Bereich des Triebrads 1 ist im Stand der Technik – wie in 1 eingezeichnet – zumeist eine Abdeckung 22 vorhanden. Um den Abfluss von (Reibungs-)Wärme in einfacher Weise zu begünstigen, ist in vorteilhafter Weise bei der Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Abdeckung nicht vorgesehen. Es kommt zu einem weniger behinderten Wärmestrom von der Wärmequelle (Lagerung in der Mitte des Triebrads) zum stirnseitigen Bereich.

Claims

Triebrad (1) eines Nebenaggregatezugs eines Verbrennungsmotors, mit einem mit einem Zugmittel in Wirkverbindung stehenden Laufmantel (2), mit einer mit der Antriebsachse eines Nebenaggregats drehfest verbundenen Nabe (3) und mit einer zwischen dem Laufmantel (2) und der Nabe (3) wirksam angeordneten Dämpfungseinrichtung (4) zur Verminderung von Drehschwingungen, wobei die Dämpfungseinrichtung (4) einen Federspeicher (5) umfasst, der zwischen dem Laufmantel (2) und der Nabe (3) wirksam angeordnet ist, wobei der Laufmantel (2) aus einem Laufteil (6), einem Mitnehmerteil (7) und einer Federaufnahme (8) besteht, wobei das Laufteil (6) drehfest und bleibend mit dem Mitnehmerteil (7) verbunden ist, wobei das Mitnehmerteil (7) formschlüssig mit der Federaufnahme (8) verbindbar bzw. verbunden ist und wobei das Mitnehmerteil (7) als flacher Ring ausgebildet ist, der an seinem radial äußeren und/oder an seinem radial inneren Endbereich eine Profilierung (9, 10) aufweist, die in Umfangsrichtung mindestens einen Hinterschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federaufnahme (8) mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, die der Form der Profilierung (9) entspricht.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (9, 10) als Zahnprofil ausgebildet ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerteil (7) über seinen radial inneren Bereich an einem Sitzabschnitt (12) des Laufteils (6) relativ zum Laufteil (6) zentriert ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerteil (7) am Laufteil (6) mittels eines umgeformten Abschnitts (13) des Laufteils (6) fixiert ist.
Triebrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der umgeformte Abschnitt (13) eine Verstemmung oder Umbördelung ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufteil (6) und die Federaufnahme (8) über eine formschlüssige Verbindung (14, 15) in axialer Richtung relativ zueinander fixiert sind.
Triebrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung als radialer Vorsprung (14) am Laufteil (6) ausgebildet ist, der mit einem radialen Vorsprung (15) an der Federaufnahme (8) zusammenwirkt.
Triebrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Vorsprung (14) am Laufteil (6) nach außen und der radiale Vorsprung (15) an der Federaufnahme (8) nach innen weist.
Triebrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Vorsprünge (14, 15) im Radialschnitt gesehen gerundet ausgebildet sind.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerteil (7) aus einem ebenen Blech besteht.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerteil (7) durch einen Stanzvorgang hergestellt ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Laufmantel (2) und der Nabe (3) ein Lager (16) angeordnet ist.
Triebrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) als Wälzlager ausgebildet ist.
Triebrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (16) als zweireihiges Nadellager ausgebildet ist.
Triebrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) eine Abdichtung aufweist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (3) einen zylindrischen Endbereich (17) aufweist, der drehfest mit einem Mitnehmerelement (18) verbunden ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Nabe (3) und dem Mitnehmerelement (18) als Vielkeilverbindung oder Zahnprofilverbindung (19) ausgebildet ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkdurchmesser eines Federelements (20) des Federspeichers (5) größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Laufteils (6).
Triebrad nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) als Bogenfeder ausgebildet ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Bereich (21) des Triebrades (1) frei von einer Abdeckung (22) ist.
Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (4) eine serielle Anordnung des Federspeichers (5) und einer Rutschkupplung (23) umfasst, wobei der Federspeicher (5) zwischen dem Laufmantel (2) und einer auf der Nabe (3) drehbar gelagerten Mitnehmerscheibe (24) sowie die Rutschkupplung (23) zwischen der Mitnehmerscheibe (24) und der Nabe (3) wirksam angeordnet sind.