WO2011124193A1 - Kurbelwellenriemenscheibe - Google Patents

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WO2011124193A1
WO2011124193A1 PCT/DE2011/000254 DE2011000254W WO2011124193A1 WO 2011124193 A1 WO2011124193 A1 WO 2011124193A1 DE 2011000254 W DE2011000254 W DE 2011000254W WO 2011124193 A1 WO2011124193 A1 WO 2011124193A1
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freewheel
crankshaft
ramp
crankshaft pulley
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Peter Greb
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D43/2022—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with at least one part moving axially between engagement and disengagement
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D47/04—Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the following sets of groups: F16D1/00 - F16D9/00, F16D11/00 - F16D23/00, F16D25/00 - F16D29/00, F16D31/00 - F16D39/00, F16D41/00 - F16D45/00 of which at least one is a freewheel

Definitions

  • German patent application DE 195 35 889 A1 discloses a one-way clutch is known, which is arranged between a pulley and a shaft.
  • the known overrunning clutch is suitable for driving a generator and is part of a pulley, which serves to drive the generator.
  • By using the one-way clutch an internal damping is made possible, so that the torque transmission of the traction mechanism is improved.
  • European Patent EP 0 980 479 B1 discloses a belt drive system having a generator clutch freewheel clutch comprising a torsion coil spring and a one-way clutch mechanism. As a result, the driving torques of the generator pulley can be transmitted to a hub yielding. In addition, the generator pulley can be uncoupled from the hub in one direction.
  • German patent DE 196 36 628 C1 a freewheel with a clamping body is known, which is formed by a circumferentially extending gap, elastically deformed coil spring.
  • European Patent EP 0 782 674 B1 discloses a crank-shaft decoupler with a directionally switched clutch which serves to selectively transmit rotational forces between a mounting hub and a pulley.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2005 029 351 A1 discloses a drive wheel for driving an auxiliary unit of an internal combustion engine with a damping device.
  • the object of the invention is to provide a space-neutral solution for a decoupled from the crankshaft crankshaft pulley according to the preamble of claim 1.
  • the crankshaft pulley according to the invention should in particular a start-stop operation, a stationary climate and generator operation, preferably with a pulse starting possibility including Kurbelwellentilger, and / or damping of rotational irregularities in the belt drive, allow.
  • a crankshaft pulley for transmitting a torque between a crankshaft and a belt drive, with a pulley freewheel, characterized in that the pulley freewheel in the crank pulley with a is combined by an actuated clutch operable clutch, through which the pulley freewheel can be bridged.
  • the pulley freewheel is designed to lock when the crankshaft is rotating in the forward direction of rotation.
  • the direction of forward rotation of the crankshaft is, for example, referred to as the forward direction of rotation when the crankshaft is driven by an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the pulley freewheel has a reverse direction. In the opposite direction of rotation of the freewheel acts.
  • a preferred embodiment of the crankshaft pulley is characterized in that the coupling is designed positively.
  • the clutch is preferably designed as a dog clutch with two clutch partners, which are brought into positive engagement with each other for torque transmission. To generate the positive connection, one of the coupling partners is preferably moved in the axial direction toward the other coupling partner in order to connect the two coupling partners in a rotationally fixed manner to one another.
  • crankshaft pulley is characterized in that the clutch is actuated by a ramp mechanism.
  • the ramp mechanism is operated, for example, when the pulley or a pulley track rotates in the reverse direction.
  • the ramp mechanism via the actuating freewheel to a fixed housing part can be connected or connected.
  • the stationary housing part is preferably a crankcase in the engine compartment of the motor vehicle.
  • crankshaft pulley is characterized in that the ramp mechanism has at least one plateau with a shoulder to a maximum of the ramp.
  • the ramp with the ramp valley and the plateau with the shoulder are preferably arranged in the circumferential direction in a recurring order.
  • crankshaft pulley is characterized in that the coupling is designed to be self-opening by the spring device. With the help of the ramp mechanism, the clutch is closed at least for the duration of a startup process for starting the internal combustion engine.
  • crankshaft pulley comprises a coupling ring which, with the aid of pretensioned ten leaf springs is connected to a pulley track.
  • the leaf springs represent the previously described spring device.
  • FIG. 1 shows a crankshaft pulley according to the invention in a first longitudinal section
  • FIG. 2 shows the crankshaft pulley from FIG. 1 in a second longitudinal section
  • FIGS. 1 to 3 show a crankshaft pulley 1 according to the invention in various sectional views.
  • the crankshaft pulley 1 includes a pulley track 2, which is also referred to as a pulley or belt track for a short time and serves to couple a belt (not shown) of a belt drive to a belt starter generator and, alternatively, additionally to an air conditioning compressor.
  • the crankshaft pulley 1 is attached to a crankshaft 4 of a motor vehicle by means of a central screw 5, which is also referred to as a crankshaft screw.
  • the crankshaft 4 is driven by an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine.
  • the freewheel inner ring has radially outer bearing races for different rolling elements of a bearing device 20.
  • the bearing device 20 is designed as a combined roller / ball bearings, by which a freewheel outer ring 22 is rotatably mounted on the central screw 5 and the crankshaft 4.
  • freewheel rollers 23 of the pulley freewheel 8 are arranged in the radial direction between the freewheel inner ring 18 and the freewheel outer ring.
  • the pulley freewheel 8 is preferably designed as a roller freewheel with a locking direction and a freewheeling direction.
  • the pulley track 2 can be driven via the pulley freewheel 8 in the reverse direction. In the opposite direction of rotation opens the pulley freewheel 8, so that no torque can be transmitted. With the clutch 10, the pulley freewheel 8 can be bridged.
  • a flange 24 extends radially outward.
  • a Tilgerflansch 26 is fastened by means of rivet connection elements 25, which extends from the rivet connection element 25 radially outwardly.
  • the Tilgerflansch 26 passes radially outward into a hollow cylinder section 27, which is arranged parallel to the axis of rotation of the crankshaft pulley 1.
  • the absorber mass 14 is mounted with the interposition of a rubber track 28.
  • the other ends of the leaf springs 36 are fastened to the coupling ring 34 by means of rivet connection elements 38.
  • the leaf springs 36 provide a rotationally fixed connection between the coupling ring 34 and the pulley track 2.
  • the leaf spring members 36 allow axial movement of the coupling ring 34 relative to the pulley track 2 in the axial direction.
  • the support of the axial force on the crankcase 50 is not critical, since the relevant components do not rotate relative to each other in this state.
  • a relatively weak (not shown) additional spring may be provided which slightly pushes a ramp disc of the ramp mechanism 40 in normal operation away from the crankcase 50 in order to avoid drag losses.
  • the dog clutch 10 tooth on tooth or claw is on claw, it closes under biasing force of the spring means 35 in a renewed forward rotation of the pulley track 2. Otherwise, the dog clutch 10 is closed directly upon actuation of the operating freewheel 45 via the ramp mechanism 40, so that the
  • Internal combustion engine can be started via the belt drive from the starter generator.
  • the ramp mechanism 40 comprises, as is indicated in greatly simplified form in FIG. 4, a ramp with a ramp valley and a ramp plateau, which is offset slightly downwards relative to the maximum of the ramp.
  • the ramp plateau drops steeply into the following Rampental.
  • the group Rampental, ramp, heel, Rampenplateau can also be several times distributed over the circumference provided on the ramp mechanism.
  • the pressure piece 39 In the operating states of generator operation and stationary air conditioning, the pressure piece 39 is held as a counter partner of the ramp mechanism 40 by the biasing force of the spring means 35 in the ramp valley. In a reverse rotation of the pulley track 2, the pressure piece 39 is moved along the ramp and performs an axial movement. At the end of the ramp, the pressure piece 39 is moved by the spring means 35 to the slightly lower ramp plateau. The heel prevents unwanted slippage or retraction along the ramp.
  • the starter generator is rotated in the opposite direction, so that the internal combustion engine can be started. Due to torsional vibrations, the pressure piece 39 can rotate with respect to the ramp part away from the ramp, since the actuating freewheel 45 prevents the pressure piece 39 from entraining the ramp part by friction. Torsional vibrations in the other direction cause the pressure piece 39 entrains the ramp part due to friction. As a result, the pressure piece 39 moves along the Rampenplateaus to the end. There it is pressed by the spring device 35 back into the Rampental and opens the dog clutch.
  • the length of the ramp plateau is designed in dependence on the number and the size of the torsional vibrations, which are known for example from simulations of tests, so that the dog clutch 10 remains securely meshed, at least for the duration of the starting process.
  • the pressure piece 39 is moved due to torsional vibrations further up to the Rampental.
  • the internal combustion engine When the internal combustion engine is running, it can transmit torque via the pulley freewheel 8 to the pulley track 2 and thus to the starter generator connected thereto for charging the battery. Rotationsuniformity of the internal combustion engine are thereby damped in that the pulley freewheel 8 transmits only the acceleration phases of the rotational irregularities, but in the deceleration phases is overtaken by the inertia of the belt drive.
  • This operating state is also referred to as generator operation.
  • FIG. 4 shows various operating modes I to IV of the crankshaft pulley 1 from FIGS. 1 to 3 as a linear model.
  • the ramp mechanism 40 In stationary climate mode I, the ramp mechanism 40 is held by the spring 35 in the ramp valley and taken with the pulley 2. Through the pulley freewheel 8, the crankshaft 4 stops when the internal combustion engine is switched off. The pulley freewheel 8 and the operating freewheel 45 overtake.
  • a combustion starter III takes the starter generator through the closed dog clutch 10, the crankshaft 4 with.
  • On-the-fly rotational irregularities cause the ramp mechanism 40 to lead in blocks to the end of the ramp plateau.
  • the dog clutch 10 spurts out again, that is, the clutch partners are released from their engagement.
  • the biasing force of the spring 35 is chosen so large that occurring during operation Reibwertschwankept be compensated.
  • the internal combustion engine which is also referred to as a combustor, takes the pulley 2 and thus, via the pulley freewheel 8, the starter generator during acceleration. If the combustor retards, the pulley freewheel 8 makes it possible for the pulley 2 and the towed ramp mechanism 40 to be overtaken.
  • the belt pulley freewheel 8 dampens vibrations in the belt drive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Riemenscheibenfreilauf. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Riemenscheibenfreilauf in der Kurbelwellenriemenscheibe mit einer durch einen Betätigungsfreilauf betätigbaren Kupplung kombiniert ist, durch die der Riemenscheibenfreilauf überbrückt werden kann.

Description

Kurbelwelienriemenscheibe
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwelienriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Riemenscheibenfreilauf.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 35 889 A1 ist eine Freilaufkupplung bekannt, die zwischen einer Riemenscheibe und einer Welle angeordnet ist. Die bekannte Freilaufkupplung eignet sich zum Antrieb eines Generators und ist Bestandteil einer Riemenscheibe, die zum Antrieb des Generators dient. Durch den Einsatz der Freilaufkupplung wird eine Eigendämpfung ermöglicht, so dass die Drehmomentübertragung des Zugmitteltriebs verbessert wird. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 980 479 B1 ist ein Riemenantriebssystem mit einer Generatorverbindungsfreilaufkupplung bekannt, die eine Torsionswickelfeder und einen Einweg-Kupplungsmechanismus umfasst. Dadurch können die Antriebsdrehmomente der Generator-Riemenscheibe auf eine Nabe nachgiebig übertragen werden. Darüber hinaus kann die Riemenscheibe des Generators von der Nabe in eine Richtung abgekoppelt werden. Aus der deutschen Patentschrift DE 196 36 628 C1 ist ein Freilauf mit einem Klemmkörper bekannt, der durch eine sich in Umfangsrichtung eines Spalts erstreckende, elastisch verformte Spiralfeder gebildet ist. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 782 674 B1 ist ein Kurbel- wellenentkuppler mit einer richtungsgeschalteten Kupplung bekannt, die dazu dient, selektiv Rotationskräfte zwischen einer Einbaunabe und einer Riemenscheibe zu übertragen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 029 351 A1 ist ein Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine mit einer Dämpfungseinrichtung bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bauraumneutrale Lösung für eine von der Kurbelwelle abkoppelbare Kurbelwelienriemenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen. Dabei soll die erfindungsgemäße Kurbelwelienriemenscheibe insbesondere einen Start- Stopp-Betrieb, einen Standklima- und Generatorbetrieb, vorzugsweise mit einer Impulsstartmöglichkeit inklusive Kurbelwellentilger, und/oder Dämpfungen von Drehungleichförmigkeiten im Riementrieb, ermöglichen.
Die Aufgabe ist bei einer Kurbelwelienriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Riemenscheibenfreilauf, dadurch gelöst, dass der Riemenscheibenfreilauf in der Kurbelwelienriemenscheibe mit einer durch einen Betätigungsfreilauf betätigbaren Kupplung kombiniert ist, durch die der Riemen- scheibenfreilauf überbrückt werden kann. Der Riemenscheibenfreilauf ist zum Beispiel so ausgelegt, dass er sperrt, wenn sich die Kurbelwelle in Vorwärtsdrehrichtung dreht. Als Vor- wärtsdrehrichtung wird zum Beispiel die Antriebsdrehrichtung der Kurbelwelle bezeichnet, wenn die Kurbelwelle durch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetrieben ist. Der Riemenscheibenfreilauf hat eine Sperrrichtung. In der entgegengesetzten Drehrichtung wirkt der Freilauf. Durch die Erfindung wird eine kompakte Kurbelwellenriemenscheibe geschaffen, die den Einsatz eines Startergenerators und die Funktion einer Standklimatisierung ermöglicht, in welcher der Startergenerator die Kurbelwelle antreibt. Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, dass sie keine separate Energieversorgung oder An- steuerung einer Aktorik benötigt. Die Kurbelwellenriemenscheibe kann aufgrund ihrer Gestaltung zwei Grundzustände einnehmen. Der erste Grundzustand deckt die Betriebszustände Generatorbetrieb und Standklimatisierung ab. Der zweite Grundzustand dient zum Start des Verbrennungsmotors. Im ersten Grundzustand ist die Riemenscheibenspur beziehungsweise Riemenscheibe oder Riemenspur über den Riemenscheibenfreilauf mit der Kurbelwelle verbunden. Durch die Entkopplung in der Freilaufrichtung des Riemenscheibenfreilaufs kann von der Riemenscheibe oder Riemenscheibenspur kein Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen werden, wenn diese von dem Startergenerator über den Riementrieb angetrieben wird. Am Riementrieb ist zusätzlich ein Klimakompressor angeschlossen, so dass der Betriebszustand Standklimatisierung dargestellt werden kann. Um die Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, im zweiten Grundzustand zu starten, wird der Riemenscheibenfreilauf mit der Kupplung überbrückt, damit der Startergenerator ein Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung formschlüssig ausgeführt ist. Die Kupplung ist vorzugsweise als Klauenkupplung mit zwei Kupplungspartnern ausgeführt, die zur Drehmomentübertragung formschlüssig miteinander in Eingriff gebracht werden. Zum Erzeugen des Formschlusses wird vorzugsweise einer der Kupplungspartner in axialer Richtung auf den anderen Kupplungspartner zu bewegt, um die beiden Kupplungspartner drehfest miteinander zu verbinden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung durch einen Rampenmechanismus betätigbar ist. Der Rampenmechanismus wird zum Beispiel dann betätigt, wenn sich die Riemenscheibe beziehungsweise eine Riemenscheibenspur in Rückwärtsdrehrichtung dreht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus über den Betätigungsfreilauf an ein feststehendes Gehäuseteil anbindbar beziehungsweise angebunden ist. Bei dem feststehenden Gehäuseteil handelt es sich vorzugsweise um ein Kurbelgehäuse im Motorraum des Kraftfahrzeugs.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus mindestens eine Rampe mit einem Rampental aufweist. Der Rampenmechanismus umfasst vorzugsweise mehrere Rampen, die in Um- fangsrichtung gleichmäßig verteilt sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus mindestens ein Plateau mit einem Absatz zu einem Maximum der Rampe aufweist. Die Rampe mit dem Rampental und das Plateau mit dem Absatz sind vorzugsweise in Umfangsrichtung in wiederkehrender Reihenfolge angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung durch eine Federeinrichtung in eine geöffnete Stellung vorgespannt ist. Im Standklimabetrieb oder Generatorbetrieb ist die Kupplung geöffnet. Zum Starten der Brennkraftmaschine über den Startergenerator wird die Kupplung zumindest für die Dauer des Startvorgangs geschlossen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung durch die Federeinrichtung selbst öffnend ausgeführt ist. Mit Hilfe des Rampenmechanismus wird die Kupplung mindestens für die Dauer eines Startvorgangs zum Starten der Brennkraftmaschine geschlossen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung an einem beziehungsweise dem feststehenden Gehäuseteil abgestützt ist. Bei dem feststehenden Gehäuseteil handelt es sich vorzugsweise um das Kurbelgehäuse im Motorraum des Kraftfahrzeugs.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung einen Kupplungsring umfasst, der mit Hilfe von vorgespann- ten Blattfedern an eine Riemenscheibenspur angebunden ist. Die Blattfedern stellen die vorab beschriebene Federeinrichtung dar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe in einem ersten Längsschnitt;
Figur 2 die Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 1 in einem zweiten Längsschnitt;
Figur 3 die Kurbelwellenriemenscheibe aus den Figuren 1 und 2 im Querschnitt und
Figur 4 die Darstellung von verschiedenen Betriebsmodi der Kurbelwellenriemenscheibe aus den Figuren 1 bis 3 als Linear-Modell.
In den Figuren 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe 1 in verschiedenen Schnittansichten dargestellt. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Riemenscheibenspur 2, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird und dazu dient, einen (nicht dargestellten) Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und alternativ zusätzlich mit einem Klimakompressor zu koppeln. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist mit Hilfe einer Zentralschraube 5, die auch als Kurbelwellenschraube bezeichnet wird, an einer Kurbelwelle 4 eines Kraftfahrzeugs angebracht. Die Kurbelwelle 4 ist durch eine Brennkraftmaschine angetrieben, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ein Riemenscheibenfreilauf 8, eine Kupplung 10 und eine Drehschwingungsdämpfungseinrich- tung 12 integriert, die eine Tilgermasse 14 umfasst. Die Kupplung 10 ist formschlüssig als Klauenkupplung ausgeführt. Über die Kupplung 10 kann der Riemenscheibenfreilauf 8 überbrückt werden, um die Riemenscheibenspur 2 bedarfsabhängig mit der Kurbelwelle 4 zu verbinden. Die Zentralschraube 5 umfasst einen Schraubenkopf 16, von dem ein Schraubenschaft 17 mit einem Gewinde ausgeht. Der Schraubenschaft 17 ist in ein zentrales Gewindesackloch der Kurbelwelle 4 eingeschraubt. Ein Freilaufinnenring 18 des Riemenscheibenfreilaufs 8 ist mit Hilfe der Zentralschraube 5 fest mit der Kurbeiwelle 4 verbunden. Der Freilaufinnenring weist radial außen Lagerlaufbahnen für verschiedene Wälzkörper einer Lagereinrichtung 20 auf. Die Lagereinrichtung 20 ist als kombiniertes Rollen-/Kugellager ausgeführt, durch das ein Freilaufaußenring 22 auf der Zentralschraube 5 beziehungsweise der Kurbelwelle 4 drehbar gelagert ist.
In axialer Richtung benachbart zu der Lagereinrichtung 20 sind in radialer Richtung zwischen den Freilaufinnenring 18 und den Freilaufaußenring 22 Freilaufrollen 23 des Riemenscheibenfreilaufs 8 angeordnet. Der Riemenscheibenfreilauf 8 ist vorzugsweise als Rollenfreilauf mit einer Sperrrichtung und einer Freilaufrichtung ausgeführt. Die Riemenscheibenspur 2 kann über den Riemenscheibenfreilauf 8 in dessen Sperrrichtung angetrieben werden. In der entgegengesetzten Drehrichtung öffnet der Riemenscheibenfreilauf 8, so dass kein Drehmoment übertragen werden kann. Mit der Kupplung 10 kann der Riemenscheibenfreilauf 8 überbrückt werden.
Von dem Freilaufinnenring 18 erstreckt sich ein Flansch 24 radial nach außen. An dem Flansch 24 des Freilaufinnenrings 18 ist mit Hilfe von Nietverbindungselementen 25 ein Tilgerflansch 26 befestigt, der sich von dem Nietverbindungselement 25 radial nach außen erstreckt. Der Tilgerflansch 26 geht radial außen in einen Hohlzylinderabschnitt 27 über, der parallel zur Drehachse der Kurbelwellenriemenscheibe 1 angeordnet ist. An dem Hohlzylinderabschnitt 27 des Tilgerflanschs 26 ist unter Zwischenschaltung einer Gummispur 28 die Tilgermasse 14 angebracht.
Die Kupplung 10 umfasst einem ersten Kupplungspartner 31 , der formschlüssig mit einem zweiten Kupplungspartner 32 verbindbar ist, um eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungspartnern 31 , 32 zu ermöglichen. Der erste Kupplungspartner 31 ist an dem Flansch 24 des Freilaufinnenrings 18 befestigt. Der zweite Kupplungspartner 32 ist als Kupplungsring 34 ausgeführt und in axialer Richtung relativ zu dem ersten Kupplungspartner 31 bewegbar, um den zur Drehmomentübertragung erforderlichen Formschluss herzustellen oder aufzuheben. Der Kupplungsring 34 ist durch eine Federeinrichtung 35 in seine Öffnungsstellung vorgespannt, in der kein Drehmoment zwischen den Kupplungspartnern 31 , 32 übertragen wird. Die Federeinrichtung 35 umfasst mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Blattfedern 36, die jeweils mit Hilfe von Nietverbindungselementen 37 an einem Ende fest mit der Riemenscheibenspur 2 verbunden sind. Die anderen Enden der Blattfedern 36 sind mit Hilfe von Nietverbindungselementen 38 an dem Kupplungsring 34 befestigt. Die Blattfedern 36 schaffen eine drehfeste Verbindung zwischen dem Kupplungsring 34 und der Riemenscheibenspur 2. Darüber hinaus ermöglichen die Blattfederelemente 36 eine axiale Bewegung des Kupplungsrings 34 relativ zu der Riemenscheibenspur 2 in axialer Richtung.
Die Blattfedern 36 sind so ausgelegt und angeordnet, dass der Kupplungsring 34 in seine Öffnungsstellung vorgespannt ist. Der Kupplungsring 34 kann über ein Druckstück 39 mit Hilfe eines Rampenmechanismus 40 aus seiner Öffnungsstellung in seine Schließstellung verlagert werden. Das Druckstück 33 kann mit Hilfe einer Verzahnung an seinem radial inneren Umfang drehfest, aber axial verlagerbar, mit dem Freilaufaußenring 22 verbunden sein. Die Kupplung 10 wird über den Rampenmechanismus 40 mit Hilfe eines Betätigungsfreilaufs 45 betätigt, der an ein feststehendes Gehäuseteil angebunden ist, das in Figur 4 mit 50 bezeichnet ist. Bei dem feststehenden Gehäuseteil 50 handelt es sich vorzugsweise um ein Kurbelgehäuse im Motorraum eines Kraftfahrzeugs.
Bei normalem Drehsinn der Kurbelwelle 4 beziehungsweise der Riemenscheibenspur 2 wird der Betätigungsfreilauf 45, zum Beispiel in den Betriebszuständen Generatorbetrieb und Standklimatisierung, überholt, so dass der Rampenmechanismus 40 inaktiv ist. Wenn der Startergenerator in dem Riementrieb rückwärts gedreht wird, dann sperrt der Betätigungsfreilauf 45 und der Rampenmechanismus 40 wandelt die Rotation der Riemenscheibenspur 2 in eine Axialbewegung, die sich einerseits am Kurbelgehäuse 45 abstützt und andererseits über das Druckstück 39 auf die Federeinrichtung 35 wirkt, an die der axial bewegbare Kupplungsring 34 der Klauenkupplung 10 angebunden ist.
Das Abstützen der Axialkraft am Kurbelgehäuse 50 ist unkritisch, da sich die betreffenden Bauteile in diesem Zustand nicht relativ zueinander verdrehen. Zusätzlich zu der Federeinrichtung 35 kann eine relativ schwache (nicht dargestellte) zusätzliche Feder vorgesehen sein, die eine Rampenscheibe des Rampenmechanismus 40 im Normalbetrieb leicht vom Kurbelgehäuse 50 wegdrückt, um Schleppverluste zu vermeiden. Wenn die Klauenkupplung 10 Zahn auf Zahn beziehungsweise Klaue auf Klaue steht, so schließt sie unter Vorspannkraft der Federeinrichtung 35 bei einem erneuten Vorwärtsdrehen der Riemenscheibenspur 2. Ansonsten wird die Klauenkupplung 10 direkt bei Betätigung des Betätigungsfreilaufs 45 über den Rampenmechanismus 40 geschlossen, so dass der
Verbrennungsmotor über den Riementrieb vom Startergenerator gestartet werden kann.
Der Rampenmechanismus 40 umfasst, wie in Figur 4 stark vereinfacht angedeutet ist, eine Rampe mit einem Rampental und ein Rampenplateau, das gegenüber dem Maximum der Rampe leicht nach unten abgesetzt ist. Das Rampenplateau fällt steil in das folgende Rampental ab. Die Gruppe Rampental, Rampe, Absatz, Rampenplateau kann auch mehrmals über den Umfang verteilt an dem Rampenmechanismus vorgesehen sein.
In den Betriebszuständen Generatorbetrieb und Standklimatisierung wird das Druckstück 39 als Gegenpartner des Rampenmechanismus 40 durch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 35 im Rampental gehalten. Bei einem Rückwärtsdrehen der Riemenscheibenspur 2 wird das Druckstück 39 entlang der Rampe bewegt und führt eine Axialbewegung aus. Am Ende der Rampe wird das Druckstück 39 durch die Federeinrichtung 35 auf das etwas niedrigere Rampenplateau bewegt. Durch den Absatz wird ein ungewolltes Zurückrutschen oder Zurückstellen entlang der Rampe verhindert.
Nun wird der Startergenerator in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so dass der Verbrennungsmotor gestartet werden kann. Aufgrund von Drehschwingungen kann sich das Druckstück 39 gegenüber dem Rampenteil von der Rampe weg verdrehen, da der Betätigungsfreilauf 45 verhindert, dass das Druckstück 39 durch Reibung das Rampenteil mitnimmt. Drehschwingungen in der anderen Richtung führen dazu, dass das Druckstück 39 aufgrund von Reibung das Rampenteil mitnimmt. Dadurch wandert das Druckstück 39 entlang des Rampenplateaus bis zu dessen Ende. Dort wird es von der Federeinrichtung 35 zurück in das Rampental gedrückt und die Klauenkupplung öffnet.
Die Länge des Rampenplateaus ist in Abhängigkeit von der Anzahl und der Größe der Drehschwingungen, die zum Beispiel aus Simulationen von Versuchen bekannt sind, so ausgelegt, dass die Klauenkupplung 10 sicher, zumindest für die Dauer des Startvorgangs, eingespurt bleibt. Wenn der Verbrennungsmotor gestartet ist und selbsttätig läuft, wird das Druckstück 39 aufgrund von Drehschwingungen weiter bis zum Rampental bewegt. Bei laufendem Verbrennungsmotor kann dieser über den Riemenscheibenfreilauf 8 ein Drehmoment auf die Riemenscheibespur 2 und damit auf den daran angeschlossenen Startergenerator zum Laden der Batterie übertragen. Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors werden dabei dadurch gedämpft, dass der Riemenscheibenfreilauf 8 nur die Beschleunigungsphasen der Drehungleichförmigkeiten überträgt, in den Verzögerungsphasen jedoch durch die Trägheit des Riementriebs überholt wird. Dadurch werden der Riemen und die daran angeschlossenen Aggregate geringer belastet als bei einer starren Anbindung. Dieser Betriebszustand wird auch als Generatorbetrieb bezeichnet.
In Figur 4 sind verschiedene Betriebsmodi I bis IV der Kurbelwellenriemenscheibe 1 aus den Figuren 1 bis 3 als Linear-Modell dargestellt. Im Standklimabetrieb I wird der Rampenmechanismus 40 durch die Feder 35 im Rampental gehalten und mit der Riemenscheibe 2 mitgenommen. Durch den Riemenscheibenfreilauf 8 bleibt die Kurbelwelle 4 stehen, wenn die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist. Der Riemenscheibenfreilauf 8 und der Betätigungsfreilauf 45 überholen.
Beim Einspuren II werden der Startergenerator und damit die Riemenscheibe 2 rückwärts gedreht. Dabei blockiert der Riemenscheibenfreilauf 8, so dass auch die Kurbelwelle 4 rückwärts dreht. Der Rampenmechanismus 40 wird aktiv, da der Betätigungsfreilauf 45 ebenfalls blockiert. Die Klauenkupplung 10 spurt ein, das heißt, die Kupplungspartner werden in Eingriff gebracht. Wenn die Klauenkupplung 10 Zahn auf Zahn beziehungsweise Klaue auf Klaue steht, dann wird die Feder 35 vorgespannt. Die Federvorspannung bewirkt, dass die Klauenkupplung 10 bei einer Drehrichtungsumkehr ganz einspurt beziehungsweise die Kupplungspartner vollständig in Eingriff kommen.
Bei einem Verbrenner-Start III nimmt der Startergenerator durch die geschlossene Klauenkupplung 10 die Kurbelwelle 4 mit. Drehungleichförmigkeiten beim Start führen dazu, dass der Rampenmechanismus 40 stückweise bis zum Ende des Rampenplateaus voreilt. Dort spurt die Klauenkupplung 10 wieder aus, das heißt, die Kupplungspartner lösen sich aus ihrem Eingriff. Durch eine entsprechende Schrägung der Klauen der Klauenkupplung 10 kann ein unerwünschtes Verspannen des Riemenscheibenfeilaufs 8 und der Klauenkupplung 10 ausgeschlossen werden. Die Vorspannkraft der Feder 35 ist so groß gewählt, dass im Betrieb auftretende Reibwertschwankungen kompensiert werden. lm Generatorbetrieb IV nimmt der Verbrennungsmotor, der auch als Verbrenner bezeichnet wird, die Riemenscheibe 2 und damit über den Riemenscheibenfreilauf 8 den Startergenerator beim Beschleunigen mit. Verzögert der Verbrenner, so ermöglicht der Riemenscheibenfreilauf 8 ein Überholen der Riemenscheibe 2 und des mitgeschleppten Rampenmechanismus 40. Durch den Riemenscheibenfreilauf 8 werden Schwingungen im Riementrieb gedämpft.
Bezuqszeichenliste Kurbelwellenriemenscheibe
Riemenscheibenspur
Kurbelwelle
Zentralschraube
Riemenscheibenfreilauf
Kupplung
Drehschwingungsdämpfungseinrichtung
Tilgermasse
Schraubenkopf
Schraubenschaft
Freilaufinnenring
Lagereinrichtung
Freilaufaußenring
Freilaufrollen
Flansch
Nietverbindungselement
Tilgerflansch
Hohlzylinderabschnitt
Gummispur
erster Kupplungspartner
zweiter Kupplungspartner
Kupplungsring
Federeinrichtung
Blattfedern
Nietverbindungselemente
Nietverbindungselemente
Druckstück
Rampenmechanismus
Betätigungsfreilauf
feststehendes Gehäuseteil

Claims

Patentansprüche
1. Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle (4) und einem Riementrieb, mit einem Riemenscheibenfreilauf (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenfreilauf (8) in der Kurbelwellenriemenscheibe (18) mit einer durch einen Betätigungsfreilauf (45) betätigbaren Kupplung (10) kombiniert ist, durch die der Riemenscheibenfreilauf (8) überbrückt werden kann.
2. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) formschlüssig ausgeführt ist.
3. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) durch einen Rampenmechanismus (40) betätigbar ist.
4. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (40) über den Betätigungsfreilauf (45) an ein feststehendes Gehäuseteil (50) anbindbar beziehungsweise angebunden ist.
5. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (40) mindestens eine Rampe mit einem Rampental aufweist.
6. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (40) mindestens ein Plateau mit einem Absatz zu einem Maximum der Rampe aufweist.
7. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) durch eine Federeinrichtung (35) in eine geöffnete Stellung vorgespannt ist.
8. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kupplung (10) durch die Federeinrichtung (35) selbst öffnend ausgeführt ist.
9. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung (35) an einem beziehungsweise dem feststehenden Gehäuseteil (50) abgestützt ist.
10. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) einen Kupplungsring (34) umfasst, der mit Hilfe von vorgespannten Blattfedern (36) an eine Riemenscheibenspur (2) angebunden ist.
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