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Title:
DEVICE FOR AUXILIARY UNITS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/101973
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a device for damping torsional vibrations in a traction mechanism drive for auxiliary units of an internal combustion engine, comprising an overrunning clutch (27) that is disposed between a pulley (25) and a hub (26). According to the invention, a locking mechanism (33) is placed axially behind the overrunning clutch (27) between the pulley (25) and the hub (26). Said locking mechanism (33) is provided with an inner ring (34) that surrounds the hub (26) and is fixed thereto, an outer ring (35) which surrounds the inner ring (34) with a radial tolerance and is fixed to the pulley (25), and several catching balls (36). The catching balls (36) are arranged in radial bores (39) of the outer ring (35) along with pressure springs (37).

Inventors:
Wiesneth, Bernhard (Lange Zeile 98, Erlangen, 91054, DE)
Hochmuth, Harald (Platanenweg 7, Hagenbüchach, 91469, DE)
Application Number:
PCT/EP2004/004027
Publication Date:
November 25, 2004
Filing Date:
April 16, 2004
Export Citation:
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Assignee:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
Wiesneth, Bernhard (Lange Zeile 98, Erlangen, 91054, DE)
Hochmuth, Harald (Platanenweg 7, Hagenbüchach, 91469, DE)
International Classes:
F02B67/06; F16D43/208; F16D45/00; (IPC1-7): F02B67/06; F16D43/06; F16D43/14
Foreign References:
DE19511188A11996-04-25
GB2265191A1993-09-22
DE920699C1954-12-06
EP1126143A22001-08-22
EP0068730A11983-01-05
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Freilaufkupplung (27), die zwischen einer Riemenscheibe (25) und einer Nabe (26) angeord net ist, welche mit einer Eingangswelle eines Zusatzaggregates drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Riemenschei be (25) und der Nabe (26), axial hinter der Freilaufkupplung (27), eine Ver riegelungseinrichtung (33) angeordnet ist, die einen die Nabe (26) umge benden und an dieser befestigten Innenring (34), einen den Innenring (34) mit radialem Spiel umgebenden, an der Riemenscheibe (25) befestigten Außenring (35) und mehrere Arretierkugeln (36) aufweist, welche gemein sam mit Druckfedern (37) in Radialbohrungen (39) des Außenringes (35) angeordnet, von den Druckfedern (37) zum Innenring (34) hin gedrückt und an diesem innerhalb von in den Innenring (34) eingearbeiteten Kugelkalot ten (38) radial abgestützt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radial bohrungen (39) und die mit diesen fluchtenden Kugelkalotten (38) an dem Außenring (35) bzw. an dem Innenring (34) in Umfangsrichtung in gleich mäßigen Abständen hintereinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innen ring (34) mit einer umiaufenden, zwischen den einzelnen Kugelkalotten (38) angeordneten Führungsrille (41) mit Einlauframpen für die Arretierkugeln (36) versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilauf kupplung (27) einen als Blechteil spanlos hergestellten Lageraußenoder Lagerinnenring (28,29) aufweist, an welchem mit Klemmrollen (30) zusam menwirkende Klemmrampen ausgebildet sind, wobei sich der Lageraußen oder Lagerinnenring (28,29) zumindest einseitig über den Bereich der Klemmrollen (30) hinaus axial erstreckt und eine Laufbahn für ein Wälzla ger (31,32) bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Freilaufkupplung (27), den Wälzlagern (31,32) und der Verriegelungsein richtung (33) mit dem Innenring (34), dem Außenring (35), den Arretierku geln (36) und den Druckfedern (37) bestehende Baueinheit innerhalb der axialen Erstreckung der Riemenscheibe (25) angeordnet ist.
Description:
Vorrichtung für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Freilaufkupplung, die zwischen einer Riemenscheibe und einer Nabe angeord- net ist, welche mit einer Eingangswelle eines Zusatzaggregates drehfest ver- bunden ist.

Hintergrund der Erfindung Bedingt durch die zunehmenden Bestrebungen der Automobilindustrie, den durchschnittlichen Treibstoffverbrauch. zu reduzieren, wird bei einem Verbren- nungsmotor beispielsweise ein riemengetriebener Starter-Generator verwen- det. Diese neuartige Technologie kommt vorzugsweise in Kombination mit Benzin-oder Dieseimotoren mit Direkteinspritzung zum Einsatz. Aufgrund der ungünstigen Triebwerksdynamik, die derartige Motoren aufweisen, liegt der Wunsch nahe, einen Zugmitteltrieb mit einer Generator-Freilauf-Riemen- scheibe (OAP, Overrunning Alternator Pulley) einsetzen zu können. Dabei soll die bewährte Arbeitsweise eines Generator-Freilaufs genutzt werden. Ein sol- cher mit einer Riemenscheibe kombinierter Freilauf ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 195 188 A1 bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Startfähigkeit des Verbren- nungsmotors über den Generator zu ermöglichen. Zu diesem Zweck soll in der Generator-Freilauf-Riemenscheibe ein Startmechanismus integriert werden, welcher nach einem Startvorgang in Abhängigkeit von der Drehzahl die Start- funktion von der Riemenscheibe selbsttätig abkoppelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Rie- menscheibe und der Nabe, axial hinter der Freilaufkupplung, eine Verriege- lungseinrichtung angeordnet ist, die einen die Nabe umgebenden und an die- ser befestigten Innenring, einen den Innenring mit radialem Spiel umgebenden, an der Riemenscheibe befestigten Außenring und mehrere Arretierkugeln auf- weist, welche gemeinsam mit Druckfedern in Radialbohrungen des Außenrin- ges angeordnet, von den Druckfedern zum Innenring hin gedrückt und an die- sem innerhalb von in den Innenring eingearbeiteten Kugelkalotten radial abge- stützt sind.

Auf diese Weise ergibt sich im Stillstand sowie bei niedriger Motordrehzahl eine Verriegelung zwischen der Riemenscheibe und der Nabe, die mit der Ein- gangswelle des Generators verbunden ist, so daß das Zusatzaggregat Genera- tor als Starter benutzt werden kann. Bei höheren Drehzahlen verlassen die Arretierkugeln fliekraftbedingt die Kugelkalotten des Innenringes und geben diesen und die damit verbundene Nabe gegenüber der Riemenscheibe frei. In diesem Fall wirkt zwischen der Nabe und der Riemenscheibe nur die Freilauf- kupplung und das Zusatzaggregat kann als Generator benutzt werden. Die Erfindung ermöglicht somit den-Einsatz eines Starter-Generators im Riemen- trieb einer Brennkraftmaschine.

Um eine sichere Arbeitsweise der Verriegelungseinrichtung zu gewährleisten, können die Rädialbohrungen und die mit diesen fluchtenden Kugelkalotten an dem Außenring bzw. an dem Innenring in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sein, während der Innenring mit einer

umlaufenden, zwischen den einzelnen Kugelkalotten angeordneten Führungs- rille mit Einlauframpen für die Arretierkugeln versehen sein kann.

Die Freilaufkupplung kann einen als Blechteil spanlos hergestellten Lagerin- nen-oder Lageraußenring aufweisen, an welchem mit Klemmrollen zusam- menwirkende Klemmrampen ausgebildet sind, wobei sich der Lagerinnen-oder Lageraußenring zumindest einseitig über den Bereich der Klemmrampen hin- aus axial erstreckt und eine Laufbahn für ein Wälzlager bildet. Die Verwendung gleicher Bauelemente für die Freilaufkupplung und für die Wälzlagerung, also die Ausbildung eines gemeinsamen Lagerinnenringes oder Lageraußenringes, ermöglicht eine kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung.

Die aus der Freilaufkupplung, den Wälzlagern und der Verriegelungseinrich- tung mit dem Innenring, dem Außenring, den Arretierkugeln und den Druckfe- dern bestehende Baueinheit kann innerhalb der axialen Erstreckung der Rie- menscheibe angeordnet sein. Auf diese Weise wird für die erfindungsgemäße Vorrichtung kein zusätzlicher, über die axiale Länge der Riemenscheibe hi- nausgehender Bauraum benötigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Vergleich mit einer Vorrichtung nach dem vorbekannten Stand der Technik im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen : Figur 1 eine erfindungsgemäße Riemenscheibenbaueinheit, welche mit einer Verriegelungseinrichtung versehen ist, im Längsschnitt ; Figur 2 die Verriegelungseinrichtung in verriegelter Stellung gemäß Ein- kreisung la in einem Querschnitt gemäß Linie))-)) der Figur 1 ; Figur 3 die Verriegelungseinrichtung in entriegelter Stellung gemäß Ein- kreisung Illa in einem Querschnitt gemäß Linie III-III der Figur 1 ;

Figur 4 eine Riemenscheiben-Baueinheit nach dem vorbekannten Stand der Technik.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Eine in Figur 4 dargestellte vorbekannte Vorrichtung zur Dämpfung von Dreh- schwingungen umgibt eine Eingangswelle 1, die beispielsweise Bestandteil einer Drehstromlichtmaschine oder eines Klimakompressors ist. Die Eingangs- welle wird über eine Riemenscheibe 2 und einen nicht näher dargestellten Treibriemen von einer Abtriebsscheibe angetrieben, die mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Riemenscheibe 2 weist in ihrem Inneren einen Armierungsring 3 auf. In einer Bohrung 4 dieses Ringes ist eine aus einer Freilaufkupplung 5 und zwei Zylinderrollenlagern 6 und 7 bestehende Baueinheit eingesetzt. Dabei sind für die Baueinheit ein gemeinsamer Lager- außenring 8 und ein gemeinsamer Lagerinnenring 9 vorgesehen. Der La- gerinnenring 9 weist mehrere am Umfang verteilt angeordnete, nicht näher dargestellte Klemmrampen auf, die mit einer entsprechenden Anzahl von Klemmrollen 10 zusammenwirken. Dabei sind die Klemmrollen in einem Käfig 11 geführt und mittels nicht näher-dargestellter Federn gegenüber dem Klemm- rampen vorgespannt. Der Lageraußenring 8 ist im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und hat über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Innen- durchmesser, wobei er Laufbahnen für die Zylinderrollenlager 6 und 7 sowie die Klemmrollen 10 bildet.

Der Lagerinnenring, 9 ist an seinem von dem Zusatzaggregat abgewandten Ende mit einem radial nach außen gerichteten Bord 12 versehen, der sich stirnseitig an einer Anlaufscheibe 13 abstützt, welche im Armierungsring 3 fi- xiert ist. An seinem anderen axialen Ende weist der Lagerinnenring 9 eine Schulter 14 auf, die beispielsweise zahnartig ausgebildet ist und in einzelne Längsnuten 15 eingreift, die wiederum Bestandteil einer Nabe 16 sind. An sei- nem einen Ende hat der Lageraußenring 8 einen ersten Bord 17, der von dem Bord 12 des Lagerinnenringes 9 hintergriffen wird. Ein zweiter Bord 18 des Lageraußenringes 8, der an dessen dem Zusatzaggregat zugewandtem Ende vorgesehen ist, hintergreift einen Käfig 19 des Zyiinderrollenlagers 7. Diesem

zweiten Bord 18 benachbart ist ein Radialdichtring 20 angeordnet, der in die Riemenscheibe 2 eingesetzt ist und eine schleifende Dichtung mit dem La- gerinnenring 9 bildet. Zum Zwecke der Befestigung der Nabe 16 auf der Ein- gangswelle 1 weist die Nabe 16 ein Innengewinde 21 auf, wobei im Inneren der Nabe 16 mit Abstand zu diesem Innengewinde 21 ein als Kerbverzahnung ausgebildetes Vielzahnprofil 22 für einen Angriff eines Montagewerkzeugs vor- gesehen ist. Die Riemenscheibe 2 ist an ihrem von dem Zusatzaggregat abge- wandten Ende mittels eines Deckels 23 verschlossen, welcher einen axial vor- stehenden Rand 24 aufweist. Dieser ist am Umfang der Riemenscheibe 2 ein- geschnappt.

Eine in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Wesentlichen ebenso aufgebaut, wie die in Figur 4 dargestellte Vorrichtung.

Sie unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, daß zwischen ihrer Riemen- scheibe 25 und ihrer Nabe 26 zusätzlich zu der Baueinheit bestehend aus ei- ner Freilaufkupplung 27 mit einem Lageraußenring 28, einem Lagerinnenring 29, Klemmrollen 30 und Wälzlagern 31 und 32 eine Verriegelungseinrichtung 33 angeordnet ist. Diese besteht aus einem Innenring 34, einem Außenring 35, Arretierkugeln 36 und Druckfedern 37.

Der Innenring 34 ist auf die Nabe 26 von einem stirnseitigen Ende aus aufge- steckt und mit dieser fest verbunden. Er enthält mehrere von seiner äußeren Oberfläche ausgehende Ausnehmungen in der Form von Kugelkalotten 38, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen hintereinander angeordnet sind. Der Außenring 35 umgibt den Innenring 34 konzentrisch mit einem radialen Spiel.

Er ist in einer ringförmigen konzentrischen Ausnehmung ; der Riemenscheibe 25 von einer Stirnseite aus eingesetzt und an der Riemenscheibe befestigt. Ko- axial zu einer Kugelkalotte 38 des Innenringes 34 ist jeweils eine durchgehen- de Radialbohrung 39 in dem Außenring 35 angeordnet, in welche eine Arretierkugel 36 und eine Druckfeder 37 eingesetzt sind.

Die Radialbohrungen 39 des Außenringes 35 können an der äußeren Oberflä- che des Außenringes 35 mit Stopfen 40 verschlossen werden, an welchen sich die Druckfedern 37 jeweils mit einem Ende abstützen. Die jeweils anderen En-

den der Druckfedern 37 liegen an den eingesetzten Arretierkugeln 36 an und drücken diese in die Kugelkalotten 38 des Innenringes 34. Im Ruhezustand der Vorrichtung befinden sich die Arretierkugeln 36 jeweils etwa zur Hälfte in den Kugelkalotten 38 des Innenringes 34 und etwa zur Hälfte in den Radialbohrun- gen 39 des Außenringes 35. Sie überbrücken das radiale Spiel zwischen dem Innenring 34 und dem Außenring 35 und arretieren in dieser Stellung die Ringe zueinander. Im Betriebszustand werden die Arretierkugeln 36 infolge der Flieh- kraft gegen die Wirkung der Druckfedern 37 je nach der Drehzahl der Vorrich- tung mehr oder weniger in die Radialbohrungen 39 gedrückt, so daß dadurch eine Entriegelung der Ringe 34 und 35 voneinander erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt : Während des Starts des Verbrennungsmotors wird ein Drehmoment von der Starter-Generator-Welle über die Nabe 26 in den mit den Kugelkalotten 38 versehenen Innenring einge- leitet. Dieses Startmoment wird mittels der Kugelkalotten 38 und der Arretier- kugeln 36 auf den formschlüssig in der Riemenscheibe 25 sitzenden, als Ku- gelträger wirkenden Außenring 35 übertragen. Der Verbrennungsmotor wird über einen die Riemenscheibe 25 umgebenden Treibriemen gestartet. Nach Erreichen einer Grenzdrehzahl bewegen sich die Arretierkugeln 36 aufgrund der Fliehkraft gegen die Wirkung der Druckfedern 37 vollständig in die Radial- bohrungen 39 des Außenringes 35 hinein und gelangen dabei am Innenring 34 außer Eingriff. Die Freilauf-Riemenscheibe 25 ist dann von der Generatormas- se abgekuppelt und kann ihre normale Funktion erfüllen. Nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors und dem damit verbundenen Unterschreiten der Grenzdrehzahl bewegen sich die Arretierkugeln 36 unter der Wirkung der vor- gespannten Druckfedern 37 zurück in die Verriegelungsstellung oder Motor- startposition. Diese wird selbsttätig gefunden. Um das definiert zu erreichen, weist der Innenring 34 eine radial umlaufende Führungsrille 41 mit Einlaufram- pen auf, die zwischen den einzelnen Kugelkalotten 38 des Innenringes 34 an- geordnet sind.

Bezugszahlenliste 1 Eingangswelle 31 Wälzlager 2 Riemenscheibe 32 Wälzlager 3 Armierungsring 33 Verriegelungseinrichtung 4 Bohrung 34 Innenring 5 Freilaufkupplung 35 Außenring 6 Zylinderrollenlager 36 Arretierkugel 7 Zylinderrollenlager 37 Druckfeder 8 Lageraußenring 38 Kugelkalotte 9 Lagerinnenring 39 Radialbohrung 10 Klemmrolle 40 Stopfen 11 Käfig 41 Führungsrille 12 Bord 13 Anlaufscheibe 14 Schulter 15 Längsnut 16 Nabe 17 erster Bord 18 zweiter Bord 19 Käfig 20 Radialdichtring 21 Innengewinde 22 Vieizahnprofil 23 Deckel 24 Rand 25 Riemenscheibe 26 Nabe 27 Freilaufkupplung 28 Lageraußenring 29 Lagerinnenring 30 Klemmrolle