Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Freilauf.

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 Kurbelwellenriemenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen. Dabei soll die erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe 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 Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einem Freilauf, dadurch gelöst, dass der Freilauf in der Kurbelwellenriemenscheibe mit einer hydraulisch betätigbaren Kupplung kombiniert ist. In einem normalen Generatormodus ist die Kupplung offen. Durch den Freilauf können Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle im Riementrieb reduziert werden. Wenn die Kurbelwelle steht und der Startergenerator den Riementrieb, vorzugsweise inklusive des Klimakompressors, weiter antreibt, ist die Kupplung immer noch offen und der Freilauf wird mit geringem Reibungswiderstand überholt. Soll eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, gestartet werden, dann wird die hydraulisch betätigbare Kupplung aktiv geschlossen. Die Kurbelwelle wird dadurch auf eine Startdrehzahl beschleunigt. Dabei wird der Drehimpuls des Riementriebs vorteilhaft ausgenutzt, was die erforderliche Startzeit erheblich reduziert. Wenn die Brennkraftmaschine im Generatorbetrieb läuft, dann wird die Kupplung wieder geöffnet. Die Drehmomentübertragung und gleichzeitig die Reduzierung von Drehungleichförmigkeiten im Riementrieb werden von dem Freilauf übernommen. Der Freilauf hat vorzugsweise eine Sperrrichtung, in der eine Drehmomentübertragung stattfindet. In der entgegen gesetzten Drehrichtung, die auch als Freilaufrichtung bezeichnet wird, findet keine Drehmomentübertragung durch den Freilauf statt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Lamellenkupplung ausgeführt ist. Die Lamellenkupplung ist vorzugsweise trocken laufend ausgeführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikkolben zur Betätigung der Kupplung in der Kurbelwellenriemenscheibe angeordnet ist. Der Hydraulikkolben ist vorzugsweise drehbar in der Kurbelwellenriemenscheibe angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben in axialer Richtung hin und her bewegbar in einem Kolbengehäuse aufgenommen ist, das drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Kurbelwellenriemenscheibe.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengehäuse drehfest mit einem Außenlameilenträger der Kupplung verbunden ist. Die drehfeste Verbindung ist vorzugsweise formschlüssig ausgeführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenlameilenträger mindestens eine Tilgermasse angebracht ist. Die Tilgermasse ist vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Gummispur an dem Au- ßenlamellenträger befestigt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens ein Hydraulikkanal durch das Kolbengehäuse und einen Freilaufinnenring des Freilaufs erstreckt. Der Freilaufinnenring ist, zum Beispiel mit Hilfe einer Passfeder, drehfest mit der Kurbelwelle verbunden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Riemenscheibenspur an einem Freilaufaußenring befestigt ist, der einen Innenlamellenträger der Kupplung darstellt. In radialer Richtung ist zwischen dem Freilaufinnenring und dem Freilaufaußenring der Freilauf mit einem Freilaufkäfig angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehdurchführung für Hydraulikmedium zum Betätigen der Kupplung an einer Zentralschraube angebracht ist, die an der Kurbelwelle befestigt ist. Die Drehdurchführung umfasst vorzugsweise einen Kopplungskörper, der mit Hilfe einer Lagereinrichtung drehbar in der Zentralschraube gelagert ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwellenriemenscheibe auf der Kurbelwelle beziehungsweise der Zentralschraube gelagert ist. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise in radialer Richtung zwischen dem Freilaufinnenring und dem Freilaufaußenring mindestens eine Lagereinrichtung angeordnet, die zum Beispiel ein Kugellager und ein Rollenlager umfasst. Der Freilauf ist vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem Kugellager und dem Rollenlager angeordnet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe im Längsschnitt durch die Kurbelwelle;

Figur 2ein dreidimensionales Schnittbild der Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 1 ; Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit Freilauf und Kupplung;

Figur 4 einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 nur mit der Kupplung;

Figur 5einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit einer Dreheinführung;

Figur 6eine perspektivische Darstellung einer Zentralschraube der Kurbeiwellenriemenscheibe aus Figur 1 ;

Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines Freilaufinnenrings der Kurbeiwellenriemenscheibe aus Figur 1 ;

Figur 8eine perspektivische Darstellung eines Außenlamellenträgers der Kurbeiwellenriemenscheibe aus Figur 1 ;

Figur 9eine perspektivische Darstellung eines Freilaufaußenrings der Kurbeiwellenriemenscheibe aus Figur 1 und die

Figuren zwei unterschiedliche perspektivische Darstellung eines Kolbengehäuses der 10 und 11 Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 1.

In den Figuren 1 bis 11 ist eine erfindungsgemäße Kurbeiwellenriemenscheibe 1 in verschiedenen Darstellungen und Einzelteilen dargestellt. Die Kurbeiwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Riemenscheibenspur 2, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird und dazu dient, einen Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und/oder mit einem Klimakompressor zu koppeln. Die Kurbeiwellenriemenscheibe 1 ist mit Hilfe einer Zentralschraube 5 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 Kurbeiwellenriemenscheibe 1 ein Freilauf 8, eine Kupplung 10 und eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung 12 integriert, die eine Tilgermasse 14 umfasst. Die Kupplung 10 ist als aktiv schaltbare Trockenlamellen- kupplung ausgeführt. Über die Kupplung 10 kann die Kurbelwellenriemenscheibe 1 bedarfsabhängig mit der Kurbelwelle 4 verbunden werden.

In einem normalen Generatormodus ist die Kupplung 10 offen. Durch den Freilauf e können Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle 4 im Riementrieb reduziert werden. Wenn die Kurbelwelle 4 steht und der Startergenerator den Riementrieb inklusive Klimakompressor weiter antreibt, ist die Kupplung 10 immer noch offen und der Freilauf 8 wird mit geringem Reibungswiderstand überholt. Dieser Betrieb wird auch als Standklimabetrieb bezeichnet.

Wenn der Verbrennungsmotor gestartet werden soll, dann wird die Kupplung 10 aktiv geschlossen. Die Kurbelwelle 4 wird dadurch auf die Startdrehzahl beschleunigt. Der Drehimpuls des Riementriebs wird dabei vorteilhaft ausgenutzt, was die erforderliche Startzeit erheblich verkürzt.

Die Zentralschraube 5 umfasst einen Schraubenkopf 16, von dem ein Schraubenschaft 17 mit einem Gewinde ausgeht. Die Zentralschraube 5 ist mit dem Schraubenschaft 17 in ein zentrales Gewindesackloch der Kurbelwelle 4 eingeschraubt. Mit Hilfe einer Passfeder 20 ist ein Freilaufinnenring 21 drehfest mit der Kurbelwelle 4 und der Zentralschraube 5 verbunden. Zur Hydraulikabdichtung sind zwischen der Zentralschraube 5 und dem Freilaufinnenring 21 Dichtringe 22, 23 in entsprechenden Nuten aufgenommen.

Auf dem Freilaufinnenring 21 ist mit Hilfe von zwei Lagereinrichtungen 25, 26 ein Freilaufaußenring 28 drehbar gelagert. Die Lagereinrichtung 25 ist als Kugellager mit Käfig ausgeführt. Die Lagereinrichtung 26 ist als Rollenlager mit Käfig ausgeführt. In axialer Richtung zwischen den beiden Lagereinrichtungen 25 und 26 ist der Freilauf 8 angeordnet. Axial nach außen sind die Lagereinrichtungen 25 und 26 durch Dichtungen abgedichtet.

Der Freilaufaußenring 28 stellt einen Innenlamellenträger für Innenlamellen 29 dar, die mit Außenlamellen 30 reibschlüssig verbindbar sind, die drehfest mit einem Außenlamellenträger 31 verbunden sind. Der Außenlamellenträger 31 ist einstückig mit einer Kopplungsringscheibe 33 verbunden, die durch die Passfeder 20 drehfest mit der Kurbelwelle 4 verbunden ist.

Radial außen ist an dem Außenlamellenträger 31 mit Hilfe einer Gummispur 35 die

Tilgermasse 14 angebracht. Die Tilgermasse 14 füllt einen Ringraum aus, der von dem Außenlamellenträger 31 und der Riemenspur 2 begrenzt wird. Von der Riemenspur 2 erstreckt sich ein Flansch 38 radial nach innen. Über den Flansch 38 ist die Riemenspur 2 mit Hilfe von Nietverbindungselementen 37 an einer Druckplatte 36 befestigt.

Die Druckplatte 36 erstreckt sich von dem Freilaufaußenring 28 radial nach außen und hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Querschnitt. Die erfindungsgemäße Anbindung der Tilgermasse 14 über den Außenlamellenträger 31 direkt an die Kurbelwelle 4 liefert den Vorteil, dass die Lebensdauer der Gummispur 35 verlängert wird, weil die Tilgermasse 14 nicht in den Drehmomentfluss eingebunden ist.

In den Außenlamellenträger 31 ist zusätzlich zu der Außenlamelle 30 eine weitere

Außenlamelle 39 eingehängt, die drehfest, aber axial bewegbar mit dem Außenlamellenträger 31 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Innenlamelle 29 drehfest, aber axial bewegbar mit dem Freilaufaußenring 28 verbunden. Die Innenlamelle 29 ist unter Zwischenschaltung von Reibbelägen zwischen den Außenlamellen 30, 39 einklemmbar, wenn ein Hydraulikkolben 41 in axialer Richtung auf die Druckplatte 36 zu bewegt wird.

Der Hydraulikkolben 41 ist zusammen mit einer Kolbendichtung 42 in axialer Richtung hin und her bewegbar in einem Koibengehäuse 44 aufgenommen und durch Hydraulikmediumdruck betätigbar, das heißt in axialer Richtung auf die Druckplatte 36 zu bewegbar. Zur Rückstellung des Hydraulikkolbens 41 dient eine Rückstellfeder 45, die mit einer Endwindung in das Kolbengehäuse 44 und mit einer entgegen gesetzten Endwindung in die Außenlamelle 39 eingehängt ist. Dabei ist die Rückstellfeder 45 in axialer Richtung so auf Zug vorgespannt, dass die Außenlamelle 39 in axialer Richtung an dem Kolbengehäuse 44 anliegt, solange der Hydraulikkolben 41 nicht betätigt wird.

Zur Betätigung des Hydraulikkolbens 41 wird dieser dichtungsseitig über einen Hydraulikkanal mit einem Hydraulikmediumdruck beaufschlagt. Der Hydraulikkanal umfasst drei miteinander verbundene Hydraulikkanalabschnitte 46, 47, 48. Der Hydraulikkanalabschnitt 46 erstreckt sich durch das Kolbengehäuse 44 zu dem Freilaufinnenring 21. Der Hydraulikkanalabschnitt 47 erstreckt sich zwischen dem Kolbengehäuse 44 und der Zentralschraube 5 durch den Freilaufinnenring 21. Der Hydraulikabschnitt 48 erstreckt sich von dem Freilaufinnenring 21 durch die Zentralschraube 5 in ein zentrales Sackloch 50 hinein, das in der Zentralschraube 5 ausgespart ist. -ln dem zentralen Sackloch 50 der Zentralschraube 5 ist ein Kopplungskörper 52 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 53 und eines Distanzstücks 54 mit Hilfe einer Lagereinrichtung 55 drehbar gelagert. Durch die drehbare Lagerung des Kopplungskörpers 52 in der Zentralschraube 5 wird eine Dreheinführung 56 geschaffen, über die Hydraulikmedium in das Sackloch 50 zugeführt werden kann. Unter Zwischenschaltung einer Dichtung 58 ist mit Hilfe einer Schraube 59 eine Hydraulikleitung 60 an den Kopplungskörper 52 angeschlossen. Die Hydraulikleitung 60 erstreckt sich an der Kurbelwellenriemenscheibe 1 vorbei, zum Beispiel zu einem Hydrostaten, durch den zur Betätigung der Kupplung 10 Hydraulikmedium über die Dreheinführung 56 in das Kolbengehäuse 44 gefördert werden kann.

Durch die Rückstellfeder 45 ist die Kupplung 10 in ihre geöffnete Stellung vorgespannt. Über die Dreheinführung 56 kann der Hydraulikkolben 41 gezielt mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden, um die Kupplung 10 aktiv zu schließen. Dadurch kann die Kurbelwelle 4 auf Startdrehzahl beschleunigt werden. Wenn der Verbrennungsmotor im Generatorbetrieb läuft, dann kann der auf den Hydraulikkolben 41 wirkende Hydraulikdruck abgestellt oder weggenommen werden, so dass der mit rotierende Hydraulikkolben 41 durch die Rückstellfeder 45 zurückgestellt und die Kupplung 10 wieder geöffnet wird.

Die als trockene Lamellenkupplung ausgeführte Kupplung 10 erfordert niedrige Betätigungsdrücke, was für die hydraulische Drehdurchführung 56 vorteilhaft ist. Die Drehdurchführung 56 ist auf einen minimal erforderlichen Durchmesser ausgeführt, was bei den im Betrieb der Kurbelwelle 4 auftretenden hohen Drehzahlen sehr vorteilhaft ist. Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass die Dreheinführung oder Drehdurchführung 56 nur beim kurzen Startvorgang mit Druck beaufschlagt wird. Ansonsten ist die Dreheinführung 56 drucklos, wodurch der Verschleiß deutlich reduziert werden kann.

In Figur 6 sieht man, dass die Zentralschraube 5 nicht nur einen Hydraulikkanalabschnitt 48 sondern mindestens einen weiteren Hydraulikkanalabschnitt 63 umfasst. Der Hydraulikkanalabschnitt 63 ist mit einem Hydraulikkanalabschnitt 65 verbunden, der, wie man in Figur 7 sieht, zusätzlich zu dem Hydraulikkanalabschnitt 47 in dem Freilaufinnenring 21 vorgesehen ist. Der Freilaufinnenring 21 umfasst des Weiteren eine in axialer Richtung verlaufende Nut 66, die zur teilweisen Aufnahme der Passfeder 20 dient. Der Freilaufinnenring 21 ist, ebenso wie der Freilaufaußenring 28 vorzugsweise aus einem Wälzlagermaterial hergestellt, um den daran ausgebildeten Lagerlaufbahnen eine ausreichende mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu verleihen. ln Figur 8 sieht man, dass der Außenlameilenträger 31 eine Innenverzahnung 68 aufweist, in welche die Außenlamellen 30, 39 zur drehfesten Verbindung eingehängt sind. Darüber hinaus weist der Außenlameilenträger 31 insgesamt vier Formschlussbereiche 69 auf, die zur drehfesten Verbindung zwischen dem Außenlameilenträger 31 und dem Kolbengehäuse 44 dienen. Schließlich weist der Außenlameilenträger 31 radial innen an der Kopplungsringscheibe 33 eine in axialer Richtung verlaufende Längsnut 70 auf, die zur teilweisen Aufnahme der Passfeder 20 dient.

In Figur 9 sieht man, dass der Freilaufaußenring 28 radial innen eine Lagerlaufbahn 72 und radial außen eine Außenverzahnung 73 aufweist. Die Außenverzahnung 73 dient zum Einhängen der Innenlamelle 29, um diese drehfest mit dem Freilaufaußenring 28 zu verbinden.

In den Figuren 10 beziehungsweise 11 sieht man, dass das Kolbengehäuse 44 einen

Ringraum 75 zur hin und her bewegbaren Aufnahme des Hydraulikkolbens 41 aufweist. In den Figuren 10 und 11 ist das Kolbengehäuse 44 in zwei verschiedenen Ansichten perspektivisch dargestellt. In Figur 10 sieht man, dass in den Ringraum 75 zusätzlich zu dem Hydraulikkanalabschnitt 46 diametral gegenüberliegend ein weiterer Hydraulikkanalabschnitt 76 mündet. In Figur 11 sieht man, dass das Kolbengehäuse 44 vier Formschlussbereiche 78 aufweist, die komplementär zu den Formschlussbereichen 69 an dem Außenlameilenträger 31 ausgebildet sind.

Über die ineinander greifenden Formschlussbereiche 78 und 69 kann das Kolbengehäuse 44 auf einfache Art und Weise drehfest mit dem Außenlameilenträger 31 verbunden werden. Die hydraulischen Übergänge zwischen dem Kolbengehäuse 44 und dem Außenlameilenträger 31 sind durch O-Ringe abgedichtet. Die Riemenspur 2 kann aus einem weicheren Material als der Freilaufinnenring 21 und der Freilaufaußenring 28 hergestellt werden. Die Herstellung kann zum Beispiel durch hochgradiges Umformen eines Blechmaterials erfolgen. Die Riemenspur 2 ist über den Flansch 38 auf dem Freilaufaußenring 28 zentriert und durch die Nietverbindungselemente 37 fest mit der Druckplatte 36 des Freilaufaußenrings 28 verbunden. Bezugszeichenliste

Kurbelwellenriemenscheibe

Riemenscheibenspur

Kurbelwelle

Zentralschraube

Freilauf

Kupplung

Drehschwingungsdämpfungseinrichtung

Tilgermasse

Schraubenkopf

Schraubenschaft

Passfeder

Freilaufinnenring

Dichtring

Dichtring

Lagereinrichtung

Lagereinrichtung

Freilaufaußenring

Außenlamellen

Außenlamellenträger

Kopplungsringscheibe

Gummispur

Druckplatte

Nietverbindungselement

Flansch

Außenlamelle

Hydraulikkolben

Kolbendichtung

Kolbengehäuse

Rückstellfeder

Hydraulikkanalabschnitt

Hydraulikkanalabschnitt

Hydraulikkanalabschnitt zentrales Sackloch

Kopplungskörper

Dichtung

Distanzstück

Lagereinrichtung

Dreheinführung

Dichtung

Schraube

Hydraulikleitung

Hydraulikkanalabschnitt

Hydraulikkanalabschnitt

Nut

Innenverzahnung

Formschlussbereich

Längsnut

Lagerlaufbahn

Außenverzahnung

Ringraum

Hydraulikkanalabschnitt

Formschlussbereich