WO2002090799A1 - Entkopplung eines zugmitteltriebs - Google Patents

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WO2002090799A1
WO2002090799A1 PCT/EP2002/004548 EP0204548W WO02090799A1 WO 2002090799 A1 WO2002090799 A1 WO 2002090799A1 EP 0204548 W EP0204548 W EP 0204548W WO 02090799 A1 WO02090799 A1 WO 02090799A1
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pulley
ring body
planet gear
traction
pulley according
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PCT/EP2002/004548
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Uwe Michael
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Ina-Schaeffler Kg
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    • F16H13/06—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion
    • 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
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    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H2007/0802—Actuators for final output members
    • F16H2007/0806—Compression coil springs

Definitions

  • the present invention relates to a belt pulley which is used as a transmission element between a drive shaft of an assembly and a traction means of a traction mechanism drive, with which rotational irregularities introduced into the traction mechanism drive are compensated or decoupled.
  • Traction mechanism drives for driving units of an internal combustion engine are subject to a rotational non-uniformity which is transferred from the crankshaft to its pulley and thus into the traction mechanism drive.
  • the rotational non-uniformity causes large alternating torques, in particular in the case of large moments of inertia of the driven units, combined with noise and increased wear on the traction means.
  • the associated pulley cannot follow these rapid changes in accelerations and decelerations.
  • poly-V belts are preferred as a traction device for driving the units such as, generator, water pump, power steering pump, air conditioning compressor or other units.
  • units such as, generator, water pump, power steering pump, air conditioning compressor or other units.
  • large traction means lengths that require an automatic tensioning system for the traction means.
  • the increasing electrification of motor vehicles leads to larger generators, combined with larger moments of inertia.
  • Such traction mechanism drives as well as increasingly used dual mass flywheels on the output side of the internal combustion engine cause an increase in the rotational nonuniformity of the crankshaft as a drive for the traction mechanism drive.
  • more effort is required to eliminate the rotational irregularity as a disturbance variable.
  • a device for decoupling a traction drive, a device is known from DE 36 10 415 C2 of a traction drive in which a freewheel is inserted between the drive shaft of a generator and the pulley.
  • This freewheel has the task of decoupling the drive between the pulley and the generator shaft in the event of strong decelerations of the traction means, so that the generator, which has a large moment of inertia, can continue to rotate without delay until a renewed acceleration cycle of the traction means drive, in which again a drive from the pulley on the generator shaft. With this measure, the slip between the traction device and the pulley is reduced.
  • a helical spring is inserted between the pulley and a drive shaft to decouple a traction mechanism drive, the first spring end of which is fastened to the pulley and the second spring end of which is fastened to the drive shaft.
  • the helical torsion spring should enable the drive shaft to continue rotating in the deceleration phase without disadvantageous slippage between the belt pulley and the traction means.
  • the use of a helical torsion spring can cause the belt pulley and drive shaft, combined with superimposed vibrations, which adversely affect the traction mechanism and thus the entire traction mechanism drive.
  • a permanent slip between the traction means and the pulley which increases wear in particular, continues to influence the effective transmission ratio between the drive and the output, which necessitates the use of a smaller pulley, e.g. B. on the generator, requires to maintain the gear ratio.
  • a smaller pulley also reduces the torque that can be transmitted.
  • the slippage causes permanent energy loss, combined with inadmissible heating of the traction mechanism and the belt pulley, which adversely affects the wear and tear and the service life of the traction mechanism.
  • the present invention is based on the object of realizing a decoupling for a traction mechanism drive, which can be produced cost-effectively, requires a small installation space and can be used without effort or adaptation to the vibration properties of the traction mechanism drive or drive.
  • a pulley which forms an annular body which surrounds a planet gear.
  • the arrangement enables a pivoting movement of the ring body with respect to the planet gear, to compensate for fluctuations in the traction means.
  • the ring body forms a transmission element between the traction means and the planet gear, the traction force acting on the pulley holding the ring body on the planet gear. Due to the oscillating or Fluctuating torques of the output, which are transmitted from the traction device to the pulley or from the unit via the planet gear to the ring body, result in differing strand forces, ie forces between the tensile strand and the empty strand on the pulley. This difference in force causes the pulley to pivot. As a result, the traction means on the run is released to a limited extent with increasing belt force, at the expense of the further run.
  • the pivoting movement of the ring body compensates for the transmission of the rotational nonuniformity to the drive unit.
  • the arrangement according to the invention can also be used on the output side of a traction mechanism drive.
  • the invention enables the ring body of the pulley to be enlarged, for example in order to influence the translation to the planet gear, the contact surface of the traction means to the pulley being advantageously increased at the same time. This measure increases the transmittable torque, which reduces the wear on the traction mechanism and the slip between the pulley and the traction mechanism, combined with a decreasing noise level.
  • the invention can advantageously also be used in traction mechanism drives to solve the problem of start / stop squeaking, which has a soft coupling of the traction mechanism drive to the crankshaft pulley, as a measure for decoupling the traction mechanism drive.
  • This disadvantageous, comfort-limiting squeaking occurs in known solutions in which an elastic ring element made of plastic is arranged between the hub and the pulley. When starting and stopping the internal combustion engine, a resonance point of the decoupled belt pulley is passed through, which leads to said squeaking due to a traction device slip.
  • the pulley designed according to the invention compensates for the non-uniformity even in the case of large amplitudes or vibrations of the traction means and can thus replace or supplement the previous pulley which caused squeaking noises if the decoupled pulley as a crankshaft Pulley and the inventive pulley is used on units with large moments of inertia, such as the generator.
  • the structure of the pulley according to the invention provides that it has an annular body arranged eccentrically to the rigidly mounted planet gear. This structure enables an automatic, free pivoting movement of the ring body with respect to the planet gear in the event of fluctuations in the traction means, which are caused by a rotational irregularity.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a center distance between the center points or the axes of rotation of the ring body and the planet gear is fixed.
  • a tab is suitable, for example, in which both components are mounted, the tab allowing the ring body to pivot relative to the planet gear.
  • the fixed center distance advantageously increases the surface pressure between the planet gear and the ring body in a contact zone of these components, i. H. between a lateral surface of the planet gear and an inner wall of the ring body, regardless of the tension of the traction device and its dynamics.
  • the fixation between these components by means of a tab can be carried out on one or both ends of the pulley.
  • the invention further includes the use of a freewheel, wherein this component is preferably arranged in the pulley between the ring body or the planet gear.
  • the freewheel can be combined with the measure according to the invention to arrange the ring body so that it can pivot relative to the planet gear, so that advantages from both individual solutions can be combined in one pulley.
  • the freewheel acts as a supplement or support in order to decouple it in a targeted manner to allow for rotational nonuniformity.
  • This combination is suitable, for example, for an assembly with a high moment of inertia, in order to achieve an effective uncoupling in the event of delays in the traction mechanism drive, which has an advantageous effect on the traction mechanism stress or service life of the traction mechanism.
  • the contact surface or engagement surface between the planet gear and the ring body can be designed in a form-fitting manner, preferably as a toothing, to improve the torque transmission.
  • a wedge profile, a poly-V profile or any other form-fitting profile is also suitable for achieving effective non-positive torque transmission.
  • a high transmission ratio with an enlarged diameter of the ring body at the same time increases the contact area of the ring body on the traction means, as a result of which the transmittable torque is increased and the slip and thus the traction means wear and the noise development are reduced.
  • the invention further includes a supportive influence on the traction device fluctuations or amplitudes in the event of rotational irregularities.
  • a supportive influence on the traction device fluctuations or amplitudes in the event of rotational irregularities is, for example, a roller which is resiliently supported on the traction means in the region of the belt pulley according to the invention on the ring body and is supported with additional damping.
  • the invention also includes a roller which acts directly on the bracket Spring means that connects the pivot points or axes of rotation of the ring carrier and the planet gear.
  • the invention further includes the use of an additional deflection roller, which is provided to shorten the traction device.
  • This component can also be used to influence the characteristic of the decoupling system according to the invention.
  • such an additional deflection roller can be assigned to each traction element strand which is connected to the pulley according to the invention.
  • the invention includes a profiled pulley which engages in a form-fitting manner in a correspondingly designed traction means.
  • Figure 1 in a cross section the pulley according to the invention
  • Figure 2 shows the pulley of Figure 1 with a tab which is arranged between the pivot point of the ring body and the planet gear;
  • Figure 3 shows a pulley according to the invention, which cooperates with a resilient and damped supported on the traction roller;
  • FIG. 4 shows a spring means acting directly on the tab according to FIG. 2;
  • Figure 5 shows a section of a traction mechanism drive, in which a roller is non-positively supported on the traction mechanism offset from the pulley according to the invention.
  • FIG. 1 shows the structure of a pulley 1a according to the invention, which, designed as a ring gear, surrounds a planet gear 2.
  • a traction means 3 is guided on a lateral surface 4 of the pulley 1a, which includes further pulleys of the drive and of the output, for example a crankshaft of a generator or a water pump of a traction mechanism drive not shown in FIG. 1.
  • Both ends of the traction means 3 are provided with aligned arrows pointing in a direction facing away from the pulley 1a. The direction of the arrow shows that the forces occurring in the traction mechanism 3 change, corresponding to a rotational non-uniformity in traction mechanism drives, which are driven by a reciprocating piston internal combustion engine.
  • the rotational nonuniformity leads to a high-frequency load change or to alternating torques, as a result of which large vibration amplitudes occur between two pulleys of the traction means 3, which stress the traction means 3.
  • the inventive design of the pulley 1a compensates for fluctuations in the traction means 3, in which an annular body 5 of the pulley 1a can deflect or twist relative to the planet gear 2.
  • the planet gear 2 which is rigidly connected to the rotating body of a generator, is arranged eccentrically to the ring body 5.
  • Such a pulley 1a avoids transmission of the rotational nonuniformity from the traction means 3 to the planet gear 2, in which the ring body 5 can roll over an inner wall 6 on a lateral surface 7 of the planet gear 2 and thereby has a certain degree of freedom with respect to the planet gear 2. Fluctuations in the torque to be transmitted from the traction device 3 to the pulley 1a or vice versa results in a simultaneously changing difference in the forces in the runs of the traction device 3, which are connected to the pulley 1a. The difference in force causes the pivoting movement of the ring body 5 indicated by the double arrow. As a result, with increasing traction force, one strand length is released in one strand at the expense of the associated other strand. The swiveling movement effectively prevents transmission of the rotational irregularity from the traction means 3 to the planet gear 2.
  • the invention is also applicable to a pulley in which the planet gear 2 is driven by means of the pivotable ring body 5 onto the traction means 3.
  • the structure of the pulley 1a requires an inner diameter d ,, r ' "of the ring body 5, which has an outer diameter" D p "of the planet wheel 2 exceeds.
  • This diameter adjustment which at the same time determines the translation between the components ring body 5 and planet gear 2, is dependent on the respective requirements.
  • the contact area 8 between the traction means 3 and the lateral surface 4 of the ring body 5 is determined and at the same time the transmissible torque between the traction means 3 and the ring body 5.
  • the ring body 5 is connected to the planet gear via a contact zone 9 2 supported.
  • the position of the contact zone 9 changes synchronously with a pivoting movement of the ring body 5, without influencing its size.
  • An effective torque transmission between the ring body 5 and the planet gear 2 takes place in which these components are profiled on the inner wall 6 or the outer surface 7. Toothing is preferably suitable for this.
  • a positive connection between the traction means 3 and the outer surface 4 of the ring body 5 can be provided, for which purpose, for example, a wedge or poly-V profile is suitable.
  • FIG. 2 shows the pulley 1b, in which an axis of rotation 10 of the ring body 5 is connected to the axis of rotation 11 of the planet gear 2 via a bracket 12.
  • This measure ensures a fixed center distance "a" between the axes of rotation 10, 11, which results in an increased surface pressure in the contact zone 9 between the planet gear 2 and the ring body 5.
  • the tab 12 can be arranged on one or both sides of the pulley 1b and preferably in connection with a support or storage of the entire pulley 1 b.
  • the pulley 1c according to FIG. 3 has a freewheel 13 assigned to the planet gear 2.
  • the freewheel 13 can be used as a support or in addition to the pulley 1c according to the invention, the ring body 5 of which is arranged pivotably with respect to the planet gear 2.
  • the freewheel 13 used in an annular installation space is supported on the inside on a shaft 14, for example a generator drive shaft, and on the outside on a receiving bore of the planet gear 2.
  • the pulley 1 c is also assigned a roller 15, which is either directly on the lateral surface 4 of the Ring body 5 of the pulley 1c rests or is supported on the outside on the traction means 3.
  • the spring means 16 can include damping.
  • the pulley 1d according to FIG. 4 is provided with a spring means 17 which engages the tab 12.
  • the articulation of this spring means 17, which is also provided with a damping, can take place in the area of the pivot point 10 of the ring body 5.
  • the tab 12 follows the pivoting movement of the ring body 5, the axis of rotation 10 pivoting about the axis of rotation 11 of the planet wheel 2 with a radius which corresponds to the distance “a” according to FIG.
  • a roller 18 supported on the traction means 3 is provided offset from the pulley 1 e.
  • the roller 18 is provided with a correspondingly arranged spring means 19.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Riemenscheibe (1a), deren Ringkörper (5) als ein Übertragungselement zwischen einem Zugmittel (3) und einem Planetenrad (2) schwenkbar angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Entkopplung eines Zugmitteltriebs
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Riemenscheibe, die als ein Übertragungselement zwischen einer Antriebswelle eines Aggregates und einem Zugmittel eines Zugmitteltriebs eingesetzt ist, mit der in den Zugmitteltrieb eingeleitete Drehungleichförmigkeiten ausgeglichen bzw. entkoppelt werden.
Zugmitteltriebe zum Antrieb von Aggregaten einer Brennkraftmaschine unter- liegen einer Drehungleichförmigkeit, die sich von der Kurbelwelle auf deren Riemenscheibe und damit in den Zugmitteltrieb überträgt.
Die Drehungleichförmigkeit verursacht insbesondere bei großen Trägheitsmomenten der angetriebenen Aggregate gleichzeitig große Wechselmomente, verbunden mit einer Geräuschentwicklung und erhöhtem Verschleiß des Zugmittels. Bei Aggregaten mit großen Trägheitsmomenten kann die zugehörige Riemenscheibe diesen schnellen Wechseln von Beschleunigungen und Verzögerungen nicht folgen.
Heute werden bevorzugt Poly-V-Riemen als Zugmittel für den Antrieb der Aggregate wie, Generator, Wasserpumpe, Lenkhilfspumpe, Klimakompressor oder anderer Aggregate eingesetzt. Damit verbunden ergeben sich große Zugmittellängen, die ein automatisches Spannsystem des Zugmittels erfordern. Die zunehmende Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen führt zu größer dimensionierten Generatoren, verbunden mit größeren Trägheitsmomenten. Derartige Zugmitteltriebe sowie vermehrt eingesetzte Zweimassenschwungräder auf der Abtriebsseite der Brennkraftmaschine bewirken einen Anstieg der Dre- hungleichförmigkeit der Kurbelwelle als Antrieb für den Zugmitteltrieb. Da andererseits die Anforderungen des Kunden an Laufruhe und Komfortniveau zunehmen ist ein erhöhter Aufwand erforderlich, die Drehungleichförmigkeit als Störgröße zu eliminieren. Dies führt dazu, dass neben dem Auslegungsverfahren des Zugmitteltriebs dynamische Probleme in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen sind und die eingesetzten automatischen Spanneinrichtungen bzw. Spannsysteme des Zugmitteltriebs so auszulegen sind, dass auch die gestiegenen Anforderungen hinsichtlich der Zugmittellebensdauer erfüllt werden.
Zur Entkopplung eines Zugmitteltriebs ist aus der DE 36 10 415 C2 eines Zugmitteltriebs eine Einrichtung bekannt, bei der zwischen der Antriebswelle eines Generators und der Riemenscheibe ein Freilauf eingesetzt ist. Dieser Freilauf hat die Aufgabe bei starken Verzögerungen des Zugmittels den Antrieb zwischen der Riemenscheibe und der Generatorwelle zu entkoppeln, so dass der ein großes Trägheitsmoment aufweisende Generator verzögerungsfrei weiter umlaufen kann, bis zu einem erneuten Beschleunigungszyklus des Zugmitteltriebs, bei dem wieder ein Antrieb von der Riemenscheibe auf die Generatorwelle erfolgt. Mit dieser Maßnahme wird der Schlupf zwischen Zugmittel und der Riemenscheibe verringert.
Zur Entkopplung eines Zugmitteltriebs ist gemäß der DE 196 53 386 A1 zwischen der Riemenscheibe und einer Antriebswelle eine Schraubenfeder eingesetzt, deren erstes Federende an der Riemenscheibe und deren zweites Federende an der Antriebswelle befestigt ist. Bei auftretenden Drehungleichförmig- keiten soll in der Verzögerungsphase die Schraubendrehfeder ein Weiterdrehen der Antriebswelle ermöglichen ohne nachteiligen Schlupf zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel. Die Verwendung einer Schraubendrehfeder kann zu einem Aufschwingen des Systems Riemenscheibe und Antriebs- welle führen, verbunden mit überlagerten Schwingungen, die nachteilig das Zugmittel und damit den gesamten Zugmitteltrieb beeinflussen.
Ein permanenter Schlupf zwischen dem Zugmittel und der Riemenscheibe, der insbesondere den Verschleiß erhöht, beeinflusst weiterhin das effektive Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb, was die Verwendung einer kleineren Riemenscheibe erforderlich macht, z. B. am Generator, erfordert zur Beibehaltung des Übersetzungsverhältnisses. Eine kleinere Riemenscheibe verringert aber gleichzeitig das übertragbare Drehmoment. Der Schlupf verursacht gleichzeitig eine permanente Verlustenergie, verbunden mit einer teilweise unzulässigen Erwärmung des Zugmittels und der Riemenscheibe, was den Verschleiß und die Lebensdauer des Zugmittels nachteilig beeinflusst.
Den bekannten Maßnahmen, den negativen Einfluss einer Drehungleichförmigkeit im Zugmitteltrieb durch Entkopplung zu entziehen gemeinsam, sind die aufwändigen, hohe Kosten verursachenden Konstruktionen, die gleichzeitig einen hohen Bauraum erfordern.
Zusammenfassung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Entkopplung für einen Zugmitteltrieb zu realisieren, der kostengünstig darstellbar ist, einen geringen Bauraum erfordert und ohne Aufwand bzw. Abstimmung auf die Schwin- gungseigenschaft des Zugmitteltriebes oder Antriebes einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Problemstellung ist eine Riemenscheibe vorgesehen, die einen Ringkörper bildet, der ein Planetenrad umschließt. Die Anordnung ermöglicht dabei eine Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Pla- netenrad, zum Ausgleich von Schwankungen des Zugmittels. Erfindungsgemäß bildet der Ringkörper ein Übertragungselement zwischen dem Zugmittel und dem Planetenrad, wobei die an der Riemenscheibe wirkende Zugmittelkraft den Ringkörper an dem Planetenrad hält. Aufgrund der oszillierenden bzw. schwankenden Drehmomente des Abtriebs, die vom Zugmittel auf die Riemenscheibe oder von dem Aggregat über das Planetenrad auf den Ringkörper ü- bertragen werden, stellen sich differierende Trumkräfte ein, d. h. Kräfte zwischen dem Zugtrum und Leertrum an der Riemenscheibe. Diese Kraftdifferenz verursacht eine Schwenkbewegung der Riemenscheibe. Dadurch wird das Zugmittel auf dem Trum mit steigender Riemenkraft begrenzt freigegeben, auf Kosten des weiteren Trums. Die Schwenkbewegung des Ringkörpers kompensiert eine Übertragung der Drehungleichförmigkeit auf den Aggregateantrieb.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist ebenfalls auf der Abtriebsseite eines Zugmitteltriebs anwendbar. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung den Ringkörper der Riemenscheibe zu vergrößern, beispielsweise um die Übersetzung zu dem Planetenrad zu beeinflussen, wobei sich gleichzeitig die Kontaktfläche des Zugmittels zu der Riemenscheibe vorteilhaft vergrößert. Diese Maß- nähme erhöht das übertragbare Drehmoment, wodurch der Verschleiß des Zugmittels und der Schlupf zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel verringert wird, verbunden mit einer gleichfalls abnehmenden Geräuschentwicklung.
Die Erfindung ist vorteilhaft auch in Zugmitteltrieben einsetzbar, zur Lösung der Problematik des Start-/Stopp-Quitschens, die eine weichen Ankopplung des Zugmitteltriebs an der Kurbelwellen-Riemenscheibe aufweist, als Maßnahme zur Entkopplung des Zugmitteltriebs. Dieses nachteilige, komforteinschränkende Quietschen tritt bei bekannten Lösungen auf, bei denen zwischen der Nabe und der Riemenscheibe ein aus Kunststoff hergestelltes elastisches Ringelement angeordnet ist. Beim Starten und Stoppen der Brennkraftmaschine wird jeweils eine Resonanzstelle der entkoppelten Riemenscheibe durchfahren, was zu dem besagten Quietschen aufgrund eines Zugmittelschlupfes führt. Die erfindungsgemäß gestaltete Riemenscheibe kompensiert die Ungleichförmigkeit selbst bei großen Amplituden bzw. Schwingungen des Zugmittels und kann damit die bisherige, Quietschgeräusche verursachende Riemenscheibe ersetzen, bzw. ergänzen, wenn die entkoppelte Riemenscheibe als Kurbelwellen- Riemenscheibe und die erfindungsgemäß gestaltete Riemenscheibe an Aggregaten mit großen Trägheitsmomenten, wie dem Generator, eingesetzt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche 2 bis 13.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Riemenscheibe sieht vor, dass diese einen exzentrisch zu dem starr gelagerten Planetenrad angeordneten Ringkörper aufweist. Dieser Aufbau ermöglicht bei auftretenden Schwankungen des Zug- mittels, die durch eine Drehungleichförmigkeit hervorgerufen werden, eine selbsttätige, freie Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Planetenrad.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Achsabstand zwischen den Mittelpunkten bzw. den Drehachsen des Ringkörpers und des Planetenrades fixiert ist. Dazu eignet sich beispielsweise eine Lasche, in der beide Bauteile gelagert sind, wobei die Lasche eine Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Planetenrad ermöglicht. Der fixierte Achsabstand erhöht vorteilhaft die Flächenpressung zwischen dem Planetenrad und dem Ringkörper in einer Kontaktzone dieser Bauteile, d. h. zwischen einer Mantelfläche des Planetenrades und einer Innenwandung des Ringkörpers, unabhängig von der Vorspannung des Zugmittels und deren Dynamik. Die Fixierung zwischen diesen Bauteilen mittels einer Lasche kann dabei an einer oder an beiden Stirnseiten der Riemenscheibe vorgenommen werden.
Die Erfindung schließt weiterhin die Verwendung eines Freilaufs ein, wobei dieses Bauteil in der Riemenscheibe vorzugsweise zwischen dem Ringkörper oder dem Planetenrad angeordnet ist. Der Freilauf kann dabei mit der erfindungsgemäßen Maßnahme, den Ringkörper gegenüber dem Planetenrad schwenkbar anzuordnen, kombiniert werden, so dass sich Vorteile aus beiden Einzellösungen in einer Riemenscheibe verbinden lassen. Neben der Schwenkbewegung der Riemenscheibe aufgrund der Zugmittelschwankungen wirkt der Freilauf ergänzend oder unterstützend, um ein gezieltes Abkoppeln bei einer Drehungleichförmigkeit zu ermöglichen. Diese Kombination eignet sich beispielsweise für ein Aggregat mit einem hohen Trägheitsmoment, um bei auftretenden Verzögerungen in dem Zugmitteltrieb ein wirksames Abkoppeln zu erreichen, was sich vorteilhaft auf die Zugmittelbeanspruchung bzw. Le- bensdauer des Zugmittels auswirkt.
Die Kontaktfläche bzw. Eingriffsfläche zwischen dem Planetenrad und dem Ringkörper kann erfindungsgemäß zur Verbesserung der Momentenübertragung formschlüssig, vorzugsweise als Verzahnung gestaltet werden. Zur Er- zielung einer effektiven kraftschlüssigen Drehmomentübertragung eignet sich ebenfalls ein Keilprofil, ein Poly-V-Profil oder eine beliebige andere formschlüssige Profilierung.
Für die erfindungsgemäße Riemenscheibe ist ein Übersetzungsverhältnis von = 1 , 2 zu 1 zwischen Ringkörper und dem Planetenrad vorgesehen. Entsprechend ist der Innendurchmesser des Ringkörpers größer ausgelegt als der Außendurchmesser des Planetenrades. Ein hohes Übersetzungsverhältnis mit einem vergrößerten Durchmesser des Ringkörpers vergrößert gleichzeitig die Kontaktfläche des Ringkörpers am Zugmittel, wodurch das übertragbare Dreh- moment erhöht und der Schlupf und damit der Zugmittelverschleiß sowie die Geräuschentwicklung verringert werden.
Die Erfindung schließt weiterhin eine unterstützende Einflussnahme auf die Zugmittelschwankungen bzw. Amplituden bei auftretenden Drehungleichför- migkeiten ein. Dazu eignet sich beispielsweise eine am Zugmittel im Bereich der erfindungsgemäßen Riemenscheibe an dem Ringkörper federnd abgestützte Laufrolle, die mit einer zusätzlichen Dämpfung gelagert ist. Mit dieser Maßnahme kann beispielsweise in Betriebszuständen des Zugmitteltriebs mit großen Änderungen der Zugmittelkraft die Schwenkbewegung des Ringkörpers der erfindungsgemäßen Riemenscheibe beeinflusst werden.
Alternativ zu einer separaten federnd am Zugmittel abgestützten Laufrolle schließt die Erfindung ebenfalls ein unmittelbar an der Lasche angreifendes Federmittel ein, das die Drehpunkte bzw. Drehachsen des Ringträgers sowie des Planetenrades verbindet.
Diese vorgeschlagenen Dämpfungsmaßnahmen eignen sich insbesondere zur Abkoppelung des Zugmitteltriebs im Bereich der Kurbelwellen-Riemenscheibe um ein Drehmoment großer Ungleichförmigkeit und großer Amplituden zu kompensieren. Die zuvor aufgezeigten Maßnahmen bewirken eine ausreichend große, im Bereich der Kurbelwelle erforderliche Dämpfung. Besonders geeignet ist dazu eine Festkörperreibung, bei der die Schwenkbewegung der Rie- menscheibe nur dann auftritt, in der sie benötigt wird.
Die Erfindung schließt weiterhin die Verwendung einer zusätzlichen Umlenkrolle ein, die zur Kürzung des Zugmittels vorgesehen ist. Dieses Bauteil kann ebenfalls genutzt werden, um die erfindungsgemäße Charakteristik des Ent- kopplungssystems zu beeinflussen. Dazu bietet es sich an, die zusätzliche Umlenkrolle mit einer Dämpfung versehen federnd zu lagern. Weiterhin kann eine derartige zusätzliche Umlenkrolle jedem Zugmitteltrum zugeordnet werden, das mit der erfindungsgemäßen Riemenscheibe verbunden ist.
Um die Einflußnahme der Erfindung weiterhin zu verbessern schließt die Erfindung eine profilierte Riemenscheibe ein, die formschlüssig in ein entsprechend gestaltetes Zugmittel eingreift.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von insgesamt fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in einem Querschnitt die erfindungsgemäße Riemenschei- be; Figur 2 die Riemenscheibe gemäß Figur 1 mit einer Lasche, die zwischen dem Drehpunkt des Ringkörpers und des Planetenrades angeordnet ist;
Figur 3 eine erfindungsgemäße Riemenscheibe, die mit einer federnd und gedämpft an dem Zugmittel abgestützten Laufrolle zusammenwirkt;
Figur 4 ein unmittelbar an der Lasche gemäß Figur 2 angreifendes Federmittel;
Figur 5 einen Ausschnitt eines Zugmitteltriebs, bei dem versetzt zu der erfindungsgemäßen Riemenscheibe an dem Zugmittel eine Laufrolle kraftschlüssig abgestützt ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe 1a, die als ein Hohlrad gestaltet ein Planetenrad 2 umschließt. An einer Mantelfläche 4 der Riemenscheibe 1a ist ein Zugmittel 3 geführt, dass weitere Riemenscheiben des Antriebs sowie des Abtriebs, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Generators oder einer Wasserpumpe eines in Figur 1 nicht weiter abgebildeten Zugmitteltriebs einschließt. Beide Enden des Zugmittels 3 sind mit übereinstimmend ausgerichteten Pfeilen versehen, die in einer von der Riemenscheibe 1 a abgewandten Richtung zeigen. Die Pfeilrichtung verdeutlicht, dass die im Zugmittel 3 auftretenden Kräfte wechseln, entsprechend einer Drehungleichförmigkeit in Zugmitteltrieben, deren Antrieb durch eine Hubkolbenbrennkraft- maschine erfolgt. Die Drehungleichförmigkeit führt zu einem hochfrequenten Lastwechsel bzw. zu Wechseldrehmomenten, wodurch zwischen zwei Riemen- Scheiben des Zugmittels 3 große Schwingungsamplituden auftreten, die das Zugmittel 3 beanspruchen. Die erfindungsgemäße Gestaltung der Riemenscheibe 1a kompensiert Schwankungen des Zugmittels 3, in dem ein Ringkörper 5 der Riemenscheibe 1 a sich relativ zu dem Planetenrad 2 ausweichen bzw. verdrehen kann. Das drehstarre beispielsweise mit dem Rotationskörper eines Generators verbun- dene Planetenrad 2 ist dazu exzentrisch zu dem Ringkörper 5 angeordnet. Eine derartige Riemenscheibe 1a vermeidet eine Übertragung der Drehungleichförmigkeit von dem Zugmittel 3 auf das Planetenrad 2, in dem der Ringkörper 5 über eine Innenwandung 6 an einer Mantelfläche 7 des Planetenrades 2 abrollen kann und dabei einen gewissen Freiheitsgrad gegenüber dem Planetenrad 2 besitzt. Durch Schwankungen des vom Zugmittel 3 auf die Riemenscheibe 1a oder umgekehrt zu übertragenden Drehmomente entsteht eine sich zeitgleich ändernde Differenz der Kräfte in den Trums des Zugmittels 3, die mit der Riemenscheibe 1a verbunden sind. Die Kraftdifferenz verursacht die durch den Doppelpfeil gekennzeichnete Schwenkbewegung des Ringkör- pers 5. Dadurch wird mit steigender Zugmittelkraft in einem Trum eine Trumlänge freigegeben auf Kosten des zugehörigen anderen Trums. Die Schwenkbewegung verhindert wirksam eine Übertragung der Drehungleichförmigkeit von dem Zugmittel 3 auf das Planetenrad 2.
Die Erfindung ist ebenfalls anwendbar für eine Riemenscheibe, bei der ein Antrieb von dem Planetenrad 2 mittels des schwenkbaren Ringkörpers 5 auf das Zugmittel 3 erfolgt. Der Aufbau der Riemenscheibe 1a erfordert einen Innendurchmesser ,,dr '" des Ringkörpers 5, der einen Außendurchmesser „Dp" des Planetenrades 2 übertrifft. Diese Durchmesserabstimmung, die gleichzeitig die Übersetzung zwischen den Bauteilen Ringkörper 5 und Planetenrad 2 bestimmt, erfolgt abhängig von den jeweiligen Erfordernissen. In Abhängigkeit vom Durchmesser des Ringkörpers 5 wird die Kontaktfläche 8 zwischen dem Zugmittel 3 und der Mantelfläche 4 des Ringkörpers 5 bestimmt und gleichzeitig das übertragbare Drehmoment zwischen dem Zugmittel 3 und dem Ringkör- per 5. Der Ringkörper 5 ist über eine Kontaktzone 9 an dem Planetenrad 2 abgestützt. Synchron zu einer Schwenkbewegung des Ringkörpers 5 verändert sich die Lage der Kontaktzone 9, ohne Einfluss auf deren Größe. Eine effektive Drehmomentenübertragung zwischen dem Ringkörper 5 und dem Planetenrad 2 erfolgt, in dem diese Bauteile an der Innenwandung 6 bzw. der Mantelfläche 7 profiliert sind. Dazu eignet sich vorzugsweise eine Verzahnung. Gleichfalls kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zugmittel 3 und der Mantelfläche 4 des Ringkörpers 5 vorgesehen werden, wozu sich beispielsweise eine Keil- oder Poly-V-Profilierung eignet.
In den weiteren Figuren 2 bis 5 sind Varianten von Riemenscheiben dargestellt, deren Aufbau weitestgehend übereinstimmt mit der Riemenscheibe 1a gemäß Figur 1. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugsziffern gemäß Figur 1 versehen, zu deren Beschreibung auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen werden kann.
Die Figur 2 zeigt die Riemenscheibe 1b, bei der eine Drehachse 10 des Ringkörpers 5 mit der Drehachse 11 des Planetenrades 2 über eine Lasche 12 ver- bunden sind. Diese Maßnahme gewährleistet einen fixierten Achsabstand „a" zwischen den Drehachsen 10, 11 , wodurch sich eine erhöhte Flächenpressung in der Kontaktzone 9 zwischen dem Planetenrad 2 und dem Ringkörper 5 einstellt. Die Lasche 12 kann dabei einseitig oder beidseitig der Riemenscheibe 1 b angeordnet sein und vorzugsweise in Verbindung einer Abstützung oder Lagerung der gesamten Riemenscheibe 1 b.
Die Riemenscheibe 1c gemäß Figur 3 weist ein dem Planetenrad 2 zugeordneten Freilauf 13 auf. Der Freilauf 13 kann unterstützend bzw. ergänzend zu der erfindungsgemäßen Riemenscheibe 1c eingesetzt werden, deren Ringkör- per 5 zum Planetenrad 2 schwenkbar angeordnet ist. Der in einem kreisringförmigen Einbauraum eingesetzte Freilauf 13 stützt sich innenseitig an einer Welle 14, beispielsweise einer Generatorantriebswelle ab und außenseitig an einer Aufnahmebohrung des Planetenrades 2. Der Riemenscheibe 1 c ist weiterhin eine Laufrolle 15 zugeordnet, die entweder unmittelbar an der Mantelflä- ehe 4 des Ringkörpers 5 der Riemenscheibe 1c anliegt oder außenseitig an dem Zugmittel 3 abgestützt ist. Die über ein Federmittel 16, beispielsweise eine Druckfeder kraftschlüssig mit der Riemenscheibe 1c mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehende Laufrolle 15 hat die Aufgabe, auf die Charakteristik des Systems in Bezug auf die Schwenkbewegung des Ringkörpers 5 Einfluss zu nehmen. Das Federmittel 16 kann eine Dämpfung einschließen.
Alternativ zu Figur 3 ist die Riemenscheibe 1d gemäß Figur 4 mit einem an der Lasche 12 angreifenden Federmittel 17 versehen. Die Anlenkung dieses auch mit einer Dämpfung versehenen Federmittels 17 kann im Bereich des Drehpunktes 10 des Ringkörpers 5 erfolgen. Die Lasche 12 folgt der Schwenkbewegung des Ringkörpers 5, wobei die Drehachse 10 sich mit einem Radius, der dem Abstand „a" gemäß Figur 2 entspricht, um die Drehachse 11 des Plane- tenrades 2 verschwenkt.
In Figur 5 ist versetzt zu der Riemenscheibe 1 e eine an dem Zugmittel 3 abgestützte Laufrolle 18 vorgesehen. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen die Vorspannung des Zugmittels 3 erhöhenden Anlage ist die Laufrolle 18 mit einem entsprechend angeordneten Federmittel 19 versehen.
Bezugszahlenliste
a Riemenscheibe b Riemenscheibe c Riemenscheibe d Riemenscheibe e Riemenscheibe
Planetenrad
Zugmittel
Mantelfläche
Ringkörper
Innenwandung
Mantelfläche
Kontaktfläche
Kontaktzone 0 Drehachse 1 Drehachse 2 Lasche 3 Freilauf 4 Welle 5 Laufrolle 6 Federmittel 7 Federmittel 8 Laufrolle 9 Federmittel

Claims

Patentansprüche
1. Riemenscheibe, die als ein Übertragungselement zwischen einer Antriebswelle eines Aggregates und einem Zugmittel (3) eines Zugmitteltriebs eingesetzt ist, zur Entkopplung bzw. zum Ausgleich einer von einem Antrieb in das Zugmittel (3) eingeleiteten Drehungleichförmigkeit, wobei die Riemenscheibe (1a bis 1d) einen Ringkörper (5) aufweist, der ein Planetenrad (2) umschließt und diese Anordnung eine Schwenkbewegung des Ringkörpers (5) gegenüber dem Planetenrad (2) ermöglicht.
2. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei der Ringkörper (5) der Riemeπ- scheibe (1a bis 1e) exzentrisch zu dem Planetenrad (2) angeordnet ist.
3. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei ein Achsabstand „a" zwischen Drehachsen (10, 11 ) des Ringkörpers (5) und des Planetenrades (2) fixiert ist.
4. Riemenscheibe nach Anspruch 3, wobei an zumindest einer Stirnseite der Riemenscheibe (1a bis 1e) eine die Drehachsen (10, 11 ) des Ringkörpers (5) und des Planetenrades (2) verbindende Lasche (12) vorgesehen ist.
5. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei dem Planetenrad (2) oder dem Ringkörper (5) der Riemenscheibe (1a bis 1e) ein Freilauf zugeordnet ist.
6. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei zur Kraftübertragung das Planetenrad (2) mit einer Mantelfläche (7) in einer Kontaktzone (9) an einer Innenwandung (6) des Ringkörpers (5) anliegt.
7. Riemenscheibe nach Anspruch 6, wobei die Kontaktzone (9) zwischen dem Planetenrad (2) und dem Ringkörper (5) als eine Verzahnung ausgebildet ist, oder eine beliebige Profilierung aufweist.
8. Riemenscheibe nach Anspruch 6, wobei die Kontaktzone (9) als ein Keilprofil gestaltet ist.
9. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei ein Innendurchmesser „dr" des Ringkörpers (5) einen Außendurchmesser „Dp" des Planetenrades (2) um den Faktor 1 ,2 größer ausgelegt ist.
10. Riemenscheibe nach Anspruch 4, bei der die Lasche (12) mit einem im Bereich der Drehachse (10) angreifenden Federmittel (17) und Dämpfung versehen ist.
11. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei die Riemenscheibe (1c) mit einer unmittelbar an dem Ringkörper (5) oder an dem Zugmittel (3) im Bereich des Ringkörpers (5) abgeordneten Laufrolle (15) zusammenwirkt, die mittels eines Federmittels (16) und einer Dämpfung kraft- schlüssig abgestützt ist.
12. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei an dem Zugmittel (3) versetzt zu der Riemenscheibe (1d) eine Laufrolle (18) kraftschlüssig abgestützt ist.
13. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , wobei eine Mantelfläche (4) des Ringkörpers (5) profiliert gestaltet ist, die formschlüssig mit einem entsprechend profilierten Zugmittel (3) in Eingriff steht.
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