-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Riementrieb an
einem Verbrennungsmotor zum Antreiben wenigstens eines
Hilfsgerätes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
-
Bei Verbrennungsmotoren werden verschiedene Hilfsgeräte
verwendet, die von diesem angetrieben werden. Bei
Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge können derartige Hilfsgeräte z.B.
aus einer Lichtmaschine, einem Kompressor für eine
Klimaanlage, einer Kühlwasserpumpe und einer Servolenkungspumpe
bestehen. Der Antrieb dieser Hilfsgeräte erfolgt gewöhnlich
über einen Riementrieb an einem Ende des Motors, normal
erweise am vorderen Ende, wobei eine Riemenscheibe, die fest
mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, über einen
oder mehrere Treibriemen eine Riemenscheibe jedes
Hilfsgerätes antreibt. Am gleichen Ende des Motors können auch
Antriebsgetriebe für Nockenwellen, eine Schmierölpumpe,
Ausgleichswellen jeglicher Art, Vorverdichter jeglicher Art und
dergleichen angeordnet sein. Für den Fall, daß diese
Hilfsgeräte mit der Kurbelwelle des Motors synchronisiert werden
müssen, sind diese Getriebe normalerweise als Zahnriemen-,
Ketten- oder Zahnradgetriebe konstruiert.
-
Ein Nachteil beim Antreiben mehrerer unterschiedlicher
Hilfsaggregate an einem Ende des Motors über die Kurbelwelle
des Motors ist das Platzproblem für all diese Geräte. Dieses
Problem wird besonders offensichtlich bei Motoren für
Personenkraftfahrzeuge und dann, wenn der Motor in Querrichtung
zum Kraftfahrzeug angeordnet ist.
-
Hierbei werden durch die Breite des Fahrzeugs die möglichen
Ausmaße des Motors eingeschränkt.
-
Ein weiteres Problem ist, daß beim Antreiben aller
Hilfsgeräte über einen einzigen Treibriemen der Antrieb der übrigen
Hilfsgeräte unterbrochen wird, wenn dieser Riemen reißt. Die
Verwendung eines einzigen Treibriemens bedeutet
darüberhinaus, daß dieser Riemen hohen Belastungen ausgesetzt ist,
da er insgesamt relativ große Kräfte übertragen muß.
Zunehmende Kräfte im Treibriemen bedeuten, daß entsprechend hohe
Kräfte auf die Lager und Befestigungen der Hilfsgeräte
ausgeübt werden.
-
Als Lösung des vorstehend genannten Problems ist es bekannt,
Getriebeeinrichtungen zum Antreiben von Hilfsgeräten auch am
anderen Ende des Motors vorzusehen, gewöhnlich am hinteren
Ende.
-
Nach einer Lösung, wie sie genauer im US-Patent 4,558,668
beschrieben ist, ist ein Zahnkranz am Schwungrad des Motors
für den Antrieb eines Treibriemens befestigt, welcher eine
mit einer Zapfwelle verbundene Riemenscheibe antreibt.
Auf den selben Zahnkranz wirkt das Ritzel des
Anlassermotors. Damit in diesem Fall das Anlasserritzel nicht auf den
Treibriemen wirkt, ist der Anlasser entlang eines Teils des
Zahnkranzes angeordnet, der nicht vom Treibriemen
umschlungen ist. Ein Nachteil bei dieser Konstruktion ist, daß der
Zahnkranz rundherum mit dem Treibriemen verbunden ist. Wenn
ein Treibriemen ausgetauscht werden soll, muß die
Möglichkeit geschaffen werden, den Treibriemen einzubauen. Bei
einem Fahrzeugmotor, bei dem Kupplung und Getriebe direkt mit
dem Schwungrad verbunden sind, bedeutet dies, daß z.B. die
gesamte Kupplung ausgebaut werden muß, wenn ein nicht
unterteilbarer Treibriemen verwendet wird. Alternativ dazu könnte
ein Treibriemen verwendet werden, der geöffnet werden kann,
dies jedoch bedeutet wiederum, daß ein komplizierterer
Treibriemen verwendet werden muß.
-
Die vorstehend genannten Nachteile bedeuten, daß zumindest
bei Verbrennungsmotoren für Personenkraftfahrzeuge und
zumindest soweit es erwähnenswert ist, in der Praxis keine
Lösung gefunden werden konnte, bei der das Schwungrad des
Motors für den Antrieb von Hilfsaggregaten benutzt wird.
Aufgabe der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung
zum Antreiben von Hilfsgeräten über ein Antriebsgetriebeteil
wie z.B. das Schwungrad des Motors zu schaffen, durch welche
die die bekannten Lösungen kennzeichnenden Nachteile
vermieden werden. Dabei kann ein neuer Treibriemen ausgetauscht
und befestigt werden, ohne daß große Teile des Getriebes
ausgebaut werden müssen oder der Treibriemen ein zu
öffnender Riemen sein muß.
Kurze Beschreibung der Erfindung
-
Zu diesem Zweck ist die Erfindung durch die Merkmale
gekennzeichnet, die im kennzeichnenden Teil des beigefügten
Anspruchs 1 angegeben sind.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Gedanken, und als Resultat der
Anordnung des Riementriebes mit Umlenkelementen, ist es
möglich geworden, den Treibriemen in einer Schleife um das
Antriebsschwungrad bzw. die Riemenscheibe anzuordnen, ohne daß
der Treibriemen deren Drehachse während der Befestigung
kreuzen muß. Dadurch, daß frühere Probleme, die beim
Auswechseln von Treibriemen entstehen konnten, konseguent
gelöst worden sind, ist es möglich geworden, Hilfsgeräte auch
am hinteren Ende des Motors ohne Schwierigkeiten anzuordnen.
Im Gegenteil, es ist möglich geworden, die Anzahl der
Hilfsgeräte am vorderen Ende des Motors zu reduzieren, woraus
folgt, daß die gesamte Axialausdehnung des Motors und der
Hilfsgeräte reduziert werden konnte.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
beigefügten Unteransprüchen beschrieben. Weitere Merkmale
und Vorteile, welche die Erfindung kennzeichnen, können dem
im folgenden beschriebenen Beispiel einer vorteilhaften
Ausführungsform entnommen werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
-
Das Beispiel ist im Hinblick auf die Zeichnungen näher
beschrieben, in denen
-
Fig. 1 das Schema eines Verbrennungsmotors zeigt, der mit
dem Antriebsgetriebe eines Kraftfahrzeuges
verbunden verbunden ist, und
-
Fig. 2 das Schema eines Hilfsgerätegetriebes am Schwungrad
des Motors zeigt.
Beispielsbeschreibung
-
Fig. 1 zeigt das Schema eines
Mehrzylinder-Verbrennungsmotors 10, z.B. eines Otto- oder Dieselmotors, für ein
Personenkraftfahrzeug oder ein anderes Kraftfahrzeug. Der Motor
10 weist eine Kurbelwelle 11 auf, an deren einem Ende, in
diesem Fall am vorderen Ende, eine Riemenscheibe 12
befestigt ist, die Teil eines Riementriebes 13 zum Antreiben
eines Hilfsgerätes 14 für den Motor 10 und/oder das
Kraftfahrzeug ist. In der Zeichnung ist nur ein von einem
Treibriemen 15 angetriebenes Hilfsaggregat 14 dargestellt, es
können jedoch mehrere derartige Hilfsgeräte in üblicher
Weise vorteilhaft angeordnet werden. Alle Hilfsgeräte können
durch den gleichen Riemen 15 angetrieben werden, bzw. die
Riemenscheibe 12 der Kurbelwelle 11 kann alternativ dazu mit
einer Vielzahl unterschiedlicher Nuten ausgebildet sein, in
die unterschiedliche, einzelne Treibriemen zum getrennten
Antreiben der Hilfsgeräte passen.
-
Das Hilfsgerät kann z.B. aus einer Kühlmittelpumpe für den
Motor 10, einer Servolenkungspumpe für das Fahrzeug, einem
Kühlmittelkompressor für die Klimaanlage des Fahrzeugs,
einer Lichtmaschine zum Erzeugen elektrischer Energie im
Fahrzeug oder einem Vorverdichter für den Motor 10 bestehen.
-
An seiner anderen, hinteren, Seite ist der Motor 10 mit
einem Antriebsstrang zum Antreiben des Fahrzeugs verbunden.
Hierbei ist die Kurbelwelle 11 an ihrem hinteren Ende mit
einem Schwungrad 16 verbunden, an dem eine Reibungskupplung
17 befestigt ist, welche mit dem Schwungrad 16
zusammenwirkt. Von der Kupplung 17 wird vom Motor 10 abgegebenes
Drehmoment weiter zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs über
ein Getriebe 18 übertragen. Sowohl die Kupplung 17 als auch
das Getriebe 18, die Teil des Antriebsstranges sind, sind
von bei Kraftfahrzeugen üblicher Bauart und daher in
vereinfachter Form in Fig. 1 dargestellt. An seinem Außenumfang
weist das Schwungrad 16 einerseits ein zylindrisches Teil 19
mit glatter Oberfläche entlang seines Umfangs und
andererseits einen Zahnkranz 20 auf, auf den beim Starten ein
Ritzel 21 eines Anlassermotors wirken soll. Fig. 1 zeigt das
Ritzel 21 in Eingriff mit dem Zahnkranz 20 beim Starten.
Nach dem Starten wird das Ritzel 21 in an sich bekannter
Weise ausgerückt.
-
Fig. 2 zeigt mit mehr Einzelheiten, aber immer noch
schematisch den Riementrieb 23 auf dem Schwungrad 16 entsprechend
dem Querschnitt 2-2 nach Fig. 1. Hierbei ist nur der glatte
Teil 19 des Schwungrades 16 dargestellt. Das Hilfsgerät ist
in Form einer Riemenscheibe 26 für den Antrieb des
Schwungrades gezeigt. Ferner sind zwei frei drehbare Riemenscheiben
27, 28 vorgesehen, die zu Umlenkelementen gehören, die für
die Umlenkung des Treibriemens 24 verwendet werden, der Teil
des Riementriebes 23 ist. Alle Riemenscheiben 26, 27, 28
drehen sich um Drehachsen, die parallel zueinander und auch
parallel zur Drehachse 31 des Schwungrades 16 verlaufen.
-
Vorteilhafterweise besteht der Treibriemen 24 aus einem
fortlaufenden, nicht zu öffnenden Flachriemen mit glatter
Innenfläche 29 und einer glatten Außenfläche 30. Der
Treibriemen 24 drückt mit seiner Innenfläche 29 gegen die drei
Riemenscheiben 26, 27, 28, während seine Außenfläche 30
gegen den glatten Teil des Schwungrades 16 drückt, das hier
aus einer im Schwungrad 16 integrierten Riemenscheibe
besteht. Beide Umlenkelemente haben die Aufgabe, den Kontakt
des Riemens 24 mit dem Schwungrad 16 zu gewährleisten. Der
Riemen 24 sollte ans Schwungrad 16 entlang eines
Umschlingungswinkels a, der zwischen 120 und 180 Grad beträgt,
drücken. Je größer der Umschlingungswinkel a ist, um so
zuverlässiger ist der Antrieb; ein Winkel a von ca. 180º ist
daher am vorteilhaftesten. Der Winkel a von 120º entspricht
somit einer geeigneten unteren Grenze.
-
Beide Umlenkelemente sind direkt am Motor 10 oder indirekt
über eine Klammer oder dergleichen befestigt. Das Hilfsgerät
ist ebenfalls in ähnlicher Weise befestigt. Am Hilfsgerät
oder an einem der Umlenkelemente sollte eine
Spannvorrichtung vorgesehen sein, mit der die Spannung des Treibriemens
24 eingestellt werden kann. Die Spannvorrichtung ist
vorteilhafterweise in für Riementriebe üblicher Weise
konstruiert.
-
Der Riementrieb 23 gemäß der Erfindung am hinteren Ende des
Motors 10 bedeutet, daß ein vorher nicht benutzter Raum zum
Antreiben von Hilfsgeräten verwendet werden kann. Dies
bedeutet, daß das frühere Problem, Platz für eine Reihe von
Hilfsgeräten an der vorderen Seite des Motors 10 zu finden,
vermieden oder zumindest reduziert werden kann.
-
Aufgrund der Tatsache, daß der Treibriemen 24 in umgelenkter
Form angeordnet ist, so daß die Drehachse 31 des
Schwungrades 16 außerhalb des Bereiches 32 liegt, der vom Treibriemen
24 umgeben ist, kann der Treibriemen 24 einfach ausgetauscht
werden. Dies folgt aus der Tatsache, daß der Treibriemen 24
die Drehachse 31 des Schwungrades 16 beim Einbau nicht
kreuzen muß. Normalerweise bilden die Kurbelwelle 11 des Motors
10, die Kupplung 17 und das Getriebe 18 Einheiten, die in
einer Weise miteinander verbunden sind, die ein leichtes
Aufschieben des Treibriemens über diese nicht erlaubt.
-
Welches der in der Einleitung als Beispiel genannten
Hilfsgeräte jeweils an der Vorder- oder Rückseite des Motors 10
anzuordnen ist, kann prinzipiell frei nach Anforderung
entschieden werden. Vorzugsweise sollte jedoch ein Hilfsgerät,
das mit einer relativ hohen Umdrehungsgeschwindigkeit
angetrieben werden muß, an der Rückseite des Motors 10
angeordnet sein. Das Schwungrad 16 weist normalerweise einen
erheblich größeren Durchmesser als die Riemenscheibe 12 auf, die
am vorderen Ende der Kurbelwelle 11 befestigt ist, was
bedeutet, daß eine große Übersetzung zwischen dem Schwungrad
16 und dem Hilfsgerät erzielt werden kann.
-
Im Rahmen der beigefügten Ansprüche kann die Erfindung
modifiziert und anders konstruiert sein, als im beschriebenen
Beispiel. So kann z.B. anstelle eines flachen Treibriemens
24 ein Keilriemen mit glatter Außenfläche und konischer
Innenfläche verwendet werden. In diesem Zusammenhang können
die Riemenscheiben 26, 27, 28 gewöhnliche V-förmige Rillen
aufweisen, während die glatte Außenfläche des Riemens gegen
die glatte Oberfläche 19 des Schwungrades 16 drückt. Sollte
es erforderlich sein, ein oder zwei weitere Hilfsgeräte an
die Rückseite des Motors anzuschließen, kann eine bzw.
können beide Umlenkeinrichtungen durch dieses Hilfsgerät bzw.
diese Hilfsgeräte ersetzt werden.
-
In dem Beispiel ist ein herkömmliches Schwungrad 16
beschrieben, das in einen Riementrieb integriert ist. Dies ist
vorteilhaft, da das gleiche Schwungrad 16 ungeachtet der
Frage verwendet werden kann, ob ein Riementrieb 23 am
hinteren Ende des Motors 10 angeordnet ist oder nicht. Jedoch
kann das Schwungrad 16 für den Riementrieb auch anders
konstruiert sein, z.B. mit Rillen oder dergleichen. Es kann
auch eine separate Riemenscheibe verwendet werden, die
direkt fest am Schwungrad befestigt ist und mit diesem eine
Einheit bildet.
-
Bei bestimmten Fahrzeugantriebssträngen, z.B. bei jenen mit
automatischem, hydraulischem Getriebe, werden keine
herkömmlichen Schwungräder verwendet. Bei derartigen
Antriebssträngen kann die Erfindung ebenfalls Anwendung finden, wenn der
Antriebsstrang ein dem Schwungrad entsprechendes Bauteil
aufweist. Ein derartiges Bauteil kann hierbei vollständig an
den Riementrieb angepaßt werden.
-
Nach der Beschreibung sind die Vorder- und die Rückseite
des Motors in Relation zum Motor bezeichnet, und die
Kupplung und das Getriebe folgen. Bei Fahrzeugen mit guer
eingebautem Antriebsaggregat bedeutet dies, daß die
Motorrichtungen vorn und "hinten" in Querrichtung des Fahrzeugs
ausgerichtet sind. Die beschriebene Erfindung ist insbesondere
von Vorteil, wenn sie auf derartige quer eingebaute
Antriebsaggregate angewendet wird, da dadurch die Ausdehnung
des Motors gering gehalten werden kann.