Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Verbrennungsmotors, welche für einen Startergeneratorbetrieb, eine Standklimatisierung, einen Impulsstart sowie ein Boosten geeignet sein soll. Weiterhin enthält die Kurbelwellenriemenscheibe einen integrierte Riemenscheibendämpfer, ein abkuppelbares Planetengetriebe für den Start des Verbrennungsmotors mittels des Startergenerators sowie einen Kurbel- wellentilger zum Tilgen von für die Kurbelwelle schädlichen Schwingungen,

Die bekannten Anordnungen dieser Art benötigten Komponenten in verschiedenen Riemenscheiben, zusätzlichen axialen Bauraum, einen größeren Riemenscheibendurchmesser oder müssen auf bestimmte der genannten Funktionalitäten verzichten. Deshalb werden gemäß dem Stand der Technik mehrere kosten- und bau räum intensive Riemenscheiben, ein erhöhter axialer Bauraum oder ein vergrößerter Riementrieb zur Beibehaltung der erforderlichen Übersetzungsverhältnisse bei vergrößerter Kurbelwellenriemenscheibe benötigt. Alternativ muss auf bestimmte Funktionalitäten verzichtet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile zu vermieden, also eine kompakte Anordnung der Komponenten Riemenscheiben-Entkoppler für den Standklimabetrieb mit der Möglichkeit des Impulsstarts aus drehendem Riementrieb, Startergeneratorgetriebe, Riemenscheibendämpfer und Kurbelwellentilger für die Integration in der Kurbelwellenriemenscheibe bei weitgehender axiale Bauraumneutratität und ein unverändertem Riemenscheibendurchmesser im Vergleich zu herkömmlichen Riemenscheiben bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch folgende Maßnahmen gelöst: Der Innenring des Riemenscheiben- freilaufs ist mittels einer oder mehrerer Montageschrauben mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Auf diesem ist die Riemenscheibe gelagert, beispielsweise mittels zweier Wälzlager. Der parallel angeordnete Riemenscheibenfreilauf ist nicht durch Fliehkraft abhebend ausgestaltet. Der Innenring des Riemenscheibenfreilaufs ist mit dem Planetenträger eines als Planetengetriebe ausgestalteten Riemenscheibengetriebes verbunden. Ein oder mehrere auf dem Planetenträger gelagerte Planetenräder kämmen mit einem Hohlrad, an welchem die Bremsscheibe einer Scheibenbremse radial außerhalb der Riemenscheibe angeordnet ist. Der Bremssattel oder vorzugsweise mehrere gleichmäßig am Umfang verteilten

BESTÄTIGUNGSKOPIE Bremssättel befinden sich ebenfalls radial außerhalb der Riemenscheibe. Sie sind gehäusefest beispielsweise am Kurbelgehäuse oder am Kurbelgehäusedeckel des Verbrennungsmotors montiert. Durch die Verwendung mehrerer gleichmäßig am Umfang verteilter Bremssättel ist keine oder nur eine sehr geringe Querkraftabstützung infolge der Reibkraft an der Bremsscheibe erforderlich.

Das Sonnenrad des Planetengetriebes ist riemenscheibenfest angeordnet. Auf dem kurbelwellenfesten Planetenträger ist der Kurbelwellentilger mittels einer konventionellen Gummispur angeordnet. Alternativ kann auch ein Stahlfedertilger in die Bauräume zwischen den Planetenrädern angeordnet sein.

Aufgrund des normalerweise geringen Abstands der Riemenspur zum Kurbelgehäuse bzw. - deckel werden die Bremssättel vorzugsweise als Faustsättel ausgestaltet, bei denen der die Bremse betätigende Aktor, beispielsweise in Form eines hydraulischen Kolbens, eines elektrischen Antriebs oder einer mechanische Betätigung, lokal so in den axialen Bereich der Riemenspur hineinragt, dass keine Kollision mit den Riementrums entsteht. Die andere Seite des Bremssattels kann somit flach gestaltet werden, so dass die Riemenspur nicht axial weiter vom Kurbelgehäuse weg angeordnet werden muss als bei Riemenscheiben nach dem Stand der Technik.

Der Bremssattel/die Bremssättel ist/sind vorzugsweise in axialen Richtung überlappend zu der Riemenscheibe angeordnet. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu einer Drehachse der Kurbelwelle. Radial bedeutet quer zur Drehachse der Kurbelwelle. Der Bremssattel bzw. die Bremssättel ist bzw. sind besonders bevorzugt radial außerhalb und in axialer Richtung überlappend zu der Riemenscheibe angeordnet. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden.

Der Bremssattel/die Bremssättel sind vorzugsweise in radialer Richtung innerhalb oder außerhalb eines Riementrums angeordnet. Das Riementrum umschlingt die Riemenscheibe teilweise. Mindestens ein Bremssattel ist radial innerhalb des Riementrums angeordnet. Es können auch zwei Bremssättel diametral so angeordnet sein, dass ein erster Bremssattel in radialer Richtung innerhalb und ein zweiter Bremssattel in radialer Richtung außerhalb des Riementrums angeordnet ist.

Ein Aktor der Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung ist vorzugsweise in axialer Richtung ü- berlappend zu der Riemenscheibe angeordnet. Der Aktor hat vorzugsweise in axialer Richtung eine geringere Ausdehnung als die Riemenscheibe. Der Aktor ist besonders bevorzugt radial außerhalb der Riemenscheibe so angeordnet, dass der Aktor in axialer Richtung nicht über die Riemenscheibe hinaus ragt.

Zum Starten des Verbrennungsmotors wird die normal geöffnete Scheibenbremse geschlossen. Dadurch wird das über Startergenerator und Riemen auf die Riemenscheibe aufgebrachte Drehmoment auf das Sonnenrad des Planetengetriebes übertragen. Da das Hohlrad gehäusefest gebremst ist, wird ein erhöhtes Drehmoment am Planetenträger erzeugt, welches die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zum Start in Rotation versetzt. Der Riemenschei- benfreilauf wird in diesem Betriebszustand in Freilaufrichtung überholt.

Nach dem Start des Verbrennungsmotors entfällt die Betätigung der Scheibenbremse, so dass diese öffnet und kein Drehmoment mehr übertragen werden kann. Nun treibt die Kurbelwelle über den in dieser Momenten richtung schließenden Riemenscheibenfreilauf bei positiven Momentenstößen (in Antriebsrichtung) ihr Drehmoment auf die Riemenscheibe zum Antreiben von Riementrieb und Generator. Bei negativen Momentenstößen kann der Riementrieb aufgrund seiner Trägheit durch den Riemenscheibenfreilauf die Kurbelwelle überholen, wodurch die Funktion der Riemenscheibendämpfung und Lebensdauererhöhung von Riemen und daran angeschlossenen Aggregaten dargestellt ist. Da das Planetengetriebe am Hohlrad aufgrund der geöffneten Scheibenbremse entkoppelt ist, erfolgt keine Drehmomentübertragung auf den Planetenträger, lediglich das Hohlrad verdreht sich während der Überholphasen des Riemenscheibenfreilaufs entsprechend der Planetenübersetzung lastfrei rückwärts zur Riemenscheibend rehrichtung.

Bei stehendem Verbrennungsmotor und nicht betätigter Scheibenbremse kann die Riemenscheibe sich frei in Überholrichtung des Freilaufs verdrehen. Dadurch kann der Startergenerator bei stehender Kurbelwelle den am Riementrieb angeschlossenen Klimakompressor antreiben wodurch die Funktion„Standklimatisierung" dargestellt ist. In diesem Betriebszustand wird das Hohlrad des Planetengetriebes lastfrei (in gegenläufiger Drehrichtung zur Riemenscheibe) verdreht.

Soll der Verbrennungsmotor während der Standklimatisierung gestartet werden („Impulsstart"), so wird bei rotierender Riemenscheibe die reibschlüssige Scheibenbremse betätigt und geschlossen und dadurch der Verbrennungsmotor gestartet. Ein Abbremsen der Riemenscheibe zum Schließen der Scheibenbremse ist nicht erforderlich. Eine Ausreichende Ver- schleißreserve der Bremsbeläge ist durch die axial einseitig sehr kurz bauende Ausgestaltung der Bremssättel als Faustsättel möglich. Auch der Betriebszustand„Change of Mind" (Abstel- len des Verbrennungsmotors und Wiederstart bevor die Kurbelwelle zum Stillstand gekommen ist) ist somit darstellbar.

Der Freilauf kann vorzugsweise in seiner Sperrrichtung umgeschaltet werden oder alternativ durch einen parallel angeordneten Sperrmechanismus, z. B. durch eine formschlüssige Klauenkupplung zwischen Außen- und Innenring überbrückt werden. Dadurch kann bei geöffneter Scheibenbremse das vom Startergenerator auf die Riemenscheibe aufgebrachte Drehmoment direkt über den umgeschalteten Freilauf bzw. die Sperrvorrichtung auf die Kurbelwelle übertragen werden. Dieser Betriebszustand wird als 1:1-Boost bezeichnet und ermöglicht die Unterstützung des Verbrennungsmotors durch das Drehmoment des Startergenerators.

Die formschlüssige Klauenkupplung kann beispielsweise als Kugelkupplung ausgelegt sein. Hierbei wird bei Betätigung ein Konus axial verschoben, der mehrere in Bohrungen z. B. des Freilaufinnenrings angeordnete Kugeln nach außen drückt, welche in Vertiefungen z. B. im Freilaufaulienring greifen und somit einen Formschluss der beiden Bauteile herstellen.

Alternativ kann die Überbrückung auch als axial zu betätigende Klauenkupplung ausgeführt sein. Die axiale Betätigung der Überbrückung selbst kann jeweils mechanisch z. B. mittels eines Bowdenzugs oder alternativ mittels eines Hydraulikkolbens erfolgen.

Die beschrieben Kurbelwellenriemenscheibe zeichnet sich unter anderem durch folgende Merkmale aus:

Dämpfung der Kurbelwellenschwingungen im Generatorbetrieb mittels Freilauf;

Gestaltung dieses Freilaufs als nicht durch Fliehkraft abhebend;

Planetengetriebe zur Drehmomenterhöhung zum (Kalt-) Start des Verbrennungsmotors; reibschlüssige Scheibenbremse zum Festbremsen des Hohlrads;

Positionierung der Scheibenbremse radial außerhalb der Riemenscheibe zwischen Kurbelgehäuse und Zahnriemen; hohlradfeste Anordnung der Bremsscheibe der Scheibenbremse; gehäusefeste Anordnung des oder der Bremssättel der Scheibenbremse; alternativ gleichmäßige Verteilung mehrerer Bremssättel am Umfang der Bremsscheibe (Querkraftfreiheit); alternativ Ausgestaltung der Bremssättel als Faustsättel (Schwimmsättel);

Ausrichtung der Bremsbetätigungsaktors (Hydraulikkolben, E-Antrieb, mechanischer Antrieb) vom Kurbelgehäuse abgewandt zwischen den Trums des Riemens;

Verwendung eines umschaltbaren Freilaufs zum 1:1-Boost (oder- Verbrennerstart);

Gestaltung des vorzugsweise umschaltbaren Freilaufs vorzugsweise mit unbetätig- ter Sperrrichtung für Generatorbetrieb; alternativ Verwendung einer parallel zum nicht umschaltbaren Freilauf angeordneten Überbrückungsmöglichkeit des Freilaufs mittels formschlüssiger Kupplung zum 1:1-Boost (oder Verbrennerstart);

Gestaltung der Überbrückungsmöglichkeit vorzugsweise als„normal geöffnet";

In den Zeichnungen sind Varianten der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig.1: eine Prinzipdarsteilung der erfindungsgemäßen Kurbelwellenriemenscheibe mit umschaltbarem Freilauf in einer Schnittansicht;

Fig.2: eine Prinzipdarsteilung der erfindungsgemäßen Kurbelwellenriemenscheibe mit überbrückbarem Freilauf in einer Schnittansicht;

Fig.3: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Kurbelwellenriemenscheibe in einer Draufsicht;

Fig.4: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kurbelwellenriemenscheibe mit überbrückbarem Freilauf mittels Kugelmechanismus;

Fig.5: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kurbelwellenriemenscheibe mit überbrückbarem Freilauf mittels Klauenkupplung; In den Figuren 1 bis 5 ist eine Kurbelwellenriemenscheibe 1 in verschiedenen Ansichten und gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst mindestens eine Riemenspur 40, die auch als Riemenscheibe bezeichnet wird und zum Beispiel dazu dient, einen Riemen eines Riementriebs mit einem Riemenstartergenerator und/oder mindestens einem Nebenaggregat, wie einem Klimakompressor, zu koppeln.

Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist, mit Hilfe einer Montageschraube 25 (siehe Figuren 4 und 5) an einer Kurbelwelle 2 angebracht, die um eine Drehachse 26 drehbar ist. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine handeln.

Der Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist eine Bremseinrichtung 28 zugeordnet, die einen

Schwimmsattel 3 bzw. Bremssattel 20, einen Bremskolben 4, Bremsbeläge 5, 6 und eine Bremsscheibe 7 umfasst. In die Kurbelwellenscheibe 1 sind ein Planetengetriebe 21 , eine Tilgereinrichtung mit einem Tilger 22 und ein Freilauf 23; 24, 24a, 24b integriert. Der Freilauf 23 ist umschaltbar ausgeführt. Die Freiläufe 24, 24a, 24b sind überbrückbar.

Die Riemenscheibe 1 umfasst einen radialen Flansch 30, der die Riemenspur 40 drehfest mit einem Sonnenrad 32 des Getriebes 21 verbindet, das als Planetengetriebe ausgeführt ist. Das Planetengetriebe 21 umfasst zusätzlich zu dem Sonnenrad 32 Planetenräder 34, die sich sowohl mit dem Sonnenrad 32 als auch mit einem Hohlrad 36 in Eingriff befinden. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenradträger 35 drehbar gelagert. An dem Planetenradträger wiederum ist unter Zwischenschaltung einer Gummispur eine Tilgermasse des Tilgers 22 angebracht.

Das Hohlrad 36 ist drehfest mit der Bremsscheibe 7 der Bremseinrichtung 28 verbunden. Das Planetengetriebe 21 mit dem Sonnenrad 32, den Planetenrädern 34 und dem Hohlrad 36 ist durch Trennwandungen 38, 39 gekapselt. Die Trennwandungen 38, 39 erstrecken sich im Wesentlichen in radialer Richtung und dienen dazu, einen unerwünschten Austritt von Schmiermedium, das zur Schmierung des Planetengetriebes 21 dient, aus der Kurbelwellenriemenscheibe 1 zu verhindern. Die Trennwandungen 38, 39 sind zum Beispiel als Blechteile ausgeführt. Radial innen sind zwischen den Trennwandungen 38, 39 und relativ dazu sich drehenden Teilen Dichteinrichtungen, wie Wellendichtringe, vorgesehen.

Die Bremsscheibe 7 erstreckt sich von dem Hohlrad 36 des Planetengetriebes 21 radial nach außen, wo sie zwischen den Bremsbelägen 5, 6 der Bremseinrichtung 28 einklemmbar ist. Die Bremsbeläge 5, 6 sind über den Bremskolben 4 in dem Schwimmsattel 3 bzw. Bremssattel 20 betätigbar. Der Schwimmsattel 3 bzw. Bremssattel 20 ist mit Hilfe einer Lagerung 42 schwimmend an einem Kurbelgehäuse 44 gelagert. Durch die schwimmende Lagerung wird der Bremssattel 3, 20 drehfest mit dem Kurbelgehäuse 44 verbunden, kann sich aber relativ zu diesem in axialer Richtung begrenzt verlagern.

Im dargestellten Zustand ist die Bremseinrichtung 28 geöffnet, das heißt, die Bremsbeläge 5, 6 sind von der Bremsscheibe 7 beabstandet. Wenn der Bremskolben 4, zum Beispiel hydraulisch, betätigt wird, dann bewegt er sich auf die Bremsbeläge 5, 6 zu, um die Bremsscheibe 7 zwischen den Bremsbelägen 5, 6 einzuklemmen. Dann ist die Bremsscheibe 7 drehfest mit dem Kurbelgehäuse 44 verbunden, das heißt, die Bremsscheibe 7 steht still.

In Figur 3 sieht man in einer Draufsicht auf die Kurbelwellenriemenscheibe 1 , dass diametral zu dem Bremssattel 3 ein weiterer Bremssattel 53 angeordnet sein kann. Dabei ist der Bremssattel 3 innerhalb eines Riementrums 55 angeordnet, der die Kurbelwellenriemenscheibe 1 bzw. Riemenspur 40 teilweise umgreift. Der Bremssattel 53 ist außerhalb des Riementrums 55 angeordnet.

Der Freilauf 24; 24a; 24b umfasst einen Innenring 60, der drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Der Innenring 60 dient darüber hinaus zur Lagerung des Sonnenrads 32 des Planetengetriebes 21 mit Hilfe von zwei Wälzlagern 61, 62. Der Freilauf 24; 24a; 24b umfasst des Weiteren einen Außenring 64; 74, der drehfest mit dem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 21 verbunden ist.

Zwischen dem Innenring 60 und dem Außenring 64; 74 sind Freilaufkörper 65; 75 angeordnet. Der Innenring 60 des Riemenscheibenfreilaufs 24; 24a; 24b ist mit dem Planetenradträger 35 verbunden, der wiederum drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Der Planetenradträger 35 erstreckt sich von der Montageschraube 25 gestuft radial nach außen. Radial außen sind an dem Planetenradträger 35 die Planetenräder 34 drehbar gelagert. Der Freilauf 24a der in Figur 4 dargestellten Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist durch eine Kupplung 70 betätigbar, die als Kugelkupplung mit Kugeln 12 ausgeführt ist, die mit Kugelrampen 13 zusammenwirken. Wenn die Kupplung 70 über einen Bowdenzug 11 betätigt wird, dann bewegen sich die Kugeln 12 radial nach außen in Ausnehmungen hinein, die radial innen an dem Außenring 64 des Freilaufs 24a vorgesehen sind.

Durch die Kugeln 12 wird ein Verdrehen des Außenrings 64 relativ zu dem Innenring 60 verhindert, so dass der Freilauf 24a gesperrt oder überrückt wird. Die Bewegung der Kugeln 12 radial nach außen wird durch die Kugelrampe 13 bewirkt. Durch eine Rückstellfeder wird die Kugelrampe 13 wieder entgegen der Zugrichtung des Bowdenzugs 11 (in Figur 4 nach rechts) zurück bewegt, um den Freilauf 24a zu entsperren oder freizugeben.

Die in Figur 5 dargestellte Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Klauenkupplung 14, die dazu dient, den Freilauf 24b zu überbrücken bzw. zu sperren. Die Klauenkupplung 14 umfasst Klauen 71, die eine drehfeste Verbindung mit einem Außenring 74 des Freilaufs 24b ermöglichen. Darüber hinaus ist die Klauenkupplung 14 über eine axiale Verzahnung 72 drehfest mit dem Innenring 60 des Freilaufs 24b verbindbar. Zwischen dem Innenring 60 und dem Außenring 74 des Freilaufs 24b sind Freilaufkörper 75 angeordnet.

Die Klauenkupplung 14 ist durch eine Rückstellfeder in ihre dargestellte Stellung vorgespannt, in der sich der Außenring 74 relativ zu dem Innenring 60 des Freilaufs 24b verdrehen kann. Wenn die Klauenkupplung 14 über einen Hydraulikkolben 9 betätigt wird, dann wird der Außenring 74 des Freilaufs 24b über die Klauen 71 und die axiale Verzahnung 72 drehfest mit dem Innenring 60 verbunden, um den Freilauf 24b zu überbrücken oder zu sperren. Das zur Betätigung des Hydraulikkolbens 9 benötigte Hydraulikmedium wird über eine Hydraulikleitung 8 zugeführt.

Bei den in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen greift der Bowdenzug 11 bzw. die Hydraulikleitung 8 zentral am Mittelpunkt der Kurbelwellenriemenscheibe 1 an, und zwar auf der der Kurbelwelle 2 abgewandten Seite. Der Bowdenzug 11 bzw. die Hydraulikleitung 8 erstreckt sich in der Kurbelwellenriemenscheibe 1 in Richtung der Drehachse 26 auf die Montageschraube 25 zu. Bezuqszeichenliste

Riemenscheibe

Kurbelwelle

Schwirnmsattel

Bremskolben

Bremsbelag

Bremsbelag

Bremsscheibe

Hydraulikleitung

Hydraulikkolben

Riementrum

Bowdenzug

Kugel

Kugelrampe

Klauenkupplung

Bremssattel

Planetengetriebe

Tilger

Freilauf, umschaltbar

Freilauf, überbrückbar

Montageschraube

Drehachse

Bremseinrichtung radialer Flansch

Sonnenrad

Planetenräder

Planetenradträger

Hohlrad

Trennwandung

Trennwandung

Riemenspur

Lagerung

Kurbelgehäuse

Bremssattel

Riementrum

Innenring

Wälzlager

Wälzlager

Außenring

Freilaufkörper

Kupplung

Klauen axiale Verzahnung

Außenring

Freilaufkörper