WO2013045118A1 - Aggregat mit einem riemenscheibenantrieb - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an assembly comprising a pulley drive having a belt driven pulley adapted to transmit torque to a drive shaft of the assembly.
- the invention is therefore based on the object to provide an assembly with a pulley drive, which can be better adapted to different operating conditions.
- the invention provides an aggregate which can be better adapted to different operating conditions by providing a shiftable ratio between the crankshaft speed and the rotational speed of the drive shaft of the unit.
- the invention is particularly suitable for units with a switchable pulley drive, with a belt driven pulley and a clutch which in a coupled state, a drive connection between the pulley and a drive shaft of the unit and in a non-engaged state, a separation of the pulley of the Drive shaft causes.
- this coupling is optional, alternatively, the unit according to the invention may also have a fixedly connected to the pulley drive shaft.
- a shiftable transmission is provided according to the invention, which allows a translation between the speed of the pulley and the speed of the drive shaft.
- the switchable transmission is a planetary gear.
- Such a transmission is characterized by the fact that it can be integrated space-neutral in an existing pulley or their storage. Accordingly, a conventional unit with little effort can be replaced by an inventive unit to provide the ability to drive the drive shaft with two different rotational speeds can.
- the pulley comprises an external toothing, which is in engagement with a plurality of planet gears, which in turn can be brought into engagement with a sun gear which can be connected or connected to the drive shaft.
- the sun gear of the drive shaft is assigned, the external teeth are integrated into the pulley, the planetary gears are in between and are interlocked on the one hand with the external teeth and on the other hand with the sun gear.
- This embodiment is characterized by a low space requirement.
- the unit comprises a Ziehgetriebe to allow coupling of the drive shaft with the sun gear or the pulley.
- the draw key transmission comprises an axially displaceable portion of enlarged diameter, are pressed through the corresponding axial positioning balls in recesses to a coupling between the pulley and the drive shaft or the planetary gear and the drive shaft produce.
- a switching operation can be carried out by an axial adjustment of a draw key shaft.
- the unit according to the invention may comprise a sliding sleeve in order to couple the drive shaft with the sun gear or the belts. to allow slice.
- the sliding sleeve is axially adjustable to perform a switching operation.
- the unit according to the invention may have an actuator in order to actuate the draw key transmission or the sliding sleeve.
- the actuator can be actuated by a control unit.
- the unit according to the invention can be designed particularly advantageously as a water pump, hydraulic pump, compressor or generator.
- Figure 1 is a sectional side view of a detail of an aggregate according to a first embodiment of the invention
- FIGS. 2 and 3 show further operating states of the unit shown in FIG. 1;
- Figure 4 is an axial view of the planetary gear of the unit according to the invention.
- Figure 5 is a detail of a sectional side view of a second embodiment of an inventive unit
- FIGS. 6 and 7 show further operating states of the unit shown in FIG. 5;
- Figure 8 is a detail of a side view of another embodiment of an aggregate according to the invention.
- FIG. 9 shows the unit shown in FIG. 8 in a further operating state; and Figure 10 and 1 1 1 another embodiment of an inventive unit. Detailed description of the drawing
- FIG. 1 shows a detail of a sectioned side view of an assembly 1.
- the unit is an accessory of an internal combustion engine, in the present embodiment, the unit 1 is designed as a water pump. Likewise, the unit could be an air conditioning compressor, a generator, a hydraulic pump or the like.
- Such units have a pulley drive with a pulley 2 driven by a belt.
- the pulley 2 (belt pulley) has on its outer periphery a groove for a belt-shaped looping means (not shown).
- the belt is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, so that the pulley 2 is permanently driven while the internal combustion engine is running, wherein the speed of the pulley corresponds to the rotational speed of the crankshaft.
- the unit shown in Figure 1 has a drive shaft 8, so that a torque from the driven pulley 2 can be transmitted to the drive shaft 8.
- the drive shaft 8 serves to drive the pump assembly (not shown).
- a drive of the drive shaft 8 is undesirable.
- the drive shaft can be connected to the belt be coupled so that the water pump promotes coolant.
- Units such as water pumps must be designed for the most unfavorable operating conditions, where a high flow rate is required.
- An example of such an operating condition is an overloaded vehicle that drives up a steep grade at high outside temperatures.
- the maximum power of the pump is sized accordingly high to ensure sufficient cooling even in such exceptional operating conditions.
- this high flow rate is not required during normal operation. Therefore, the unit 1 shown in Figure 1 has a designed as a planetary gear 4 switchable transmission, which makes it possible to drive the drive shaft 8 with two different speeds.
- Figure 2 is a view of the components of the planetary gear 4 in the axial direction.
- the pulley 2 has an outer toothing 5, which meshes with planet gears 6.
- seven planet gears 6 are provided, however, the size and number of planet gears is different and depends on the desired reduction ratio.
- the planet gears 6 mesh with a sun gear 7, which can be coupled to the drive shaft 8.
- the sun gear 7 is hollow and guided radially on the drive shaft 8.
- the unit 1 comprises a draw key transmission with a shaft 3, which has a section 9 with an enlarged diameter.
- the transitions on both sides of the enlarged diameter section 9 are wedge-shaped or cone-shaped.
- the drive shaft 8 has recesses 10 for balls 1 1, which are supported on the shaft 3.
- recesses 12 are provided on the inner circumference of the pulley 2.
- the recesses 10 and the recesses 12 are located at the same axial position.
- a second row of balls 15 is provided, which are attached to the conical portion of the drive shaft. le 8 abut.
- FIG. 1 shows the unit 1 in the uncoupled state, so that no torque from the pulley 2 are transmitted to the drive shaft 8 can.
- FIG. 3 shows an operating state in which the shaft 3 of the draw key transmission has been displaced axially, starting from the view shown in FIG. 1 to the left.
- the balls 15 have been moved through the enlarged diameter section 9 of the shaft 3 into a recess 14 so that on the one hand they touch the sun gear 7 and on the other hand the drive shaft 8.
- the sun gear 7 is coupled to the drive shaft 8.
- the reduction acts, that is, the drive shaft 8 rotates at a reduced speed compared to the pulley 2.
- the Drehiereund- replacement between the drive shaft 8 and planet gear 6 corresponds to the ratio of the pitch circle diameter of the sun gear 7 and the external teeth 5.
- the balls 1 1 are not located within the recess 12, accordingly, the pulley 2 is not coupled to the drive shaft 8.
- the state shown in FIG. 3 corresponds to the normal operation of the unit 1.
- the shaft 3 is axially displaced from the position shown in Figure 3 in the position shown in Figure 4, in the illustrated embodiment to the left.
- the balls 15 have been displaced out of the recesses 14 to the inside, since they are no longer pressed outward by the section 3 of enlarged diameter of the shaft 3.
- this section 9 now presses the balls 1 1 to the outside, so that they are partially in the recesses 12 of the pulley 2 and partially in the recesses 10 of the drive shaft 8.
- the drive shaft 8 is coupled directly to the pulley 2.
- the shaft 3 is thus rotated at the same speed. Due to the increased speed compared to the state shown in FIG. 3, the delivery rate of the water pump is increased, so that the required increased cooling requirement can be met.
- FIG. 5 shows the unit 16 in the uncoupled state.
- the drive shaft 20 is stationary because it is not coupled to the pulley 17.
- the unit 16 is operated in this state when the drive shaft 20 is not to be driven.
- An example of this condition is the cold start of an internal combustion engine. During the warm-up phase, it is beneficial to disconnect the water pump.
- FIG. 6 shows a state in which the sliding sleeve 19 has been displaced axially on the drive shaft 20, in the view shown in FIG. 6 to the left.
- the sliding sleeve 19 comprises a raised portion 21 which engages in a corresponding opening of the sun gear 7, so that the sliding sleeve 19 and the sun gear 7 are positively connected with each other.
- the pulley 17 rotates, it rotates, via its external toothing 5, the planet gears 6, which in turn engage the outer circumference of the sun gear 7.
- the sliding sleeve 19 is rotated, which in turn is rotatably connected to the drive shaft 20.
- the sliding sleeve 19 and the drive shaft 20 are positively connected to each other via a toothed shaft geometry or a spline. Accordingly, the drive shaft 20 is rotated, wherein a reduction of the rotational speed is effected by the planetary gear 18.
- Figure 7 shows an operating condition in which the sliding sleeve 19 has been further axially displaced to the pulley 17 until the raised portion 21 is no longer in engagement with the sun gear 7.
- the raised portion 21 is engaged in a corresponding recess 22, so that the pulley 17 and the drive shaft 20 are rotatably connected to each other by the sliding sleeve 19. Accordingly, the drive shaft 20 is rotated at the same speed as the pulley 17.
- FIGs 8 and 9 show a further embodiment of an aggregate 23, which substantially coincides with the embodiment shown in Figures 5 to 7. Matching components and functions will therefore not be explained again in detail here.
- a belt pulley 24 has a planetary gear 18 which can be coupled or decoupled by means of a sliding sleeve 19 with a drive shaft 25.
- the pulley 24 is decoupled from the drive shaft 25, the drive shaft 25 does not rotate.
- the drive shaft 25 is set in reduced rotation by the belt pulley 24 via planetary gear 18.
- the unit 23 shown in Figures 8 and 9 can thus be considered as a simplified version of the unit 16, wherein a direct coupling (as shown in Figure 7) is not possible.
- Figures 10 and 1 1 show a further embodiment of an aggregate.
- the unit 26 includes the pulley 17, the planetary gear 18, the shaft 25, on which the sliding sleeve 19 rotatably but axially displaceable bar is mounted.
- the pulley 17 is connected via the planetary gear 18 with the sliding sleeve 19, so that the drive shaft 25 is rotated upon rotation of the pulley 17, wherein the speed of the pulley 17 is reduced.
- FIG. 11 there is shown a similar state as shown in FIG. 7, wherein the sliding sleeve 19 is engaged in the recess 22 of the pulley 17, so that the belt pulley 17 and the drive shaft 25 are non-rotatably connected with each other. By this rigid coupling, the drive shaft 25 is rotated at the same speed as the pulley 17.
Abstract
Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb, mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe, die zur Übertragung eines Drehmoments auf eine Antriebswelle des Aggregats ausgebildet ist, wobei das Aggregat ein schaltbares Getriebe aufweist, das eine Übersetzung zwischen der Drehzahl der Riemenscheibe und der Drehzahl der Antriebswelle ermöglicht.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb, mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe, die zur Übertragung eines Drehmoments auf eine Antriebswelle des Aggregats ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
In Brennkraftmaschinen werden Riementriebsysteme eingesetzt, um unterschiedliche Aggregate oder Nebenaggregate anzutreiben. Beispiele für derartige Aggregate sind eine Wasserpumpe, ein Generator einer Hilfspumpe für die Servolenkung oder ein Klimaanlagenkompressor. Der Antrieb erfolgt über ein Zugmittel, insbesondere einen Antriebsriemen, der einerseits direkt oder indirekt mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und andererseits mit der Riemenscheibe verbunden ist.
Aus der Druckschrift US 5 076 216 ist eine Kühlmittelpumpe für ein Fahrzeug bekannt, die durch einen Riementrieb angetrieben wird. Eine direkte, permanente Kopplung weist den Nachteil auf, dass auch bei kaltem Motor bereits Kühlmittel durch Kühlwasserkanäle des Motorgehäuses gepumpt wird. Die Wasserpumpe weist daher eine Kupplung auf, um den Antrieb bei Bedarf, insbesondere beim Kaltstart, zu unterbrechen. Die Kupplung ist elektromagnetisch betätigt und kuppelt erst beim Erreichen einer bestimmten Kühlmitteltemperatur ein. Die dafür erforderlichen Aktuatoren verwenden Magneten, deren Größe und Masse unvorteilhaft ist.
Aus der DE 10 2009 056 368 A1 ist ein Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb bekannt, das eine schaltbare Kupplung aufweist, um das Aggregat vom Antrieb zu entkoppeln, wenn es nicht benötigt wird. Diese herkömmlichen Aggregate bieten die Möglichkeit, die Welle des Aggregats mit der Drehzahl der Kurbelwelle zu rotieren oder alternativ abzukoppeln.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb anzugeben, das besser an unterschiedliche Betriebszu- stände angepasst werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Aggregat der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass es ein schaltbares Getriebe aufweist, das eine Übersetzung zwischen der Drehzahl der Riemenscheibe und der Drehzahl der Antriebswelle ermöglicht.
Durch die Erfindung wird ein Aggregat geschaffen, das besser an unterschiedli- che Betriebszustände angepasst werden kann, indem eine schaltbare Übersetzung zwischen Kurbelwellendrehzahl und der Drehzahl der Antriebswelle des Aggregats vorgesehen wird.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Aggregate mit einem schaltbaren Riemenscheibenantrieb, mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe und einer Kupplung, die in einem eingekuppelten Zustand eine Antriebsverbindung zwischen der Riemenscheibe und einer Antriebswelle des Aggregats und in einem nicht eingekuppelten Zustand eine Trennung der Riemenscheibe von der Antriebswelle bewirkt. Diese Kupplung ist jedoch optional, alternativ kann das erfindungsgemäße Aggregat auch eine fest mit der Riemenscheibe verbundene Antriebswelle aufweisen. Bei einem eine Kupplung aufweisenden Aggregat ist erfindungsgemäß ein schaltbares Getriebe vorgesehen,
das eine Übersetzung zwischen der Drehzahl der Riemenscheibe und der Drehzahl der Antriebswelle ermöglicht.
Im Rahmen der Erfindung wird es besonders bevorzugt, dass das schaltbare Getriebe ein Planetengetriebe ist. Ein derartiges Getriebe zeichnet sich dadurch aus, dass es bauraumneutral in eine vorhandene Riemenscheibe beziehungsweise deren Lagerung integriert werden kann. Dementsprechend kann ein herkömmliches Aggregat mit geringem Aufwand durch ein erfindungsgemäßes Aggregat ersetzt werden, um die Möglichkeit zu bieten, die Antriebswelle mit zwei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten antreiben zu können.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aggregats kann es vorgesehen sein, dass die Riemenscheibe eine Außenverzahnung umfasst, die mit mehreren Planetenrädern in Eingriff ist, die wiederum mit einem mit der An- triebswelle verbindbaren oder verbundenen Sonnenrad in Eingriff bringbar ist. Somit ist das Sonnenrad der Antriebswelle zugeordnet, die Außenverzahnung ist in die Riemenscheibe integriert, die Planetenräder befinden sich dazwischen und sind einerseits mit der Außenverzahnung und andererseits mit dem Sonnenrad verzahnt. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen geringen Bau- raumbedarf aus.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Aggregat ein Ziehkeilgetriebe umfasst, um eine Kopplung der Antriebswelle mit dem Sonnenrad oder der Riemenscheibe zu ermöglichen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Ziehkeilgetriebe einen axial verschiebbaren Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser umfasst, durch den bei entsprechender axialer Positionierung Kugeln in Ausnehmungen gedrückt werden, um eine Kopplung zwischen der Riemenscheibe und der Antriebswelle oder dem Planetengetriebe und der Antriebswelle zu erzeugen. Ein Schaltvorgang kann dabei durch eine axiale Verstellung einer Ziehkeilwelle erfolgen.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Aggregat eine Schiebemuffe umfassen, um eine Kopplung der Antriebswelle mit dem Sonnenrad oder der Riemen-
scheibe zu ermöglichen. Analog zu der Welle des Ziehkeilgetriebes ist die Schiebemuffe axial verstellbar, um einen Schaltvorgang auszuführen.
Das erfindungsgemäße Aggregat kann einen Aktuator aufweisen, um das Ziehkeilgetriebe oder die Schiebemuffe zu betätigen. Der Aktuator kann von einem Steuergerät betätigt werden.
Das erfindungsgemäße Aggregat kann besonders vorteilhaft als Wasserpumpe, Hydraulikpumpe, Kompressor oder Generator ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Details eines Aggregats gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 2 und 3 weitere Betriebszustände des in Figur 1 gezeigten Aggregats;
Figur 4 eine axiale Ansicht des Planetengetriebes des erfindungsgemäßen Aggregats;
Figur 5 ein Detail einer geschnittenen Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aggregats;
Figur 6 und 7 weitere Betriebszustände des in Figur 5 gezeigten Aggregats;
Figur 8 ein Detail einer Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aggregats;
Figur 9 das in Figur 8 gezeigte Aggregat in einem weiteren Betriebszustand; und
Figur 10 und 1 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aggregats. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt ein Detail einer geschnittenen Seitenansicht eines Aggregats 1 . Das Aggregat ist ein Nebenaggregat einer Brennkraftmaschine, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Aggregat 1 als Wasserpumpe ausgebildet. Ebenso könnte das Aggregat ein Klimakompressor, ein Generator, eine Hydraulikpumpe oder dergleichen sein.
Derartige Aggregate weisen einen Riemenscheibenantrieb mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe 2 auf. Die Riemenscheibe 2 (Riemenrad) weist an ihrem Außenumfang eine Nut für ein als Riemen ausgebildetes Um- schlingungsmittel (nicht gezeigt) auf. Der Riemen ist mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden, so dass die Riemenscheibe 2 bei laufender Brennkraftmaschine permanent angetrieben wird, wobei die Drehzahl der Riemenscheibe der Drehzahl der Kurbelwelle entspricht.
Das in Figur 1 gezeigte Aggregat weist eine Antriebswelle 8 auf, so dass ein Drehmoment von der angetriebenen Riemenscheibe 2 auf die Antriebswelle 8 übertragen werden kann. Die Antriebswelle 8 dient zum Antrieb der Pumpenanordnung (nicht gezeigt).
Bei einem als Wasserpumpe ausgebildeten Aggregat ist es wünschenswert, das Aggregat nach Bedarf ein- oder auskoppeln zu können, da in manchen Betriebszuständen ein Antrieb der Antriebswelle 8 unerwünscht ist. Beispielsweise ist es vorteilhaft, eine Wasserpumpe beim Kaltstart auszuschalten bezie- hungsweise vom Antrieb zu entkoppeln, bis das Kühlmittel eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Auf diese Weise wird der Aufwärmvorgang der Brennkraftmaschine beschleunigt und das Abgasverhalten verbessert. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur kann die Antriebswelle mit der Riemen-
scheibe gekoppelt werden, so dass die Wasserpumpe Kühlmittel fördert. Aggregate wie Wasserpumpen müssen für den ungünstigsten Betriebszustand ausgelegt werden, bei dem eine hohe Förderleistung erforderlich ist. Ein Beispiel für einen derartigen Betriebszustand ist ein überladenes Fahrzeug, das bei hohen Außentemperaturen eine starke Steigung hinauffährt. Dementsprechend wird die Maximalleistung der Pumpe entsprechend hoch bemessen, um auch bei derartigen außergewöhnlichen Betriebszuständen eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Andererseits wird diese hohe Förderleistung beim Normalbetrieb nicht benötigt. Daher weist das in Figur 1 gezeigte Aggregat 1 ein als Planetengetriebe 4 ausgebildetes schaltbares Getriebe auf, das es ermöglicht, die Antriebswelle 8 mit zwei unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben.
Figur 2 ist eine Ansicht der Komponenten des Planetengetriebes 4 in Axialrich- tung. Die Riemenscheibe 2 weist eine Außenverzahnung 5 auf, die mit Planetenrädern 6 kämmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sieben Planetenräder 6 vorgesehen, die Größe und Anzahl der Planetenräder ist jedoch unterschiedlich und richtet sich nach dem gewünschten Untersetzungsverhältnis. Die Planetenräder 6 kämmen andererseits mit einem Sonnenrad 7, das mit der Antriebswelle 8 koppelbar ist. Das Sonnenrad 7 ist hohl ausgebildet und radial auf der Antriebswelle 8 geführt.
Nachfolgend wird zusätzlich auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen, die weitere Betriebszustände des Aggregats 1 zeigen. Das Aggregat 1 umfasst ein Ziehkeilgetriebe mit einer Welle 3, die einen Abschnitt 9 mit einem vergrößerten Durchmesser aufweist. Die Übergänge auf beiden Seiten des Abschnitts 9 mit vergrößertem Durchmesser sind keilförmig beziehungsweise kegelförmig ausgebildet. Die Antriebswelle 8 weist Ausnehmungen 10 für Kugeln 1 1 auf, die sich an der Welle 3 abstützen. Entsprechend den Ausnehmungen 10 in der Antriebswelle 8 sind Ausnehmungen 12 am Innenumfang der Riemenscheibe 2 vorgesehen. Die Ausnehmungen 10 und die Ausnehmungen 12 befinden sich an der gleichen Axialposition. Wie in Figur 1 gezeigt ist, ist eine zweite Reihe von Kugeln 15 vorgesehen, die an dem konusförmigen Bereich der Antriebswel-
le 8 anliegen. An dieser Axialposition sind Ausnehmungen 13 in der Antriebswelle 8 vorgesehen, an der Außenseite der Ausnehmung 13 befinden sich Ausnehmungen 14 im Sonnenrad 7. Figur 1 zeigt das Aggregat 1 im abgekoppelten Zustand, so dass kein Drehmoment von der Riemenscheibe 2 auf die Antriebswelle 8 übertragen werden kann.
Wenn die Riemenscheibe 2 durch einen Riemen in Drehung versetzt wird, wer- den die Planetenräder 6 durch die Außenverzahnung 5 gedreht. Das Sonnenrad 7 wird jedoch nicht durch die Planetenräder 6 in Drehung versetzt, da die Kugeln 15 sich nicht in der Ausnehmung 14 des Sonnenrads 7 befinden. Ebenso wenig befinden sich die Kugeln 1 1 in der Ausnehmung 12 der Riemenscheibe 2, so dass keine Kopplung der Riemenscheibe 2 mit der Antriebswelle 8 besteht. In dem in Figur 1 gezeigten Zustand steht die Antriebswelle 8 still.
Figur 3 zeigt einen Betriebszustand, bei dem die Welle 3 des Ziehkeilgetriebes axial verschoben wurde, ausgehend von der in Figur 1 gezeigten Ansicht nach links. Dadurch wurden die Kugeln 15 durch den Abschnitt 9 mit vergrößertem Durchmesser der Welle 3 jeweils in eine Ausnehmung 14 bewegt, so dass sie einerseits das Sonnenrad 7 und andererseits die Antriebswelle 8 berühren. Auf diese Weise ist das Sonnenrad 7 mit der Antriebswelle 8 gekoppelt. In diesem Zustand wirkt die Untersetzung, das heißt die Antriebswelle 8 dreht sich mit einer verringerten Drehzahl im Vergleich zur Riemenscheibe 2. Die Drehzahlun- tersetzung zwischen Antriebswelle 8 und Planetenrad 6 entspricht dem Verhältnis der Teilkreisdurchmesser von Sonnenrad 7 und der Außenverzahnung 5. Die Kugeln 1 1 befinden sich nicht innerhalb der Ausnehmung 12, dementsprechend ist die Riemenscheibe 2 nicht mit der Antriebswelle 8 gekoppelt. Der in Figur 3 gezeigt Zustand entspricht dem Normalbetrieb des Aggregats 1 .
Wenn ein extremer Lastzustand erreicht wird, für den die in Figur 3 gezeigte Drehzahluntersetzung nicht ausreicht, kann die Kopplung zwischen Antriebswelle 8 und Sonnenrad 7 aufgehoben werden und eine direkte Kopplung zwi-
sehen Antriebswelle 8 und Riemenscheibe 2 hergestellt werden. Dazu wird die Welle 3 aus der in Figur 3 gezeigten Position axial in die in Figur 4 gezeigte Position verschoben, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach links. In Figur 4 erkennt man, dass die Kugeln 15 aus den Ausnehmungen 14 nach in- nen verschoben wurden, da sie von dem Abschnitt 9 mit vergrößertem Durchmesser der Welle 3 nicht mehr nach außen gedrückt werden. Dieser Abschnitt 9 drückt nun jedoch die Kugeln 1 1 nach außen, so dass diese sich teilweise in den Ausnehmungen 12 der Riemenscheibe 2 und teilweise in den Ausnehmungen 10 der Antriebswelle 8 befinden. Auf diese Weise wird die Antriebswelle 8 direkt mit der Riemenscheibe 2 gekoppelt. Wenn die Riemenscheibe 2 durch einen Riemen gedreht wird, wird die Welle 3 folglich mit derselben Drehzahl gedreht. Durch die im Vergleich zu dem in Figur 3 gezeigten Zustand erhöhte Drehzahl wird die Förderleistung der Wasserpumpe erhöht, so dass der erforderliche erhöhte Kühlungsbedarf gedeckt werden kann.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aggregats. Komponenten, die mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Aggregat 16 eine Riemenscheibe 17 mit einem Planetengetriebe 18 sowie zusätzlich eine Schiebemuffe 19, die auf einer Antriebswelle 20 axial beweglich jedoch drehfest angeordnet ist. Figur 5 zeigt das Aggregat 16 im abgekoppelten Zustand. Wenn die Riemenscheibe 17 gedreht wird, steht die Antriebswelle 20 still, da sie nicht mit der Riemenscheibe 17 gekoppelt ist. Das Aggregat 16 wird in diesem Zustand betrieben, wenn die Antriebswelle 20 nicht angetrieben werden soll. Ein Beispiel für diesen Zustand ist der Kaltstart einer Brennkraftmaschine. Während der Aufwärmphase ist es günstig, die Wasserpumpe abzukoppeln.
Figur 6 zeigt einen Zustand, in dem die Schiebemuffe 19 axial auf der Antriebswelle 20 verschoben wurde, in der in Figur 6 gezeigten Ansicht nach links.
Die Schiebemuffe 19 umfasst einen erhöhten Abschnitt 21 , der in eine entsprechende Öffnung des Sonnenrads 7 eingreift, so dass die Schiebemuffe 19 und das Sonnenrad 7 formschlüssig miteinander verbunden sind. Bei einer Drehung der Riemenscheibe 17 dreht diese über ihre Außenverzahnung 5 die Planeten- räder 6, die wiederum mit dem Außenumfang des Sonnenrads 7 in Eingriff stehen. Dadurch wird auch die Schiebemuffe 19 in Drehung versetzt, die wiederum drehfest mit der Antriebswelle 20 verbunden ist. Die Schiebemuffe 19 und die Antriebswelle 20 sind über eine Zahnwellengeometrie oder eine Keilverzahnung formschlüssig miteinander verbunden. Dementsprechend wird die Antriebswelle 20 in Drehung versetzt, wobei durch das Planetengetriebe 18 eine Untersetzung der Drehzahl bewirkt wird.
Figur 7 zeigt einen Betriebszustand, in dem die Schiebemuffe 19 weiter axial zur Riemenscheibe 17 verschoben wurde, bis der erhöhte Abschnitt 21 nicht mehr in Eingriff mit dem Sonnenrad 7 ist. Der erhöhte Abschnitt 21 ist in eine entsprechende Ausnehmung 22 eingerückt, so dass die Riemenscheibe 17 und die Antriebswelle 20 durch die Schiebemuffe 19 drehfest miteinander verbunden sind. Dementsprechend wird die Antriebswelle 20 mit derselben Drehzahl wie die Riemenscheibe 17 gedreht.
Die Figuren 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aggregats 23, das im Wesentlichen mit dem in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Übereinstimmende Bauteile und Funktionen werden daher an dieser Stelle nicht nochmals im Einzelnen erläutert. Eine Riemen- Scheibe 24 weist ein Planetengetriebe 18 auf, das mittels einer Schiebemuffe 19 mit einer Antriebswelle 25 ge- oder entkoppelt werden kann. In der in Figur 8 gezeigten Konfiguration ist die Riemenscheibe 24 von der Antriebswelle 25 entkoppelt, die Antriebswelle 25 rotiert nicht. In der in Figur 9 gezeigten Konfiguration wird die Antriebswelle 25 durch die Riemenscheibe 24 über Planetengetrie- be 18 untersetzt in Drehung versetzt. Das in den Figuren 8 und 9 gezeigte Aggregat 23 kann somit als vereinfachte Ausführung des Aggregats 16 angesehen werden, wobei eine direkte Kopplung (wie in Figur 7 gezeigt ist) nicht möglich ist.
Die Figuren 10 und 1 1 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aggregats. Das Aggregat 26 umfasst die Riemenscheibe 17, das Planetengetriebe 18, die Welle 25, auf der die Schiebemuffe 19 drehfest jedoch axial verschieb- bar gelagert ist.
In dem in Figur 10 gezeigten Zustand ist die Riemenscheibe 17 über das Planetengetriebe 18 mit der Schiebemuffe 19 verbunden, so dass die Antriebswelle 25 bei einer Drehung der Riemenscheibe 17 gedreht wird, wobei die Drehzahl der Riemenscheibe 17 untersetzt wird.
In Figur 1 1 ist ein ähnlicher Zustand wie in Figur 7 gezeigt, wobei die Schiebemuffe 19 in die Ausnehmung 22 der Riemenscheibe 17 eingerückt, so dass die Riemenscheibe 17 und die Antriebswelle 25 drehfest miteinander verbunden sind. Durch diese starre Kopplung wird die Antriebswelle 25 mit derselben Drehzahl wie die Riemenscheibe 17 gedreht.
Die Betätigung der Welle 3 des Ziehkeilgetriebes beziehungsweise der Schiebemuffe 19 erfolgt mittels eines Aktuators.
Bezugszahlenliste
1 Aggregat
2 Riemenscheibe
3 Welle
4 Planetengetriebe
5 Außenverzahnung
6 Planetenrad
7 Sonnenrad
8 Antriebswelle
9 Abschnitt
10 Ausnehmung
1 1 Kugel
12 Ausnehmung
13 Ausnehmung
14 Ausnehmung
15 Kugel
16 Aggregat
17 Riemenscheibe
18 Planetengetriebe
19 Schiebemuffe
20 Antriebswelle
21 Abschnitt
22 Ausnehmung
23 Aggregat
24 Riemenscheibe
25 Antriebswelle
26 Aggregat
Claims
1 . Aggregat mit einem Riemenscheibenantrieb, mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe (2, 17, 24), die zur Übertragung eines Drehmoments auf eine Antriebswelle (8) des Aggregats (1 , 16, 23, 26) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (1 , 16, 23, 26) ein schaltbares Getriebe aufweist, das eine Übersetzung zwischen der Drehzahl der Riemenscheibe (2, 17, 24) und der Drehzahl der Antriebswelle (8) ermöglicht.
2. Aggregat, insbesondere nach Anspruch 1 , mit einem schaltbaren Riemenscheibenantrieb, mit einer von einem Riemen antreibbaren Riemenscheibe (2, 17, 24) und einer Kupplung, die in einem eingekuppelten Zustand eine Antriebsverbindung zwischen der Riemenscheibe (2, 17, 24) und einer Antriebswelle (8) des Aggregats (1 , 16, 23, 26) und in einem nicht eingekuppelten Zustand eine Trennung der Riemenscheibe (2, 17, 24) von der Antriebswelle (8) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (1 , 16, 23, 26) ein schaltbares Getriebe aufweist, das eine Übersetzung zwischen der Drehzahl der Riemenscheibe (2, 17, 24) und der Drehzahl der Antriebswelle (8) ermöglicht.
3. Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Getriebe ein Planetengetriebe (4, 18) ist.
4. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (2, 17, 24) eine Außenverzahnung (5) umfasst, die mit mehreren Planetenrädern (6) in Eingriff ist, die wiederum mit einem mit der Antriebswelle (8) verbindbaren oder verbundenen Sonnenrad (7) in Eingriff bringbar sind.
5. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Ziehkeilgetriebe umfasst, um eine Kopplung der Antriebswelle (8) mit dem Sonnenrad (7) oder der Riemenscheibe (2, 17, 24) zu ermöglichen.
Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehkeilgetriebe einen Abschnitt (9) mit vergrößertem Durchmesser umfasst, durch den bei entsprechender axialer Positionierung Kugeln (1 1 , 15) in Ausnehmungen (10, 12, 13, 14) gedrückt werden, um eine Kopplung zwischen der Riemenscheibe (2, 17, 24) und der Antriebswelle (8) oder dem Planetengetriebe (4) und der Antriebswelle (8) zu erzeugen.
7. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schiebemuffe (19) umfasst, um eine Kopplung der Antriebswelle (8) mit dem Sonnenrad (7) oder der Riemenscheibe (2) zu ermöglichen.
8. Aggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehkeilgetriebe oder die Schiebemuffe (19) mittels eines Aktu- ators verschiebbar ist.
9. Aggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Wasserpumpe, Hydraulikpumpe, Kompressor oder Generator ausgebildet ist.
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