Zugmitteltriebe zum Antrieb von Aggregaten einer Brennkraftmaschine unter- liegen einer Drehungleichförmigkeit, die sich von der Kurbelwelle auf deren Riemenscheibe und damit in den Zugmitteltrieb überträgt.

Die Drehungleichförmigkeit verursacht insbesondere bei großen Trägheitsmo- menten der angetriebenen Aggregate gleichzeitig große Wechselmomente, verbunden mit einer Geräuschentwicklung und erhöhtem Verschleiß des Zug- mittels. Bei Aggregaten mit großen Trägheitsmomenten kann die zugehörige Riemenscheibe diesen schnellen Wechseln von Beschleunigungen und Verzö- gerungen nicht folgen.

Heute werden bevorzugt Poly-V-Riemen als Zugmittel für den Antrieb der Ag- gregate wie, Generator, Wasserpumpe, Lenkhilfspumpe, Klimakompressor oder anderer Aggregate eingesetzt. Damit verbunden ergeben sich große Zugmittellängen, die ein automatisches Spannsystem des Zugmittels erfordern.

Die zunehmende Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen führt zu größer dimensi- onierten Generatoren, verbunden mit größeren Trägheitsmomenten. Derartige Zugmitteltriebe sowie vermehrt eingesetzte Zweimassenschwungräder auf der Abtriebsseite der Brennkraftmaschine bewirken einen Anstieg der Dre- hungleichförmigkeit der Kurbelwelle als Antrieb für den Zugmitteltrieb. Da an- dererseits die Anforderungen des Kunden an Laufruhe und Komfortniveau zu- nehmen ist ein erhöhter Aufwand erforderlich, die Drehungleichförmigkeit als Störgröße zu eliminieren. Dies führt dazu, dass neben dem Auslegungsverfah- ren des Zugmitteltriebs dynamische Probleme in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen sind und die eingesetzten automatischen Spanneinrichtungen bzw. Spannsysteme des Zugmitteltriebs so auszulegen sind, dass auch die gestiegenen Anforderungen hinsichtlich der Zugmittellebensdauer erfüllt wer- den.

Zur Entkopplung eines Zugmitteltriebs ist aus der DE 36 10 415 C2 eines Zug- mitteltriebs eine Einrichtung bekannt, bei der zwischen der Antriebswelle eines Generators und der Riemenscheibe ein Freilauf eingesetzt ist. Dieser Freilauf hat die Aufgabe bei starken Verzögerungen des Zugmittels den Antrieb zwi- schen der Riemenscheibe und der Generatorwelle zu entkoppeln, so dass der ein großes Trägheitsmoment aufweisende Generator verzögerungsfrei weiter umlaufen kann, bis zu einem erneuten Beschleunigungszyklus des Zugmittel- triebs, bei dem wieder ein Antrieb von der Riemenscheibe auf die Generator- welle erfolgt. Mit dieser Maßnahme wird der Schlupf zwischen Zugmittel und der Riemenscheibe verringert.

Zur Entkopplung eines Zugmitteltriebs ist gemäß der DE 196 53 386 A1 zwi- schen der Riemenscheibe und einer Antriebswelle eine Schraubenfeder einge- setzt, deren erstes Federende an der Riemenscheibe und deren zweites Fede- rende an der Antriebswelle befestigt ist. Bei auftretenden Drehungleichförmig- keiten soll in der Verzögerungsphase die Schraubendrehfeder ein Weiterdre- hen der Antriebswelle ermöglichen ohne nachteiligen Schlupf zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel. Die Verwendung einer Schraubendrehfe- der kann zu einem Aufschwingen des Systems Riemenscheibe und Antriebs-

welle führen, verbunden mit überlagerten Schwingungen, die nachteilig das Zugmittel und damit den gesamten Zugmitteltrieb beeinflussen.

Ein permanenter Schlupf zwischen dem Zugmittel und der Riemenscheibe, der insbesondere den Verschleiß erhöht, beeinflusst weiterhin das effektive Über- setzungsverhältnis zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb, was die Verwen- dung einer kleineren Riemenscheibe erforderlich macht, z. B. am Generator, erfordert zur Beibehaltung des Übersetzungsverhältnisses. Eine kleinere Rie- menscheibe verringert aber gleichzeitig das übertragbare Drehmoment. Der Schlupf verursacht gleichzeitig eine permanente Verlustenergie, verbunden mit einer teilweise unzulässigen Erwärmung des Zugmittels und der Riemenschei- be, was den Verschleiß und die Lebensdauer des Zugmittels nachteilig beein- flusst.

Den bekannten Maßnahmen, den negativen Einfluss einer Drehungleichför- migkeit im Zugmitteltrieb durch Entkopplung zu entziehen gemeinsam, sind die aufwändigen, hohe Kosten verursachenden Konstruktionen, die gleichzeitig einen hohen Bauraum erfordern.

Zusammenfassung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Entkopplung für einen Zugmitteltrieb zu realisieren, der kostengünstig darstellbar ist, einen ge- ringen Bauraum erfordert und ohne Aufwand bzw. Abstimmung auf die Schwin- gungseigenschaft des Zugmitteltriebes oder Antriebes einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Problemstellung ist eine Riemenscheibe vorgesehen, die einen Ringkörper bildet, der ein Planetenrad umschließt. Die Anordnung er- möglicht dabei eine Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Pla- netenrad, zum Ausgleich von Schwankungen des Zugmittels. Erfindungsgemäß bildet der Ringkörper ein Übertragungselement zwischen dem Zugmittel und dem Planetenrad, wobei die an der Riemenscheibe wirkende Zugmittelkraft den Ringkörper an dem Planetenrad hält. Aufgrund der oszillierenden bzw.

schwankenden Drehmomente des Abtriebs, die vom Zugmittel auf die Riemen- scheibe oder von dem Aggregat über das Planetenrad auf den Ringkörper ü- betragen werden, stellen sich differierende Trumkräfte ein, d. h. Kräfte zwi- schen dem Zugtrum und Leertrum an der Riemenscheibe. Diese Kraftdifferenz verursacht eine Schwenkbewegung der Riemenscheibe. Dadurch wird das Zugmittel auf dem Trum mit steigender Riemenkraft begrenzt freigegeben, auf Kosten des weiteren Trums. Die Schwenkbewegung des Ringkörpers kompen- siert eine Übertragung der Drehungleichförmigkeit auf den Aggregateantrieb.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist ebenfalls auf der Abtriebsseite eines Zugmitteltriebs anwendbar. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung den Ringkörper der Riemenscheibe zu vergrößern, beispielsweise um die Überset- zung zu dem Planetenrad zu beeinflussen, wobei sich gleichzeitig die Kontakt- fläche des Zugmittels zu der Riemenscheibe vorteilhaft vergrößert. Diese Maß- nahme erhöht das übertragbare Drehmoment, wodurch der Verschleiß des Zugmittels und der Schlupf zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel verringert wird, verbunden mit einer gleichfalls abnehmenden Geräuschent- wicklung.

Die Erfindung ist vorteilhaft auch in Zugmitteltrieben einsetzbar, zur Lösung der Problematik des Start-/Stopp-Quitschens, die eine weichen Ankopplung des Zugmitteltriebs an der Kurbelwellen-Riemenscheibe aufweist, als Maßnahme zur Entkopplung des Zugmitteltriebs. Dieses nachteilige, komforteinschränken- de Quietschen tritt bei bekannten Lösungen auf, bei denen zwischen der Nabe und der Riemenscheibe ein aus Kunststoff hergestelltes elastisches Ringele- ment angeordnet ist. Beim Starten und Stoppen der Brennkraftmaschine wird jeweils eine Resonanzstelle der entkoppelten Riemenscheibe durchfahren, was zu dem besagten Quietschen aufgrund eines Zugmittelschlupfes führt. Die er- findungsgemäß gestaltete Riemenscheibe kompensiert die Ungleichförmigkeit selbst bei großen Amplituden bzw. Schwingungen des Zugmittels und kann damit die bisherige, Quietschgeräusche verursachende Riemenscheibe erset- zen, bzw. ergänzen, wenn die entkoppelte Riemenscheibe als Kurbelwellen-

Riemenscheibe und die erfindungsgemäß gestaltete Riemenscheibe an Aggre- gaten mit großen Trägheitsmomenten, wie dem Generator, eingesetzt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche 2 bis 13.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Riemenscheibe sieht vor, dass diese ei- nen exzentrisch zu dem starr gelagerten Planetenrad angeordneten Ringkörper aufweist. Dieser Aufbau ermöglicht bei auftretenden Schwankungen des Zug- mittels, die durch eine Drehungleichförmigkeit hervorgerufen werden, eine selbsttätige, freie Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Plane- tenrad.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Achsabstand zwischen den Mittelpunkten bzw. den Drehachsen des Ringkörpers und des Planetenrades fixiert ist. Dazu eignet sich beispielsweise eine Lasche, in der beide Bauteile gelagert sind, wobei die Lasche eine Schwenkbewegung des Ringkörpers gegenüber dem Planetenrad ermöglicht. Der fixierte Achsabstand erhöht vorteilhaft die Flächenpressung zwischen dem Planetenrad und dem Ringkörper in einer Kontaktzone dieser Bauteile, d. h. zwischen einer Mantel- fläche des Planetenrades und einer Innenwandung des Ringkörpers, unabhän- gig von der Vorspannung des Zugmittels und deren Dynamik. Die Fixierung zwischen diesen Bauteilen mittels einer Lasche kann dabei an einer oder an beiden Stirnseiten der Riemenscheibe vorgenommen werden.

Die Erfindung schließt weiterhin die Verwendung eines Freilaufs ein, wobei dieses Bauteil in der Riemenscheibe vorzugsweise zwischen dem Ringkörper oder dem Planetenrad angeordnet ist. Der Freilauf kann dabei mit der erfin- dungsgemäßen Maßnahme, den Ringkörper gegenüber dem Planetenrad schwenkbar anzuordnen, kombiniert werden, so dass sich Vorteile aus beiden Einzellösungen in einer Riemenscheibe verbinden lassen. Neben der Schwenkbewegung der Riemenscheibe aufgrund der Zugmittelschwankungen wirkt der Freilauf ergänzend oder unterstützend, um ein gezieltes Abkoppeln

bei einer Drehungleichförmigkeit zu ermöglichen. Diese Kombination eignet sich beispielsweise für ein Aggregat mit einem hohen Trägheitsmoment, um bei auftretenden Verzögerungen in dem Zugmitteltrieb ein wirksames Abkoppeln zu erreichen, was sich vorteilhaft auf die Zugmittelbeanspruchung bzw. Le- bensdauer des Zugmittels auswirkt.

Die Kontaktfläche bzw. Eingriffsfläche zwischen dem Planetenrad und dem Ringkörper kann erfindungsgemäß zur Verbesserung der Momentenübertra- gung formschlüssig, vorzugsweise als Verzahnung gestaltet werden. Zur Er- zielung einer effektiven kraftschlüssigen Drehmomentübertragung eignet sich ebenfalls ein Keilprofil, ein Poly-V-Profil oder eine beliebige andere form- schlüssige Profilierung.

Für die erfindungsgemäße Riemenscheibe ist ein Übersetzungsverhältnis von 1, 2 zu 1 zwischen Ringkörper und dem Planetenrad vorgesehen. Entspre- chend ist der Innendurchmesser des Ringkörpers größer ausgelegt als der Außendurchmesser des Planetenrades. Ein hohes Übersetzungsverhältnis mit einem vergrößerten Durchmesser des Ringkörpers vergrößert gleichzeitig die Kontaktfläche des Ringkörpers am Zugmittel, wodurch das übertragbare Dreh- moment erhöht und der Schlupf und damit der Zugmittelverschleiß sowie die Geräuschentwicklung verringert werden.

Die Erfindung schließt weiterhin eine unterstützende Einflussnahme auf die Zugmittelschwankungen bzw. Amplituden bei auftretenden Drehungleichför- migkeiten ein. Dazu eignet sich beispielsweise eine am Zugmittel im Bereich der erfindungsgemäßen Riemenscheibe an dem Ringkörper federnd abge- stützte Laufrolle, die mit einer zusätzlichen Dämpfung gelagert ist. Mit dieser Maßnahme kann beispielsweise in Betriebszuständen des Zugmitteltriebs mit großen Änderungen der Zugmittelkraft die Schwenkbewegung des Ringkörpers der erfindungsgemäßen Riemenscheibe beeinflusst werden.

Alternativ zu einer separaten federnd am Zugmittel abgestützten Laufrolle schließt die Erfindung ebenfalls ein unmittelbar an der Lasche angreifendes

Federmittel ein, das die Drehpunkte bzw. Drehachsen des Ringträgers sowie des Planetenrades verbindet.

Diese vorgeschlagenen Dämpfungsmaßnahmen eignen sich insbesondere zur Abkoppelung des Zugmitteltriebs im Bereich der Kurbelwellen-Riemenscheibe um ein Drehmoment großer Ungleichförmigkeit und großer Amplituden zu kom- pensieren. Die zuvor aufgezeigten Maßnahmen bewirken eine ausreichend große, im Bereich der Kurbelwelle erforderliche Dämpfung. Besonders geeig- net ist dazu eine Festkörperreibung, bei der die Schwenkbewegung der Rie- menscheibe nur dann auftritt, in der sie benötigt wird.

Die Erfindung schließt weiterhin die Verwendung einer zusätzlichen Umlenk- rolle ein, die zur Kürzung des Zugmittels vorgesehen ist. Dieses Bauteil kann ebenfalls genutzt werden, um die erfindungsgemäße Charakteristik des Ent- kopplungssystems zu beeinflussen. Dazu bietet es sich an, die zusätzliche Umlenkrolle mit einer Dämpfung versehen federnd zu lagern. Weiterhin kann eine derartige zusätzliche Umlenkrolle jedem Zugmitteltrum zugeordnet wer- den, das mit der erfindungsgemäßen Riemenscheibe verbunden ist.

Um die Einflußnahme der Erfindung weiterhin zu verbessern schließt die Erfin- dung eine profilierte Riemenscheibe ein, die formschlüssig in ein entsprechend gestaltetes Zugmittel eingreift.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nachstehend anhand von insgesamt fünf Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 in einem Querschnitt die erfindungsgemäße Riemenschei- be ;

Figur 2 die Riemenscheibe gemäß Figur 1 mit einer Lasche, die zwischen dem Drehpunkt des Ringkörpers und des Plane- tenrades angeordnet ist ; Figur 3 eine erfindungsgemäße Riemenscheibe, die mit einer fe- dernd und gedämpft an dem Zugmittel abgestützten Lauf- rolle zusammenwirkt ; Figur 4 ein unmittelbar an der Lasche gemäß Figur 2 angreifendes Federmittel ; Figur 5 einen Ausschnitt eines Zugmitteltriebs, bei dem versetzt zu der erfindungsgemäßen Riemenscheibe an dem Zugmittel eine Laufrolle kraftschlüssig abgestützt ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Die Figur 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe 1 a, die als ein Hohlrad gestaltet ein Planetenrad 2 umschließt. An einer Mantelfläche 4 der Riemenscheibe 1a ist ein Zugmittel 3 geführt, dass weitere Riemenschei- ben des Antriebs sowie des Abtriebs, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Generators oder einer Wasserpumpe eines in Figur 1 nicht weiter abgebildeten Zugmitteltriebs einschließt. Beide Enden des Zugmittels 3 sind mit überein- stimmend ausgerichteten Pfeilen versehen, die in einer von der Riemenscheibe 1a abgewandten Richtung zeigen. Die Pfeilrichtung verdeutlicht, dass die im Zugmittel 3 auftretenden Kräfte wechseln, entsprechend einer Drehungleich- förmigkeit in Zugmitteltrieben, deren Antrieb durch eine Hubkolbenbrennkraft- maschine erfolgt. Die Drehungleichförmigkeit führt zu einem hochfrequenten Lastwechsel bzw. zu Wechseldrehmomenten, wodurch zwischen zwei Riemen- scheiben des Zugmittels 3 große Schwingungsamplituden auftreten, die das Zugmittel 3 beanspruchen.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Riemenscheibe 1 a kompensiert Schwankungen des Zugmittels 3, in dem ein Ringkörper 5 der Riemenscheibe 1a sich relativ zu dem Planetenrad 2 ausweichen bzw. verdrehen kann. Das drehstarre beispielsweise mit dem Rotationskörper eines Generators verbun- dene Planetenrad 2 ist dazu exzentrisch zu dem Ringkörper 5 angeordnet.

Eine derartige Riemenscheibe 1 a vermeidet eine Übertragung der Dre- hungleichförmigkeit von dem Zugmittel 3 auf das Planetenrad 2, in dem der Ringkörper 5 über eine Innenwandung 6 an einer Mantelfläche 7 des Planeten- rades 2 abrollen kann und dabei einen gewissen Freiheitsgrad gegenüber dem Planetenrad 2 besitzt. Durch Schwankungen des vom Zugmittel 3 auf die Rie- menscheibe 1a oder umgekehrt zu übertragenden Drehmomente entsteht eine sich zeitgleich ändernde Differenz der Kräfte in den Trums des Zugmittels 3, die mit der Riemenscheibe 1a verbunden sind. Die Kraftdifferenz verursacht die durch den Doppelpfeil gekennzeichnete Schwenkbewegung des Ringkör- pers 5. Dadurch wird mit steigender Zugmittelkraft in einem Trum eine Trum- länge freigegeben auf Kosten des zugehörigen anderen Trums. Die Schwenk- bewegung verhindert wirksam eine Übertragung der Drehungleichförmigkeit von dem Zugmittel 3 auf das Planetenrad 2.

Die Erfindung ist ebenfalls anwendbar für eine Riemenscheibe, bei der ein An- trieb von dem Planetenrad 2 mittels des schwenkbaren Ringkörpers 5 auf das Zugmittel 3 erfolgt. Der Aufbau der Riemenscheibe 1a erfordert einen Innen- durchmesser"d,"des Ringkõrpers 5, der einen Außendurchmesser"Dp"des Planetenrades 2 übertrifft. Diese Durchmesserabstimmung, die gleichzeitig die Übersetzung zwischen den Bauteilen Ringkörper 5 und Planetenrad 2 be- stimmt, erfolgt abhängig von den jeweiligen Erfordernissen. In Abhängigkeit vom Durchmesser des Ringkörpers 5 wird die Kontaktfläche 8 zwischen dem Zugmittel 3 und der Mantelfläche 4 des Ringkörpers 5 bestimmt und gleichzei- tig das übertragbare Drehmoment zwischen dem Zugmittel 3 und dem Ringkör- per 5. Der Ringkörper 5 ist über eine Kontaktzone 9 an dem Planetenrad 2 abgestützt. Synchron zu einer Schwenkbewegung des Ringkörpers 5 verändert sich die Lage der Kontaktzone 9, ohne Einfluss auf deren Größe. Eine effektive Drehmomentenübertragung zwischen dem Ringkörper 5 und dem Planetenrad

2 erfolgt, in dem diese Bauteile an der Innenwandung 6 bzw. der Mantelfläche 7 profiliert sind. Dazu eignet sich vorzugsweise eine Verzahnung. Gleichfalls kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zugmittel 3 und der Man- telfläche 4 des Ringkörpers 5 vorgesehen werden, wozu sich beispielsweise eine Keil-oder Poly-V-Profilierung eignet.

In den weiteren Figuren 2 bis 5 sind Varianten von Riemenscheiben darge- stellt, deren Aufbau weitestgehend übereinstimmt mit der Riemenscheibe 1a gemäß Figur 1. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugsziffern gemäß Figur 1 versehen, zu deren Beschreibung auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen werden kann.

Die Figur 2 zeigt die Riemenscheibe 1b, bei der eine Drehachse 10 des Ring- körpers 5 mit der Drehachse 11 des Planetenrades 2 über eine Lasche 12 ver- bunden sind. Diese Maßnahme gewährleistet einen fixierten Achsabstand"a" zwischen den Drehachsen 10,11, wodurch sich eine erhöhte Flächenpressung in der Kontaktzone 9 zwischen dem Planetenrad 2 und dem Ringkörper 5 ein- stellt. Die Lasche 12 kann dabei einseitig oder beidseitig der Riemenscheibe 1b angeordnet sein und vorzugsweise in Verbindung einer Abstützung oder Lagerung der gesamten Riemenscheibe 1 b.

Die Riemenscheibe 1c gemäß Figur 3 weist ein dem Planetenrad 2 zugeord- neten Freilauf 13 auf. Der Freilauf 13 kann unterstützend bzw. ergänzend zu der erfindungsgemäßen Riemenscheibe 1c eingesetzt werden, deren Ringkör- per 5 zum Planetenrad 2 schwenkbar angeordnet ist. Der in einem kreisring- förmigen Einbauraum eingesetzte Freilauf 13 stützt sich innenseitig an einer Welle 14, beispielsweise einer Generatorantriebswelle ab und außenseitig an einer Aufnahmebohrung des Planetenrades 2. Der Riemenscheibe 1c ist wei- terhin eine Laufrolle 15 zugeordnet, die entweder unmittelbar an der Mantelflä- che 4 des Ringkörpers 5 der Riemenscheibe 1c anliegt oder außenseitig an dem Zugmittel 3 abgestützt ist. Die über ein Federmittel 16, beispielsweise eine Druckfeder kraftschlüssig mit der Riemenscheibe 1c mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehende Laufrolle 15 hat die Aufgabe, auf die Charakteristik

des Systems in Bezug auf die Schwenkbewegung des Ringkörpers 5 Einfluss zu nehmen. Das Federmittel 16 kann eine Dämpfung einschließen.

Alternativ zu Figur 3 ist die Riemenscheibe 1d gemäß Figur 4 mit einem an der Lasche 12 angreifenden Federmittel 17 versehen. Die Anlenkung dieses auch mit einer Dämpfung versehenen Federmittels 17 kann im Bereich des Dreh- punktes 10 des Ringkörpers 5 erfolgen. Die Lasche 12 folgt der Schwenkbe- wegung des Ringkörpers 5, wobei die Drehachse 10 sich mit einem Radius, der dem Abstand"a"gemäß Figur 2 entspricht, um die Drehachse 11 des Plane- tenrades 2 verschwenkt.

In Figur 5 ist versetzt zu der Riemenscheibe 1 e eine an dem Zugmittel 3 abge- stützte Laufrolle 18 vorgesehen. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen die Vor- spannung des Zugmittels 3 erhöhenden Anlage ist die Laufrolle 18 mit einem entsprechend angeordneten Federmittel 19 versehen.

Bezugszahlenliste 1 a Riemenscheibe 1 b Riemenscheibe 1 c Riemenscheibe 1 d Riemenscheibe 1 e Riemenscheibe 2 Planetenrad 3 Zugmittel 4 Mantelfläche 5 Ringkörper 6 Innenwandung 7 Mantelfläche 8 Kontaktfläche 9 Kontaktzone 10 Drehachse 11 Drehachse 12 Lasche 13 Freilauf 14 Welle 15 Laufrolle 16 Federmittel 17 Federmittel 18 Laufrolle 19 Federmittel