EP1454043A1 - Variable belt drive for accessories - Google Patents

Variable belt drive for accessories

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Publication number
EP1454043A1
EP1454043A1 EP02790363A EP02790363A EP1454043A1 EP 1454043 A1 EP1454043 A1 EP 1454043A1 EP 02790363 A EP02790363 A EP 02790363A EP 02790363 A EP02790363 A EP 02790363A EP 1454043 A1 EP1454043 A1 EP 1454043A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
pulley
auxiliary units
freewheel
strand
Prior art date
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Application number
EP02790363A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1454043B1 (en
Inventor
Norbert Amann
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1454043A1 publication Critical patent/EP1454043A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1454043B1 publication Critical patent/EP1454043B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F02B67/06—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus driven by means of chains, belts, or like endless members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/06—Endless member is a belt

Definitions

  • the invention relates, according to the preamble of claim 1, to a device for driving auxiliary units with two mutually different transmission ratios, which on the input side has a drive connected to the crankshaft of an internal combustion engine and on the output side has an output formed by two drive disks for driving the auxiliary units, the drive for the auxiliary units
  • the drive disks for driving the auxiliary units On the device output side, the drive disks for driving the auxiliary units have different diameters and, at low crankshaft speeds, the auxiliary units are driven by means of the larger drive disk and, at high crankshaft speeds, the auxiliary units are driven by means of the smaller drive disk.
  • the object of the invention is to provide a variable belt drive for ancillary units, which is independent of the ancillary units to be driven, which is of simple construction and is therefore both inexpensive to manufacture and to assemble and which takes up only a small amount of space.
  • a device with the features of patent claim 1, the underlying idea including the idea of providing a switching module consisting of a magnetic coupling and an overrunning clutch between the device drive and the device output, with the device drive branching off to a device-driven drive disk and one strand comprises the magnetic coupling and the other strand comprises the freewheel.
  • the strand of the larger drive pulley comprises the magnetic clutch and the strand of the smaller drive pulley encompasses the freewheel, the freewheel acting in such a way that the small drive pulley is carried along when the magnetic clutch is open and when the magnetic clutch is closed and the power flow via the clutch is closed large drive wheel prevents the freewheel from tightening.
  • the entire switching module consisting of magnetic coupling and freewheel is preferably integrated into the drive disks, so that a compact design is achieved, particularly in the axial direction. It is advisable to integrate the clutch magnet in the large drive wheel and the freewheel in the small drive wheel.
  • a drive by means of the small drive disk is expediently carried out with the magnetic clutch switched off, the large drive disk running idle and a drive by means of the large drive disk takes place with the magnetic clutch switched on, the free-wheeling being effective between the large and small drive disk.
  • the small drive pulley together with a first further pulley forms a first transmission stage and the large drive pulley together with a second further pulley forms a second transmission stage; the gear ratio of the first to second gear ratio is preferably 0.4 to 0.7, in particular 0.5 to 0.6.
  • the switching from one translation stage to another is carried out advantageously at a crankshaft speed from 1100 to 2000 min -1, in particular at 1400 to 1600 rpm "1 wherein is carried out at a lower crankshaft speed of the drive via the large drive wheel and at a higher crankshaft speed of the drive via the small drive wheel ,
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a drive device with drive and output and division of the power flow over two strands
  • FIG. 2 two drive disks with an integrated switching module
  • Figure 3 shows a drive device in operation with auxiliary units.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a device for driving auxiliary units with drive 10 and output 11, 12 and splitting the power flow into two strands 13, 14.
  • the strand 13 comprises an overrunning freewheel 15, strand 14 a separating clutch 16 in the present case designed as a magnetic coupling.
  • the separating clutch 16 When the separating clutch 16 is open, the power flow from the drive 10 in the strand 13 via the freewheel 15 operated in the reverse direction to the output 12, which is designed, for example, as a drive pulley with a small diameter, so that the auxiliary units are driven at a lower speed.
  • the clutch 16 When the clutch 16 is closed, the power flow from the drive 10 in the line 14 via the closed clutch 16 to the output 11, which is designed, for example, as a drive disk with a large diameter, so that the auxiliary units are driven at a higher speed.
  • the freewheel 15 in the strand 13 is in operation in the freewheel direction, thereby preventing the strands 13 and 14 from being braced against one another.
  • FIG. 2 An embodiment of two drive disks 24, 30 with an integrated switching module is shown in FIG. 2.
  • the input part 20 of the drive device 33 is connected to the crankshaft of an internal combustion engine (not shown here) by means of a plurality of screws 21 distributed over the circumference.
  • a disk 28 is connected in a rotationally fixed manner to the input part 20 via a toothed hub profile 25, which can be frictionally connected to a large pulley 30 via a friction lining 29 when the electromagnet 31 is energized.
  • the disk 28 can of course also be expedient to provide another shaft / hub connection, wherein it can be, for example, a positive connection, for example by means of a feather key or sliding spring, a spline or splined connection, a polygon connection, a front tooth connection, a pin connection or a non-positive connection in the form of a cylindrical or conical press fit.
  • a positive connection for example by means of a feather key or sliding spring, a spline or splined connection, a polygon connection, a front tooth connection, a pin connection or a non-positive connection in the form of a cylindrical or conical press fit.
  • the pulley 30 is rotatably supported by means of two grooved ball bearings 27a, 27b on a bush-shaped extension 28a of the pulley 28 relative to the input part 20, as is the electromagnet 31, which is also secured against rotation by means of a torque arm 32.
  • the use of the toothed hub profile 25 enables the use of small bearings 26, 27a, 27b.
  • a small pulley 24 is mounted by means of two deep groove ball bearings 22a, 22b on the input part 20 radially outside of the fastening screws 21, axially between the deep groove ball bearings 22a, 22b a freewheel 23 is arranged, which allows the relative rotation of the pulley 24 in one direction and in the locks the other direction.
  • the electromagnet 31 is energized, so that via the friction lining 29, a frictional power transmission from the pulley 28 to the pulley 30th
  • a form-fitting switchable connection between the disc 28 and Belt pulley 30 can be carried out, but increased switching shocks must be taken into account
  • the freewheel 23 is in operation in the freewheeling direction, so that tensioning due to the different ratios of the two pulleys 24, 30 is prevented.
  • FIG. 3 shows a drive device 38 in operation with auxiliary units 35, 41, 42.
  • the drive device 38 which is arranged coaxially with the crankshaft (not shown here) of an internal combustion engine, as shown and described in detail with FIG. 2, is driven by the crankshaft in the direction of the arrow.
  • the smaller belt pulley which is arranged on the internal combustion engine side, forms the belt plane together with the drive belt 39b, while the large belt pulley, which is arranged on the side facing away from the internal combustion engine, forms the shift plane together with the shift belt 39a.
  • the drive in the gearshift plane takes place via a pulley 40a arranged on the shaft of a power steering pump 41, which together with the pulley 30 forms a first transmission stage; the power flow continues to take place via a pulley 40b arranged coaxially to the pulley 40a, also on the power steering pump shaft, in the switching plane, the belt 39b driving a water pump 35 and a generator 42 following the direction of rotation.
  • the belts 39a, 39b are each held under tension by means of tensioning rollers 36, 37.
  • the auxiliary units are driven directly in the drive plane by means of the small pulley of the drive device 38, which forms a second gear ratio with the pulley 40b of the power steering pump 41.
  • the pulleys which form the transmission stages with the pulleys 24, 30 of the drive device 38, are not assigned to the power steering pump 41, but to another auxiliary unit such as water pump 35 or generator 42.
  • the boundary between the upper and lower speed range of the internal combustion engine is present above 1100 min -1, preferably at 1400 to 2000 min "1, in particular at approximately 1500 min '1.
  • the switchover is subject to hysteresis, so that a switchover takes place at different speeds depending on the switching direction; the hysteresis is in the range from 50 to 200 min “1 , in particular it is approximately 100 min " 1 .
  • a number of advantages are achieved, such as a greater degree of freedom in the speed design of the auxiliary units, a significant reduction in idling speed, lower fuel consumption, an increase in the nominal power due to lower power consumption of the auxiliary units, and an improvement in the prestige acceleration values due to the lower moment of inertia of the overall belt drive. Also to be emphasized is the use of smaller units, which achieves decisive advantages in terms of installation space.

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Abstract

The invention relates to a two-step variable belt drive for accessories of an internal combustion engine (24, 30) and having two pulleys which comprises a shift module that consists of a magnetic clutch (16) and an override clutch (15) integrated into the pulleys.

Description

Variabler Riemenhochtrieb für NebenaggregateVariable belt drive for auxiliary units
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine Einrichtung zum Antrieb von Nebenaggregaten mit zwei voneinander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, welche eingangsseitig einen mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenen Antrieb und ausgangsseitig einen durch zwei Antriebsscheiben gebildeten Abtrieb zum Antrieb der Nebenaggregate aufweist, wobei zum Antrieb der Nebenaggregate einrichtungsabtriebsseitig die Antriebsscheiben zum Antrieb der Nebenaggregate unterschiedliche Durchmesser aufweisen und bei geringen Kurbelwellendrehzahlen ein Antrieb der Nebenaggregate mittels der größeren Antriebsscheibe und bei hohen Kurbelwellendrehzahlen ein Antrieb der Nebenaggregate mittels der kleineren Antriebsscheibe erfolgt.The invention relates, according to the preamble of claim 1, to a device for driving auxiliary units with two mutually different transmission ratios, which on the input side has a drive connected to the crankshaft of an internal combustion engine and on the output side has an output formed by two drive disks for driving the auxiliary units, the drive for the auxiliary units On the device output side, the drive disks for driving the auxiliary units have different diameters and, at low crankshaft speeds, the auxiliary units are driven by means of the larger drive disk and, at high crankshaft speeds, the auxiliary units are driven by means of the smaller drive disk.
Beim Antrieb von Nebenaggregaten von Brennkraftmaschinen stellt sich das Problem, dass die Brennkraftmaschine über einen weiten Drehzahlbereich von in mehreren 1000 min"1 bis etwa 7000 - 9000 min"1 betrieben wird, während es in Hinblick auf die Nebenaggregate wünschenswert ist, den Betriebsbereich auf einen engeren Drehzahlbereich zu begrenzen.When driving auxiliary units of internal combustion engines, the problem arises that the internal combustion engine is operated over a wide speed range from several 1000 min "1 to about 7000 - 9000 min " 1 , while it is desirable with regard to the auxiliary units to reduce the operating range to one limit the narrower speed range.
Aus diesem Grund sind verschiedene Vorrichtungen bekannt geworden, welche einen variablen Antrieb der Nebenaggregate durch Umschalten zwischen Übersetzungsstufen erreichen. Beispiele geben die DE 38 00 346 C2 sowie die FR 24 86 610, welche jeweils einen vergleichmäßigten Antrieb riemengetriebener Nebenaggregate ermöglichen, indem mittels eines Elektromagneten ein Umschalten zwischen Übersetzungsstufen erfolgt. Die Umschalteinrichtung bei der in der DE 38 00 346 C2 beschriebenen Vorrichtung zum Antrieb einer Eingangswelle eines Wechselstromgenerators eines Kraftfahrzeugmotors ist in den Generator integriert, wodurch der Einsatz eines besonderen, nicht serienmäßigen Generators notwendig ist. Auch bei der in der FR 24 86 610 beschriebenen Anordnung ist die Umschalteinrichtung aggregatsseitig - in diesem Fall an der Wasserpumpe - angeordnet, so das auch hier eine Abhängigkeit vom Nebenaggregat besteht.For this reason, various devices have become known which variable drive the auxiliary units by switching between Reach translation levels. Examples are given in DE 38 00 346 C2 and FR 24 86 610, each of which enables a more uniform drive of belt-driven auxiliary units by switching between gear ratios by means of an electromagnet. The switching device in the device described in DE 38 00 346 C2 for driving an input shaft of an AC generator of a motor vehicle engine is integrated in the generator, which means that the use of a special, non-standard generator is necessary. Also in the arrangement described in FR 24 86 610, the switching device is arranged on the aggregate side - in this case on the water pump - so that here too there is a dependency on the auxiliary unit.
Weiterhin sind auch zur Kurbelwelle koaxial angeordnete Vorrichtungen zum stufig schaltbaren Antrieb von Nebenaggregaten bekannt geworden, in diesem Zusammenhang werden beispielhaft die DE 198 22 426 C2 sowie die DE 196 23 525 A1 genannt. Beide Anordnungen umfassen Planetengetriebe, weisen einen sehr komplexen Aufbau auf und beanspruchen insbesondere in axialer Richtung einen großen Bauraum.Furthermore, devices for the steplessly switchable drive of auxiliary units which are arranged coaxially with the crankshaft have also become known. In this connection, DE 198 22 426 C2 and DE 196 23 525 A1 are mentioned by way of example. Both arrangements comprise planetary gears, have a very complex structure and require a large installation space, particularly in the axial direction.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen variablen Riemenhochtrieb für Nebenaggregate bereitzustellen, welcher von den anzutreibenden Nebenaggregaten unabhängig ist, welcher einfach aufgebaut ist und somit sowohl günstig herzustellen als auch zu montieren ist und welcher einen nur geringen Bauraum beansprucht.The object of the invention is to provide a variable belt drive for ancillary units, which is independent of the ancillary units to be driven, which is of simple construction and is therefore both inexpensive to manufacture and to assemble and which takes up only a small amount of space.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 , wobei die zugrundeliegende Idee den Gedanken beinhaltet, zwischen Einrichtungsantrieb und Einrichtungsabtrieb ein aus einer Magnetkupplung und einem Überholfreilauf bestehendes Schaltmodul vorzusehen, wobei ausgehend vom Einrichtungsantrieb eine Verzweigung jeweils zu einer einrichtungsabtriebsseitigen Antriebsscheibe erfolgt und ein Strang die Magnetkupplung und der andere Strang den Freilauf umfasst.The object is achieved by a device with the features of patent claim 1, the underlying idea including the idea of providing a switching module consisting of a magnetic coupling and an overrunning clutch between the device drive and the device output, with the device drive branching off to a device-driven drive disk and one strand comprises the magnetic coupling and the other strand comprises the freewheel.
Ein Ausführungsbeispiel sowie dessen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Besonders von Vorteil ist es, wenn der Strang der größeren Antriebsscheibe die Magnetkupplung und der Strang der kleineren Antriebsscheibe den Freilauf umfasst, wobei der Freilauf derart wirkt, dass bei geöffneter Magnetkuppiung eine Mitnahme der kleinen Antriebsscheibe erfolgt und bei geschlossener Magnetkuppiung und dadurch bedingtem Kraftfluss über das große Antriebsrad der Freilauf ein verspannen verhindert.An embodiment and its developments are the subject of the dependent claims. It is particularly advantageous if the strand of the larger drive pulley comprises the magnetic clutch and the strand of the smaller drive pulley encompasses the freewheel, the freewheel acting in such a way that the small drive pulley is carried along when the magnetic clutch is open and when the magnetic clutch is closed and the power flow via the clutch is closed large drive wheel prevents the freewheel from tightening.
Bevorzugterweise ist das gesamte, aus Magnetkuppiung und Freilauf bestehende Schaltmodul in die Antriebsscheiben integriert, so dass eine insbesondere in axialer Richtung kompakte Bauweise erreicht wird. Dabei ist es zweckmäßig, den Kupplungsmagnet im großen Antriebsrad und den Freilauf im kleinen Antriebsrad zu integrieren.The entire switching module consisting of magnetic coupling and freewheel is preferably integrated into the drive disks, so that a compact design is achieved, particularly in the axial direction. It is advisable to integrate the clutch magnet in the large drive wheel and the freewheel in the small drive wheel.
Ein Antrieb mittels der kleinen Antriebsscheibe erfolgt zweckmäßig bei ausgeschalteter Magnetkuppiung, wobei die große Antriebsscheibe leer mit läuft und ein Antrieb mittels der großen Antriebsscheibe erfolgt bei eingeschalteter Magnetkuppiung, wobei zwischen großer und kleiner Antriebsscheibe der Freilauf wirksam ist. Dabei bildet die kleine Antriebsscheibe zusammen mit einer ersten weiteren Scheibe eine erste Ubersetzungsstufe und die große Antriebsscheibe zusammen mit einer zweiten weiteren Scheibe eine zweite Ubersetzungsstufe; bevorzugterweise beträgt das Übersetzungsverhältnis von erster zu zweiter Ubersetzungsstufe 0,4 bis 0,7, insbesondere 0,5 bis 0,6.A drive by means of the small drive disk is expediently carried out with the magnetic clutch switched off, the large drive disk running idle and a drive by means of the large drive disk takes place with the magnetic clutch switched on, the free-wheeling being effective between the large and small drive disk. The small drive pulley together with a first further pulley forms a first transmission stage and the large drive pulley together with a second further pulley forms a second transmission stage; the gear ratio of the first to second gear ratio is preferably 0.4 to 0.7, in particular 0.5 to 0.6.
Die Umschaltung von einer Ubersetzungsstufe zur anderen erfolgt vorteilhafterweise bei einer Kurbelwellendrehzahl von 1100 bis 2000 min'1, insbesondere bei 1400 bis 1600 min"1, wobei bei geringerer Kurbelwellendrehzahl der Antrieb über das große Antriebsrad und bei höherer Kurbelwellendrehzahl der Antrieb über das kleine Antriebsrad erfolgt.The switching from one translation stage to another is carried out advantageously at a crankshaft speed from 1100 to 2000 min -1, in particular at 1400 to 1600 rpm "1 wherein is carried out at a lower crankshaft speed of the drive via the large drive wheel and at a higher crankshaft speed of the drive via the small drive wheel ,
Nachfolgend wird eine Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher dargestellt; dabei zeigen schematisch und beispielhaft Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebseinrichtung mit Antrieb und Abtrieb sowie Aufteilung des Kraftflusses auf zwei Stränge,An exemplary embodiment of the invention is illustrated in more detail below with reference to figures; show schematically and by way of example FIG. 1 shows a basic illustration of a drive device with drive and output and division of the power flow over two strands,
Figur 2 zwei Antriebsscheiben mit integriertem Schaltmodul sowieFigure 2 two drive disks with an integrated switching module and
Figur 3 eine Antriebseinrichtung im Betrieb mit Nebenaggregaten.Figure 3 shows a drive device in operation with auxiliary units.
Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Einrichtung zum Antrieb von Nebenaggregaten mit Antrieb 10 und Abtrieb 11 , 12 sowie Aufteilung des Kraftflusses auf zwei Stränge 13, 14. Ausgehend vom Antrieb 10, welcher mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, erfolgt eine Verzweigung des Kraftflusses auf zwei Stränge 13 und 14. Der Strang 13 umfasst dabei einen Überholfreilauf 15, Strang 14 eine vorliegend als Magnetkuppiung ausgebildete Trennkupplung 16. Bei geöffneter Trennkupplung 16 erfolgt der Kraftfluss vom Antrieb 10 im Strang 13 über den in Sperrichtung betriebenen Freilauf 15 zum Abtrieb 12, welcher beispielsweise als Antriebsscheibe mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, so dass ein Antrieb der Nebenaggregate mit geringerer Geschwindigkeit erfolgt. Bei geschlossener Trennkupplung 16 erfolgt der Kraftfluss vom Antrieb 10 im Strang 14 über die geschlossene Kupplung 16 zum Abtrieb 11 , welcher beispielsweise als Antriebsscheibe mit großem Durchmesser ausgebildet ist, so dass ein Antrieb der Nebenaggregate mit höherer Geschwindigkeit erfolgt. Der Freilauf 15 im Strang 13 ist dabei in Freilaufrichtung im Betrieb, wodurch ein verspannen der Stränge 13 und 14 gegeneinander verhindert wird.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for driving auxiliary units with drive 10 and output 11, 12 and splitting the power flow into two strands 13, 14. Starting from the drive 10, which is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, there is a branching of the power flow two strands 13 and 14. The strand 13 comprises an overrunning freewheel 15, strand 14 a separating clutch 16 in the present case designed as a magnetic coupling. When the separating clutch 16 is open, the power flow from the drive 10 in the strand 13 via the freewheel 15 operated in the reverse direction to the output 12, which is designed, for example, as a drive pulley with a small diameter, so that the auxiliary units are driven at a lower speed. When the clutch 16 is closed, the power flow from the drive 10 in the line 14 via the closed clutch 16 to the output 11, which is designed, for example, as a drive disk with a large diameter, so that the auxiliary units are driven at a higher speed. The freewheel 15 in the strand 13 is in operation in the freewheel direction, thereby preventing the strands 13 and 14 from being braced against one another.
Eine Ausgestaltung zweier Antriebsscheiben 24, 30 mit integriertem Schaltmodul ist in Figur 2 gezeigt. Mittels einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Schauben 21 ist das Eingangsteil 20 der Antriebseinrichtung 33 mit der hier nicht näher gezeigten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Über ein Zahnnabenprofil 25 mit dem Eingangsteil 20 drehfest verbunden ist eine Scheibe 28, welche bei bestromten Elektromagnet 31 über einen Reibbelag 29 mit einer großen Riemenscheibe 30 reibschlüssig verbindbar ist.An embodiment of two drive disks 24, 30 with an integrated switching module is shown in FIG. 2. The input part 20 of the drive device 33 is connected to the crankshaft of an internal combustion engine (not shown here) by means of a plurality of screws 21 distributed over the circumference. A disk 28 is connected in a rotationally fixed manner to the input part 20 via a toothed hub profile 25, which can be frictionally connected to a large pulley 30 via a friction lining 29 when the electromagnet 31 is energized.
Zur Verbindung der Scheibe 28 mit dem Eingangsteil 20 kann es selbstverständlich ebenso zweckmäßig sein, eine andere Welle/Nabe-Verbindung vorzusehen, wobei es sich beispielsweise um eine formschlüssige Verbindung etwa mittels Pass- oder Schiebefeder, eine Keil- oder Zahnwellenverbindung, eine Polygonverbindung, eine Stirnzahnverbindung, eine Stiftverbindung oder um eine kraftschlüssige Verbindung in Form eines zylindrischen oder kegeligen Pressverbandes handeln kann.To connect the disk 28 to the input part 20, it can of course also be expedient to provide another shaft / hub connection, wherein it can be, for example, a positive connection, for example by means of a feather key or sliding spring, a spline or splined connection, a polygon connection, a front tooth connection, a pin connection or a non-positive connection in the form of a cylindrical or conical press fit.
Die Riemenscheibe 30 ist mittels zweier Rillenkugellager 27a, 27b auf einem buchsenförmigen Fortsatz 28a der Scheibe 28 relativ zum Eingangsteil 20 drehbar gelagert ebenso, wie der Elektromagnet 31 , welcher zudem mittels einer Drehmomentstütze 32 gehäusefest gegen Verdrehen gesichert ist. Dabei ermöglicht die Anwendung des Zahnnabeprofils 25 die Verwendung kleiner Lager 26, 27a, 27b. Eine kleine Riemenscheibe 24 ist mittels zweier Rillenkugellager 22a, 22b auf dem Eingangsteil 20 radial außerhalb der Befestigungsschrauben 21 gelagert, axial zwischen den Rillenkugellagern 22a, 22b ist eine Freilauf 23 angeordnet, welcher die Relativdrehung der Riemenscheibe 24 Eingangsteil 20 in einer Richtung gestattet und in der anderen Richtung sperrt.The pulley 30 is rotatably supported by means of two grooved ball bearings 27a, 27b on a bush-shaped extension 28a of the pulley 28 relative to the input part 20, as is the electromagnet 31, which is also secured against rotation by means of a torque arm 32. The use of the toothed hub profile 25 enables the use of small bearings 26, 27a, 27b. A small pulley 24 is mounted by means of two deep groove ball bearings 22a, 22b on the input part 20 radially outside of the fastening screws 21, axially between the deep groove ball bearings 22a, 22b a freewheel 23 is arranged, which allows the relative rotation of the pulley 24 in one direction and in the locks the other direction.
Insbesondere in Hinblick auf den Bauraum und die Herstellungskosten ist es gegebenenfalls zweckmäßig, wenn an Stelle der Rillenkugellager 27a, 27b Gleitlager verwendet werden. Auch die Verwendung anderer Wälzlager ist möglich.In particular with regard to the installation space and the manufacturing costs, it may be expedient if plain bearings are used instead of the deep groove ball bearings 27a, 27b. It is also possible to use other roller bearings.
Im unteren Drehzahlbereich zwischen Leerlaufdrehzahl und ca. 1500 min"1 der Brennkraftmaschine ist der Elektromagnet 31 bestromt, so dass über den Reibbelag 29 eine reibschlüssige Kraftübertragung von der Scheibe 28 auf die Riemenscheibe 30 erfolgt. Gegebenenfalls ist auch eine formschlüssige schaltbare Verbindung zwischen Scheibe 28 und Riemenscheibe 30 ausführbar, wobei jedoch verstärkte Schaltstöße zu berücksichtigen sind. Der Freilauf 23 ist dabei in Freilaufrichtung in Betrieb, so dass ein Verspannen aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungen der beiden Riemenscheiben 24, 30 verhindert wird.In the lower speed range between idle speed and about 1500 min "1 of the internal combustion engine, the electromagnet 31 is energized, so that via the friction lining 29, a frictional power transmission from the pulley 28 to the pulley 30th Optionally, also a form-fitting switchable connection between the disc 28 and Belt pulley 30 can be carried out, but increased switching shocks must be taken into account The freewheel 23 is in operation in the freewheeling direction, so that tensioning due to the different ratios of the two pulleys 24, 30 is prevented.
Im Bereich oberhalb ca. 1500 min"1 ist der Elektromagnet 31 stromlos, wodurch die Riemenscheibe 30 von der Scheibe 28 und somit vom Eingangsteil 20 entkoppelt ist. Der Kraftfluss erfolgt nun über den in Sperrichtung betriebenen Freilauf 23, so dass der Antrieb der Nebenaggregate bei höheren Kurbelwellendrehzahlen mittels der kleinen Riemenscheibe 24 erfolgt; ein angepasster, vergleichmäßigter Betrieb der Nebenaggregate, welcher deren Betriebsbereichen besser gerecht wird, wird erreicht.In the region above about 1500 min "1, the electromagnet 31 is de-energized, whereby the pulley 30 of the disk 28 and is therefore decoupled from the input part twentieth The power flow now takes place via the reverse biased freewheeling 23, so that the drive of auxiliary units at higher crankshaft speeds by means of the small pulley 24; an adapted, uniform operation the auxiliary units, which better suit their operating areas, are achieved.
Mit Figur 3 ist eine Antriebseinrichtung 38 im Betrieb mit Nebenaggregaten 35, 41 , 42 gezeigt. Die zur hier nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine koaxial angeordnete Antriebseinrichtung 38, wie sie im Detail mit Figur 2 gezeigt und beschrieben ist, wird von der Kurbelwelle in Pfeilrichtung angetrieben. Die kleinere Riemenscheibe, welche brennkraftmaschinenseitig angeordnet ist, bildet zusammen mit dem Antriebsriemen 39b die Riemenebene, während die große Riemenscheibe, welche auf der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite angeordnet ist, zusammen mit dem Schaltriemen 39a die Schaltebene bildet.FIG. 3 shows a drive device 38 in operation with auxiliary units 35, 41, 42. The drive device 38, which is arranged coaxially with the crankshaft (not shown here) of an internal combustion engine, as shown and described in detail with FIG. 2, is driven by the crankshaft in the direction of the arrow. The smaller belt pulley, which is arranged on the internal combustion engine side, forms the belt plane together with the drive belt 39b, while the large belt pulley, which is arranged on the side facing away from the internal combustion engine, forms the shift plane together with the shift belt 39a.
Im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erfolgt der Antrieb in der Schaltebene über eine auf der Welle einer Lenkhilfpumpe 41 angeordneten Riemenscheibe 40a, welche zusammen mit der Riemenscheibe 30 eine erste Ubersetzungsstufe bildet; der Kraftfluss erfolgt weiterhin über eine koaxial zur Riemenscheibe 40a, ebenfalls auf der Lenkhilfpumpenwelle angeordneten Riemenscheibe 40b in der Schaltebene, wobei der Riemen 39b der Umlaufrichtung folgend eine Wasserpumpe 35 und einen Generator 42 antreibt. Die Riemen 39a, 39b werden jeweils mittels Spannrollen 36, 37 unter Spannung gehalten.In the lower speed range of the internal combustion engine, the drive in the gearshift plane takes place via a pulley 40a arranged on the shaft of a power steering pump 41, which together with the pulley 30 forms a first transmission stage; the power flow continues to take place via a pulley 40b arranged coaxially to the pulley 40a, also on the power steering pump shaft, in the switching plane, the belt 39b driving a water pump 35 and a generator 42 following the direction of rotation. The belts 39a, 39b are each held under tension by means of tensioning rollers 36, 37.
Im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine erfolgt der Antrieb der Nebenaggregate bei geöffneter Magnetkuppiung direkt in der Antriebsebene mittels der kleinen Riemenscheibe der Antriebseinrichtung 38, welche mit der Riemenscheibe 40b der Lenkhilfpumpe 41 eine zweite Ubersetzungsstufe bildet.In the upper speed range of the internal combustion engine, when the magnetic clutch is open, the auxiliary units are driven directly in the drive plane by means of the small pulley of the drive device 38, which forms a second gear ratio with the pulley 40b of the power steering pump 41.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles sind zweckmäßigerweise die Riemenscheiben, welche mit den Riemenscheiben 24, 30 der Antriebseinrichtung 38 die Übersetzungsstufen bilden, nicht der Lenkhilfpumpe 41 , sondern einem anderen Nebenaggregat wie Wasserpumpe 35 oder Generator 42 zugeordnet.According to a further exemplary embodiment, the pulleys, which form the transmission stages with the pulleys 24, 30 of the drive device 38, are not assigned to the power steering pump 41, but to another auxiliary unit such as water pump 35 or generator 42.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Übersetzung für den unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine h « 1 ,8 bis 2,1 , insbesondere ca. 1 ,95, die zweite Übersetzung für den oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine beträgt « 0,9 bis 1 ,3, insbesondere ca. 1 ,06. Hieraus ergibt sich ein Verhältnis der Beiden Übersetzungen zueinander von 4 bis 0,7, insbesondere 0,5 bis 0,6. Die Grenze zwischen oberem und unterem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine liegt vorliegend oberhalb 1100 min'1, vorzugsweise bei 1400 - 2000 min"1, insbesondere bei ca. 1500 min"1. Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, wenn .die Umschaltung hysteresebehaftet ist, so dass ein Umschalten abhängig von der Schaltrichtung bei unterschiedlichen Drehzahlen erfolgt; die Hysterese bewegt sich im Bereich von 50 bis 200 min"1, insbesondere beträgt sie ca. 100 min"1.In the present exemplary embodiment, the first gear ratio for the lower speed range of the internal combustion engine h 1, 8 to 2.1, in particular approximately 1.95, is the second gear ratio for the upper speed range of the internal combustion engine is «0.9 to 1, 3, in particular approx. 1, 06. This results in a ratio of the two translations to one another of 4 to 0.7, in particular 0.5 to 0.6. The boundary between the upper and lower speed range of the internal combustion engine is present above 1100 min -1, preferably at 1400 to 2000 min "1, in particular at approximately 1500 min '1. It may be appropriate if the switchover is subject to hysteresis, so that a switchover takes place at different speeds depending on the switching direction; the hysteresis is in the range from 50 to 200 min "1 , in particular it is approximately 100 min " 1 .
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine Vielzahl von Vorteilen wie ein größerer Freiheitsgrad bei der Drehzahlauslegung der Nebenaggregate, eine deutliche Leerlaufabsenkung, ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch, ein Anstieg der Nennleistung aufgrund niedrigerer Leistungsaufnahme der Nebenaggregate sowie eine Verbesserung der Prestigebeschleunigungswerte aufgrund niedrigeren Trägheitsmoments des Gesamtriementriebs erzielt. Ebenfalls hervorzuheben ist die Verwendung kleinerer Aggregate, wodurch entscheidende Bauraumvorteile erreicht werden. With the arrangement according to the invention, a number of advantages are achieved, such as a greater degree of freedom in the speed design of the auxiliary units, a significant reduction in idling speed, lower fuel consumption, an increase in the nominal power due to lower power consumption of the auxiliary units, and an improvement in the prestige acceleration values due to the lower moment of inertia of the overall belt drive. Also to be emphasized is the use of smaller units, which achieves decisive advantages in terms of installation space.

Claims

10Ansprüche 10Ansprüche
1. Einrichtung zum Antrieb von Nebenaggregaten mit zwei voneinander 15 unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, welche eingangsseitig einen mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenen Antrieb und ausgangsseitig einen durch zwei Antriebsscheiben gebildeten Abtrieb zum Antrieb der Nebenaggregate aufweist, 20 wobei1. Device for driving auxiliary units with two mutually different transmission ratios, which on the input side has a drive connected to the crankshaft of an internal combustion engine and on the output side has an output formed by two drive disks for driving the auxiliary units, 20 where
- zum Antrieb der Nebenaggregate einrichtungsabtriebsseitig die Antriebsscheiben zum Antrieb der Nebenaggregate unterschiedliche Durchmesser aufweisen und bei geringen Kurbelwellendrehzahlen ein Antrieb der Nebenaggregate -25 mittels der größeren Antriebsscheibe und bei hohen- To drive the auxiliary units on the device output side, the drive disks for driving the auxiliary units have different diameters and, at low crankshaft speeds, drive the auxiliary units -25 by means of the larger drive disk and at high ones
Kurbelwellendrehzahlen ein Antrieb der Nebenaggregate mittels der kleineren Antriebsscheibe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einrichtungsantrieb (10) und Einrichtungsabtrieb (11 , 12) ein aus einer Magnetkuppiung (16) und einem 30 Überholfreilauf (15) bestehendes Schaltmodul vorgesehen ist, wobei ausgehend vom Einrichtungsantrieb (10) eine Verzweigung jeweils zu einer einrichtungsabtriebsseitigen Antriebsscheibe (24, 30) erfolgt und ein Strang (14) - die Magnetkuppiung (16) und der andere Strang (13) den Freilauf (15) umfasst. The auxiliary units are driven by means of the smaller drive pulley, characterized in that a switching module consisting of a magnetic coupling (16) and a 30 overrunning freewheel (15) is provided between the device drive (10) and the device output (11), starting from the device drive (10) there is branching to a drive pulley (24, 30) on the device output side and one strand (14) - the magnetic coupling (16) and the other strand (13) encompassing the freewheel (15).
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strang der größeren Antriebsscheibe (30) die Magnetkuppiung (16) und der Strang der kleineren Antriebsscheibe (24) den Freilauf (15) umfasst.2. Device according to claim 1, characterized in that the strand of the larger drive pulley (30) comprises the magnetic coupling (16) and the strand of the smaller drive pulley (24) comprises the freewheel (15).
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden . Ansprüche, ' dadurch - gekennzeichnet, dass das Schaltmodul in die Antriebsscheiben (24, 30) integriert ist.3. Setup according to one of the preceding. Claims, 'characterized in that the switching module is integrated in the drive disks (24, 30).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsmagnet (31) im großen Antriebsrad (30) und der Freilauf (23) im kleinen Antriebsrad (24) integriert ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the clutch magnet (31) in the large drive wheel (30) and the freewheel (23) in the small drive wheel (24) is integrated.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb mittels der kleinen Antriebsscheibe (24) bei ausgeschalteter Magnetkuppiung erfolgt, wobei die große Antriebsscheibe (30) leer mit läuft und ein Antrieb mittels der großen Antriebsscheibe (30) bei eingeschalteter Magnetkuppiung erfolgt, wobei zwischen großer und kleiner Antriebsscheibe der Freilauf (23) wirksam ist.5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that a drive by means of the small drive disc (24) takes place when the magnetic clutch is switched off, the large drive disc (30) running empty and a drive by means of the large drive disc (30) when the magnetic clutch is switched on takes place, the freewheel (23) being effective between the large and small drive pulley.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die große Antriebsscheibe zusammen mit einer ersten weiteren Scheibe eine erste Ubersetzungsstufe und die kleine Antriebsscheibe zusammen mit einer zweiten weiteren Scheibe eine zweite Ubersetzungsstufe bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis von zweiter zu erster Ubersetzungsstufe 0,4 bis 0,7, insbesondere 0,5 bis 0,6 beträgt.6. Device according to one of the preceding claims, wherein the large drive pulley forms a first transmission stage together with a first further pulley and the small drive pulley forms a second transmission stage together with a second further pulley, characterized in that the transmission ratio from second to first transmission stage 0, 4 to 0.7, in particular 0.5 to 0.6.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen den Übersetzungsstufen bei einer Kurbelwellendrehzahl von 1 100 bis 2000 min"1, insbesondere bei 1400 bis 1600 min"1 erfolgt. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a change between the gear ratios takes place at a crankshaft speed of 1 100 to 2000 min "1 , in particular at 1400 to 1600 min " 1 .
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