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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr.
62/945,416 , eingereicht am 09. Dezember 2019, deren Offenbarung durch Bezugnahme integriert ist, als wäre sie hierin vollständig beschrieben.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine gedämpfte Isolationsriemenscheibe mit einer elektro-adhäsiven Kupplung.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen mit Bezug zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt Stand der Technik sind.
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Riemen-Starter-Generator-Systeme (BSG-Systeme) verwenden ein Riemenantriebssystem zwischen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einem Motor-Generator zur Übertragung der Drehkraft von dem Motor auf den Motor-Generator zum Antrieb des Motor-Generators zur Erzeugung elektrischer Leistung und zur Übertragung der Drehkraft von dem Motor-Generator auf den Motor zum Starten des Motors. Der Riemen des Riemenantriebssystems ist in der Regel an einer gedämpften Isolationsriemenscheibe befestigt, die von der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird. Die gedämpfte Isolationsriemenscheibe beinhaltet üblicherweise eine fest mit der Kurbelwelle verbundene Nabe, eine über eine Isolationsfeder mit der Nabe verbundene Riemenscheibe, einen Trägheitsring und einen Dämpfungsring, der den Trägheitsring mit der Nabe koppelt. Die Isolationsfeder besteht üblicherweise aus einem relativ weichen Elastomermaterial, das dazu beiträgt, die Kurbelwelle von verschiedenen Zubehörteilen (vor allem dem Motor-Generator) zu isolieren, die vom Riemenantriebssystem angetrieben werden, wenn die Drehkraft von der Kurbelwelle in das Riemenantriebssystem eingespeist wird. Der Trägheitsring und der Dämpfungsring bilden zusammen einen Torsionsschwingungsdämpfer, der zur Dämpfung von Torsionsschwingungen beiträgt, die von verschiedenen Komponenten des Motors erzeugt werden.
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In Situationen, in denen ein relativ großes Drehmoment zum Starten des Motors erforderlich ist, kann es zu einer Überbeanspruchung des Elastomermaterials der Isolationsfeder kommen, wenn die von dem Motor-Generator erzeugte Drehkraft über einen Riemen auf die Riemenscheibe der gedämpften Isolationsriemenscheibe übertragen wird. Dementsprechend besteht nach wie vor ein Bedarf an einer verbesserten gedämpften Isolationsriemenscheibe.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfanges oder aller ihrer Merkmale.
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In einer Form stellt die vorliegende Offenbarung eine gedämpfte Isolationsriemenscheibe mit einer Nabe, einer konzentrisch um die Nabe angeordneten Riemenscheibe, einer Isolationsfeder, einem Trägheitsring und einer elektro-adhäsiven Kupplung bereit. Die Nabe ist zur Befestigung an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ausgebildet. Die Isolationsfeder koppelt die Riemenscheibe an die Nabe. Der Trägheitsring ist elastisch an die Nabe gekoppelt und von der Riemenscheibe drehentkoppelt. Die elektro-adhäsive Kupplung weist ein mit der Riemenscheibe gekoppeltes Kupplungseingangselement auf, das zur Bildung eines alternativen Drehmomentwegs zwischen der Riemenscheibe und der Nabe, der die Isolationsfeder nicht beinhaltet, betätigt werden kann.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier bereitgestellten Beschreibung hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
- 1 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften gedämpften Isolationsriemenscheibe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
- 2 ist ein vergrößerter Abschnitt von 1 ;
- 3 ist eine Schnittansicht einer zweiten gedämpften Isolationsriemenscheibe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist; und
- 4 ist eine Schnittansicht einer dritten gedämpften Isolationsriemenscheibe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist.
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Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf 1 ist eine beispielhafte gedämpfte Isolationsriemenscheibe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Die gedämpfte Isolationsriemenscheibe 10 kann eine Nabe 12, eine Riemenscheibe 14, eine Isolationsfeder 16, einen Torsionsschwingungsdämpfer 18 und eine elektro-adhäsive Kupplung 20 beinhalten.
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Die Nabe 12 kann einen zentralen Nabenabschnitt 30, einen ersten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitt 32 und einen Dämpfer-Befestigungsabschnitt 34 beinhalten. Der zentrale Nabenabschnitt 30 ist für die herkömmliche Befestigung an einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) ausgebildet. In diesem konkreten dargestellten Beispiel hat der zentrale Nabenabschnitt 30 eine röhren- oder hülsenförmige Ausgestaltung, die zum Gleiten über die Kurbelwelle oder zum Aufdrücken auf die Kurbelwelle ausgebildet ist. Optional kann ein Befestigungselement mit Gewinde (nicht dargestellt) zur Erzeugung einer Klemmkraft verwendet werden, die axial durch den zentralen Nabenabschnitt 30 auf die Kurbelwelle übertragen wird, um die Nabe 12 fest mit der Kurbelwelle zu koppeln. Der erste Riemenscheiben-Befestigungsabschnitt 32 kann ein erstes ringförmiges Befestigungselement 40 und eine erste, sich in Umfangsrichtung erstreckende Rippe 42 beinhalten, die sich radial zwischen dem zentralen Nabenabschnitt 30 und dem ersten ringförmigen Befestigungselement 40 erstreckt. Der Dämpfer-Befestigungsabschnitt 34 kann ein zweites ringförmiges Befestigungselement 44 und eine zweite, sich in Umfangsrichtung erstreckende Rippe 46 beinhalten, die sich radial zwischen dem ersten und dem zweiten ringförmigen Befestigungselement 40 und 44 erstreckt. Das zweite ringförmige Befestigungselement 44 ist konzentrisch um das (d. h. radial außerhalb des) erste ringförmige Befestigungselement 40 angeordnet.
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Die Riemenscheibe 14 ist konzentrisch um die Nabe 12 angeordnet und kann ein Riemenscheibenelement 50 und einen zweiten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitt 52 beinhalten. Das Riemenscheibenelement 50 weist eine ringförmige Form mit einer radial äußeren Fläche und einer radial inneren Fläche auf. Die radial äußere Fläche ist mit einem Profil versehen, das für den Eingriff mit einem Riemen (nicht dargestellt) eines Riemenantriebssystems (nicht dargestellt) ausgebildet ist, das einen Motor-Generator (nicht dargestellt) beinhalten kann. Der zweite Riemenscheiben-Befestigungsabschnitt 52 ist fest mit dem Riemenscheibenelement 50 gekoppelt und erstreckt sich von diesem radial nach innen.
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Die Isolationsfeder 16 kann zumindest teilweise aus einem oder mehreren geeigneten, relativ weichen Elastomeren gebildet sein, die kohäsiv mit einer äußeren Umfangsfläche des ersten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitts 32 und einer inneren Umfangsfläche des zweiten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitts 52 verbunden sind. Alternativ kann die Isolationsfeder 16 auch eine oder mehrere Federn, wie beispielsweise Schraubendruckfedern, umfassen. Die Isolationsfeder 16 koppelt die Riemenscheibe 14 fest und drehbar mit der Nabe 12, erlaubt aber eine gewisse relative Drehung zwischen der Riemenscheibe 14 und der Nabe 12. Eine solche Ausgestaltung soll die Nabe 12 (und die Kurbelwelle) von Torsionsschwingungen und Geräuschen isolieren, die von den durch das Riemenantriebssystem angetriebenen Zubehörteilen erzeugt und über den Riemen auf die Riemenscheibe 14 übertragen werden. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet die Isolationsfeder 16 ein zentrales Element 60, ein erstes Ringelement 62 und ein zweites Ringelement 64. Die ersten und zweiten Ringelemente 62 und 64 können aus einem geeigneten Material, wie etwa Stahl, geformt sein, das die Kopplung der Isolationsfeder mit den ersten und zweiten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitten 32 und 52 in einer gewünschten Weise, wie etwa durch Presspassung, ermöglicht. Das zentrale Element 60 kann aus einem elastischen, elastomeren Material geformt und mit dem ersten und zweiten Ringelement 62 und 64 auf beliebige Weise, wie etwa durch kohäsive Verklebung, fest verbunden sein.
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Der Torsionsschwingungsdämpfer 18 kann in seiner Konstruktion konventionell sein und kann jede Art von Torsionsschwingungsdämpfer, wie z. B. ein Viskosedämpfer, sein. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der Torsionsschwingungsdämpfer 18 einen Trägheitsring 70 und einen Elastomerring 72, der den Trägheitsring 70 elastisch mit dem Dämpfer-Befestigungsabschnitt 34 koppelt. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Elastomerring 72 kohäsiv mit einer inneren Umfangsfläche des Trägheitsrings 70 und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten ringförmigen Befestigungselements 44 verbunden. Da der Torsionsschwingungsdämpfer 18 zur Dämpfung von Torsionsschwingungen ausgebildet ist, die der Verbrennungsmotor während des Motorbetriebs erzeugt, ist der Trägheitsring 70 von der Riemenscheibe 14 drehentkoppelt.
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In den 1 und 2 ist die elektro-adhäsive Kupplung 20 selektiv betätigbar, um einen alternativen Drehmomentweg zwischen der Riemenscheibe 14 und der Nabe 12 zu bilden, der die Isolationsfeder 16 nicht beinhaltet. Dieser alternative Drehmomentweg kann beispielsweise verwendet werden, wenn die Drehkraft zum Starten des Verbrennungsmotors von der Riemenscheibe 14 auf die Nabe 12 übertragen werden soll, ohne dass diese Drehkraft über die Isolationsfeder 16 (und diese möglicherweise überlastend) übertragen wird. Dieser alternative Drehmomentweg kann zur Aufnahme der gesamten oder eines Teils der Drehlast (d. h. des Drehmoments) dimensioniert sein, die zwischen der Riemenscheibe 14 und der Nabe 12 übertragen werden soll. Die elektro-adhäsive Kupplung 20 kann ein Kupplungseingangselement 80, das mit der Riemenscheibe 14 drehgekoppelt sein kann, und ein Kupplungsausgangselement 82, das mit der Nabe 12 entweder direkt oder über eine andere Komponente, wie den Trägheitsring 70, drehgekoppelt sein kann, aufweisen. In dem gezeigten Beispiel ist das Kupplungseingangselement 80 ein Teil des Riemenscheibenelements 50, während das Kupplungsausgangselement 82 ein Teil des Trägheitsrings 70 ist.
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Mit spezifischer Bezugnahme auf 2 kann die elektro-adhäsive Kupplung 20 radial zwischen der Riemenscheibe 14 und dem Trägheitsring 70 angeordnet sein und einen oder mehrere Sätze 84a, 84b von diskreten elektro-adhäsiven Kupplungssegmenten beinhalten. Jeder Satz 84a, 84b beinhaltet ein erstes, zur Drehung mit der Riemenscheibe 14 gekoppeltes Kupplungssegment 86 und ein zweites, zur Drehung mit der Nabe 12 gekoppeltes Kupplungssegment 88 (d. h. in dem bereitgestellten Beispiel direkt mit dem Trägheitsring 70 gekoppelt). In dem bereitgestellten Beispiel ist jedes der ersten und zweiten Kupplungssegmente 86 und 88 ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Streifen, der fest mit der radial inneren Fläche der Riemenscheibe 14 bzw. einer radial äußeren Fläche des Trägheitsrings 70 gekoppelt ist. Bei Bedarf kann die elektro-adhäsive Kupplung 20 derart ausgestaltet sein, dass jeder Satz 84a, 84b unabhängig erregt werden kann (d. h. nur Satz 84a oder nur Satz 84b oder die Sätze 84a und 84b zusammen), um die Drehmomentkapazität der elektro-adhäsiven Kupplung 20 zu variieren. Darüber hinaus kann es in einigen Situationen wünschenswert sein, dass die Sätze 84a und 84b unterschiedlich groß sind, so dass die Drehmomentkapazität jedes Satzes 84a und 84b unterschiedlich ist, wenn die Sätze 84a und 84b unabhängig voneinander erregt werden können. Eine oder mehrere herkömmliche Buchsen B können zur Bereitstellung einer radialen und/oder axialen Abstützung zwischen dem Trägheitsring 70 und dem Riemenscheibenelement 50 verwendet werden.
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Elektrische Leistung kann von einer geeigneten Leistungsquelle, wie etwa der Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt), über einen Kabelbaum (nicht dargestellt) an einen Schleifring (nicht dargestellt) übertragen werden, der auf herkömmliche und bekannte Weise konstruiert ist. Elektrische Leitungen (nicht dargestellt) können von dem Schleifring zu den ersten und zweiten Kupplungssegmenten 86 und 88 in jedem der Sätze 84a und 84b der diskreten elektro-adhäsiven Kupplungssegmente geführt werden.
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In 3 ist eine zweite gedämpfte Isolationsriemenscheibe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugsziffer 10a gekennzeichnet. Die gedämpfte Isolationsriemenscheibe 10a ähnelt im Allgemeinen der vorstehend beschriebenen, mit der Ausnahme, dass der Torsionsschwingungsdämpfer 18a ein Viskosedämpfer mit einem Trägheitsring 70a und einer viskosen Flüssigkeit (nicht speziell dargestellt) ist, die in einem Dämpfergehäuse 102 angeordnet sind. In diesem Beispiel ist die elektro-adhäsive Kupplung 20 zur drehenden Kopplung der Riemenscheibe 50 mit dem Gehäuse 102 zur Bildung eines alternativen Drehmomentweges zwischen der Riemenscheibe 50 und der Nabe 12a selektiv betätigbar.
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Während die gedämpfte Isolationsriemenscheibe als eine elektro-adhäsive Kupplung mit einem oder mehreren Sätzen von ersten und zweiten Kupplungssegmenten, die als konzentrische Bänder ausgebildet sind, veranschaulicht und beschrieben wurde, versteht sich, dass die ersten und zweiten Kupplungssegmente zusätzlich oder alternativ auf eine andere Weise ausgerichtet sein können. Beispielsweise könnte die Riemenscheibe mit einer weiteren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippe konstruiert sein, die sich von dem Riemenscheibenelement radial nach innen erstreckt und die entlang einer Drehachse der Nabe von der zweiten Riemenscheibenhalterung beabstandet ist. Jedes der ersten Kupplungssegmente kann als Ring oder als ringförmiges Segment geformt sein und fest mit dieser neuen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippe gekoppelt sein. Es versteht sich, dass die ersten Kupplungssegmente des ersten Satzes von diskreten Kupplungssegmenten in Umfangsrichtung zwischen angrenzenden ersten Kupplungssegmenten des zweiten Satzes von diskreten Kupplungssegmenten angeordnet sind. In ähnlicher Weise ist jedes der zweiten Kupplungssegmente als Ring oder als ringförmiges Segment geformt und fest mit der zweiten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippe an der Nabe gekoppelt. Die zweiten Kupplungssegmente des ersten Satzes von diskreten Kupplungssegmenten sind in Umfangsrichtung zwischen angrenzenden zweiten Kupplungssegmenten des zweiten Satzes von diskreten Kupplungssegmenten angeordnet. Es versteht sich, dass die ersten und zweiten Kupplungssegmente parallel zueinander angeordnet sind, sich radial zwischen der Nabe und der Riemenscheibe erstrecken und entlang der Drehachse der Nabe voneinander beabstandet sind.
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Während die gedämpfte Isolationsriemenscheibe als eine elektro-adhäsive Kupplung mit einem oder mehreren Sätzen von ersten und zweiten Kupplungssegmenten, die als konzentrische Bänder ausgebildet sind, veranschaulicht und beschrieben wurde, versteht sich, dass die ersten und zweiten Kupplungssegmente zusätzlich oder alternativ auf eine andere Weise ausgerichtet sein können. Mit Bezug auf 4 ist ein Abschnitt einer alternativ ausgebildeten gedämpften Isolationsriemenscheibe 10b dargestellt. In diesem Beispiel beinhaltet die Riemenscheibe 14b eine dritte, sich in Umfangsrichtung erstreckende Rippe 150, die sich von dem zweiten Riemenscheiben-Befestigungsabschnitt 52b radial nach innen erstreckt und die von der Isolationsfeder 16 entlang einer Drehachse 154 der Nabe 12b beabstandet ist. Jedes der ersten Kupplungssegmente 86 kann als Ring oder als ringförmiges Segment geformt sein und ist fest mit der dritten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippe 150 gekoppelt. Werden mehrere Sätze von Kupplungssegmenten verwendet, können die ersten Kupplungssegmente 86 des ersten Satzes 84a in Umfangsrichtung zwischen angrenzenden ersten Kupplungssegmenten (nicht dargestellt) des zweiten Satzes (nicht dargestellt) angeordnet sein oder die ersten Kupplungssegmente 86 des ersten Satzes 84a können konzentrisch innerhalb oder um die ersten Kupplungssegmente des zweiten Satzes angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann jedes der zweiten Kupplungssegmente 88 als Ring oder als ringförmiges Segment geformt sein und ist fest mit der zweiten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rippe 46b des Dämpfer-Befestigungsabschnitts 34b der Nabe 12b gekoppelt. Werden mehrere Sätze von Kupplungssegmenten verwendet, können die zweiten Kupplungssegmente 88 des ersten Satzes 84a in Umfangsrichtung zwischen angrenzenden zweiten Kupplungssegmenten (nicht dargestellt) des zweiten Satzes (nicht dargestellt) angeordnet sein, oder die zweiten Kupplungssegmente 888 des ersten Satzes 84a können konzentrisch innerhalb oder um die zweiten Kupplungssegmente des zweiten Satzes angeordnet sein. Unabhängig von der Ausgestaltung versteht sich, dass die ersten und zweiten Kupplungssegmente 86 und 88 eines bestimmten Satzes von Kupplungsscheiben parallel zueinander angeordnet sind, sich radial zwischen der Nabe 12b und der Riemenscheibe 14b erstrecken und entlang der Drehachse 154 der Nabe 12b voneinander beabstandet sind.
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Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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